(57)【要約】【課題】オパールの両面の輝度と遊色効果を高めることができるとともに、生産性を高めること。【解決手段】シリカ粒子を含むスラリーを第１シート上に塗布する塗布工程と、前記第１シートに塗布された前記スラリー上に第２シートを被せて加圧する加圧工程と、加圧された前記スラリーを前記第１シートおよび前記第２シート間に挟んだ状態で加熱して乾燥物を得る加熱工程と、前記乾燥物を前記第１シートおよび前記第２シートから剥離させる剥離工程とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ粒子を含むスラリーを第１シート上に塗布する塗布工程と、
前記第１シートに塗布された前記スラリー上に第２シートを被せて加圧する加圧工程と、加圧された前記スラリーを前記第１シートおよび前記第２シート間に挟んだ状態で加熱して乾燥物を得る加熱工程と、
前記乾燥物を前記第１シートおよび前記第２シートから剥離させる剥離工程とを有する、オパールの製造方法。
【請求項２】
シリカ粒子を含むスラリーを第１シート上に塗布する塗布工程と、
前記第１シートに塗布された前記スラリー上に第２シートを被せて加圧するとともに加熱して乾燥物を得る加圧加熱工程と、
前記乾燥物を前記第１シートおよび前記第２シートから剥離させる剥離工程とを有する、オパールの製造方法。
【請求項３】
前記加圧工程または前記加圧加熱工程において、前記スラリーを前記第１シートと前記第２シートとで挟んだ状態でローラーによって加圧する、請求項１または２に記載のオパールの製造方法。
【請求項４】
前記第１シートおよび前記第２シートについて、少なくとも前記スラリーと接触する側の面上に、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ダイヤモンドライクカーボン、セルロースからなる群より選択される少なくとも１つを被覆しておく、請求項１〜３のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項５】
前記第１シートおよび第２シートの少なくとも一方に、複数の貫通孔が形成されているシートを用いる、請求項１〜４のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項６】
前記剥離工程後に、ナトリウムを含有するシリカ成分を前記乾燥物に充填してから焼成することによって、溶融した前記シリカ成分を介して前記乾燥物に含まれている前記シリカ粒子同士を接着させる接着工程を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオパールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然のオパールは、シリカ粒子（シリカコロイド粒子）の集合体であり、バルク状の鉱石として採取されるが、天然で採掘されるもの以外に、シリカ粒子から人工的にオパールが作製されるものがある。
【０００３】
例えば、シリカ粒子を含む分散液をガラス容器中に静置して、時間をかけてシリカ粒子を沈殿させていくことによって、シリカ粒子を整列させながら堆積して、人工的にオパールを作製することが知られている。
【０００４】
しかしながらこの場合、シリカ粒子を沈殿させる工程に時間がかかるという課題がある。そのため例えば、シリカ粒子の懸濁液を濾過膜でなるベルトを用いたベルトコンベアを使用して移動床真空濾過を行うことによって、シート状のオパールを得る製造方法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−５０４２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような製造方法により得られたオパールでは、例えば濾過膜の空孔が大きい場合、濾過膜に接する側に形成される面においては、単球（シリカ粒子）の整列状態が悪くなる場合があった。
【０００７】
一方、濾過膜に接しない側に形成される面（塗布されたシリカ粒子の懸濁液の表面）においては、単球（シリカ粒子）が濾過膜に接する側へ沈殿していくことによって、単球（シリカ粒子）の密度が低くなり易い傾向がある。そのため、濾過膜に接しない側に形成される面においても単球（シリカ粒子）の整列状態が悪くなる場合があった。
【０００８】
