(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と、
アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸イソボニル、アクリル酸グリシジル、ｔｅｒｔ−ブチル−α−トリフルオロメチルアクリレート、１−アダマンチル−α−トリフルオロメチルアクリレート、（３−メチル−３−オキセタニル）メチルアクリレート、アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸−ｉ−ブチル、メクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸アリル、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、（３−メチル−３−オキセタニル）メチルメタクリレート、メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルプロピルトリエトキシシラン、環状エーテル構造を有する（メタ）アクリレート、エチレンジ（メタ）アクリレート、ジエチレン（メタ）アクリレート、トリエチレンジ（メタ）アクリレート、プロピレンジ（メタ）アクリレート、ジプロピレンジ（メタ）アクリレート、トリプロピレンジ（メタ）アクリレート及びグリセロールジ（メタ）アクリレートからなる群から選ばれる１種以上の（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）とを、
（ａ１）と（ａ２）との合計質量が１０〜３０質量％の範囲になるように用いて水系溶媒中で定量的にソープフリーエマルジョン重合させ、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体を得る工程、
（２）工程（１）で得られた共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体と、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）と、酸触媒（Ｃ）とを含有する水性組成物を調製する工程、
（３）工程（２）で得られた水性組成物を基板上又は容器内で硬化させる工程、
を有することを特徴とする、有機無機複合体からなる構造色発色成形体の製造方法。
【請求項２】
（１）（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と、
アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸イソボニル、アクリル酸グリシジル、ｔｅｒｔ−ブチル−α−トリフルオロメチルアクリレート、１−アダマンチル−α−トリフルオロメチルアクリレート、（３−メチル−３−オキセタニル）メチルアクリレート、アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸−ｉ−ブチル、メクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸アリル、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、（３−メチル−３−オキセタニル）メチルメタクリレート、メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルプロピルトリエトキシシラン、環状エーテル構造を有する（メタ）アクリレート、エチレンジ（メタ）アクリレート、ジエチレン（メタ）アクリレート、トリエチレンジ（メタ）アクリレート、プロピレンジ（メタ）アクリレート、ジプロピレンジ（メタ）アクリレート、トリプロピレンジ（メタ）アクリレート及びグリセロールジ（メタ）アクリレートからなる群から選ばれる１種以上の（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）とを、（ａ１）と（ａ２）との合計質量が１０〜３０質量％の範囲になるように用いて水系溶媒中で定量的にソープフリーエマルジョン重合させ、単分散性の共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体を得る工程、
（２）工程（１）で得られた共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体と、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）と、酸触媒（Ｃ）とを含有する水性組成物を調製する工程、
（３）工程（２）で得られた水性組成物を基板上又は容器内で硬化させる工程、
（４）工程（３）で得られた硬化物を焼成する工程、
を有することを特徴とする、金属酸化物を主成分とする構造色発色成形体の製造方法。
【請求項３】
前記工程（１）の後に、得られた共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体の固形分濃度を４０質量％以上に濃縮してから工程（２）に供する請求項１又は２記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項４】
前記（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と、前記（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）との使用割合が、（ａ１）／（ａ２）で表されるモル比で３．５〜１２の範囲である請求項１〜３の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項５】
前記工程（１）におけるエマルジョン重合が、前記モノマー（ａ１）及び／又は前記モノマー（ａ２）を分割添加することによる多段階重合である請求項１〜４の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項６】
前記（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）が、グリシジル（メタ）アクリレート又はオキセタン（メタ）アクリレートを含有するものである請求項１〜５の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項７】
前記共重合体ポリマー粒子（Ａ）の走査型電子顕微鏡を用いて測定した平均粒子径が、１００〜４００ｎｍの範囲である請求項１〜６の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項８】
前記金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）が、三価以上の加水分解可能な基を有するアルコキシシランを含有するものである請求項１〜７の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項９】
前記水性組成物のｐＨが１．５〜６．５の範囲である請求項１〜８の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記水性組成物中の共重合体ポリマー粒子（Ａ）の質量と、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）との質量との使用割合が、前記（Ｂ）の完全加水分解後の質量（Ｂ’）との質量比（Ａ）／（Ｂ’）として６０／４０〜１５／８５の範囲である請求項１〜９の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（３）において用いる基材又は容器が、予め撥液処理されたものである請求項１〜１０の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（４）の焼成工程が、窒素又はアルゴン下に行なうものであり、焼成後の硬化物中に共重合体ポリマー粒子（Ａ）の炭化物、又は金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の炭化物が含有されている請求項２〜１１の何れか１項記載の構造色発色成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的大型で構造色を有する成形体の簡便な製造方法に関するものであり、詳しくは、ソープフリーのエマルジョン重合により単分散性のポリマー微粒子を製造後、特段の精製方法を行なわずに、そのポリマー微粒子反応液を金属アルコキシド類化合物と混合した水性組成物として用いることで、任意形状の構造色発色成形体を連続的生産工程で簡便に得ることができる、構造色発色成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の着色性材料は、色素として染料や顔料を内部に包含したものであり、この色素の分子構造に基づく光の吸収もしくは反射によって着色するものである。このような染料や顔料による着色は、光エネルギーによってしばしば化学反応を引き起こし、変色や褪色の原因となる。これに対し、材料の物理的な構造に基づく光の屈折、回折、散乱や干渉効果を利用した発色は、着色の安定性の点で優位である。これは、材料による光エネルギーの吸収が無いことによる。物理的な構造に基づく着色は、構造が壊れない限り安定である。このような光学的な回折や干渉効果による発色現象は「構造色」と呼ばれ、宝石のオパールやモルフォ蝶のハネの発色現象として広く知られている。「構造色」は、金属光沢を示す鮮やかな発色が特徴であると認識されている。又、「構造色」は対象物である材料に対する光源や観測の角度により、色が変化することも特徴である。この様な構造色の特徴により、非常に意匠性が高いとされている。構造色を有するものの中でも、宝石のオパールは、さらに意匠性が高い。それは、同じ観察角度においても、さまざまな色が観察される「遊色現象」が認められることによる。これは、数百ナノメートルサイズの微粒子の配列構造、コロイド結晶が、多数それぞれ異なった方位を持ってオパール中に存在することによる。
【０００３】
工業的にこの様な構造色を発色させるには、数百ナノメートルサイズの微粒子又は空孔の規則的な配列を実現する必要がある。この手法としては、例えば、微粒子の作製の後、これの表面電荷による静電反発によって配列させる方法や、微粒子の分散液からの分散溶媒を除去、乾燥させる方法などが提案されてきた。この様な方法では、配列した微粒子の固定のために更なる工夫が必要であったり、透明容器内でのみの構造色発現であったりすることにより、意匠性の高い建造物等への応用は不可能である。
【０００４】
又、配列させた微粒子間にその他の材料を充填させ微粒子を固定した後、この微粒子を取り除くことによって、構造物中に規則的な空孔を作製する方法も提供されている。しかしながら、この方法では、密に充填された非常に狭い粒子間の空隙に有機もしくは無機材料を充填していくので、表面の空隙部がこれらの材料で満たされると、それより奥には入り込めなくなり、その結果、粒子間の空隙が充分に満たされず、均一な周期構造が得られない問題点があった。さらに、充填されなかった余剰の材料は周期構造を持たない連続体を形成するため、この場合には周期構造を示す部位と周期構造を持たない部分が混在した不均一な成形体となる問題があった。また、粒子同士が接触した鋳型を用いているため、接点で孔が連結した脆弱な構造となり、焼成に伴う収縮によって亀裂が入るためその構造を維持しにくく、大きな体積の構造色材料を作製することは困難であった。
【０００５】
本発明者らは、既にこの様な不均一性と強度の問題を解決する方法の一つとして、微粒子をコア部とし、架橋された親水性有機高分子化合物をシェル部として有するコア−シェル粒子を水または親水性溶媒に分散させた後、これに金属系アルコキシドを加えて該アルコキシドのゾル−ゲル反応により有機無機複合周期構造体を簡便に作製し、これを焼成してコア部を除去することにより、逆オパール構造を有する金属酸化物周期構造体を得る技術を開示した（例えば、特許文献１参照。）。この技術では、微粒子配列膜を乾燥させることなく、架橋されたヒドロゲル層をゾル−ゲル反応の反応場として利用するため、微粒子間に均一で充分厚い金属酸化物層を容易に形成させることができ、従来の方法に比べて、強固な構造体を得ることが可能である。
【０００６】
更に大面積の構造色膜を得る方法として、金属アルコキシドのゾル−ゲル反応で得られる金属酸化物と単分散性の中空ポリマー粒子とを含有する水性塗料組成物を用いる技術も開示している（例えば、特許文献２参照。）。この方法によれば、水性塗料組成物を固体基材表面に塗布した際、膜形成過程で中空ポリマー粒子が最密充填配列し、これに沿って金属酸化物ゾルが硬化されるため、塗膜内部は規則性のある中空構造を有し、且つ塗膜表面には半球状の凹凸パターンが形成されている有機無機複合塗膜を形成することができる。さらにこの塗膜内部の構造は、加熱焼成によっても構造変化することがなく、周期的多孔構造を維持できるため、構造色を有する大面積の塗膜を得ることができた。
【０００７】
しかしながら、この様な強固な構造色を有する構造体又は大面積の構造色膜を得るために必須の原料である、特定構造を有するコア−シェル粒子や、単分散性の中空ポリマー粒子の製造工程においては、目的とする粒子を得るための複雑で時間のかかる精製工程が不可欠である。例えば、コア−シェル粒子の製造においては、架橋されたヒドロゲルシェル層を設ける段階で、ヒドロゲルのホモポリマーが生成する。このホモポリマーは、構造色発色成形体を製造するためには除去する必要がある。また、中空ポリマー粒子の製造においては、水溶性モノマーと非水溶性モノマーの反応性の差を利用した製造法であるため、一部のモノマー成分（特に水溶性のモノマー）が残存したままであったり、水溶性モノマーの単独重合体が生成したりする。やはり、これらの不純物は除去する必要がある。これらの精製は、除去する副生成物も一定の分子量を有するポリマー等を含むため、簡単な濾別のみでは達成することができず、精密ろ過、イオン交換樹脂、透析、遠心分離などの方法を単独又は組み合わせて行う必要があり、時間とコストの掛かる作業である。更に、これらの粒子の粒子径の単分散性と、高分散性を実現するには、モノマーを高濃度で仕込むことができない。このため、１バッチでは充分な量の微粒子が得られないという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２１３５３４号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、ポリマー微粒子の規則的配列による構造色発色成形体の製造において、ポリマー微粒子を事前に精製・単離する工程を必要とせず、ポリマー微粒子製造から目的の構造色発色成形体製造までを、低コストで、連続生産できることを特徴とする製造方法、更には、「遊色現象」をも有する比較的大型の成形体を簡便に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討を行ったところ、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と（メタ）アクリレート（ａ２）を主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）とを、水系溶媒中、比較的高濃度でエマルジョン重合することにより、共重合体からなる単分散性の微粒子が高濃度で且つ高収率で分散してなる分散体を簡便に得ることができ、精製工程を経ずとも、構造色発色成形体を得るための水性組成物に好適に用いることができることを見出した。さらに、この水性組成物を硬化して得られる有機無機複合体である成形体の周期構造は、加熱焼成によっても変化することがなく、有機成分の減少によって周期的な多孔構造を形成するため、より鮮やかな「遊色現象」をも示す成形体になること、また、この手法によれば、ニ次元の塗膜状のみならず、三次元の比較的大きな成形体をも安定的に得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明は、（１）（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と、（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）とを、（ａ１）と（ａ２）との合計質量が１０〜３０質量％の範囲になるように用いて水系溶媒中で定量的にソープフリーエマルジョン重合させ、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体を得る工程、
