JPH0425723A - 紫外線強度測定素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は紫外線強度測定素子、特に反復使用か可能な簡
易型の紫外線強度測定素子に関するものである。

［従来の技術］ 紫外線が皮膚の生理的許容範囲を越えると、紅斑あるい
は黒化という形で急性皮膚炎（日焼け）を起こしてしま
う。

そこで、近年、人体の日焼は防止に関連した様々な化粧
品が開発されているが、紫外線の強度は季節、−日のう
ちの時間帯、天候等の要因に大きく左右されるので、紫
外線量を適宜簡便な手段で測定することが日焼は対策上
必要である。

このため、従来より、各種の紫外線測定法が開発されて
いる。例えば、特定波長の紫外線照射量に応じて発する
蛍光量あるいは吸光度から紫外線量を求める線量計、特
公昭４０−１７９８６に開示される感光性組成物、特公
昭４４−２２９４１に開示される感光性焼付材料、特開
昭６０−８９３５２に開示される紫外線変色シート特開
昭？？に開示される紫外線感受性組成物等のように、紫
外線による変色により紫外線の判定ができるものなどが
知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述した各種紫外線測定法のうちの紫外
線線量計は測定装置が複雑で高価であり、しかも測定に
熟練と時間が要求される。

また、その他の方法は、構造が簡単で、測定も容易であ
るが、−度測定できるだけで反復して測定できないとい
う欠点があった。

本発明は前記従来技術の課題に鑑み為されたものであり
、その目的は簡単な構造で製造及び取扱いが容易であり
、かつ反復使用可能な紫外線強度測定素子を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために本発明者らか鋭意検討を重ね
た結果、フォトクロミック酸化チタンを用いることによ
り、これらの問題点を解決できることを見出し本発明を
完成するに致った。

すなわち、本出願の請求項１記載の紫外線強度測定素子
は、無機フォトクロミック物質を含有することを特徴と
する 請求項２記載の紫外線強度測定素子は、請求項１記載の
素子において、無機フォトクロミック物質がフォトクロ
ミック酸化チタンであることを特徴とする 請求項３記載の紫外線強度測定素子は、請求項１又は２
記載の素子において、紫外線吸収剤を含有することを特
徴とする 請求項４記載の紫外線強度測定素子は、請求項１又は２
記載の素子において、支持体上に無機フォトクロミック
物質層を形成し、核層の上に紫外線吸収剤を含有する層
を積層して成ることを特徴とする 請求項５記載の紫外線強度測定素子は、請求項４記載の
素子において、紫外線吸収剤量の異なる複数の紫外線吸
収剤層を設けたことを特徴とする。

以下、本発明の構成について詳述する。

本発明で用いる無機フォトクロミック物質は、光が当た
ると色が変り、光を当てることをやめると元の色に戻る
無機性物質であればいずれでもよく、たとえば、酸化チ
タン系、チタン酸バリウム系、チタン酸カルシウム系、
チタン酸ストロンチウム系、タングステン酸カルシウム
系、酸化ニオブ系、酸化スズ系、ソータライト、ガラス
系、フッ化カルシウム系、フッ化バリウム系、ヨウ化銀
・水銀などが挙げられる。

酸化チタン系フォトクロミック顔料は、酸化チタンにＦ
ｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｖ。

Ｃ０１Ｍｇなどをドーピングしたものである。チタン酸
バリウム系フォトクロミック顔料は、チタン酸バリウム
にＦｅ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｖなどをドーピングしたものであ
る。チタン酸カルシウム系フォトクロミック顔料は、チ
タン酸カルシウムにＦ６、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｖなどをドーピ
ングしたものである。チタン酸ストロンチウム系フォト
クロミック顔料はチタン酸ストロンチウムに、Ｆｅ７Ｍ
。