本発明の目的は、表面のシリカ粒子の整列状態が良好であり、輝度と遊色効果に優れたオパールを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のオパールの製造方法は、シリカ粒子を含むスラリーを第１シート上に塗布する塗布工程と、前記第１シートに塗布された前記スラリー上に第２シートを被せて加圧する加圧工程と、加圧された前記スラリーを前記第１シートおよび前記第２シート間に挟んだ状態で加熱して乾燥物を得る加熱工程と、前記乾燥物を前記第１シートおよび前記第２シートから剥離させる剥離工程とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオパールの製造方法によれば、オパールの両面において、シリカ粒子の整列状態が良好であるため、オパールの両面の輝度と遊色効果を高めることができるとともに、生産性を高めることができる。
【００１１】
すなわち、シリカ粒子を含むスラリーが、第１シートおよび第２シートによって挟まれることによって、シリカ粒子が第１シートおよび第２シートの表面に吸着し易くなるので、両面が平滑なオパールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のオパールの製造方法の一実施形態における塗布工程に用いる製造装置を説明するための断面模式図ある。
【図２】本発明のオパールの製造方法の一実施形態における加圧工程に用いる製造装置を説明するための断面模式図である。
【図３】本発明のオパールの製造方法の一実施形態における加熱工程に用いる製造装置を説明するための断面模式図である。
【図４】本発明のオパールの製造方法の一実施形態における剥離工程に用いる製造装置を説明するための断面模式図である。
【図５】本発明のオパールの製造方法の他の実施形態における加圧加熱工程に用いる製造装置を説明するための断面模式図である。
【図６】本発明のオパールの製造方法の一実施形態における第１シートおよび第２シートを上面からみた上面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（シリカ粒子）
まず、本発明の製造方法に用いられるシリカ（コロイド）粒子の一実施形態について説明をする。
【００１４】
シリカ粒子は、当業者が通常用いる方法により、調製できるものであれば良く、特に制限されない。市販品であってもよいが、例えば以下の方法によりシリカ粒子を調製することができる。
【００１５】
まず、コロイダルシリカ１００ｇとメタノール１００ｇとを混合し、得られた混合物を遠心分離機にて１０，０００ｒｐｍ、１時間程度にて分離する。
【００１６】
そして、メタノールの上澄みだけを除去し、さらにメタノール１００ｇを補充した後、再び遠心分離機で分離する工程を数回繰り返す。
【００１７】
これにより、シリカ粒子を得ることができ、これらをメタノールなどの分散媒に分散させてシリカ粒子分散液３（以下、スラリー３ともいう）とすることができる。
【００１８】
シリカ粒子を含むシリカ粒子分散液３に用いられる分散媒としては、メタノールの他には、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、クロロホルム、エーテル、ベンゼン、アセトン、グリセリンなどの有機溶媒の他、水などが挙げられる。
【００１９】
シリカ粒子の分散のし易さの点からは、シリカ粒子分散液３中のシリカ粒子の濃度が、２０質量％〜５０質量％となるように調製されることが望ましい。
【００２０】
上記した方法により同条件下で形成したシリカ粒子は、径がほぼ同等になるように形成される。
【００２１】
ここでシリカ粒子の径の大きさについては特に制限されないが、平均粒径を２００〜３００ｎｍに調製されたシリカ粒子は、ブラッグ回折による遊色効果を最も呈し易い点で好ましい。
【００２２】
シリカ粒子分散液３の分散媒の種類や、シリカ粒子分散液３中のシリカ粒子の濃度は、
上記に限定されず適宜調製すればよい。
【００２３】
以下、上記シリカ粒子を用いた本発明のオパールの製造方法の一実施形態を図面を用いて説明する。
【００２４】
（オパールの第１の製造方法）