（２）工程（１）で得られた共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体と、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）と、酸触媒（Ｃ）とを含有する水性組成物を調製する工程、
（３）工程（２）で得られた水性組成物を基板上又は容器内で硬化させる工程、
を有することを特徴とする、有機無機複合体からなる構造色発色成形体の製造方法を提供するものである。
【００１２】
更に又、本発明は、（１）（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と、（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）とを、（ａ１）と（ａ２）との合計質量が１０〜３０質量％の範囲になるように用いて水系溶媒中で定量的にソープフリーエマルジョン重合させ、単分散性の共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体を得る工程、
（２）工程（１）で得られた共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体と、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）と、酸触媒（Ｃ）とを含有する水性組成物を調製する工程、
（３）工程（２）で得られた水性組成物を基板上又は容器内で硬化させる工程、
（４）工程（３）で得られた硬化物を焼成する工程、
を有することを特徴とする、金属酸化物を主成分とする構造色発色成形体の製造方法をも提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明で得られる構造色発色成形体は、任意形状の大きな体積を有し、遊色現象をも含む鮮やかな構造色を示すものであり、意匠工芸、装飾分野等で好適に用いることができる。また、薄片、粒子状の成形体とすることで、構造色発色顔料として、インキや塗料に利用することができる。さらに、光の干渉作用を利用したフォトニッククリスタルや各種センサー、偽造防止、その多孔構造を生かした生体分子・触媒の固定、色素増感型太陽電池、燃料電池、断熱、遮音材料などの分野でも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１で得られた共重合体ポリマー粒子Ａ１のＳＥＭ観察像である。
【図２】実施例２で焼成後に得られた成形体の外観写真である。
【図３】実施例４で得られた成形体の円板面に垂直方向の正反射スペクトルである。
【図４】実施例４で得られた成形体の変角正反射スペクトルである。
【図５】実施例４で得られた成形体（焼成温度３５０℃）の固体１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。
【図６】実施例４で得られた成形体（焼成温度３５０℃）の断面ＳＥＭ写真である。
【図７】実施例５で得られた成形体（焼成温度６００℃）の断面ＳＥＭ写真である。
【図８】実施例５で得られた成形体（焼成温度６００℃）の固体１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。
【図９】実施例６で得られた成形体（焼成温度５００℃、窒素気流下）の断面ＳＥＭ写真である。
【図１０】実施例６で得られた成形体（焼成温度５００℃、窒素気流下）の断面光学顕微鏡写真である。
【図１１】実施例６で得られた成形体（焼成温度５００℃、窒素気流下）断面の転位線（点線）を示すＳＥＭ写真である。
【図１２】実施例７で使用した「つけ爪」容器と、これを利用して作製した３５０℃焼成後の成形体の外形状を示す写真である。
【図１３】実施例７で使用した「つけ爪」形状の成形体（３５０℃焼成後）の外曲面垂直方向からの正反射スペクトルである。
【図１４】実施例８で容器として使用したシリコンマルチマットと、得られた成形体（３５０℃焼成後）の外形を示す写真である。
【図１５】実施例９で、種々の形状の容器を用いて作製した成形体の外形を示す写真である。
【図１６】実施例１０で容器として用いたプラスチックプリズムアレイ（ａ）と、これを利用して作製された成形体（３５０℃焼成）の上方から見た外観写真（ｂ）と、斜め横方向から見た外観を示す実体顕微鏡像（ｃ）。
【図１７】実施例１１で、ＰＴＦＥシートを用いて得られた成形体（３５０℃焼成）の外形状を示す写真である。
【図１８】実施例１２で、シリコンオイルを用いて得られた成形体（３５０℃焼成）の球状の外形状を示す写真である
【図１９】実施例２０で、シランカップリング剤種類を変えて得られた成形体（３５０℃焼成）の垂直方向からの正反射スペクトルである。
【図２０】実施例２０で、シランカップリング剤種類を変えて得られた成形体（３５０℃焼成）の断面ＳＥＭ観察像である。
【図２１】実施例２２で得られた成形体の外形状と透明性を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の構造色発色成形体の製造方法は、
（１）（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と、（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）とを、（ａ１）と（ａ２）との合計質量が１０〜３０質量％の範囲になるように用いて水系溶媒中で定量的にソープフリーエマルジョン重合させ、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体を得る工程、
（２）工程（１）で得られた共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体と、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）と、酸触媒（Ｃ）とを含有する水性組成物を調製する工程、
（３）工程（２）で得られた水性組成物を基板上又は容器内で硬化させる工程、
を有することを特徴とし、有機無機複合体からなる成形体を得るものである。
【００１６】
本発明において、「定量的にソープフリーエマルジョン重合を行う」とは、界面活性剤類を一切使わないエマルジョン重合反応状態であって、その反応に用いたモノマー量から計算される理論収量と反応後に得られる微粒子の収量が、測定の誤差範囲内（±３％程度）で一致し、また、反応後の水系溶媒中に、ＮＭＲ測定によってモノマーの存在が確認されないことを意味する。
【００１７】
また、前記で得られる成形体を加熱焼成することによって、内部の有機成分の一部、もしくは全部を除去する工程を経ることにより、金属酸化物を主成分とする構造色発色成形体を得るものである。
【００１８】
前記の工程で得られる有機無機複合体からなる成形体は、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）のゾル−ゲル反応（加水分解縮合反応）により生成する金属酸化物のマトリクス中に、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）の共重合体からなる、単分散性の共重合体ポリマー粒子（Ａ）が規則的に配列することによって構造色を発色する。又、この粒子の配列は三次元でも実現され、且つその配列が、線状もしくは面状に一部ずれた状態で接合していることから、遊色現象をも有する成形体となる。尚、金属酸化物のマトリクスとは、主としてシリカ、およびケイ素の酸化物を含む金属酸化物材料の連続相が成形体全体にわたって構築された構造をいうものであり、また、単分散性とは、該共重合体ポリマー粒子（Ａ）の粒径を水系溶媒中、動的光散乱法を用いて測定、もしくは、乾燥した後、電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって粒子を観察して得られる粒径の変動係数が０．２以下のものを言う。
【００１９】
又、前記の有機無機複合体からなる成形体を焼成すると、内部の共重合体ポリマー粒子（Ａ）が分解され、その一部又は全部が除去されることによって、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）のゾル−ゲル反応（加水分解縮合反応）により生成する金属酸化物を主成分とする多孔質の成形体が得られる。このとき、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）が完全に加水分解縮合反応が起こらず、一部にアルコキシ基が残っている場合には、焼成過程でこのアルコキシ基も分解され、その一部又は全部が除去されることになる。この様にして得られた多孔質成形体の当該空孔は、焼成前の規則的配列を維持していることにより、構造色を発色する。又、この空孔が三次元でも配列しており、その空孔の配列が、線状もしくは面状に一部ずれた状態で接合していることから、遊色現象をも有する成形体となる。
【００２０】
＜構造色発色成形体の製造工程＞
［第一工程：共重合体ポリマー粒子（Ａ）の合成］
本発明の製造方法における第一工程は、単分散性を有する共重合体ポリマー粒子（Ａ）の製造である。具体的には、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）とを、（ａ１）と（ａ２）との合計質量が１０〜３０質量％の範囲になるように用いて水系溶媒中で定量的にソープフリーエマルジョン重合させる。このとき使用する溶媒は、水単独であることが好ましいが、メタノール等の水と任意に混合可能な有機溶媒を含んでいても良い。
【００２１】
前記特許文献２においても、同様のモノマー類を用いてエマルジョン重合を行なうことによって、中空のポリマー粒子を得るものであるが、本発明との相違点は、水系溶媒中におけるモノマー類の合計質量を１０〜３０質量％の範囲と高濃度にした点にある。即ち、中空ポリマー粒子の製造においては、自発的な中空構造の発現を行なわせる必要があることから、水溶性モノマーの重合を一部先行させ、ある程度の分子量を有する単独重合体を得た後、その末端から非水溶性モノマーの重合を起こさせ、一種の高分子界面活性剤のような働きを有する分子鎖を得てから、この分子鎖の働きによって二分子膜からなるベシクル様の粒子を得る必要があった。この様に自発的な機構によって、粒径の単分散性を維持し、かつ凝集を起こさない、分散安定性の高い粒子製造を行うためには、水系溶媒中におけるモノマー濃度を高くすることができず、具体的には、１〜５質量％程度まででの実施が必要である。更に、系中に未反応の水溶性モノマーが残存したり、水溶性モノマーの単独重合体が副生成物として生じたりするという問題もあった。
【００２２】
一方、本発明においては、モノマー類の水系溶媒中における濃度を１０〜３０質量％、好ましくは、１０〜２０質量％とすることによって、水溶性モノマー（ａ１）と非水溶性モノマー（ａ２）との共重合反応を行う。このような共重合反応系では、水溶性モノマーと非水溶性モノマーの反応速度、即ち、モノマー消費速度では大きな差が生じる。非水溶性モノマーの消費速度は水溶性モノマーより速い。このことは、水溶性モノマーの転化率を下げることになるし、仮に、水溶性モノマーの転化率を上げても、それがホモポリマーとして成長し、微粒子構成成分にならず、微粒子生成効率を妨げる。これらの不都合な現象を抑制し、定量的に重合を進行させるためには、モノマー類を一括で添加するのではなく、重合の進行にあわせて逐次的に添加する手法を用いることが好ましい。モノマー類の逐次的添加によって、系内の水溶性モノマー（ａ１）を定量的に消費させ、残存モノマーや水溶性ホモポリマーの形成の抑制、即ち、微粒子を構成しないポリマー成分の生成を抑制することができる。モノマー類の逐次的な添加方法としては例えば、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）とを含有するモノマー類全量を少量ずつ連続的に滴下する方法、該モノマー類を数回分に分け、添加毎に時間をあけて添加する方法、また、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）を予め水系溶媒中に溶解させておき、これに（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）の全量を少量ずつ連続的に滴下する方法、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）を予め溶解させた水系溶媒中に、（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）を数回分にわけ、添加毎に時間をあけて添加する方法等が挙げられる。これらの中でも、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）を予め溶解させた水系溶媒中に、（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）を数回分にわけ、添加毎に時間をあけて添加する方法がより好ましい。また、この際、モノマー群を数回に分けて添加する場合、一回分を一度に全量添加するのでなく、少量ずつ連続的に滴下するのが好ましい。モノマーを数回に分けて添加する場合、その回数は、モノマーの種類、反応時間に応じて適宜選択すれば良いが、実用的な観点から、２〜１０回、好ましくは２〜５回程度とするのが良い。この様な逐次的なエマルジョン重合法を用いる場合、モノマー類の水系溶媒中における濃度が１０〜３０質量％であるとは、最終的なモノマー類の仕込み質量割合が、水系溶媒に対して１０〜３０質量％の範囲になるようにすることをいう。また、反応が定量的に進行し、反応終了後、系中にモノマーが残存しないことは、得られる微粒子分散液の微粒子濃度が、反応に用いたモノマーの水系溶媒に対する濃度とほぼ等しいこと、また、反応に用いた水系溶媒のＮＭＲ測定によって確認できる。
【００２３】
最終的に水系溶媒中に仕込む（滴下する）（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と、前記（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）との質量割合としては、（ａ２）／（ａ１）で表されるモル比で３．５〜１２の範囲であると、共重合体ポリマー粒子（Ａ）を高率で得ることができるので、好ましい。更に好ましい範囲は、（ａ２）／（ａ１）で表されるモル比で３．５〜７の範囲である。
【００２４】
本発明で得られる粒子（Ａ）は、水系溶媒中で重合されるため、非水溶性モノマー（ａ２）由来構造の疎水的な相互作用により、自発的に当該疎水性部分が粒子内部に集合しやすく、また、水系溶媒と接する、粒子の外側に親水性部分の分子鎖が多く存在する状態になる。即ち、共重合体ポリマー粒子（Ａ）は、内部が主として疎水性、外側が親水性の粒子である。又、水溶性モノマー（ａ１）と非水溶性モノマー（ａ２）とを水系溶媒中でエマルジョン重合する手法であって、自発的な微粒子生成が行なわれることにより、単分散性のものが得られることになる。近接する微粒子間には、親水性の分子鎖が介在することにより、高濃度で微粒子が分散する場合においても、当該微粒子の凝集を防ぐことができる。又、この様に（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）由来構造を有する分子鎖が粒子の外側にあることから、後述する金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の濃縮及び加水分解縮合反応時の足場として機能し、粒子の規則的配列を実現する。
【００２５】
前記（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）において、水溶性とは、２５℃の蒸留水に対して１．０質量％以上溶解することをいうものであり、蒸留水と任意に混和可能であるものがより好ましい。又、「主成分とする」とは、ラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）の全モル数に対して、（メタ）アクリルアミドが６０モル％以上で含まれていることであり、好ましくは８０モル％以上であり、最も好ましいのは９５モル％以上である。