Ｎ　ｉ　／　Ｍ　ｏなどをドーピングしたものである。

タングステン酸カルシウム系フォトクロミッタ顔料は、
タングステン酸カルシウムにＢｉなどをドーピングした
ものである。酸化ニオブ系フォトクロミック顔料は酸化
ニオブにＦｅなどをドーピングしたものである。酸化ス
ズ系フォトクロミック顔料は、酸化スズにＣｕなどをド
ーピングしたものである。ガラス系フォトクロミック顔
料は、ガラスにＡｇＢｒ、ＡｇＣｌ、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｚｒ
なとをドーピングしたものである。フッ化カルシウム系
フォトクロミッタ顔料は、フッ化カルシウムにＣｅ　、
　Ｇ　ｄ　、　Ｔ　ｂ　、　　Ｅ　ｕ　／　Ｓ　ｍなど
をドーピングしたものである。フッ化バリウム系フォト
クロミック顔料は、フッ化バリウムにＥ　ｕ　／　Ｓ　
ｍなどをドーピングしたものである。

上記化合物のうち、安全性の観点からは酸化チタン系、
酸化スズ系、チタン酸バリウム系、チタン酸カルシウム
系、チタン酸ストロンチウム系ソーダライトが望ましい
。そのなかでも、鉄をドーピングすることでフォトクロ
ミズム性を持たせることができる点で酸化チタン系、チ
タン酸ノくリウム系、チタン酸カルシウム系が好ましく
、さらには酸化チタン系か最も好ましい。

フォトクロミック酸化チタンは、酸化チタンにＦｅ、Ｃ
ｒ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｏ、Ｍｇ等をドー
ピングしたものである。

フォトクロミック酸化チタンを紫外線強度測定素子とし
て使う場合、適当な支持体にフォトクロミック酸化チタ
ンを被覆して紫外線強度測定素子として使用してもよく
、また、フォトクロミック酸化チタンを樹脂中に含浸さ
せて紫外線強度測定素子として使用してもよい。

支持体にフォトクロミック酸化チタンを被覆する場合に
は、フォトクロミック酸化チタンを皮膜形成能のある適
当な高分子バインダー、例えばエチルセルロース、ニト
ロセルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシプロピルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩等
のセルロース誘導体、塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニ
ル系重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン
−アクリル酸共重合体等の共重合体と共に溶媒（例えば
、ベンゼン、トルエン、カシレン、テトラヒドロフラン
、クロロホルム、アセトン、ジメチルホルムアミド、塩
化メチレン）に分散して溶液状にして、塗布すればよい
。

支持体としては、紙、プラスチックフィルム。

プラスチック板、金属板等任意のものを使用することが
できる。

フォトクロミック酸化チタン含有量は、塗膜あるいは樹
脂がその性状を保てれば、その量は何れでもよいが概ね
０．１％〜７０％である。

フォトクロミック酸化チタンを高分子バインダーあるい
は樹脂に混合する際、必要に応じシリコーン処理、金属
石鹸処理、脂肪酸処理、界面活性剤処理、あるいは、酸
、アルカリ、無機塩類による処理、さらには、これらの
複合処理を行った後添加してもよい。

また、フォトクロミック酸化チタンは、紫外線強度に応
じて色変化度合が決定されるため、色変化度合を調節す
るために紫外線吸収剤を使用してもよい。

紫外線吸収剤としては、例えば、ノくラアミノ安息香酸
誘導体（ＰＡＢＡ誘導体）、ケイヒ酸誘導体、サリチル
酸誘導体、カンファー誘導体、ベンゾフェノン誘導体、
ウロカニンサン誘導体、含窒素複素環誘導体などを挙げ
るこをができる。

紫外線吸収剤の配合量は特に限定されな（１が、およそ
０．００１〜１０％程度が好ましい。

紫外線吸収剤を使用する方法としては、フォトクロミッ
ク酸化チタンを高分子）（インダー、樹脂に混合する際
、同時に添加する方法を用いてもよいし、フォトクロミ
ック酸化チタンを高分子Ｉくインダー、樹脂に添加混合
し、それぞれ塗膜、樹脂状にした後に、紫外線吸収剤を
高分子）くインダーに溶媒と共に溶解したものを塗布し
てもよい。

本発明の紫外線強度測定素子は、上記成分の他に必要に
応じて顔料、可塑剤などを配合することができる。

本発明の紫外線強度測定素子を使用する場合、予め紫外
線強度に応じた色の標準を作成して、紫外線強度測定素
子を約１０分間光照射した後、この標準品と比色あるい
は測色することによってその時の紫外線強度を測定する
ことができる。また、この光照射界を暗所に約３時間放
置することによって、完全に元の色に戻るため、その後
繰返し何度でも使用することができる。

