JPWO2020017397A1 - 宝飾部材 - Google Patents

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Abstract

本開示の宝飾部材は、規則的に三次元配列しており非晶質の珪酸からなる複数の球状体と、前記複数の球状体のうち互いに隣り合う球状体間の間隙に位置しており蛍光染料を含む樹脂と、を備えている。【選択図】図１

Description

本開示は、宝飾部材に関する。
宝飾部材として、遊色効果を有する人工のオパールなどが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第５０５２０４５号公報
本開示の宝飾部材は、規則的に三次元配列しており非晶質の珪酸からなる複数の球状体と、前記複数の球状体のうち互いに隣り合う球状体間の間隙に位置しており蛍光染料を含む樹脂と、を備えている。
図１は、本開示の実施形態に係る宝飾部材の一部を拡大して示す概略図である。 図２は、実施例における蛍光発光強度の測定結果（発光スペクトル）を示すグラフである。
＜宝飾部材＞
以下、本開示の実施形態に係る宝飾部材について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な構成のみを簡略化して示したものである。したがって、本開示の宝飾部材は、参照する図に示されていない任意の構成を備え得る。また、図中の構成の寸法は、実際の構成の寸法および寸法比率などを忠実に表したものではない。
図１に示すように、宝飾部材１は、規則的に三次元配列している複数の球状体２と、複数の球状体２のうち互いに隣り合う球状体２の間の間隙Ｓに位置している樹脂３とを備えている。複数の球状体２はいずれも、非晶質の珪酸からなる。樹脂３は、蛍光染料を含んでいる。これらの構成によれば、遊色効果を有するとともに、高い蛍光発光強度で発光するという効果が得られる。以下、宝飾部材１の構成について具体的に説明する。
複数の球状体２が規則的に三次元配列しているとは、入射光がブラッグ回折可能なように複数の球状体２が並んでいることをいう。より具体的には、単純立方構造、面心立方構造、六方最密構造、体心立方構造、またはこれらが部分的に共存している複合構造となるように複数の球状体２が並んでいることをいう。
非晶質の珪酸からなる複数の球状体２が規則的に三次元配列していると、宝飾部材１が遊色効果を有するようになる。遊色効果とは、宝飾部材１を見る角度によって、その色調が様々に変化することをいう。
なお、非晶質の珪酸からなる複数の球状体２が規則的に三次元配列している構造は、オパール構造と言い換えることができる。したがって、宝飾部材１は、オパール構造を有しているといってもよい。
球状体２の平均直径は、例えば、５〜４５０ｎｍである。球状体２の直径のばらつきは、例えば、±１５％である。平均直径および直径のばらつきは、例えば、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：以下、「ＳＥＭ」ということがある。）などで測定して得られる値である。
蛍光染料は、波長３００〜４００ｎｍの紫外線を吸収し、波長４００〜４５０ｎｍの青色の可視光線に変えて放出する機能を有している。宝飾部材１では、このような蛍光染料を含む樹脂３が間隙Ｓに位置していることから、例えば、ブラックライトなどから紫外線が照射されると蛍光染料に起因して発光する。宝飾部材１は、波長４００〜４５０ｎｍの範囲に２つの発光ピークを有するように発光してもよい。なお、宝飾部材１は、紫外線の他、例えば、太陽光などでも若干発光する。
ここで、宝飾部材１は、高い蛍光発光強度で発光する。この理由としては、次の理由が推測される。紫外線が照射されると、非晶質の珪酸からなる複数の球状体２が規則的に三次元配列している構造に起因して、宝飾部材１はその表面のみならず内部も発光する。さらに、上述した構造に起因して、宝飾部材１の表面および内部で光が反射することから、宝飾部材１の表面および内部が発光することと相まって発光が増幅され、その結果、蛍光発光強度が高くなると推測される。宝飾部材１は、蛍光染料を同じ割合で含む樹脂単体に対する発光強度比が２倍以上でもよい。蛍光発光強度は、例えば、分光蛍光光度計などで測定することができる。