【００２６】
前記（メタ）アクリルアミドとしては、例えば、アクリルアミドやＮ−エチルアクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピルメタクリルアミド、Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド、Ｎ−シクロプロピルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ―ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ―ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド等のＮ−置換（メタ）アクリルアミドやＮ−ジ置換（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン、Ｎ−ビニルピロリドン、ダイアセトンアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド等が挙げられる。これらの（メタアクリルアミド）は、それぞれ単独、もしくは複数を混合して用いても良い。
【００２７】
また、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）として、（メタ）アクリルアミドに加えて使用可能な水溶性モノマーとしては、ラジカル重合性で水溶性のものであれば特に制限は無いが、その構造中に例えば、アミノ基、オキシアルキレン鎖、シアノ基、酸無水物基等を有するもの、また、例えばカルボキシ基、ヒドロキシ基、スルホン酸基、リン酸基等を有するもの、及びこれらのアルカリ金属塩又はアンモニウム塩を有するものを用いることができる。具体的には、アミノ基を有する水溶性モノマーとしては、例えば、アリルアミン、Ｎ，Ｎ―ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等が挙げられる。また、カルボキシ基を有する水溶性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等が挙げられ、ヒドロキシ基を有する水溶性モノマーとしては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、１，４−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート等を挙げることができる。スルホン酸基を有する水溶性モノマーとしては、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸リチウム、スチレンスルホン酸アンモニウム、スチレンスルホン酸エチルエステル、スチレンスルホン酸シクロヘキシルエステル、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。さらにビニルピリジンやグリシジルメタクリレートに有機アミンを反応させて合成したモノマーを四級化させて得られる、四級化モノマーを用いても良い。これらの（メタ）アクリルアミド以外の水溶性モノマーは、それぞれ単独、もしくは複数を（メタ）アクリルアミドに混合して用いることができる。
【００２８】
前記（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）としては、前記の（メタ）アクリルアミドを主成分とする水溶性モノマー（ａ１）と共重合可能な基を有するものであれば、種々のアクリレートモノマー、もしくはメタクリレートモノマーを用いることが可能である。
【００２９】
アクリレートモノマーとしては、例えば、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸イソボニル、アクリル酸グリシジル、ｔｅｒｔ−ブチル−α−トリフルオロメチルアクリレート、１−アダマンチル−α−トリフルオロメチルアクリレート、（３−メチル−３−オキセタニル）メチルアクリレート、アクリロイルプロピルトリメトキシシラン、アクリロイルプロピルトリエトキシシラン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等を挙げることが出来る。
【００３０】
また、メタクリレートモノマーとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸−ｉ−ブチル、メクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸アリル、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、（３−メチル−３−オキセタニル）メチルメタクリレート、メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルプロピルトリエトキシシラン等を挙げることが出来る。
【００３１】
これら（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）は、単独でも２種以上を混合して用いることもできる。以下、本文中で使用する（メタ）アクリレートは特に断りのない限り、アクリレート単独、メタクリレート単独及びそれらの混合物を総称するものとして用いる。
【００３２】
前記（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）の中でも、グリシジル（メタ）アクリレート、オキセタン（メタ）アクリレート等の環状エーテル構造を有するものは、前記ラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）との共重合体を形成する途中、若しくは共重合体となった後、該共重合体の分子内、若しくは分子間で架橋反応することが可能であり、該架橋反応によって、得られる共重合体ポリマー粒子（Ａ）の強度を高め、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の安定性を高めることに寄与すると考えられるので、特に好適に用いることができる。
【００３３】
前記（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）として、二官能のジ（メタ）アクリレート、例えば、エチレンジ（メタ）アクリレート、ジエチレン（メタ）アクリレート、トリエチレンジ（メタ）アクリレート等のポリエチレンジ（メタ）アクリレート類、プロピレンジ（メタ）アクリレート、ジプロピレンジ（メタ）アクリレート、トリプロピレンジ（メタ）アクリレート、等のポリプロピレンジ（メタ）アクリレート類、グリセロールジ（メタ）アクリレート等も単独で、または２種以上を併用して用いることができる。これらのジ（メタ）アクリレートを用いる場合には、得られる共重合体ポリマー粒子の凝集を防ぐ目的で、単官能の前記（メタ）アクリレートと併用することが好ましく、特に（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）中の単官能（メタ）アクリレートの使用割合がモル比で０．７以上であることが好ましい。
【００３４】
前記（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）としては、（メタ）アクリレート以外に、例えば、スチレン系化合物、ビニルエステル、ビニルエーテル、ビスビニル化合物等のモノマーを１種、もしくは複数種を、（メタ）アクリレートに混合して用いることができる。このとき、本発明の共重合体ポリマー粒子（Ａ）を容易に得られる点から、特に、ラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）中の（メタ）アクリレート以外のモノマーの使用割合がモル比で０．４以下、より好ましくは、０．２以下であることが好ましい。
【００３５】
前記スチレン系化合物は、スチリル基を有する化合物であって、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、ｏ−、ｍ−、ｐ−クロロスチレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレン、ｍ−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレン、ｐ−アセトキシスチレン、ｐ−（１−エトキシエトキシ）スチレン、ｐ−メトキシスチレン、スチリルトリメトキシシラン、スチリルトリエトキシシラン、ビニルナフタレン、ビニルビフェニル、ビニルアントラセン、ビニルピレン等が挙げられる。
【００３６】
前記ビニルエステルとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、ピバリン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
【００３７】
前記ビニルエーテル類としては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、２−エチルヘキシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、アリルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、１，４−ブタンジオールジビニルエーテル、ノナンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリメチルプロパントリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、フェニルビニルエーテル等が挙げられる。
【００３８】
前記エマルジョン重合に用いる水系溶媒としては、水を単独で用いる他、水にメタノール、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等の多価アルコール、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を単独、もしくは複数種混合した混合溶媒を挙げることができる。
【００３９】
混合溶媒を用いる際の、その配合割合としては、後述する水溶性重合開始剤と（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）が可溶であり、かつ、（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）の溶解度が０．５質量％以下の範囲であれば良く、目的に応じて適宜選択することができるが、水溶性重合開始剤による重合開始効率を高く保つために、水の割合を５０質量％以上、特に８０質量％以上にすることが好ましい。
【００４０】
エマルジョン重合は、水溶性重合開始剤を用いて行なうことが好ましく、特に過硫酸塩又はアミノ基含有アゾ化合物を用いる事が好ましく、例えば、過硫酸カリウム（ＫＰＳ）、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］二塩酸塩、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］二硫酸塩二水和物、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシエチル）２−メチルプロピオンアミド］、２，２’−アゾビス（１−イミノ−１−ピロリジノ−２−メチルプロパン］二塩酸塩、２，２’−アゾビス｛２−［１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾリン−２−イル］プロパン｝ジヒドロクロライド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］、２，２’−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス（２−メチルブタンアミドオキシム）二塩酸塩四水和物、二亜硫酸ナトリウム等が挙げられる。これらの水溶性重合開始剤は、それぞれ単独で用いても良いし、複数を混合して用いても良い。
【００４１】
これら水溶性重合開始剤の使用割合としては、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）との合計１００質量部に対して、０．０５〜５質量部の範囲で適宜選択すれば良いが、重合反応の効率を上げ、且つ共重合体ポリマー粒子（Ａ）の凝集を抑制する目的で０．１〜３質量部の範囲で選択することがより好ましい。
【００４２】
本発明での共重合体ポリマー粒子（Ａ）は、分散安定剤を使わないソープフリーエマルジョン重合によって効率的に合成できる。しかしながら、この重合系には、適宜各種の分散安定剤をともに用いてもポリマー粒子生成を妨げることがない。即ち、分散安定剤を用いたエマルジョン重合を行なうこともできる。前記分散安定剤としては、例えば、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、有機懸濁保護剤等を挙げることができ、中でも得られる共重合体ポリマー粒子（Ａ）の分散安定性に優れる点から、アニオン性界面活性剤、もしくはカチオン性界面活性剤を用いる事が好ましい。
【００４３】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ロジン酸カリウム、ロジン酸ナトリウム等のロジン酸塩、オレイン酸カリウム、ラウリン酸カリウム、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等の脂肪酸のナトリウム塩又はカリウム塩、ラウリル硫酸ナトリウム等の脂肪族アルコールの硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルアリルスルホン酸等を挙げることができる。
【００４４】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコールのアルキルエステル、アルキルエーテル、アルキルフェニルエーテル等を挙げることができる。
【００４５】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、アミン塩系の界面活性剤を挙げることができる。
【００４６】
両性界面活性剤としては、例えば、アルキルアミノ脂肪酸塩、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシド等が挙げられる。
【００４７】
これらの分散安定剤は、必要に応じて、単独、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。分散安定剤の使用にあたっては、得られる共重合体ポリマー粒子（Ａ）の凝集を防ぐため、水溶性重合開始剤によって該粒子に付与される表面電荷と同電荷のイオン性界面活性剤、又は非イオン性界面活性剤を用いることが好ましい。
【００４８】
分散安定剤の使用量は、必要に応じて適宜選択すれば良いが、使用量が多すぎると、過剰の分散安定剤を除去するための洗浄工程を行わねばならないため、使用量を控えることが好ましい。
【００４９】
前記エマルジョン重合の反応温度としては、用いる水溶性重合開始剤の重合開始温度にあわせて、３５〜９０℃の範囲で適宜設定すれば良いが、該水溶性重合開始剤の開始能を上げ、且つ、水系溶媒の蒸発を防いで反応系の不安定化を抑制する点から、４０〜８５℃の範囲で設定することが好ましく、６０〜８０℃の範囲で設定することがより好ましい。
【００５０】
この様にして得られる共重合体ポリマー粒子（Ａ）の平均粒子径は、目的に応じて調整可能である。例えば、平均粒子径を大きめにしたい場合には、水溶性重合開始剤の使用量を少なめにする、又は（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と、（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）の混合比をａ２／ａ１を大きくする等の調整により、行なうことが可能である。本発明で得られる構造色発色成形体において、良好な発色を発現させるためには、可視光線の反射、回折効率を高くする目的から、平均粒子径として、４０〜７８０ｎｍの範囲のものを好適に用いることができ、鮮やかな発色を示す成形体とするためには、平均粒径が１００〜４００ｎｍの範囲にあることがより好ましい。