また、フォトクロミック酸化チタンを含有した塗膜ある
いは樹脂に紫外線吸収剤を含有した塗膜をさらに塗布し
た場合には紫外線吸収剤量に応じて変化度合が変わり、
紫外線吸収剤が多い方が変化度合が小さい。従って、紫
外線吸収剤量を連続的に変化させたものを並べることに
よって、紫外線強度によりデジタル的に紫外線強度を知
ることができるものである。

［実施例コ 次に、実施例を挙げて本発明をさらに説明するか、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。配合量
は重量％で示す。

尤Ｗ皿↓ 第１図に本実施例の紫外線強度測定素子の断面図を示す
。同図より明らかなように、紫外線強度測定素子１０は
、アート紙１２の上にフォトクロミック酸化チタン含有
層１４を積層した二層構造となっており、その製法を以
下に説明する。

粒径０．３μの未処理のアナターセ型酸化チタン９９部
に粒径０．　３μの黄酸化鉄１部を混合した後、８００
°Ｃで４時間焼成したフォトクロミック酸化チタン２０
部とニトロセルロースラッカー（武藤塗料社製、ニトロ
ンクリヤー）８０部を混合した。そして、アート紙に７
６μのアプリケーターを用いて塗布後乾燥させて実施例
１の紫外線強度測定素子を得た。

以上のようにして得られた紫外線強度測定素子１０につ
いて以下の試験を行なった。

試験Ａ 紫外線強度測定素子１０にＪＡＳＣＯ社製モノクロメー
タ−ＣＲＭ−ＦＭで分光した単波調光を２０分照射した
ときの色変化を、ミノルタ色彩計ＣＲ−２００で測定し
、各波長に対する元の色との色変化ΔＥの関係を第２図
に示す。同図より、本実施例にかかる紫外線強度測定素
子１０は３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの長波長紫外線（ＵＶ
−Ａ）により変色することが理解される。

試験Ｂ また、本実施例の紫外線強度測定素子１０にＵＶ−Ａ　
（長波長紫外線）蛍光灯（ＢＬＢランプ）。

ＵＶ−Ｂ　（中波長紫外線）蛍光灯（ＳＥクランプを点
灯し、エーザイ紫外線強度計ＵＶＲ−３０５／３６５・
Ｄ　（ｎ）により紫外線強度を測定しながら紫外線強度
を変えて、その変色度合を測定した。その結果を第３図
に示す。同図より、本実施例の紫外線強度測定素子１０
は、紫外線強度に応じて変色することが理解される。

試験Ｃ ■第一過程 紫外線強度測定素子１０を暗所に一装置いたものをミノ
ルタ色彩計ＣＲ−２００で測色した。

■第二過程 次に、該紫外線強度測定素子１０を、室内の蛍光灯、薄
曇りの戸外及び直射日光の各状況下にそれぞれ１０分間
おいた場合の、前記第一過程との色差ΔＥをみた。それ
ぞれの結果を以下に示す。

蛍光灯 薄曇りの戸外 直射日光 色差ΔＥ なお、各状況の具体的なデータは以下の通りである。

蛍光灯　　　：６００１ｘ ＵＶ−Ａ強度；　０．０１４ｍＷ／　ｃｍ２゜エーザイ
紫外線強度計ＵＶＲ− ３０５／３６５・Ｄ　（ＩＩ） 薄曇りの戸外：１００００１ｘ。

ＵＶ−Ａ強度；　１．　　ＯｍＷ／ｃｍ”直射日光　　
：１０００００１ｘ。

ＵＶ−Ａ強度；　３．　５ｍＷ／ｃｍ２■第三過程 そして、前記第二過程で光をあてた後の紫外線強度測定
素子１０を、再び暗所に３時間放置した後に測色を行な
ったところ、最初の状態（第一過程）との色差はΔＥ≦
１．０であり、これらのものは繰返し同じように使用す
ることかできた。