蛍光染料としては、上述した機能を有する限り特に限定されるものではなく、一般的な樹脂用蛍光染料を使用することができる。蛍光染料の具体例としては、例えば、クマリン誘導体を含むものなどが挙げられる。また、蛍光染料は、市販品を使用することができる。市販の蛍光染料としては、例えば、昭和化学工業社製の「Ｈａｋｋｏｌ ＰＳＲ」などが挙げられる。なお、蛍光染料は、例示したものに限定されない。
樹脂３は、蛍光染料を間隙Ｓに固定する部材として機能する。また、間隙Ｓに樹脂３が位置していると、宝飾部材１が加工に適した強度を有するようになることから、宝飾部材１の加工性が高まる。
樹脂３としては、例えば、熱硬化性樹脂などが挙げられる。樹脂３が熱硬化性樹脂の場合には、蛍光染料を含む樹脂３を間隙Ｓに充填するときの作業性に優れることから、宝飾部材１の生産性が高まる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられる。なお、樹脂３は、例示したものに限定されない。
間隙Ｓは、複数の球状体２が互いに隣り合うことによって形成されている。間隙Ｓの数は、複数であってもよい。間隙Ｓの数が複数のとき、複数の間隙Ｓの全てに蛍光染料を含む樹脂３が位置していなくてもよい。すなわち、紫外線が照射されたときに蛍光染料に起因して宝飾部材１が発光可能な限り、複数の間隙Ｓの全てに蛍光染料を含む樹脂３が位置していなくてもよい。
球状体２の含有量は、樹脂３の含有量よりも多くてもよい。具体的には、宝飾部材１における球状体２および樹脂３の各々の含有量は、球状体２および樹脂３の合計１００質量％を基準として、例えば、球状体２が７５〜８５質量％、樹脂３が１５〜２５質量％であってもよい。
樹脂３における蛍光染料の含有量は、樹脂１００質量部に対して０．０１〜０．５質量部であってもよい。このような値は、オパール構造を有していない樹脂単体への蛍光染料の通常の添加量よりも少ない値である。宝飾部材１によれば、上述した理由から発光が増幅されるので、樹脂単体への通常の添加量よりも少ない値であっても、樹脂単体へ通常の添加量で蛍光染料を添加したときと同等以上の蛍光発光強度が得られる。また、上述した構成を満たすときは、蛍光染料の含有量が少なくなることから、蛍光染料による宝飾部材１の着色を抑制することもできる。
宝飾部材１の用途としては、例えば、付け爪、指輪、ペンダント、宝飾板、服飾用、内装用などが挙げられるが、これらに限定されない。
＜宝飾部材の製造方法＞
次に、本開示の実施形態に係る宝飾部材の製造方法について、上述した宝飾部材１を得る場合を例にとって詳細に説明する。
まず、非晶質の珪酸からなる複数の球状体２と、複数の球状体２を分散させる分散媒とを攪拌混合し、球状体２の分散液を得る。
分散媒としては、例えば、水などが挙げられる。球状体２および分散媒の割合は、球状体２および分散媒の合計１００体積％を基準として、例えば、球状体２が１０〜３０体積％、分散媒が７０〜９０体積％である。
次に、得られた分散液を放置して球状体２を自然沈降させ、複数の球状体２が規則正しく配列したゼリー状物を生成させる。このゼリー状物を空気中において自然乾燥させて乾燥物を得る。得られた乾燥物を仮焼し、球状体２の三次元配列構造体を得る。仮焼温度は、例えば、２５０〜９００℃である。
そして、三次元配列構造体の間隙Ｓに蛍光染料を含む樹脂３を充填して宝飾部材１を得る。樹脂３が熱硬化性樹脂のときは、蛍光染料を含む熱硬化性樹脂を間隙Ｓに充填した後、熱処理を行って熱硬化性樹脂を硬化させればよい。熱処理温度は、例えば、８０〜１５０℃である。
以下、実施例を挙げて本開示を詳細に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
＜宝飾部材の作製＞
まず、非晶質の珪酸からなる複数の球状体と分散媒とを攪拌混合し、球状体の分散液を得た。分散媒は、水を使用した。球状体および分散媒の割合は、球状体および分散媒の合計１００体積％を基準として、球状体を２０体積％、分散媒を８０体積％にした。
次に、得られた分散液を放置して球状体を自然沈降させ、複数の球状体が規則正しく配列したゼリー状物を生成させた。このゼリー状物を空気中において自然乾燥させて乾燥物を得た。得られた乾燥物を８００℃で仮焼し、球状体の三次元配列構造体を得た。