【００５１】
［第二工程：水性組成物の調製］
本発明の製造方法において、第二の工程は、前記第一工程で得られた共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体と、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）と、酸触媒（Ｃ）とを混合した水性組成物の調製工程である。本発明では、第一工程で得たポリマー粒子重合反応終了液に分離、精製処理などを加えることなしに、そのまま第二工程に用いることができる。この際、場合により、ポリマー粒子重合反応終了液を濃縮してから用いることもできる。
【００５２】
上記水性組成物中では、酸触媒（Ｃ）の触媒作用によって、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の加水分解と縮合反応が進行し、金属酸化物のゾルが生成するが、そのゾルの一部は、（メタ）アクリルアミド由来の親水性セグメントが存在する共重合体ポリマー粒子（Ｂ）の表面で濃縮され、水性組成物中で、共重合体ポリマー粒子（Ｂ）の表面が金属酸化物のゾルと既にハイブリッドされた状態になる。従って、水性組成物中では、金属酸化物のゾルと、表面が該ゾルに覆われた共重合体ポリマー粒子（Ａ）とが存在することになる。それをゲル化することによって、金属酸化物のゾルに覆われた共重合体ポリマー粒子（Ａ）が３次元で周期配列構造を形成しながら固定化されることになる。
【００５３】
上記水性組成物を調製するに際し、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体は、前記工程で得られたものをそのまま使用することができる。該水系分散体における共重合体ポリマー粒子（Ａ）の濃度はほぼモノマー類の仕込み重合割合と同じであるため、１０〜３０質量％となっている。金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）には、アルコール類等の媒体を含む場合があったり、又、酸触媒（Ｃ）により、前述のようにその一部が加水分解反応することで、アルコール類が発生したりする。従って、前記工程で得られる共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体をそのまま使用すると、調整後の水性組成物の不揮発分が低く、引き続き行なう乾燥工程での溶媒除去に時間がかかったり、厚みのある成形体が得られにくくなったりするので、目的とする用途に応じて、前記工程で得られた共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水系分散体を濃縮することも可能である。濃縮は、通常の溶媒除去法である減圧蒸留や遠心分離等で簡便に行なうことができ、任意の濃度に調整可能であるが、不揮発分として３５質量％以上にしておくと、水性組成物の調製や乾燥工程における作業性が良好である。濃縮の上限は特にないが、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の凝集を防ぐ観点からは、６０質量％以下にしておくことが好ましい。
【００５４】
また、上記水性組成物には、平均粒子径が共重合体ポリマー粒子（Ａ）と同じで、かつ、凝集を引き起こさないものであれば、前記共重合体ポリマー粒子（Ａ）の他に、種類の異なる粒子を一部併用しても良い。例えば、前記特許文献１に示される架橋された親水性有機高分子化合物をシェル部として有するコア−シェル粒子や、前記特許文献２にて示される中空粒子を含有させることができる。また、種々の方法で合成されるポリスチレンやポリメチルメタクリレート等のポリマー粒子を用いても良い。これら共重合体ポリマー粒子（Ａ）以外の粒子の含有率としては、粒子の全量に対して２０質量％以下であることが好ましく、得られる成形体に鮮やかな構造色発色が見られる観点からは、１０質量％以下とするのがより好ましい。
【００５５】
上記水性組成物を構成する金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）としては、加水分解により金属酸化物のネットワークを形成することができ、強固な成形体が得られる点から、三価以上の加水分解可能な基を有する金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物を用いることが好ましい。特にテトラアルコキシシラン等の四価以上の金属アルコキシドを使用する場合には、得られる成形体の硬度を高くすることができる。成形体の硬度を高くする目的で、官能基数の多い金属アルコキシドを使用する場合には、全金属アルコキシド中の四価以上の金属アルコキシドの含有量が、２０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましい。
【００５６】
前記金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の金属種としては、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、ホウ素、ゲルマニウム、亜鉛等が挙げられ、これらの中でもゾルゲル反応が容易である点から、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウムであることが好ましく、工業的入手容易性の点からケイ素であることが特に好ましい。
【００５７】
ケイ素を金属種として有する金属アルコキシドとしては、反応性の官能基を有していても良いアルコキシシラン等を挙げることができる。尚、本発明において部分縮合物とは、加水分解反応によりオリゴマー化しているものをいう。オリゴマー化したものは、ケイ素を金属種とする場合、シラノールとなったシリカゾル状態で使用しても良い。部分縮合物としては、その平均重合度が２〜２０のものを好適に使用することができる。この場合の加水分解反応に用いる触媒としては、各種の酸類、アルカリ類を用いることができる。
【００５８】
前記アルコキシシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン等のジアルコキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ（２−エタノール）オルソシリケート、テトラ（ｎ−プロポキシ）シラン、テトラ（イソプロポキシ）シラン等のテトラアルコキシシラン等が挙げられる。
【００５９】
更に官能基を有するアルコキシシランとしては、例えば、ハロゲンを有するシラン類として、テトラクロロシラン、メチルトリクロロシランといったクロロシラン等が挙げられる。
【００６０】
チタンを金属種として有する金属アルコキシドとしては、例えば、テトライソプロポキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラプロポキシチタン等のアルコキシチタンが挙げられ、また、チタンアセチルアセトナート、チタンオクチレングリコール、チタンテトラアセチルアセトナート、チタンエチルアセテート等、チタンの金属アルコキシドから調製される種々のチタンキレートを用いても良い。アルミニウムを金属種として有する金属アルコキシドとしては、例えば、トリエトキシアルミニウム等のアルコキシアルミニウムが挙げられる。
【００６１】
これらの金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）は、単独で用いても、二種以上を併用しても良いが、得られる構造色発色成形体が充分な強度、および構造色発色性を有するためには、二価以下のアルコキシシランやアルコキシチタン、アルコキシアルミニウム等のシラン以外の金属種を有する金属アルコキシドの使用割合を、全金属アルコキシド中、３０質量％以下にすることが好ましい。
【００６２】
また、前記金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）には、必要に応じて、使用する金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の官能基と反応しうる有機化合物を適宜混合して用いることができる。例えば、モノアミン変性、ジアミン変性、アミノ変性、エポキシ変性、脂環式エポキシ変性、カルビノール変性、メルカプト変性、カルボキシル変性、カルボキシル変性、メタクリル変性、フェノール変性、シラノール変性などの反応性末端を有するポリジメチルシロキサンなどを用いることができる。また、例えば、グリシジル基を有するシランカップリング剤を用いた場合、１，４−ビス（３−メルカプトブチリルオキシ）ブタン、１，３，５−トリス（３−メルカプトブチルオキシエチル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、ペンタエリスリトール  テトラキス（３−メルカプトブチレート）などの多官能チオール化合物を混合して用いることができる。このように、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）と反応しうる有機化合物を用いると、得られる成形体に柔軟性を付与することが可能である。
【００６３】
前記、使用する金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の官能基と反応しうる有機化合物の含有量としては、水性組成物中で分離しない範囲の濃度において、反応可能な官能基数と等モルを用いれば良い。
【００６４】
水性組成物に使用する水系溶媒は、水又は水と水溶性溶媒との混合溶媒であり、該水溶性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ピリジン、ジメチルホルムアミドなどの溶媒を使用できる。水と水溶性溶媒との混合溶媒を使用する場合には、水溶性溶媒の量が、使用する水の量に対して４０質量％未満であることが好ましい。
【００６５】
前記酸触媒（Ｃ）としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、ホウ酸等の無機酸や、酢酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸、リンゴ酸、アクリル酸、メタクリル酸、トリフルオロメチルスルホン酸、エチルスルホン酸等の有機酸を用いることができる。これらの酸は単独または２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ｐＨ調整が容易であり、得られる水性組成物の保存安定性が良好で、且つ得られる成形体の耐水性に優れる点から、マレイン酸、アクリル酸など不飽和有機酸を用いることが好ましい。尚、水性組成物の安定性と、成形体とする乾燥工程（硬化）が良好である点から、水性組成物のｐＨは１．５〜６．５に調整することが好ましい。
【００６６】
水性組成物の調製を行なう際の、混合の順序は特に制限されないが、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水性分散体に、酸触媒（Ｃ）の水溶液、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の溶液を添加する方法、または、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の水性溶液に酸触媒を加え、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の予備的な加水分解を行った後、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水性分散体を添加する方法等で組成物を調製することができる。
【００６７】
前記共重合体ポリマー粒子（Ａ）の水性分散体と金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）との質量との使用割合としては、前記（Ｂ）の完全加水分解後の質量（Ｂ’）との質量比（Ａ）／（Ｂ’）として７０／３０〜５／９５の範囲で適宜調整すればよく、６０／４０〜１５／８５の範囲にあることが好ましく、５５／４５〜２５／７５の範囲にあるとさらに好ましい。上記比（Ａ）／（Ｂ’）が５／９５以上であれば得られる成形体のクラックを低減することができる。
【００６８】
また、使用する水系溶媒の量としては、使用する金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の０．２〜５０質量倍程度であることが好ましい。
【００６９】
この水性組成物中に、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、エチレングリコール、エチルセロソルブ、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノプロピルエーテルといった各種の有機溶剤を加えても良く、また、平滑剤・濡れ剤、水溶性のポリグリシジルエーテル等の各種硬化剤といった各種の添加剤を加えることもできる。
【００７０】
また、この水性組成物中に、本発明の効果を損なわない範囲で、前記水系溶媒に可溶な着色性物質を添加しても良い。このような着色性物質としては、主として水溶性色素が挙げられ、種々の天然および有機合成色素を必要に応じて適宜選択することが可能である。例えば、アゾ染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、硫化染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、アクリジン染料、キサンテン染料、アジン染料、オキサジン染料、チアジン染料、アゾメチン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、チアゾール染料、メチン染料、ポリメチン染料、シアニン染料、ポルフィリン、フタロシアニン染料等を用いることができる。また、ナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ピレンスルホン酸ナトリウム等、スルホン酸化、スルホン酸塩化して水溶化した化合物も好適に用いることができる。これら水溶性色素は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００７１】
また、前記水系溶媒中の水溶性溶媒、もしくは前記金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）に可溶な少量の油溶性色素を着色性物質として用いることもでき、モノアゾ系、ジスアゾ系、アントラキノン系染料や、ペリレン系、キノフタロン系、アントラピリドン系等の縮合多環系顔料を用いることができる。さらに、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、フェナントレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン等の縮合多環芳香族化合物とその誘導体分子、ビフェニル、ターフェニル等のオリゴフェニレンとその誘導体分子、アゾベンゼン、スピロピラン、スピロオキサジン、フルギド、ジアリールエテンとこれらの誘導体であるフォトクロミック色素も好適に用いることができる。これら油溶性色素は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。ここで着色性物質とは、それ自身が可視光の波長領域に吸収帯を有して着色しているものの他に、光吸収によって可視光領域の発光を示すものや、元々は無色であるが、光エネルギーあるいは熱エネルギーの吸収によって、化学構造の変化を起こし、可視光の吸収、もしくは発光を示し着色するものを含む。
【００７２】