試験Ｄ ■第一過程 本実施例の紫外線強度測定素子１０に、ＵＶＡ蛍光灯（
ＢＬＢランプ）ならびにＵＶ−Ｂ蛍光灯（ＳＥクランプ
をそれぞれ１本ずつ点灯して、東し社製紫外線強度計５
ＵＶ−Ｔ型によって２゜Ｏｎ＋Ｗ／ｃｍ２の強度で１０
分間照射する。

■第二過程 次に、該紫外線強度測定素子１０を暗所で３時間放置す
る。

以上二つの過程を繰り返した場合の変色度ΔＥの変化を
測定した。その結果を第４図に示す。同図より明らかな
ように、光照射／暗所放置を繰り返しても変色度ΔＥが
衰えることはなかった。

試験Ｅ 上記試験りで用いた紫外線強度測定素子１０を、さらに
キセノンフェードメーターに３０時間かけて暗所に一晩
放置したものに、蛍光灯、薄曇りの戸外、直射日光を同
じように照射した場合の、それぞれの色変化ΔＥを測定
した。その結果は以下の通りであった。

色変化ΔＥ 蛍光灯　　　　　　　　５ 薄曇りの戸外　　　　１０ 直射日光　　　　　　１２ 以上の各試験結果より、本実施例の紫外線強度測定素子
１０は、簡単に紫外線強度を知ることかでき、反復使用
が可能で、耐久性に優れていることが理解される。

実１凱λ 第５図に本実施例の紫外線強度測定素子の説明図を示す
。同図より明らかなように、紫外線強度測定素子２０は
、下からアート紙１２．フォトクロミック酸化チタン含
有層１４．紫外線吸収剤含有層１６の三層構造となって
おり、その製法を以下に説明する。

実施例１の紫外線強度測定素子の上から、４−ｔｅｒｔ
−ブチル−４′　−メトキシ−ジベンゾイルメタン０，
５部を９９．５部のニトロセルロースラッカー（武藤塗
料社製、ニトロンクリヤー）に溶解して７６μのアプリ
ケーターで塗布して乾燥させ、実施例２の紫外線強度測
定素子を得た。

該紫外線強度測定素子について、以下の試験を行なった
。

試験Ｂ 本実施例の紫外線強度測定素子２０にＵＶ−Ａ（長波長
紫外線）蛍光灯（Ｂ　Ｌ　Ｂランプ）、ＵＶ−Ｂ　（中
波長紫外線）蛍光灯（ＳＥクランプを点灯し、エーザイ
紫外線強度計ＵＶＲ−３０５／３６５・Ｄ　（ｎ）によ
り紫外線強度を測定しなから紫外線強度を変えて、その
変色度合を測定した。

その結果を第６図に示す。同図より、本実施例の紫外線
強度測定素子２０は、紫外線強度に応じて変色すること
が理解される。

また、本試験の結果を実施例１における試験Ｂの結果を
示す第３図と比較すると、ＵＶ−Ａ強度が低い部分での
変化が緩やかであり、より紫外線強度を判別しやすいこ
とがわかる。

試験Ｃ ■第一過程 紫外線強度測定素子２０を暗所に一装置いたものをミノ
ルタ色彩計ＣＲ−２００で測色した。

■第二過程 次に、該紫外線強度測定素子２０を、室内の蛍光灯、薄
曇りの戸外及び直射日光の各状況下にそれぞれ１０分間
おいた場合の、前記第一過程との色差ΔＥをみた。それ
ぞれの結果を以下に示す。

色差ΔＥ 蛍光灯　　　　　　　　　　　　１ 薄曇りの戸外　　　　　　　　　７ 直射日光　　　　　　　　　　１２ （なお、各状況の具体的なデータは実施例１について行
った試験Ｃの場合と同一である。）上記結果を、前記実
施例１における試験Ｃの結果と比較すると、実施例２の
方がより紫外線強度に即した変化度合を示すものである
と言える。

以上のように、紫外線吸収剤を使用することにより、さ
らに有効な紫外線強度測定素子を得ることができる。

人妻ｌ」旦 第７図に本実施例の紫外線強度測定素子の説明図を示す
。同図より明らがなように、紫外線強度測定素子３０は
、下からアート紙１２．フォトクロミック酸化チタン含
有層１４．紫外線吸収剤含有層１６の三層構造となって
おり、さらに紫外線吸収剤含有層１６は、該紫外線吸収
剤の含量の異なる四つの領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、
１６ｄに分かれている。その製法を以下に説明する。