本実施形態において、シリカ粒子を含むスラリーを第１シート上に塗布する塗布工程と、第１シートに塗布されたスラリー上に第２シートを被せて加圧する加圧工程と、加圧されたスラリーを第１シートおよび第２シート間に挟んだ状態で加熱して乾燥物を得る加熱工程と、乾燥物を第１シートおよび第２シートから剥離させる剥離工程とを有する。
【００２５】
図１は、シリカ粒子を含むスラリー３を第１シート１上に塗布をする塗布工程である。
【００２６】
塗布手段４としてバーコーターあるいはディスペンサー等を第１シート１上の近傍に配置して、第１シート１をベルトコンベアのベルトと同様に移動させながらスラリー３を塗布するものである。
【００２７】
ここでシートは平滑性において優れていること、変形可能であること、耐熱性があることを満たすことが要求される。
【００２８】
例えば、このようなシートの材質には、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂等が適しており、シートの厚さは１〜１０ｍｍ程度であることが、ベルトコンベアのベルトのように使用するにあたり、強度、変形性の点で好ましい。
【００２９】
また例えば、スラリー３は厚さ０．１〜１ｍｍ程度で塗布されることで、シリカ粒子が整列して固定するのに適切な乾燥時間となるので、シリカ粒子の良好な整列状態を得易い点で好ましい。
【００３０】
すなわち、シリカ粒子の整列前に乾燥してしまい整列状態が乱れたり、乾燥に時間が掛かりすぎてシリカ粒子の固定が不完全になることを低減できる。
【００３１】
図２は、第１シート１上に塗布されたスラリー３上に第２シート２を被せて加圧する加圧工程である。
【００３２】
第１シート１上に塗布されたスラリー３上に第２シートを被せた状態で、加圧手段５としてのローラー間あるいはスリット等を通して加圧することによって、余分な分散媒を排除しつつ、第１シートおよび第２シートにシリカ粒子が吸着し易くなることによって、シリカ粒子の整列を促すことができる。
【００３３】
例えば、加圧する圧力としては、１〜１０ｇｆ／ｍｍ２程度であることが、乾燥物７として得られるオパールの適度な厚さと、乾燥物７の表面の平滑性との両方を満たすことが容易となる点で好ましい。
【００３４】
そのため、ローラー間やスリット間の幅は、第１シート１の厚さと第２シート２の厚さの和と同等の幅であることが、スラリー３を上記圧力で加圧し易くする点で好ましい。
【００３５】
なお、加圧手段５としてはローラーやスリットに限定されるものではない。
【００３６】
図３は、加圧されたスラリー３を第１シート１および第２シート２間に挟んだ状態で加熱して乾燥物７を得る加熱工程である。
【００３７】
加熱手段６としての赤外線ヒーターや温風乾燥等によって、スラリー３中から分散媒を蒸発させることによって、シリカ粒子を整列させつつ、第１シートおよび第２シート上に吸着させて固定化するものである。
【００３８】
例えば、加熱工程では最終的に乾燥温度１５０〜２５０℃でスラリー３を乾燥させるが、特に加熱工程の初期段階では、昇温速度を１０〜４０℃／秒程度とすることで、分散媒が急速に沸騰することを低減して、シリカ粒子の整列状態が乱れることを低減できる。
【００３９】
図４は、乾燥物７をシートから剥離させる剥離工程である。
【００４０】
少なくとも一方のシートを他方のシートから剥がすことにより、乾燥物７を剥離させるものであり、一方のシート上に残留した乾燥物７は別途リムバー等で剥がしても構わない。
【００４１】
これにより、両面ともシリカ粒子の整列状態がよいオパールを生産性よく形成することができる。
【００４２】
なお、ここで望ましい整列状態とは、シリカ粒子がブラッグ回折を発生可能な規則的な整列状態のことである。
【００４３】
例えばシリカ粒子が、立方晶、正方晶、あるいは六法最密充填の構造をなしていることが好ましく、その結果としてオパール表面の平滑性も向上する。
【００４４】
（オパールの第２の製造方法）
または、本実施形態において、シリカ粒子を含むスラリーを第１シート上に塗布する塗布工程と、第１シートに塗布されたスラリー上に第２シートを被せて加圧するとともに、加熱して乾燥物を得る加圧加熱工程と、乾燥物を第１シートまたは第２シートの少なくとも一方から剥離させる剥離工程とを有する。
【００４５】
シリカ粒子を含むスラリーを第１シート上に塗布する塗布工程、および乾燥物を第１シートまたは第２シートの少なくとも一方から剥離させる剥離工程は、上記したとおりである。