これらの色素を添加することによって、構造色発色成形体内部での散乱光、迷光の透過を抑制し、成形体内部の三次元周期多孔構造由来の構造色発色を強調することができる。特に黒色の色素、例えば、水溶性のクロラゾールブラックＥ、クロラゾールブラックＬＦ、クロラゾールブラックＢＨ、油溶性のディスパースブラックなどを好適に用いることができる。また、蛍光発光性を有する、ローダミン色素とその誘導体に代表されるキサンテン系色素や、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、フェナントレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン等の縮合多環芳香族化合物とその誘導体分子、ビフェニル、ターフェニル等のオリゴフェニレンとその誘導体分子等を用いることにより、構造色発色に加えて蛍光発色の色が加わることになり、より高機能で意匠性の高い構造色発色成形体を作製することが可能である。
【００７３】
このような着色性物質の添加量としては、量が多すぎると光吸収が強すぎて、充分な光回折効果が得られず、構造色発色を抑制してしまうため、水性組成物中のポリマー粒子（Ａ）と金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の合計に対し、通常１０質量％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下である。
【００７４】
［第三工程：水性組成物の硬化］
本発明の構造色発色成形体の製造方法における第三工程は、前記第二工程において得られた水性組成物から溶媒を除去し、且つ金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）のゾルゲル反応を進行させ、共重合体ポリマー粒子（Ａ）を金属酸化物からなるマトリックス中に固定する工程であり、基板上又は容器内で行なうものである。
【００７５】
上記水性組成物は、後述の各種基材上への塗布、もしくは各種容器中において、常温もしくは、加熱処理によって容易に硬化でき、薄膜状の成形体、もしくは、三次元の成形体を形成する。加熱によって硬化させる場合には、加熱温度は３０〜６０℃の範囲で選定できる。硬化時間は、水性組成物の濃度、作製する成形体のサイズ、加熱温度によって調整が可能であり、基板上の薄膜の硬化には、常温で５分〜３０分程度、５００μｍ以上の厚みを有する成形体、特に厚みが１ｍｍを超える場合には、１日〜１０日程度の硬化時間を設けるのが好ましい。１ｍｍ以上の厚みを有する成形体の作製時には、クラックが入るのを防止する目的で、硬化後さらに１日〜１０日程度の乾燥時間を設けることが好ましい。
【００７６】
また、乾燥後にアニーリングを行うことも、成形体にクラックが入るのを防止する目的で有効である。アニーリング温度は、用いる共重合体ポリマー粒子（Ａ）の熱分解温度、塗装基材の場合には、基材の耐熱温度を考慮して、６０〜２５０℃の温度範囲で適宜行うと良い。
【００７７】
基材上に塗膜を作製して塗装基材を得る際の前記水性組成物の塗布方法は特に制限されず、例えば、刷毛塗り、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート法、エアナイフコート法といった各種の方法を用いることができる。さらにこれらを組み合わせて用いることもできる。
【００７８】
また、前記水性組成物を任意形状の容器中で硬化させる場合の、容器への水性組成物の搬送方法としては、該容器内に必要な量の水性組成物を搬送できる方法であれば特に制限は無く、ピペットディスペンサ、注射器などによる注入や流し込み、水性組成物中に容器を浸漬して引き上げるなどの方法を用いることができる。
【００７９】
（固体基材）
本発明で用いることができる固体基材の形状や構成成分としては特に限定されるものではなく、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）のゾルゲル反応で得られる金属酸化物と単分散性の共重合体ポリマー粒子（Ａ）とを含有する前記水性組成物を塗布することが可能で、該水性組成物を当該基材上に塗布、乾燥させた後、基材自身の変化がないものであれば特に制限は無い。種々のプラスチック、ガラス材料、金属材料、金属酸化物材料等からなる基材を用いることができる。
【００８０】
例えば、プラスチック基材としては、塩化ビニル、ポリメタクリレート等のアクリル、ベークライト、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等が挙げられる。
【００８１】
ガラス材料としてはソーダ石灰ガラス、クリスタルガラス、ほうけい酸ガラス、石英ガラスなどを用いることができ、これらのガラス中に金属、金属酸化物等を含んでいても良い。また、金属材料としては、例えば、金、銀、白金、鉄、銅、亜鉛、タングステン、ニッケル、アルミニウム、カーボン、シリコン等の材料を挙げることができる。さらに金属酸化物材料としては、例えば、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化インジウム、酸化スズ等の一種もしくは複数種の混合酸化物の基材を用いることができ、また、これらの組成に、さらに、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５等を含有していても良い。
【００８２】
後述する本発明の第四工程によって、成形体を基材ごと焼成する場合には、焼成工程によって基材自身の変化がないものであることを必須とする。具体的には２５０℃以上の耐熱性を有することが必要であり、前記の種々のガラス材料、金属材料、金属酸化物材料等からなる基材を好適に用いることができる。なお、固体基材が２５０℃以上の耐熱性を有するということは、当該基材の軟化点もしくは融点が２５０℃以上であることをいう。
【００８３】
基材の形状としては、板状の基材の他に、棒状、球状、半球状、角錐状など、種々の形状のものを使用することが可能である。塗布面は、平面状のものに限定されず、曲面を有するものも好適に用いることができる。従って、一般に市販されているグラス、茶碗、皿、タイルなどを基材として用いることが可能である。
【００８４】
また、基材状への塗布が困難な場合には、予め、基材上にプライマーと呼ばれる地塗り剤を塗工しておいても良い。
【００８５】
（容器）
前記水性組成物の硬化工程に用いる容器の材質としては特に制限はない。必要に応じて任意の材質からなる容器を用いることができ、ガラス、金属、金属酸化物、ゴム、プラスチック等を好適に用いることができる。ガラス材料としてはソーダ石灰ガラス、クリスタルガラス、ほうけい酸ガラス、石英ガラスなどを用いることができ、これらのガラス中に金属、金属酸化物等を含んでいても良い。また、金属材料としては、例えば、金、銀、白金、鉄、銅、亜鉛、タングステン、ニッケル、アルミニウム、カーボン、シリコン等の材料を挙げることができ、さらに金属酸化物材料としては、例えば、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化インジウム、酸化スズ等の一種もしくは複数種の混合酸化物の基材を用いることができ、また、これらの組成に、さらに、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５等を含有していても良い。さらに、ゴム材料としては、ニトリルゴム、フッ素ゴム、パーフロロポリエーテル系ゴム、フロロシリコーンゴム、メチルシリコーン、ビニルメチルシリコーン、フェニルメチルシリコーン等のシリコーンゴム、エピクロルヒドリン、ヒドリン・エチレンオキサイド等のエピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。また、プラスチックとしては、塩化ビニル、ポリメタクリレート等のアクリル、ベークライト、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等が挙げられる。
【００８６】
硬化工程に於いて、成形体が壁面に固着する場合には、成形体にクラックを生じさせる可能性があるので、容器の内面をあらかじめ撥液処理しておくと良い。また、撥液処理によって、乾燥時間を短縮することもできる。撥液処理の方法としては、特に制限はなく、種々の撥水撥油剤を用いて表面処理を用いることができる。例えば、炭化水素系およびフッ素系のワックス、あるいはシリコーンオイルを塗布しておくことにより、成形体の作製が簡便に行える。また、シランカップリング剤による表面処理を行っても良い。この目的に用いることのできるシランカップリング剤としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルトリメトキシシラン、シクロヘキシルメチルトリエトキシシラン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタフルオロイソプロポキシプロピルトリメトキシシラン、及びヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン、テトラクロロシラン、メチルトリクロロシランといったクロロシラン等のクロロシランの他、フッ素系表面処理剤としてエボニック社のＤｙｎａｓｉｌａｎｅ  Ｆ８２６３、Ｆ８８１５、信越化学株式会社製のＫＰ−８０１Ｍ、Ｘ−２４−７８９０、ＨＡＲＥＶＥＳ社のＤＵＲＡＳＵＲＦ  ＤＳ−１１００、ＤＳ−１６００、ＤＳ−５４００、ＤＳ−１４００、ＤＳ−２１００等を用いることができる。また、フッ素系のコーティング剤、例えば、ＤＩＣ株式会社製ディフェンザシリーズ、ＴＲ−２２０Ｋ、２２０Ｂ、２３０Ｋ、３０１Ｂ、３１０、３３０、ＦＨ−８００ＭＥなどを用いて、表面を撥液処理しても良い。
【００８７】
硬化工程に用いる容器としては、必ずしも制限された形状の空間を有する容器である必要は無い。金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）のゾルゲル反応で得られる金属酸化物と単分散性の共重合体ポリマー粒子（Ａ）とを含有する前記水性組成物が接着しない基材上や撥液性の基材上、例えば、テトラフルオロエチレン製の基材上において液滴にして行っても良い。また該水性組成物が混合しない液体中に、該組成物（Ｃ）を滴下して行っても良い。この目的には、例えば、シリコーンオイル、フッ素系オイル等を用いることができる。前記シリコーンオイルとしては、該水性組成物と混合、もしくは反応しない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルなどのストレートシリコーンオイル、側鎖もしくは末端を有機基で修飾した変性シリコーンオイルを用いることができる。変性シリコーンオイルの種類としては、アミノ変性、エポキシ変性、脂環式エポキシ変性、カルビノール変性、メタクリル変性、ポリエーテル変性、メルカプト変性、カルボキシル変性、フェノール変性、シラノール変性、ポリエーテル変性、ポリエーテル変性・メトキシ変性のものを用いることができるが、特に、ポリエーテル変性、ポリエーテル変性・メトキシ変性の非反応性の変性シリコーンオイルを好適に用いることができる。これらの撥液性基材、もしくはオイルを用いた場合には、半球状、もしくは球状の外形状を有する成形体を形成することが可能である。
【００８８】
［第四工程：焼成工程］
本発明の構造色発色成形体の製造方法においては、前記工程で得た有機無機複合体からなる成形体を加熱焼成することによって金属酸化物を主成分とする構造色発色成形体を得ることができる。加熱焼成によって第三工程で得られる成形体内部の有機成分の量が変化すると、成形体の平均屈折率が変化し、異なる色調の構造色が発色する。また、該成形体をより高温で焼成すると、内部の共重合体ポリマー粒子（Ａ）が分解され、その一部又は全部が除去されることによって、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）のゾル−ゲル反応（加水分解縮合反応）により生成する金属酸化物を主成分とする多孔質の成形体が得られる。この様にして得られた多孔質成形体の当該空孔は、焼成前の規則的配列を維持していることにより、構造色を発色する。
【００８９】
本発明において、前記工程で得た有機無機複合体からなる成形体を加熱焼成することによって内部の共重合体ポリマー粒子（Ａ）を分解させ、その一部を除去する場合、共重合体ポリマー粒子（Ａ）は、成形体の全領域にわたって均一に分解除去されても良いし、分解除去される領域に分布があっても良い。例えば、成形体の一方向から加熱する等して、内部の温度勾配を持たせることによって、加熱された成形体表面近傍ではほぼ完全に除去されるが、一方、成形体内部では分解があまり進行せず、共重合体ポリマー（Ａ）成分が残存するといった傾斜構造を付与することも可能である。
【００９０】
この焼成温度は、目的によって、２５０〜１３００℃の温度範囲から適宜選択できる。たとえば、基材上に形成した有機無機複合体からなる成形体を焼成する場合には、焼成温度は固体基材の耐熱温度以下の温度を選択することが必要である。例えば、低融点のソーダガラスを基材に用いた場合には、２５０〜５００℃の範囲で焼成するのが好ましく、高融点の石英ガラスを基材に用いた場合は２５０〜１０００℃の範囲で焼成することが可能である。また、アルミナ等、高耐熱性のセラミックスを用いた場合には２５０〜１３００℃の範囲で焼成が可能である。一方、基板を含まない独立した有機無機複合体からなる成形体を加熱焼成する場合には、このような制限は特に無く、目的によって、２５０〜１３００℃の温度範囲から適宜選択できる。尚、金属酸化物を主成分とする、とは、後記するように焼成条件によって、黄変として知られる熱酸化などにより内部の有機成分を変性させた状態や、有機物の一部又はその炭化物が焼成後の成形体に残ることがある場合、若しくは意図的に第三成分を加えない限りにおいては、金属酸化物からなる成形体であることをいう。焼成条件・焼成方法によっては内部に残存する有機成分と金属酸化物との質量比において、内部有機成分が金属酸化物よりも大きな質量を有する場合も含み、この場合は成形体の基本構造が金属酸化物からなるマトリックスによって形成されていることを示すものである。
【００９１】
焼成温度の選択によって、金属酸化物を主成分とする成形体中に有機成分を残存させ、同じ有機無機複合体からなる成形体から異なる発色を示す成形体を得ることが可能である。例えば、形成された有機無機複合体中の有機成分が完全に分解消失しない条件で焼成を行うと、若干黄色〜茶色の着色成分が焼成後の成形体中に残存し、色を付与すると同時に、成形体内部での散乱光、迷光の透過を抑制し、このため、成形体内部の三次元周期多孔構造由来の構造色発色を強調することができる。この黄色〜茶色の発色の起源は、焼成温度、用いる共重合体ポリマー粒子（Ａ）、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）の種類に依存し、その化学構造は明らかではないが、熱酸化などによる、一般に黄変と呼ばれる現象である。有機成分が完全に分解消失しない条件は、例えば熱重量分析などを用いて、予め加熱分解挙動について測定しておくことによって設定することができる。
【００９２】
さらに、焼成時の雰囲気を空気存在下から、窒素下、アルゴン下等に変えることによって、有機無機複合体中の有機成分を炭化させ、金属アルコキシド及び／又はその部分縮合物（Ｂ）及び／又は共重合体ポリマー粒子（Ａ）由来の炭化物を含有させることができる。この場合には、金属酸化物を主成分とする成形体内部に黒色の炭化物が加わることで、内部での散乱光、迷光の透過を抑制し、このため内部の三次元周期多孔構造由来の発色を強調することができ、より深みのある発色を示す成形体を得ることができる。雰囲気の変更は、目的によって加熱焼成前に完全に雰囲気を交換して加熱焼成を行っても良いし、加熱段階で雰囲気を変更しても良い。
【００９３】
焼成には、一般に知られているマッフル炉、雰囲気炉、赤外線炉等の各種の焼成炉の他、マイクロウェーヴオーブン等や、バーナーで炙るといった方法も用いることができる。
【００９４】
さらに、焼成後の成形体に、さらに着色成分を付与して、成形体の構造色発色を強調することも可能である。成形体に着色成分を付与する方法としては、色素の溶液に成形体を浸漬させて成形体表面および内部空孔の表面に色素を吸着させる方法が挙げられる。この目的に用いられる着色成分としては、前記の水性組成物に添加可能な色素類を好適に用いることができ、特に、特に黒色の色素、例えば、クロラゾールブラックＥ、クロラゾールブラックＬＦ、クロラゾールブラックＢＨ等を用いると、発色の強調効果が大きい。
【００９５】
