(57)【要約】【課題】塗装面において鮮明な発色性能を示す光干渉性顔料を提供する。【解決手段】屈折率が異なる２種以上のポリマー層を積層してなる光学干渉部を含み、積層厚み方向の厚さが５μｍ以下、積層長手方向の長さが２５〜７５μｍ、そして積層軸方向の長さが１０〜７５μｍであることを特徴とする光干渉性顔料。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率が異なる２種以上のポリマー層を積層してなる光学干渉部を含み、積層厚み方向の厚さが５μｍ以下、積層長手方向の長さが２５〜７５μｍ、そして積層軸方向の長さが１０〜７５μｍであることを特徴とする、光干渉性顔料。
【請求項２】
前記光学干渉部を覆う保護層を含む、請求項１記載の光干渉性顔料。
【請求項３】
前記保護層が、前記光学干渉部を構成するポリマーよりもアルカリ易溶性であるポリマーにより構成されている、請求項２記載の光干渉性顔料。
【請求項４】
前記光学干渉部を構成する屈折率が異なる２種以上のポリマーのうち少なくとも１種が紫外線架橋性ポリマーであることを特徴とする、請求項１記載の光干渉性顔料。
【請求項５】
前記光学干渉部がポリカーボネートとポリメチルメタクリレートの積層体からなる、請求項１記載の光干渉性顔料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉発色機能を有する光干渉性顔料に関する。詳細には、塗料や樹脂組成物などに配合して、それらに虹色の光輝性を付与する光輝材として用いることができる光干渉性顔料に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折率の異なる互いに独立したポリマー層の交互積層体に光、例えば自然光が入射すると、光の反射・干渉作用によって可視光線領域の波長の光が干渉され、発色する。この発色は金属光沢のような明るさがあり、特定波長の純粋で鮮明な色（単色）を呈し、染料や顔料の光吸収による発色とはまったく異なる審美性を発現する。最近、この光学干渉機能を利用した光干渉発色機能を有する複合繊維が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９８／４６８１５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような従来の光干渉発色機能を有する繊維は、そのサイズが大きく、特に厚みが大きいため、この繊維より得られた粒子を添加した塗料を用いた場合、塗料層の塗膜面からこの顔料が突出したり、また顔料の積層部の両端の積層部精度が得られず、鮮明な発色性能が得られない。従って、特に微細な繊度が要求される車塗装や家電塗装などの、さらなる審美性の向上が要求される応用商品への展開には問題がある。またこの複合繊維の繊度を小さくしようとすると、交互積層体を構成するポリマーの各層が剥離したり、たとえこの剥離が生じなくても、紡糸時におけるポリマー劣化による紡糸調子悪化や、延伸時に斑が発生するなどして光干渉効果が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決し、優れた光干渉発色機能を有する光干渉性顔料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために本発明によれば、屈折率が異なる２種以上のポリマー層を積層してなる光学干渉部を含み、積層厚み方向の厚さが５μｍ以下、積層長手方向の長さが２５〜７５μｍ、そして積層軸方向の長さが１０〜７５μｍであることを特徴とする、光干渉性顔料が提供される。
【０００７】
ここで、前記光学干渉部を構成する屈折率が異なる２種以上のポリマーのうち少なくとも１種が、紫外線架橋性ポリマーであることが好ましい。また、前記光学干渉部を構成する屈折率の異なる２種のポリマーがポリカーボネートとポリメチルメタクリレートであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、寸法が最適化されており、塗装仕上がり品位に優れた顔料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の光干渉性顔料の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の光干渉性顔料の斜視図であり、屈折率が異なる２種以上のポリマーから構成された光学干渉部１を含み、積層厚み方向の厚さａが５μｍ以下、積層長手方向の長さｂが２５〜７５μｍ、そして積層軸方向の長さｃが１０〜７５μｍである。光学干渉部１は扁平状の断面形状を有しており、屈折率の異なる２種のポリマー層（２及び３）は扁平断面の長軸方向（図面における水平方向）と平行に多数交互に積層された交互積層体の構造をとっている。