実施例１の紫外線強度測定素子の上から、４−ｔｅｒｔ
−ブチル−４°　−メトキシ−ジベンゾイルメタン０部
、０．５部、２部、５部を９９．５部のニトロセルロー
スラッカー（武藤塗料社製。

ニトロンクリヤー）に溶解したものをそれぞれ隣り合わ
せにして７６μのアプリケーターで塗布して乾燥させ、
実施例３の紫外線強度測定素子を得た。なお、第７図中
、領域１６ａ、、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは前記４−ｔ
ｅｒｔ−ブチル−４′メトキシ−ジベンゾイルメタンを
、順に０部、０゜５部、２部、５部含む領域である。該
紫外線強度測定素子について、以下の試験を行なった。

試験Ｆ 紫外線強度測定素子３０を以下の各状況にそれぞれ１０
分分間−た場合の紫外線吸収剤含有層１６の各領域１６
ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの変化をみた。

各領域 １６ａ　　１６ｂ　　１６ｃ　　１６ｄ５０１ｘの電灯 室内の蛍光灯 薄曇りの戸外 直射日光 暗色化 暗色化　暗色化 暗色化　暗色化　暗色化 （「−」は「変化なし」を表わす） 上記各状況の具体的なデータは以下の通りである。

５０１ｘの電灯：５０１ｘ ＵＶ−Ａ強度；　ＯｍＷ／ａｍ２ 室内の蛍光灯：６００１ｘ ＵＶ−Ａ強度；　０．０１４ｍＷ／ｃｒｎ２エーザイ紫
外線強度計ＵＶＲ− ３０５／３６５・Ｄ　（ＩＩ） 薄曇りの戸外：１００００１ｘ。

ＵＶ−Ａ強度；　１．　　ＯｍＷ／ｃｍ２直射日光　　
：１０００００１ｘ。

ＵＶ−Ａ強度；　３．　５ｍＷ／ｃｍ２以上のように本
実施例の紫外線強度測定素子３０は紫外線強度によって
段階的に変色するので、紫外線強度をデジタル的に表わ
すことができ、より視覚的に認識しやすいことが理解さ
れる。

なお、以上説明したような紫外線強度測定素子を、例え
ば紫外線遮蔽効果を有する化粧料の容器に設置すること
で、紫外線強度に応じた適切な化粧品選択を行うことが
可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の紫外線強度測定素子は無
機フォトクロミック物質を感光剤として用いたので、簡
単な構造で製造及び取扱いが容易であり、しかも反復使
用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における実施例１の断面図、第２図は
、実施例１について行った試験Ａの結果を示すグラフ、 第３図は、実施例１について行った試験Ｂの結果を示す
グラフ、 第４図は、実施例１について行った試験りの結果を示す
グラフ、 第５図は、本発明における実施例２の断面図、第６図は
、実施例２について行った試験Ｂの結果を示すグラフ、 第７図は、本発明における実施例３の断面図である。 １０．２０．３０・・・紫外線強度測定素子、１２・・
・アート紙、 １４・・・フォトクロミック酸化チタン含有層、１６・
・・紫外線吸収剤含有層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機フォトクロミック物質を含有することを特徴
   とする紫外線強度測定素子。
2. （２）請求項１記載の素子において、無機フォトクロミ
   ック物質がフォトクロミック酸化チタンであることを特
   徴とする紫外線強度測定素子。
3. （３）請求項１又は２記載の素子において、紫外線吸収
   剤を含有することを特徴とする紫外線強度測定素子。
4. （４）請求項１又は２記載の素子において、支持体上に
   無機フォトクロミック物質層を形成し、該層の上に紫外
   線吸収剤を含有する層を積層して成ることを特徴とする
   紫外線強度測定素子。
5. （５）請求項４記載の素子において、紫外線吸収剤量の
   異なる複数の紫外線吸収剤層を設けたことを特徴とする
   紫外線強度測定素子。