本発明における第二態様の構造色発色成形体の製造方法は、第四工程において、第一〜第三工程を経て得られた有機無機複合体からなる成形体を加熱焼成することによって、構造色発色成形体を得るものであるが、加熱焼成の代わりに、適切な溶媒を選択することにより、内部の共重合体ポリマー粒子（Ａ）を溶解除去しても良い。内部の共重合体ポリマー粒子（Ａ）の除去は、ポリマー粒子全部を除去する必要はなく、例えば２％程度の除去であっても構造色を強調することが可能である。
【００９６】
この目的に用いられる有機溶媒としては、内部の共重合体ポリマー粒子（Ａ）の溶解性の高い溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、アセトン、酢酸エチル、２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、シクロヘキサノン、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロホルム、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなどを用いることができる。
【００９７】
［構造色発色成形体］
前述の第一〜第三工程で得られる構造色発色成形体は、金属酸化物からなるマトリックス中に、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）の共重合で得られる単分散性の共重合体ポリマー粒子（Ａ）が三次元周期構造を持ちながら複合化された、複数のコロイド結晶体ドメインからなるものである。本発明で言う三次元周期構造とは、金属酸化物の連続相の任意の断面に沿って、前記共重合体ポリマー粒子（Ａ）が規則的に配列した構造をいうものであって、特に三次元空間で最密充填構造を有する規則性構造であることが好ましい。またコロイド結晶体ドメインとは、前記共重合体ポリマー粒子（Ａ）が三次元周期を持って規則的に配列した一塊の空間的な単位のことをいう。本発明で得られる有機無機複合体からなる成形体は、複数の隣接するコロイド結晶体ドメインが、結晶学の分野で「線欠陥」、「面欠陥」と呼ばれるコロイド粒子の配列が、線状もしくは面状にずれた状態で接合している状態にある。このように、本発明で得られる構造色発色成形体は、金属酸化物からなるマトリックス中に、単分散性の共重合体ポリマー粒子（Ａ）が三次元周期構造を持ちながら複合化されていることにより、屈折率の周期分布を形成し、これが光の回折効果を生み出すことによって、構造色発色を示すものである。
【００９８】
本発明の構造色発色成形体は、前記の通り、金属酸化物からなるマトリックス中に形成された三次元周期構造に由来する屈折率の周期分布によって構造色を発色するので、該金属酸化物マトリックスと、（メタ）アクリルアミドを主成分とするラジカル重合性の水溶性モノマー（ａ１）と（メタ）アクリレートを主成分とするラジカル重合性の非水溶性モノマー（ａ２）の共重合で得られる単分散性の共重合体ポリマー粒子（Ａ）との屈折率差が小さい場合には、ほぼ透明な成形体となり、透明性と構造色発色を兼ね備えた成形体となる。例えば、シリカを主成分とする成形体では、成形体を作製するための水性組成物を構成する前記のシランカップリング剤のうち、屈折率が１．４〜１．５程度の、例えば、フェニルトリメトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロへキシル）エチルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等を用いると、一見透明な成形体を得ることができる。この透明成形体に照射する光の照射角度や強さを変化させることにより、鮮やかな構造色を確認できる。
【００９９】
また、前述の第一〜第四工程で得られる構造色発色成形体は、金属酸化物からなるマトリックス中に、空孔が三次元周期構造を持ちながら形成されている複数の逆オパール構造ドメインからなるものである。三次元周期構造とは前記と同様、金属酸化物の連続相の任意の断面に沿って空孔が規則的に配列した構造をいうものであって、特に三次元空間で最密充填構造を有する規則性構造であることが好ましい。また逆オパール構造ドメインとは、空孔が三次元周期を持って規則的に配列した一塊の空間的な単位のことをいうのであり、複数の隣接する逆オパール構造ドメインが、結晶学の分野で「線欠陥」、「面欠陥」と呼ばれる、空孔の配列が、線状もしくは面状にずれた状態で接合している状態にある。このように、本発明で得られる構造色発色成形体は、金属酸化物からなるマトリックス中に空孔が三次元周期構造を持ちながら形成されていることにより、屈折率の周期分布を形成し、これが光の回折効果を生み出すことによって、構造色発色を示すものである。
【０１００】
空孔の形状は、前述の加熱焼成条件によって異なり、共重合体ポリマー粒子（Ａ）由来の真球状の空孔であってもよく、共重合体ポリマー粒子（Ａ）の一部が除去された非真球状の空孔でも良い。平均孔径として、２０〜７８０ｎｍの範囲のものを作製することができ、鮮やかな発色を示す成形体とするためには、平均孔径が５０〜４００ｎｍの範囲にあることがより好ましい。
【０１０１】
本発明での構造色発色成形体は、前記の通り、金属酸化物からなるマトリックス中に三次元周期的に形成された空孔に由来する屈折率の周期分布によって構造色を発色するので、本成形体を液中に浸漬するか、空孔を何らかの物質で満たすことによって、屈折率差が小さくなるような条件下に置くと、ほぼ透明な成形体と認識され、透明性と構造色発色とを兼ね備えた成形体となる。例えば、金属酸化物としてシリカを主成分とする成形体では、成形体を、屈折率が１．４〜１．５程度の液体、例えば、クロロホルム、ジクロロメタンなどのハロゲン系溶媒、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶媒、シクロヘキサノン、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、の他、各種メタクリレートモノマーやスチレンモノマー等に浸漬し、液体を浸透させることによって、ほぼ透明な成形体として認識される。一方、光の照明方向や照射強度を変えることによって光回折が強調され、鮮やかな構造色を認識することが可能である。
【０１０２】
さらに、第一〜第四工程を経由して得られる構造色発色成形体は、前述のように、焼成温度や雰囲気などの焼成条件を変えることによって、金属酸化物のマトリックス中に有機成分を残存させて発色を強調させたり、色調のバリエーションを付与したりすることが可能である。この有機成分の残存量としては、特に制限は無く、目的に応じて適宜選択すれば良い。２５０℃以上の高温での焼成を行うと、有機成分は徐々に分解あるいは炭化することによって重量変化を起こす。構造色発色を強調させる目的で内部に有機成分を残存させる場合には、成形体中の全有機成分の１０〜９５質量％を除去するのが好ましく、１５〜９０質量％を除去するのがより好ましい。除去量が少ないと、第三工程で得られる成形体とほぼ同じ色調の構造色発色であり、除去量が多くなると成形体内部での散乱光が多くなり、白色の強い構造色発色成形体となる。有機成分の除去量は、焼成温度により制御できるし、また除去量の多少は、熱重量分析（ＴＧ）によって定量的に見積ることができる。
【０１０３】
本発明で得られる構造色発色成形体の内部構造は、それぞれ、前記の様にコロイド結晶ドメイン又は逆オパール構造ドメインが複数接合したものであるために、その任意の断面は「遊色」と呼ばれる光学現象を示し、同一方向から観察した場合にも多数の反射色を認めることができる。このコロイド結晶ドメイン、逆オパール構造ドメインの存在は、成形体の任意断面を光学顕微鏡下で観察すると、多色の擬似多角形のモザイク模様が認められることで確認できる。各ドメインの大きさは、光学顕微鏡下で観察される任意断面における各モザイクの一片の対角線が、概ね１０μｍ以上〜１ｍｍ以下であり、主として４０μｍ以上〜５００μｍ以下である。成形体が薄膜状の場合には、該ドメインの大きさは、厚み方向の制約を受けるが、膜平面でのサイズは概ね前記の通りである。
【０１０４】
本発明で得られる構造色発色成形体は、前記のように、ドメインが複数接合したものであるが、各ドメイン間の境界は結晶学の分野で「線欠陥」「面欠陥」と呼ばれる、微粒子もしくは空孔の配列が線状もしくは面状にずれた状態で存在している状態にあるのであって、金属酸化物のマトリックスが成形体全体にわたって連続層を形成する強固な構造であり、実質的な断面が存在するわけではない。このため、本発明の構造色発色成形体を、例えば超音波照射するなどしても各ドメインに分離、崩壊することはない。
【０１０５】
従来提案されている大きな体積を有する有機無機複合体、及び金属酸化物成形体の製造方法、例えば前記特許文献１や２に開示されている方法では、それぞれ、ポリマー粒子表面に、実質的に水系溶媒中で溶媒和するシェル層を有しており、このシェル層がゾルゲル反応の反応場、金属酸化物の成長場として作用する。このため、これらの技術ではコロイド結晶が膜全体にわたって均一に存在する有機無機複合体、さらには焼成による金属酸化物成形体を形成するため、発色は全体に均一になり、その断面にも遊色現象は確認できなかった。
【０１０６】
本発明で得られる構造色発色成形体の形状や大きさは、塗布法や硬化過程で用いられる容器の形状と大きさによって決めることができ、棒、平面、鱗片、球、楕円球、紡錘、円柱、円錐、角錐状など、位置によって任意の厚みを有する任意の形状及び大きさを使用目的によって適宜選択することができる。
【０１０７】
例えば、基板上に形成された薄膜状の成形体の膜厚は１〜５０μｍである。これは、焼成によってもほとんど変化しない。本発明の作製法においては、このような厚みの膜が少なくとも１ｃｍ角以上の大きさの基材に塗布され、亀裂等の欠陥の無い大面積の構造色発色膜を得ることが可能である。従って、膜の厚みに対する膜平面の最短辺の長さは、少なくとも１，０００倍以上であり、１０，０００倍以上のものを簡便に作製することができる。本発明において、膜平面の最短辺の長さとは、構造色発色膜中で、亀裂や断裂などの欠陥の無い膜の平面方向の最短辺長のことをいう。
【０１０８】
また、本発明で得られる構造色発色成形体の一態様は、独立した任意形状の成形体であって、例えば構造色顔料として用いる場合には、鱗片状の形状を有し、厚さが３〜５０μｍ、好ましくは３〜３０μｍで、鱗片状平面の短軸及び長軸が５０μｍ〜５００μｍであることが好ましく、球状の場合には球の直径が３〜５０μｍ、好ましくは３〜１０μｍである。成形体自身を装飾品や工芸品などに供する場合には、任意形状の成形体の最も大きな面積を示す断面の短径が、少なくとも３ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ以上のものを目的に応じて供することができる。
【０１０９】
また、本発明で得られる成形体は、前記の任意の形状、任意のサイズの外観とともに、その表面にさらに微小な形状の構造を付与することができる。例えば、反射板などに用いられる、μｍ〜数ｍｍサイズのプリズムアレイや、半球状の突起が配列したマイクロレンズアレイ、格子状のグレーティング、グリッドなどの構造を付与することができ、これらの構造の存在により、光の反射、回折効果が高められるため、より意匠性の高い構造色発色成形体とすることができる。
【実施例】
【０１１０】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、特に断わりがない限り「％」は「質量％」を表わす。
【０１１１】
測定機器
共重合体ポリマー粒子の形状観察には、キーエンス社製ＶＥ−９８００走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、粒径測定は、当該装置で観察した粒子の画像を、画像解析式粒度分布測定ソフトウェアＭａｃ−Ｖｉｅｗ（株式会社マウンテック社製）による画像解析で行った。動的光散乱法による粒径測定には、大塚電子株式会社製の濃厚系粒径アナライザー（ＦＰＡＲ−１０００）を用いた。
【０１１２】
構造色発色成形体の表面、断面形状の観察には、オリンパス社ＳＺ６０型実体顕微鏡、オリンパス社製ＢＸ−６０金属顕微鏡、キーエンス社製ＶＥ−９８００走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた。
【０１１３】
構造色発色成形体の表面のＵＶ−ＶＩＳ変角反射スペクトル測定には、村上光学社製の三次元変角分光測色システムＧＣＭＳ−１１を、垂直方向の正反射測定には、オーシャンフォトニクス社製ファイバーマルチチャンネル分光器ＵＳＢ４０００を用いた。構造色発色成形体の熱重量分析には、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、示差熱熱重量同時測定装置（ＥＸＳＴＡＲ６０００  ＴＧ／ＤＴＡ）を用いた。
【０１１４】
焼成後の構造色発色成形体中の有機成分の残存成分分析には、レニショー社製のラマンレーザー顕微鏡を用いた。
【０１１５】
実施例１
＜ＰＮＩＰＡＭ−ｃｏ−ＰＧＭＡからなる共重合体ポリマー粒子Ａ１の合成＞
１７ｇのＮ−イソプロピルアクリルアミド（株式会社興人製、以下ＮＩＰＡＭと称す。）を水６７７ｇに溶解した水溶液にグリシジルメタクリレート（和光純薬工業株式会社製、以下、ＧＭＡと称す。）３０ｇを加えて８０℃で窒素フローしながら攪拌した。水溶性重合開始剤として、過硫酸カリウム（ＫＰＳ、和光純薬工業株式会社製）を０．４ｇ溶解した水溶液１０ｍを添加した。１０分後にＧＭＡ３０ｇを添加し、さらに１０分後にＧＭＡ４３ｇを添加した。（モノマー濃度＝１５．４％、ＧＭＡ／ＮＩＰＡＭ＝５ｍｏｌ／ｍｏｌ）。同温度で２時間攪拌することにより固形分濃度１５％の粒子分散液を得た。この分散液の一部を用いて、遠心分離操作により微粒子を沈殿させた上澄み液のＮＭＲ測定を行ったところ、モノマー由来のピークは観測されなかったことから、残存のモノマーが存在しないことを確認した。得られた粒子の形状をＳＥＭ観察したところ、平均粒径３２０ｎｍの単分散真球状の粒子であった（図１）。
【０１１６】
このようにして得られた共重合体ポリマー粒子の１５％水分散液から、遠心分離操作によって共重合体ポリマー粒子を沈降させた。これに水を加えて再分散させることによって、粒子濃度が４０％となるように濃縮した。上澄み液中にＮＩＰＡＭの残留モノマー、ｐｏｌｙＮＩＰＡＭのホモポリマーは確認されなかった。
【０１１７】
＜Ａ１が含まれる水性組成物の調製＞
濃度が４０％となるように濃縮した共重合体ポリマー粒子の水分散体１００部、１０％のマレイン酸水溶液２０部、シランオリゴマーＭＳ−５１（コルコート株式会社製）の２−プロパノール溶液（６６％）８０部を混合し、４０℃の浴中２時間撹拌し、均一な分散状態である乳白色の水性組成物を得た。
【０１１８】
＜構造色発色成形体の作製＞
上記で調製した水性組成物２ｇを（株）マルエム社製のＮｏ．５スクリュー管中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置したところ、３時間後に液表面に遊色現象が現れ、１日後に固化した。その後、３週間静置することにより、ガラス壁面から剥離し、独立した直径１．８ｃｍで厚みが３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体は遊色現象を示す乳白色の固体であった。熱重量分析より、該成形体の７０％が主として共重合体ポリマー粒子からなる有機成分、３０％がシリカからなる成形体であることを確認した。
【０１１９】
実施例２
Ｎｏ．５スクリュー管にＨＡＲＥＶＥＳ社のＤＵＲＡＳＵＲＦ  ＤＳ−１１００を入れて一時間静置し、これを取り出した後、６５℃、湿度８０％以上の環境で１時間置くことによって、スクリュー管内壁の撥液処理を行った。実施例１で得た水性組成物２ｇを撥液処理したＮｏ．５スクリュー管中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置したところ、３時間後に液表面に遊色現象が現れ、１日後に固化した。その後、１０日間静置することにより、ガラス壁面から剥離し、独立した直径１．８ｃｍで厚みが３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体は遊色現象を示す乳白色の固体であった。熱重量分析より、該成形体の７０％が主として共重合体ポリマー粒子からなる有機成分、３０％がシリカからなる成形体であることを確認した。該有機無機複合体からなる構造色発色成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、円板平面の垂直方向から観察して、赤橙色の光沢ある鮮やかな発色を示す金属酸化物を主成分とする構造色発色成形体が得られた（図２）。また、該成形体の断面は多色の鮮やかな遊色現象を示した。