【００１０】
この光学干渉部１は保護層４で覆われていてもよく、保護相が存在する場合は、上記寸法は図１に示すように、この保護層を含めた寸法であるが、保護層４が存在しない場合、本発明の光干渉性顔料は光学干渉部１からなり、この光学干渉部の積層厚み方向の厚さが５μｍ以下、積層長手方向の長さが２５〜７５μｍ、そして積層軸方向の長さが１０〜７５μｍとなる。
【００１１】
この交互積層体におけるそれぞれのポリマー層の厚みは、０．０２〜０．５μｍの範囲にあることが好ましい。この厚みが０．０２μｍ未満である場合や、０．５μｍを超える場合には、期待する光学干渉効果を有益な波長領域で得ることが困難となる。この厚みは０．０５〜０．１５μｍの範囲にあることがさらに好ましい。また、２種の成分における光学距離、すなわち層の厚みと屈折率の積が等しいとき、さらに高い光学干渉効果を得ることができる。特に、一次の反射に等しい２種の成分の光学距離の和の２倍が、望む色の波長の距離と等しいときに最大の干渉色となるため好ましい。
【００１２】
この光干渉性顔料の長さ方向に対して直角な方向の断面形状は、図１に示すように扁平状であり、長軸（図面上は水平方向）及び短軸（図面上は垂直方向）を有している。この断面の扁平率（長軸／短軸）が大きいものは、光の干渉に有効な面積を左右する、すなわち交互積層体の長軸を大きくとることができるため好ましい。この光干渉性顔料の断面の扁平率は好ましくは３．５以上、特に好ましくは４．５以上、さらに好ましくは７以上である。使用時に各顔料の扁平長軸面が互いに平行方向に配列しやすくなり、光干渉発色機能が向上するからである。しかし、扁平率が大きくなりすぎると、紡糸性が大きく低下するため、１５以下、特に１２以下とすることが好ましい。なお、この扁平率は、扁平断面の外周部に後述する保護層が設けられている場合には、この保護層の部分も含めて算出したものである。
【００１３】
この積層構造体における互いに独立したポリマー層の積層数は、１０〜１２０層であることが好ましい。積層数が１０層より少ないと干渉効果が小さく、一方積層数が１２０層を超えると得られる光の反射量の増大がもはや期待できないばかりか、口金構造が複雑になり紡糸が困難になるとともに、後述する交互積層体の厚さについての要件を満足させることが困難になり、本発明の目的を達成しがたくなる。
【００１４】
光学干渉部を構成するポリマーとしては、屈折率の異なるものを２種以上選択して用いる。ここで単に光学干渉機能を発揮させるには、光学干渉部を構成する２種以上のポリマーの屈折率に差を設けてやればよいが、上記のような界面面積の大きな扁平状もしくは球状の２成分からなる精密構造体を形成するには、複雑な口金流路内での精密構造形成プロセス、吐出後のベイラス、界面張力等を制御して均一な寸法、配置を実現することが必要であり、そのためには、屈折率の異なるポリマーを用いるのみならず、このポリマー層間の溶解度パラメーター（ｓｐ値）の比を特定することが好ましい。
【００１５】
すなわち、屈折率の高いポリマーの溶解度パラメーター（ＳＰ１）と屈折率の低いポリマーの溶解度パラメーター（ｓｐ２）の比率（ｓｐ比、ｓｐ１／ｓｐ２）を０．８〜１．１、特に０．８５〜１．０５とするようにポリマーの組み合わせを選択することが好ましい。このような比率を示すポリマーの組み合わせを用いることにより、２種のポリマーの積層流、複合流を防止金口から吐出したときに、ポリマーの界面に作用する界面張力が小さくなるので均一な精密複合構造を容易に得ることができる。
【００１６】
これに対して、ｓｐ比が上記範囲内にない場合、吐出ポリマー流は表面張力によって丸くなろうとし、薄膜積層構造において、両ポリマー積層界面の接触面積を最小にするように収縮力が働き、特に積層構造体が多層の場合はその収縮力が大きくなるため、積層面が湾曲しながら丸くなって良好な扁平形状が得られなくなるので好ましくない。さらには、ポリマー流は、口金出口で開放されると膨らもうとするベイラス効果も大きくなる。
【００１７】
光学干渉部を構成するポリマーのうち少なくとも１種は、溶融紡糸及び余熱延伸工程において、熱架橋しない耐熱性を有し、かつこの成形後は紫外線照射によって架橋する紫外線架橋性ポリマーを用いることが好ましい。
【００１８】
このような紫外線架橋性ポリマーとしては、溶融成形性能を有するものであれば各種のポリマーを使用することができ、そのなかでもマレイミド基を有する熱可塑性ポリマーが好ましい。このマレイミド基を有する熱可塑性ポリマーとしては、マレイミド基を有するモノマーを共重合してなる熱可塑性ポリマーが好ましく、マレイミド基を有する（メタ）アクリレートとこれ以外のエチレン性不飽和モノマーとの共重合体がより好ましい。
【００１９】