そして、三次元配列構造体の間隙に蛍光染料を含む樹脂を充填して宝飾部材を得た。なお、宝飾部材における球状体および樹脂の各々の含有量は、球状体および樹脂の合計１００質量％を基準として、球状体を８０質量％、樹脂を２０質量％にした。樹脂は、エポキシ樹脂を使用した。蛍光染料は、昭和化学工業社製の「Ｈａｋｋｏｌ ＰＳＲ」を使用した。蛍光染料の含有量は、樹脂１００質量部に対して０．１質量部にした。エポキシ樹脂を硬化させる熱処理温度は、１２０℃にした。
得られた宝飾部材について、球状体の平均直径および球状体の直径のばらつきをＳＥＭを使用して測定した。測定サンプルは５ｍｍ角の立方体とし、そのうちの１面の６μｍ×４μｍの範囲を１ｎｍの分解能で分析した。その結果、球状体の平均直径は２７０ｎｍ、球状体の直径のばらつきは±２％であった。
［比較例１］
蛍光染料を樹脂に添加しなかった以外は実施例１と同様にして宝飾部材を得た。
得られた宝飾部材について、球状体の平均直径および球状体の直径のばらつきを実施例１と同様にして測定した。その結果、球状体の平均直径は２７０ｎｍ、球状体の直径のばらつきは±２％であった。
［比較例２］
まず、実施例１と同じ樹脂および蛍光染料を準備した。次に、蛍光染料を樹脂に添加した。蛍光染料の添加量は、樹脂１００質量部に対して０．１質量部にした。そして、実施例１と同じ熱処理温度で樹脂を硬化させ、蛍光染料を含む樹脂の硬化物を得た。
＜評価＞
実施例１および比較例１〜２について、遊色効果の有無、ブラックライト照射時の外観、および蛍光発光強度を測定した。測定方法は、以下のとおりである。
（遊色効果の有無）
外観を目視観察して遊色効果の有無を評価した。その結果を表１中の遊色効果の欄に示す。
（ブラックライト照射時の外観）
ブラックライトを用いて紫外線を照射したときの外観における発光の様子を目視観察した。その結果を表１中のブラックライトの欄に示す。なお、ブラックライトは、三共電気社製の「ブラックライトスタンドＥＳ２７ＢＬＢ」を使用した。
（蛍光発光強度）
測定条件は、以下のとおりである。
測定装置：日立ハイテクノロジーズ社製の分光蛍光光度計「Ｆ−７０００」
フォトマル電圧：３３０Ｖ
励起波長：３７５ｎｍ
発光波長：４２０ｎｍおよび４４０ｎｍ
測定サンプルの形状は、以下のとおりである。
面積：２０ｍｍ角
厚み：１．５ｍｍ
測定結果のうち発光ピーク強度に関する値（ピーク波長およびピーク高さ）を表１に、２つの発光ピーク（４２０ｎｍ付近および４３９ｎｍ付近）における発光強度比（実施例１／比較例２）を表２に、発光スペクトルを図２にそれぞれ示す。
Figure 2020017397
Figure 2020017397
表１、表２および図２に示した結果から明らかなように、比較例１は、遊色効果は有していたものの、ブラックライトを用いて紫外線を照射しても発光しなかった。また、比較例２は、遊色効果を有しておらず、ブラックライトを用いて紫外線を照射した時には表面のみが発光した。これに対して実施例１は、遊色効果を有するとともに、ブラックライトを用いて紫外線を照射すると表面および内部が発光した。この発光強度は、蛍光染料を含む樹脂の硬化物からなる比較例２よりも発光積分強度において２．８８倍という高い蛍光発光強度で発光しているのがわかる。
１・・・宝飾部材
２・・・球状体
３・・・樹脂
Ｓ・・・間隙

Claims (5)

  1. 規則的に三次元配列しており非晶質の珪酸からなる複数の球状体と、
    前記複数の球状体のうち互いに隣り合う球状体間の間隙に位置しており蛍光染料を含む樹脂と、を備えることを特徴とする宝飾部材。
  2. オパール構造を有する請求項１に記載の宝飾部材。
  3. 波長４００〜４５０ｎｍの範囲に２つの発光ピークを有するように発光する請求項１または２に記載の宝飾部材。
  4. 前記蛍光染料の含有量が、樹脂１００質量部に対して０．０１〜０．５質量部である請求項１〜３のいずれかに記載の宝飾部材。
  5. 前記樹脂が、熱硬化性樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の宝飾部材。
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