【０１２０】
実施例３
実施例１で得た共重合体ポリマー粒子Ａ１の１５％水分散液から、６０℃においてロータリーエバポレータ−により水を除去し、粒子濃度が４０％となるように濃縮した。濃縮による凝集も起こらず、良好な微粒子分散液を得た。
【０１２１】
濃縮方法を遠心分離からエバポレーターによる溶媒除去に変更した以外は実施例１と同様にして、共重合体ポリマー粒子Ａ１が含まれる水性組成物を得た。この水性組成物を実施例２と同様に撥液処理を施したＮｏ．５スクリュー管中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置したところ、実施例２と同様にして、独立した直径１．８ｃｍで厚みが３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体は遊色現象を示す乳白色の固体であり、該成形体の７０％が主として共重合体ポリマー粒子からなる有機成分、３０％がシリカからなる成形体であることを確認した。該有機無機複合体からなる構造色発色成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、円板平面の垂直方向から観察して、赤橙色の光沢ある鮮やかな発色を示す金属酸化物を主成分とする構造色発色成形体が得られた。また、該成形体の断面は多色の鮮やかな遊色現象を示した。
【０１２２】
比較例１
共重合ポリマー粒子を混合しない水６０部、１０％のマレイン酸水溶液２０部、シランオリゴマーＭＳ−５１の２−プロパノール溶液（６６％）８０部を混合し、４０℃の浴中で２時間撹拌した後、Ｎｏ．５スクリュー管中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置したところ、液は１週間後に硬化した。粒子分散液を用いた場合に比べて硬化に長い時間を要することがわかった。
【０１２３】
比較例２
＜ＰＮＩＰＡＭ−ｃｏ−ＰＧＭＡからなる中空ポリマー粒子の合成＞
３．６ｇのＮＩＰＡＭを溶解した水溶液２９０ｍｌにＧＭＡ２３．６ｇを加えて７０℃で窒素フローしながら攪拌した。水溶性重合開始剤として、ＫＰＳ０．１５ｇを溶解した水溶液１０ｍｌを添加した（モノマー濃度＝９％、ＧＭＡ／ＮＩＰＡＭ＝５．２ｍｏｌ／ｍｏｌ）。同温度で攪拌を行うと、水溶性開始剤添加１０分後に、激しい凝集を起こし、反応液中には、白色で綿状の大きな固体が形成された。反応１時間後でも、反応液中に分離する油状成分が認められ、モノマー臭が確認された。また、反応液を乾燥させると、針状のＮＩＰＡＭ結晶が析出した。綿状固体を取り出してＳＥＭによる観察を行ったところ、ほぼ大きさのそろった粒子が凝集した塊であることがわかった。この凝集体は、攪拌、超音波照射によって再分散させることができず、構造色発色成形体作製用の水性組成物を作製することができなかった。
【０１２４】
比較例３
ＮＩＰＡＭとＧＭＡの仕込み量を半分（モノマー濃度＝４．５％、ＧＭＡ／ＮＩＰＡＭ＝５．２ｍｏｌ／ｍｏｌ）にした他は、比較例２と同様にして、ＫＰＳを添加した後、７０℃で１時間攪拌することにより固形分濃度４．２％のポリマー粒子分散液を得た。このポリマー粒子の形状をＳＥＭ観察したところ、平均粒径２５０ｎｍの単分散真球状の粒子であった。この粒子を押しつぶして、形態の観察を行ったところ、粒子の中央が空洞の中空ポリマー粒子であることが確認できた。この粒子の分散液を乾燥させると、粒子とともに透明な膜状の固体と針状結晶の析出が認められ、これはＮＭＲ、ＩＲ測定の結果、それぞれ、ｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）のホモポリマー、及び未反応のＮＩＰＡＭであることが確認された。
【０１２５】
このようにして得た４．２％の中空ポリマー粒子分散液から、６０℃においてエバポレータを用いて水を除去したところ、固形分濃度が１０％程度になったところで、系中に存在するｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）の作用で粒子分散液はゲル化し、粒子が凝集した。この凝集体は、攪拌、超音波照射によって再分散させることができず、構造色発色成形体作製用の水性組成物を作製することができなかった。
【０１２６】
比較例４
比較例２と同様にして得た４．２％の中空ポリマー粒子分散液から、遠心分離操作によって共重合体ポリマー粒子を沈降させた。上澄み液中にＮＩＰＡＭの残留モノマー、ｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）のホモポリマーが確認され、遠心分離操作を３回繰り返すことで、系中のＮＩＰＡＭ残留モノマー、及びｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）のホモポリマーを除去できた。これに水を加えて再分散させることによって、粒子濃度が４０％となるように濃縮した。
【０１２７】
このようにして得られた中空ポリマー粒子の４０％水分散体１００部、１０％のマレイン酸水溶液２０部、シランオリゴマーＭＳ−５１の２−プロパノール溶液（６６％）８０部を混合し、４０℃の浴中で撹拌すると、中空粒子表面のｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）の作用によって、粒子が凝集し、均一な水性組成物を得ることができなかった。
【０１２８】
比較例５
攪拌時の温度を４０℃から２０℃に変更した他は、比較例４と同様にして、中空ポリマー粒子の４０％水分散体１００部と、１０％のマレイン酸水溶液２０部、シランオリゴマーＭＳ−５１の２−プロパノール溶液（６６％）８０部を混合し、２時間撹拌することによって、均一な分散状態である乳白色の水性組成物を得た。上記で調製した水性組成物２ｇをＮｏ．５スクリュー管中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置し、３週間静置することにより、ガラス壁面から剥離し、独立した直径１．８ｃｍで厚みが３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる成形体が得られたが、この成形体は遊色現象を示さず、垂直上方から観察した際に青色の反射を示す乳白色の固体であった。
【０１２９】
また、該有機無機複合体からなる成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、円板状の成形体を得たが、遊色現象は認められなかった。
【０１３０】
比較例６
水１００ｍＬ中に、ＮＩＰＡＭ０．５ｇ、スチレン３．５ｇを加え、７０℃で窒素気流下、ＫＰＳを開始剤としてコア粒子を調製し、さらに０．７ｇのＮＩＰＡＭ、０．０７ｇのＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドを加え（モノマー濃度＝４．８％）、ＫＰＳを開始剤としてシェル部を形成し、ポリスチレンのコア部を有し、架橋されたポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）のシェル部を有するコア−シェル型粒子を調製した（粒子濃度〜３．５％）。動的光散乱法を用いて、平均粒径を求めたところ、水に分散させた状態でのシェル部の厚みは約２０ｍ、コア粒径が平均径３１０ｎｍの単分散性の粒子であった。得られた粒子分散液から、遠心分離によって粒子を沈降させ、上澄みをエバポレータによって加熱濃縮したところ、ゲル状のｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）が含まれていることがわかった。
【０１３１】
このようにして得られた３．５％の単分散性コアーシェル型粒子分散液を、３５℃以上に加熱したところ、シェル部、および系中に存在するｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）の作用で粒子が凝集、ゲル化したためエバポレータを用いた濃縮はできなかった。
【０１３２】
比較例７
比較例６と同様にして得た３．５％の単分散性コア−シェル型粒子分散液から、遠心分離操作によってコアーシェル粒子を沈降させた。上澄み液中にｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）のホモポリマーが確認され、遠心分離操作を３回繰り返すことで、ｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）のホモポリマーを除去できた。これに水を加えて再分散させることによって、粒子濃度が２０％となるように濃縮した。このようにして得られた単分散性コア−シェル型ポリマー粒子の２０％水分散体１００部、１０％のマレイン酸水溶液２０部、シランオリゴマーＭＳ−５１の２−プロパノール溶液（６６％）８０部を混合し、４０℃の浴中に浸すと粒子シェル部のｐｏｌｙ（ＮＩＰＡＭ）の作用によって、粒子が凝集し、均一な水性組成物を得ることができなかった。
【０１３３】
比較例８
比較例７と同様にして得た単分散性コア−シェル型ポリマー粒子の２０％水分散体１００部、１０％のマレイン酸水溶液２０部、シランオリゴマーＭＳ−５１の２−プロパノール溶液（６６％）８０部を混合し、２０℃で２時間撹拌し、均一な分散状態である乳白色の水性組成物を得た。調製した水性組成物２ｇをＮｏ．５スクリュー管中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置し、３週間静置することにより、ガラス壁面から剥離し、独立した直径１．８ｃｍで厚みが１．３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる成形体が得られた。この成形体は、遊色現象を示さない白色の固体であった。
【０１３４】
該成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、茶褐色の金属酸化物を主成分とする成形体が得られた。この成形体は遊色現象を示さず、構造色発色も確認できなかった。
【０１３５】
実施例４
内径６ｃｍのガラス製フラットシャーレにＨＡＲＥＶＥＳ社のＤＵＲＡＳＵＲＦ  ＤＳ−１１００を入れて一時間静置し、これを取り出した後、６５℃、湿度８０％以上の環境で１時間置くことによって、シャーレ内壁の撥液処理を行った。実施例１で得た水性組成物４ｇを撥液処理したシャーレ中に入れてシャーレのフタをし、３０℃の恒温庫中に静置したところ、３時間後に液表面に遊色現象が現れ、１日後に固化した。その後、１０日間静置することにより、ガラス壁面から剥離し、独立した直径３ｃｍで厚みが３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体は遊色現象を示す乳白色の固体であった。熱重量分析より、該成形体の７０％が主として共重合体ポリマー粒子からなる有機成分、３０％がシリカからなる成形体であることを確認した。
【０１３６】
上記で得られた有機無機複合体からなる構造色発色成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、円板平面の垂直方向から観察して、赤橙色の光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。この円板の垂直方向の正反射スペクトルを測定したところ、６５０ｎｍにピークを示すスペクトルが観測された（図３）。光の入射角を大きくしていくと、該成形体の発色は緑から青へと変化した。入射角を１０°〜６０°まで、１０°ごとに正反射スペクトルを測定したところ、６５０ｎｍから４４０ｎｍへと反射スペクトルのピークがシフトし、目視で観察した発色変化と良い一致を示した（図４）。熱重量分析より、３５０℃で焼成を行った成形体は、主として、変性した共重合体ポリマー粒子の残存成分からなる有機成分６０％と４０％のシリカからなる成形体であった。この成形体の固体１３Ｃ−ＮＭＲ測定を行ったところ、２１．７、４５．１、６５．０、１７５．６ｐｐｍにピークが観測され、３５０℃焼成では、共重合体ポリマー粒子の成分が多く残存することが確認された（図５）。また、この成形体の断面をＳＥＭ観察したところ、大きさの揃った孔が周期配列した多孔構造であることが確認された（図６）。
【０１３７】
実施例５
実施例４で得られた有機無機複合体からなる構造色発色成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、６００℃、３０分間の焼成を行ったところ、円板平面の垂直方向から観察して、光沢のある青白色の発色を示す構造色発色成形体が得られた。この円板の垂直方向の正反射スペクトルを測定したところ、４５０ｎｍにピークを示すスペクトルが観測された。この成形体の断面をＳＥＭ観察したところ、大きさの揃った孔が周期配列した多孔構造が６００℃焼成においても維持されていることが確認された（図７）。この成形体の固体１３Ｃ−ＮＭＲ測定を行ったところ、１２０−１３０ｐｐｍ付近にｓｐ２炭素に帰属されるピークのみが観測され（図８）、６００℃焼成においては、共重合体ポリマー粒子の成分とは異なる状態のカーボンが成形体中に残存し、構造色を強調することがわかった。
【０１３８】
該成形体を、黒色色素であるクロラゾールブラックＥ（東京化成製）の０．５％水溶液に浸漬して取り出すと、クロラゾールブラックＥが、成形体中の内外表面に吸着し、濃青色〜濃緑色の鮮やかな発色を示した。
【０１３９】
実施例６
実施例４で得られた有機無機複合体からなる構造色発色成形体を、電気炉を用いて、窒素気流下、５００℃、３０分間の焼成を行ったところ、円板平面の垂直方向から観察して、緑色の光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。観察角度を大きくすると、成形体の発色は緑から青紫色に変化した。この成形体の断面ＳＥＭ観察を行うと、大きさの揃った孔が周期配列した多孔構造であることが確認された（図９）。一方、該成形体断面の光学顕微鏡観察を行うと、多色の鮮やかなモザイク模様が観察され（図１０）、断面のＳＥＭ観察により、多孔性の逆オパール構造の転位線が確認されることから（図１１）、該成形体が多数の逆オパール構造の結合体であることが確認された。該成形体のラマンスペクトル測定を行うと、カーボン由来のピークが現れ（１３５４、１５４８ｃｍ−１付近）、複合化されたカーボンの存在が確認できた。
【０１４０】
実施例７
アクリル樹脂製「つけ爪」の外曲面を下にして内径６ｃｍのシャーレ中に５個並べ、実施例１で得た水性組成物の乾燥容器とした。水性組成物を入れた後、シャーレのフタをして、３０℃の恒温庫中に静置したところ、３時間後に液表面に遊色現象が現れ、１日後に固化した。その後、５日間静置することにより、プラスチック壁面から剥離し、独立した瓦状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体を得た（図１２）。この成形体は、真珠光沢を示す白色の成形体であった。電気炉を用いて、該成形体を空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、瓦状の曲面の垂直方向から観察して、青から緑色の光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。この瓦状の成形体の外曲面に対し、２ｍｍの照射径で正反射スペクトルを測定したところ、４３０ｎｍと５００ｎｍにピークを持つ反射スペクトルが得られた（図１３）。
【０１４１】
実施例８