このようなマレイミド基としては、下式（１）を有する基が挙げられる。
【化１】
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上式中、Ｒ1及びＲ2は、各々独立に、水素原子又はアルキル基であり、又はＲ1及びＲ2はそれぞれが１つとなって炭素環を形成する基を意味する。この炭素環を形成する基としては、−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−及び−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−が好ましい。
【００２０】
上記式（１）で表される基としては、Ｒ1とＲ2のいずれか一方が水素原子であると、成形時に熱によってラジカル重合を起こすために耐熱性が不足することがあるため、Ｒ1とＲ2の両方がアルキル基であるもの、及びＲ1とＲ2が１つとなって炭素環を形成する基であるものが好ましい。このようなマレイミド基は、熱によりラジカル重合を起こさないため、マレイミド基を残したまま成形することが可能になる。ポリマー中のマレイミド基は紫外線を照射すると、光二量化反応が進行し架橋構造を形成するため、ポリマーの耐溶剤性が向上する。
【００２１】
具体的には、この光学干渉部を構成するポリマーとしては、ポリカーボネート／ポリメチルメタクリレートの組み合わせであることが好ましい。
【００２２】
必要に応じて、光学干渉部には、厚さが０．１〜３μｍ、好ましくは０．３〜１．０μｍのアルカリ難溶性ポリマーからなる保護層を設けてもよい。この厚さが０．３μｍより薄い場合にはこの保護層を設ける効果が小さく、一方３μｍを超える場合には、アルカリ水溶液で処理しても繊度の細かい光干渉発色機能を有する複合繊維を得ることができない。
【００２３】
このポリマーは、アルカリ難溶性であれば特に制限されないが、光学干渉部を構成するポリマー（高屈折率側ポリマー又は低屈折率側ポリマー）の溶解度パラメーター値と同程度の溶解度パラメーター値（ｓｐ３）であることが好ましい。具体的には、０．８≦ｓｐ１／ｓｐ３≦１．２及び／又は０．８≦ｓｐ２／ｓｐ３≦１．２であることが好ましい。なかでも、高融点側ポリマーとすると、溶融紡糸時において冷却固化速度の速い高融点側ポリマーで保護層部がまず形成されるので、界面エネルギーやベイラス効果による光学干渉部の変形を抑制することができ、積層構造の平行性や回折構造の規則性といった光学干渉部の構成が維持され審美性が向上する。
【００２４】
光学干渉部１を覆う保護層４を構成するポリマーは、光学干渉部を構成するポリマーよりもアルカリ易溶性であるポリマーである。
【００２５】
光学干渉部１の周囲にアルカリ易溶性ポリマーからなる保護層４を設けることにより、溶融紡糸時において最終吐出孔内部で受ける壁面近傍と内部とのポリマー流分布を緩和することができ、光学干渉部１の厚さが５μｍ以下であってもこの光学干渉部の受ける剪断応力分布が低減して、厚みが均一な光学干渉部が得られ、得られた複合繊維をアルカリ処理してこの保護層を除去すれば、優れた光干渉発色機能を有する繊度の細かい複合繊維を容易に得ることができる。
【００２６】
ここで保護層の厚さが薄すぎる場合には、繊維単糸繊度が小さくなり、特にこの複合繊維が扁平断面である場合には、紡糸工程調子の低下や後加工工程での取り扱い性などに問題がある。なお、光学干渉部の周囲に直接アルカリ易溶性ポリマーからなる保護層を設ける場合にも、上記のアルカリ難溶性ポリマーからなる保護層を形成する場合と同様に、光学干渉部を構成するポリマー（高屈折率側ポリマー又は低屈折率側ポリマー）の溶解度パラメーター値と同程度の溶解度パラメーター値（ｓｐ４）であることが好ましい。具体的には、０．８≦ｓｐ１／ｓｐ４≦１．２及び／又は０．８≦ｓｐ２／ｓｐ４≦１．２であることが好ましい。
【００２７】
なお、本発明でいうアルカリ難溶性及びアルカリ易溶性とは、両者のアルカリ減量速度に１０倍以上の差があることをいう。具体的には、アルカリ水溶液で処理した際に、保護層４を構成するアルカリ易溶性ポリマーは、光学干渉部１を構成するアルカリ難溶性ポリマーよりも１０倍以上の速さで溶解されることをいう。溶解速度が１０倍未満である場合には、保護層４を除去するためにアルカリ水溶液処理をする際、光学干渉部１も浸食作用を受けて積層部や溝形状の乱れや膨潤などによる規則性斑が発生し、光干渉発色機能が低下することになる。
【００２８】
アルカリ易溶性ポリマーは、好ましくはポリ乳酸、ポリエチレングリコールを共重合したポリエチレンテレフタレートもしくはポリブチレンテレフタレート、ポリエチレングリコール及び／又はアルキルスルホン酸アルカリ金属塩を配合したポリエチレンテレフタレート、又はポリエチレングリコール及びスルホン酸金属塩基を有する二塩基酸成分を共重合したポリエチレンテレフタレートもしくはポリブチレンテレフタレートである。