【００４６】
ここで、オパールの第２の製造方法においては、加熱と加圧を同時に行う点で、上記したオパールの第１の製造方法と相違している。
【００４７】
図５は、第１シート１に塗布されたスラリー３上に第２シート２を被せて加圧するとともに、加熱して乾燥物７を得る加圧加熱工程である。
【００４８】
加圧する圧力としては、１〜１０ｇｆ／ｍｍ２であることが、乾燥物７の適度な厚さと、乾燥物７の表面の平滑性との両方を満たす点で好ましいことは、上記したオパールの第１の製造方法と同様である。
【００４９】
また、最終的に乾燥温度１５０〜２５０℃で乾燥させる点も上記したオパールの第１の製造方法と同様であるが、加熱工程の初期段階の昇温速度については１０〜４０℃／秒程度が好ましい。
【００５０】
これにより、両面ともシリカ粒子の整列状態がよいオパールを生産性よく形成し易くなる。
【００５１】
加熱工程および加圧工程を分けるか否かについては、例えばスラリー３の濃度（あるいは粘性等）によって適時使い分ければよい。
【００５２】
例えば、スラリー３の粘度が高く、加圧後にスラリー３の厚さが変化しづらい場合では、加圧をしてから乾燥させる、オパールの第１の製造方法を用いるのが好ましい。
【００５３】
また例えば、スラリー３の粘度が低く、加圧後にスラリー３の厚さが変化し易い場合では、加圧と加熱とを同時に行うことができる、オパールの第２の製造方法を用いるのが好ましい。
【００５４】
このように製造方法を使い分けることによって、第１シート１および第２シート２に対する乾燥物７の離型性を向上することができ、よってオパール表面の平滑性が向上することになる。
【００５５】
上記したオパールの第１の製造方法およびオパールの第２の製造方法に対しては、それぞれ以下の実施形態を適用することができる。
【００５６】
すなわち、さらに本実施形態において、加圧工程または加圧加熱工程において、スラリーを第１シートと第２シートとで挟んだ状態でローラーによって加圧することが好ましい。
【００５７】
上述したように、加圧工程または加圧加熱工程において、スラリー３を第１シート１と第２シート２とで挟んだ状態でローラー５によって加圧することで、ローラー５の表面にスラリー３の残渣が付着することがなくなるので、連続して製造することができ、オパール表面の平滑性が高くなり、輝度が向上する。
【００５８】
さらに本実施形態において、第１シートおよび第２シートについて、少なくともスラリーと接触する側の面上に、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ダイヤモンドライクカーボン、セルロースからなる群より選択される少なくとも１つを被覆しておくことが好ましい。
【００５９】
第１シート１および第２シート２において少なくともスラリー３と接触する側の面上に被覆される材質は、離型材として作用するものが好ましい。
【００６０】
例えば、ダイヤモンドライクカーボンやセルロースを用いる場合では、第１シート１および第２シート２上にダイヤモンドライクカーボンを蒸着、セルロースを塗布によって、それぞれを所定条件で形成すればよい。なお、セルロースとしては、エチルセルロースが最も好ましい。
【００６１】
また例えば、離型材としてシリコーン樹脂やフッ素樹脂を用いる場合では、第１シート１および第２シート２自体をシリコーン樹脂やフッ素樹脂で形成することができる。
【００６２】
これにより、乾燥物７の剥離性が良くなるので、オパール表面の平滑性が高くなり、輝度が向上する。
【００６３】
ここで離型材を第１シート１および第２シート２上に形成することは必須ではないが、離型材の厚さとしては１〜１０μｍ程度が好ましい。
【００６４】
これによって、さらに乾燥物７の離型性がよくなり、オパールの表面状態もよくなる。
【００６５】
さらに本実施形態において、第１シートおよび第２シートの少なくとも一方に、複数の貫通孔が形成されているシートを用いることが好ましい。
【００６６】
図６のように、第１シート１および第２シート２の少なくとも一方には、複数の貫通孔８が形成されている。
【００６７】
これにより、貫通孔８から分散媒が蒸発し易くなるようにしたものであり、加熱工程あるいは加圧加熱工程での乾燥が早くなる。
【００６８】