４ｍｍ角の正方形で深さ２ｍｍの穴がグリッド状に配列したシリコン樹脂製マルチマット（株式会社大創産業製）を容器として用い、実施例１で得た水性組成物を入れた後、マルチマットをシャーレの中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置したところ、３時間後に液表面に遊色現象が現れ、２日後に固化した。その後、８日間静置することにより、シリコン樹脂壁面から剥離し、多数の独立した２ｍｍ角で厚さ１ｍｍの正方形板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体を得た（図１４）。この成形体は、真珠光沢を示す白色の成形体であった。電気炉を用いて、該成形体を空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、正方形板状の曲面の垂直方向から観察して、青緑色の光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。
【０１４２】
実施例９
各種形状のシリコン樹脂製カップ、及びモールドを容器として用い、実施例１で得た水性組成物を入れた後、容器ごと、プラスチックケースの中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置したところ、１日後に液表面に遊色現象が現れ、２日後に固化した。その後、９日間静置することにより、シリコン樹脂壁面から剥離し、容器の形状を反映した有機無機複合体からなる構造色発色成形体を得た。この成形体は、オパール調の光沢を示す白色の成形体であった。電気炉を用いて、該成形体を空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた（図１５）。
【０１４３】
実施例１０
市販の光反射板の裏面部を取り外し、プラスチックプリズムアレイを底面として成形体作製用の容器として用いた。実施例１で得た水性組成物を入れた後、容器ごと、シャーレの中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置したところ、１日後に液表面に遊色現象が現れた、６日後には、成形体が容器から剥離し、プリズムアレイの形状を反映した、表面にプリズムアレイ構造を有する有機無機複合体からなる構造色発色成形体を得た（図１６）。この成形体は、オパール調の光沢を示す白色の成形体であった。電気炉を用いて、該成形体を空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。該成形体は、表面のプリズムアレイ構造によって反射光が強調され、垂直上方より観察すると青紫色で、観察角度を大きくすると緑、赤、金色と発色がシフトした。
【０１４４】
実施例１１
実施例１で得た水性組成物をＰＴＦＥシート（ナフロンシート、アズワン株式会社製）上に、垂直方向から観察して直径が４ｍｍとなるように液量を調整して滴下したところ、該水性組成物は、横方向から観察して半球状の液滴となり、滴下１０分後には遊色現象が現れた。これをプラスチックケースの中に入れてフタをし、３０℃の恒温庫中に静置した。乾燥に伴い、液滴は上面が凸型の薄円板状となり、６日後、直径約２ｍｍのオパール調光沢ある有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。電気炉を用いて、該成形体を空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた（図１７）。該構造色発色成形体は円板形状の中心から外周部に向かって厚さが薄くなる形状を有しており、垂直上方から観察すると、円板中心部が金色で、周縁部が緑色の鮮やかな発色を示した。
【０１４５】
実施例１２
ＰＴＦＥ製ビーカーに、シリコンオイル（ＧＥ東芝シリコーン社製ＴＳＦ４５１−１００）を入れ、実施例１で得た水性組成物を、マイクロピペットで７μｌ滴下したところ、該水性組成物は球状の液滴となり、滴下１０分後には遊色現象が現れた。これを３０℃の恒温庫中に７日間静置した後、取り出してヘキサンで洗浄を行い、オパール調の光沢ある球状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体を得た（図１８）。電気炉を用いて、該成形体を空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、鮮やか発色を示す球状の構造色発色成形体が得られた。該成形体は垂直上方から観察すると、中心部が赤色、周縁部が緑色の鮮やかな発色を示した。
【０１４６】
実施例１３〜１５
＜ＰＮＩＰＡＭ−ｃｏ−ＰＧＭＡからなる共重合体ポリマー粒子Ａ２〜Ａ４の合成＞
ＮＩＰＡＭとＧＭＡの仕込み量とモノマー添加回数を下表の様に変えた他は、実施例１と同様にしてＰＮＩＰＡＭ−ｃｏ−ＰＧＭＡからなる共重合体ポリマー粒子を合成した（ＧＭＡ／ＮＩＰＡＭ＝５  ｍｏｌ／ｍｏｌ）。実施例１４、１５における４回目ＧＭＡ添加は、３回目添加１０分後に行った。得られたポリマー粒子の分散液の濃度は、モノマー濃度とほぼ等しく、この分散液の一部を用いて、遠心分離操作によりポリマー粒子を沈殿させた上澄み液のＮＭＲ測定を行ったところ、モノマー由来のピークは観測されなかったことから、残存のモノマーが存在しないことを確認した。また、得られた粒子の形状をＳＥＭ観察したところ、いずれも平均粒径３２０ｎｍの単分散真球状の粒子であった。
【０１４７】
【表１】
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【０１４８】
これらの粒子を、実施例１と同様にして４０％となるように濃縮した水分散体１００部を用いて水性組成物を作製し、実施例２と同様にして、撥液処理を施したスクリュー管中で硬化、乾燥を行ったところ、独立した直径１．８ｃｍで厚みが３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体はオパール調の遊色現象を示す乳白色の固体であり、実施例１、２と同様に、該成形体の７０％が主として共重合体ポリマー粒子からなる有機成分、３０％がシリカからなる成形体であった。該成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、実施例２と同様に、亀裂等の欠陥が無く、円板平面の垂直方向から観察して、赤橙色の光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。
【０１４９】
実施例１６〜１８
＜ＰＮＩＰＡＭ−ｃｏ−ＰＧＭＡからなる共重合体ポリマー粒子Ａ５〜Ａ７の合成＞
ＮＩＰＡＭとＧＭＡの仕込み量を変えて、ＧＭＡ／ＮＩＰＡＭ比を変えた他は、実施例１と同様にして、モノマー濃度１５％でＰＮＩＰＡＭ−ｃｏ−ＰＧＭＡからなる共重合体ポリマー粒子を合成した。得られたポリマー粒子分散液の濃度は、モノマー濃度とほぼ等しく、この分散液の一部を用いて、遠心分離操作により微粒子を沈殿させた上澄み液のＮＭＲ測定を行ったところ、モノマー由来のピークは観測されなかったことから、残存のモノマーが存在しないことを確認した。また、得られた微粒子の形状をＳＥＭ観察したところ、いずれも単分散真球状の粒子であった。実施例１６〜１８で得られた粒子の平均粒径は、それぞれ、３５０ｎｍ、３９０ｎｍ、４４０ｎｍであった。
【０１５０】
【表２】
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【０１５１】
ポリマー粒子Ａ５〜Ａ７を用いた以外は、実施例１と同様にして濃度が４０％となるように濃縮した水分散体１００部を用いて水性組成物を作製し、実施例２と同様にして、撥液処理を施したスクリュー管中で硬化、乾燥を行ったところ、独立した直径１．８ｃｍで厚みが３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体はオパール調の遊色現象を示す乳白色の固体であり、実施例１，２と同様に、該成形体の７０％が主として共重合体ポリマー粒子からなる有機成分、３０％がシリカからなる成形体であった。該成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、実施例２、３と同様に、亀裂等の欠陥が無く、光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。円板平面の垂直方向から観察した際に観察される発色は、それぞれ、Ａ５粒子−赤色、Ａ６粒子−赤金色、Ａ７粒子−金色であった。
【０１５２】
実施例１９
＜ＰＮＩＰＡＭ−ｃｏ−ＰＧＭＡからなる共重合体ポリマー粒子Ａ８の合成＞
水溶性開始剤を２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩（和光純薬工業株式会社製）、反応温度を６５℃に変えた他は、実施例１と同じ条件で、共重合体ポリマー粒子Ａ８の合成を行ったところ、固形分濃度１５％の粒子の分散液を得た。この分散液の一部を用いて、遠心分離操作により粒子を沈殿させた上澄み液のＮＭＲ測定を行ったところ、モノマー由来のピークは観測されなかったことから、残存のモノマーが存在しないことを確認した。得られた粒子の形状をＳＥＭ観察したところ、平均粒径３００ｎｍの単分散真球状の粒子であった。
【０１５３】
＜成形体調製＞
上記で得られた共重合体ポリマー粒子Ａ８を用いた以外は、実施例１と同様にして濃度が４０％となるように濃縮した水分散体１００部を用いて水性組成物を作製し、実施例２と同様にして、撥液処理を施したスクリュー管中で硬化、乾燥を行ったところ、独立した直径１．８ｃｍで厚みが３ｍｍの円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体はオパール調の遊色現象を示す乳白色の固体であり、実施例１，２と同様に、該成形体の７０％が主として共重合体ポリマー粒子からなる有機成分、３０％がシリカからなる成形体であった。該成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、実施例２、３と同様に、亀裂等の欠陥が無く、光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。円板平面の垂直方向から観察した際に観察される発色は、緑色であった。
【０１５４】
実施例２０
＜Ａ１が含まれる水性組成物＞
実施例１で得た共重合体ポリマー粒子Ａ１の４０％水分散体１００部、１０％のマレイン酸水溶液２０部、シランオリゴマーＭＳ−５１にシランカップリング剤を下表の比率（質量比）で混合した混合シリカ源のイソプロパノール溶液（５０％）８０部を混合し、４０℃の浴中２時間撹拌し、均一な分散状態である乳白色の水性組成物を得た。
【０１５５】
【表３】
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【０１５６】
調製した水性組成物を用いた以外は、実施例２と同様にして、撥液処理を施したスクリュー管中で硬化、乾燥を行ったところ、独立した円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体はオパール調の遊色現象を示す乳白色の固体であった。該成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、実施例２、３と同様に、亀裂等の欠陥が無く、光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られ、混合したシランカップリング剤に応じて緑から赤色の異なる発色を示した。該成形体の正反射スペクトルを測定したところ、発色の違いに対応して、それぞれ異なる反射ピークを示した（図１９）。各成形体の断面ＳＥＭ観察を行うと、いずれも周期性のある多孔構造であることが確認できた（図２０）。
【０１５７】
実施例２１
＜Ａ１が含まれる水性組成物＞
混合するジメチルジメトキシシランの混合比を下表の様にした以外は、実施例２０と同様にして、均一な分散状態である乳白色の水性組成物を得た。
【０１５８】
【表４】
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【０１５９】
調製した水性組成物を用いた以外は、実施例２と同様にして、撥液処理を施したスクリュー管中で硬化、乾燥を行ったところ、独立した円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体はオパール調の遊色現象を示す乳白色の固体であった。該成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、実施例２、３と同様に、亀裂等の欠陥が無く、光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られ、下表に示す様に混合したシランカップリング剤量に応じて異なる発色を示した。
【０１６０】
【表５】
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【０１６１】
実施例２２
＜Ａ１が含まれる水性組成物＞
混合するフェニルトリメトキシシラン混合比を下表の様にした以外は、実施例２０−２と同様にして、均一な分散状態である乳白色の水性組成物を得た。
【０１６２】
【表６】
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【０１６３】
調製した水性組成物を用いた以外は、実施例２と同様にして、撥液処理を施したＮｏ．２スクリュー管中で硬化、乾燥を行ったところ、径１．３ｃｍ、厚さ３ｍｍの独立した円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体は透明で、印刷物の上に置くと、下の文字が明確に読み取れた（図２１）。また、強い照明光下では、成形体内部が光彩色に輝く鮮やかな発色を示した。該成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、亀裂等の欠陥が無く、円板平面の垂直方向から観察して、青緑色の光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られた。
【０１６４】
実施例２３
実施例１で調製した水性組成物を２．５ｃｍ×７ｃｍの大きさのガラス基材にバーコーター（３０番）で塗布して得られた塗膜を、２５、８０、１３０、１８０℃の各温度で３０分間硬化させたところ、クラックの無い良好な有機無機複合体からなる膜が得られた。電気炉を用いて、空気存在下、３５０℃、１時間の焼成を行ったところ、全面にわたって亀裂等の欠陥が無く、膜面に垂直の方向から観察して、赤〜緑色で、遊色現象を示す鮮やかな発色の構造色膜が得られた。この膜は、平均膜厚約３．５μｍであった。
【０１６５】
実施例２４
実施例２３と同様にして得られた有機無機複合体からなる膜を、電気炉を用いて、空気存在下、５００℃、１時間の焼成を行ったところ、全面にわたって亀裂等の欠陥が無く、膜面に垂直の方向から観察して、青色で、遊色現象を示す鮮やかな発色の構造色膜が得られた。
【０１６６】
実施例２５
実施例２３と同様にして得られた有機無機複合体からなる膜を、電気炉を用いて、窒素気流下、５００℃、１時間の焼成を行ったところ、全面にわたって亀裂等の欠陥が無く、膜面に垂直の方向から観察して赤〜橙色で、遊色現象を示す鮮やかな発色の構造色膜が得られた。この膜は、平均膜厚約３．５μｍであった。
【０１６７】
実施例２６
＜Ａ１が含まれる水性組成物＞
実施例１で得た共重合体ポリマー粒子Ａ１の４０％水分散体１００部、１０％のマレイン酸水溶液２０部、シランオリゴマーＭＳ−５１に有機チタン化合物（イソプロパノール溶液）を下表の比率（質量比）で混合した混合金属酸化物源のイソプロパノール溶液８０部を混合し、４０℃の浴中２時間撹拌し、均一な分散状態である乳白色の水性組成物を得た。
【０１６８】
【表７】
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【０１６９】
調製した水性組成物を用いた以外は、実施例２と同様にして、撥液処理を施したスクリュー管中で硬化、乾燥を行ったところ、独立した円板状の有機無機複合体からなる構造色発色成形体が得られた。この成形体はオパール調の遊色現象を示す乳白色の固体であった。該成形体を、電気炉を用いて、空気存在下、４５０℃、３０分間の焼成を行ったところ、実施例３と同様に、亀裂等の欠陥が無く、用いた金属酸化物源に応じて光沢ある鮮やかな発色を示す構造色発色成形体が得られ、各成形体の発色は、それぞれ、青（２６−１）、青緑（２６−２）、青（２６−３）であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図２０】
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