【００２９】
このポリ乳酸としては、Ｌ−乳酸を主成分とするものが一般的であるが、４０wt％を超えない範囲内でＤ−乳酸をはじめとする他の共重合成分を含有していてもよい。また、ポリエチレングリコールを共重合したポリエチレンテレフタレートもしくはポリブチレンテレフタレートは、ポリエチレングリコールの共重合割合が３０wt％以上となるようにすることが好ましく、このようにすることによりアルカリ溶解速度が著しく向上する。さらに、アルキルスルホン酸アルカリ金属塩及び／又はポリエチレングリコールを配合したポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートは、前者は０．５〜３．０wt％の範囲、後者は１．０〜４．０wt％の範囲が好ましく、後者のポリエチレングリコールの平均分子量は６００〜４０００の範囲が適当である。またポリエチレングリコール及びスルホン酸金属塩基を有する二塩基酸成分を共重合したポリエチレンテレフタレートもしくはポリブチレンテレフタレートは、前者は０．５〜１０．０wt％の範囲、後者は二塩基酸成分をポリエステルを形成している全塩基酸成分あたり１．５〜１０モル％の範囲が適当である。
【００３０】
さらに、本発明の光干渉性顔料は、一般有機溶剤に対して耐溶剤性を有することが好ましい。この一般有機溶剤とは、種々の加工混合材料に用いられている薬品であり、スプレー、塗料、エマルジョンに使用されているものをさす。例えば、アルコール、エーテル、ベンゼン、アセトン、ガソリン、パークレンなどである。
【００３１】
以上説明した本発明の光干渉性顔料は、例えば以下の方法により製造することができる。すなわち、まず互いに屈折率の異なるアルカリ難溶性ポリマーを、高屈折率側ポリマーの溶解度パラメーター（ｓｐ１）と低屈折率側ポリマーの溶解度パラメーター（ｓｐ２）の比率（ｓｐ比）が０．８〜１．１の範囲となる組み合わせで交互積層体構造もしくは回折構造を構成するように溶融吐出する。この際、高屈折率側ポリマーと低屈折率側ポリマーのいずれよりもアルカリ溶解速度が速いアルカリ易溶性ポリマーで、上記交互積層体構造もしくは回折構造を被覆するようにして保護層を形成し、光学干渉部が保護層により被覆された未延伸繊維を得る。この未延伸繊維の単繊維繊度は延伸倍率によって異なるが、アルカリ水溶液処理後に得られる複合繊維の繊度が４．０ｄｔｅｘ以下、好ましくは０．２〜２ｄｔｅｘとなる範囲であれば任意である。保護層の厚さは、延伸後の厚さが２．０μｍ以上となる範囲であれば任意である。
【００３２】
この未延伸繊維を、必要に応じて延伸してもよいが、その条件は特に限定されず、従来公知の未延伸繊維の延伸条件を採用すればよい。例えば、最もガラス転移温度が高いポリマーのガラス転移温度近傍（Ｔｇ±１５℃）の温度において、ポリマー分子鎖の配向が進む温度であれば任意の温度で延伸することができる。なお、ここでいう温度は、熱板や加熱ローラー等の過熱媒体の温度である。延伸倍率は、最終的に得られる延伸繊維にどの程度の強伸度特性や熱収縮特性を付与するかに応じて適宜設定すればよいが、通常最大延伸倍率の０．７０〜０．９５倍にて延伸すればよい。なお、熱収縮特性等の耐熱性を向上させるため、延伸に引き続いて熱処理を施してもかまわない。
【００３３】
このようにして成形された複合繊維に紫外線を照射する場合の光源としては、超高圧、高圧、中圧又は低圧水銀灯、メタルハライド灯、キセノンランプ、無選挙区放電ランプ、及びカーボンアーク灯等を用いることができ、数秒〜数分間照射すればよい。活性エネルギー線の波長としては、効率的に紫外線架橋性ポリマーを硬化することができる点で、２００〜４５０ｎｍが好ましく、３００〜３７０ｎｍがより好ましい。活性エネルギー線の照射は、空気中でも不活性ガス雰囲気下でも行うことができる。
【００３４】
必要に応じて延伸・熱処理が施され、さらに紫外線硬化により耐熱性・耐溶剤性が付与された複合繊維を切断することにより、本発明の光干渉性顔料が得られる。この切断において、上記の寸法、すなわち積層厚み方向の厚さが５μｍ以下、積層長手方向の長さが２５〜７５μｍ、そして積層軸方向の長さが１０〜７５μｍとなるように切断する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の光干渉性顔料の一態様の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    光学干渉部
４    保護層
【図１】
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