さらに本実施形態において、剥離工程後に、ナトリウムを含有するシリカ成分を乾燥物に充填してから焼成することによって、溶融したシリカ成分を介して乾燥物に含まれているシリカ粒子同士を接着させる接着工程を含むことが好ましい。
【００６９】
これによって、シリカ粒子同士の接合強度を向上させ、オパールの強度を向上させることができる。例えば、オパールのシリカ粒子の間隙に、ナトリウムを含むシリカ微粒子を含む分散液（以下、シリカ微粒子分散液ともいう）を添加して、シリカ粒子の間隙にシリカ微粒子を介在させ、これを溶融して接着する。
【００７０】
シリカ微粒子の平均粒径は１〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００７１】
このような平均粒径であれば、オパールの表面でシリカ微粒子が詰まって含浸していかなくなることを低減できる。
【００７２】
また、シリカ微粒子からナトリウムが遊離して融点が高くなってしまうことを低減することができる。具体的には、シリカ微粒子分散液中に浸漬するが、シリカ微粒子用の分散媒としては水の他、アルコールのような有機溶媒、あるいはそれらの混合物を使用し、さらにグリセリンのような保湿成分を添加しても構わない。
【００７３】
ここでシリカ微粒子分散液中のシリカ微粒子の含有量は３〜１０質量％とすることが好ましい。
【００７４】
これにより、オパールの表面でシリカ微粒子が詰まることなく、シリカ微粒子を含浸させ易くなるとともに、十分な強度を維持することが容易になる。
【００７５】
さらに本実施形態によれば、オパールをシリカ微粒子分散液に浸漬することによって行なうことが好ましい。
【００７６】
ここでシリカ微粒子分散液に圧力をかければ、オパールへのシリカ微粒子の充填が短時間で済むので好ましいが、オパールが割れない程度の圧力とする必要がある。例えば、５〜１０気圧程度であれば、オパールにダメージを与えず効率的に含浸させることが容易になる点で好ましい。
【００７７】
７０℃で乾燥させたオパールを加熱してシリカ粒子同士を接着させるために、加熱炉で１６００〜１６５０℃の温度で１〜３０分程度加熱する。
【００７８】
加熱して溶融したシリカ成分はシリカ粒子同士が接している部分に集中して付着する。これはシリカ成分が、シリカ粒子の間に毛細管現象と同様の作用で吸着し、これがそのまま固化することによりネック状の部位が形成されると考えられる。
【００７９】
（オパール）
上記のような製造方法により得られるオパールは、例えば、複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高い。
【００８０】
本実施形態におけるオパールは、複数のシリカ粒子からなり、２つの主面を有した略板状であり、オパールの平均の厚さが１０μｍ〜３０μｍ程度である。
【００８１】
オパールの平均の厚さの測定については、任意のオパールの断面を顕微鏡で観察して測定することができる。
【００８２】
主面とは、板状のオパール（乾燥物７）において、対向する２つの大きな面のことであり、主面の大きさは、長軸が約２ｍｍ以下である。
【００８３】
主面は第１層領域に含まれており、この第１層領域の平均の厚みを１０μｍ以上とすることによって、オパールは一定以上の強度を有することができる。
【００８４】
本実施形態のオパールを粉砕して粉体とし、化粧品などのラメや、螺鈿細工として用いることができる。
【００８５】
あるいは、これをインク、ペンキなどの塗料に混ぜれば、例えば下記のような印刷方法を実施することができる。例えば、印刷方法としてはグラビアコーターを使用するのが最も好ましく、膜厚３〜３０μｍの塗工が可能で、多様な基材に対応でき塗工距離の制御も容易である。またグラビアコーターに限らず、スロットダイコーターでは、基材厚みや塵等の影響に強く、低速〜高速まで幅広い速度に対応できる。またＣＡＰコーターでは膜厚０．１〜５μｍの塗工が可能で、均一性±２％の高精度塗工を実現できる。
【符号の説明】
【００８６】
１：第１シート  
２：第２シート  
３：スラリー（シリカ粒子分散液）
４：塗布手段
５：加圧手段（ローラー）
６：加熱手段
７：乾燥物  
８：貫通孔
【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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