(57)【要約】【課題】  紫外線遮蔽剤として、安価で製作容易、高い紫外線の遮断率、外的環境に対する安定性、高硬度なものを提供する。【解決手段】  陽極酸化アルミナの自立膜ならびに基板上に製膜されたアルミニウムを完全陽極酸化したアルミナ薄膜の作製し、これら薄膜の透過率を調べたところ、可視光領域である４００〜８００ｎｍの波長領域において、透過率９０％程度のフラットなスペクトルを示すとともに、４００ｎｍ以上のでは、透過率が急激に減少し３００ｎｍ以上の紫外線をほとんど通さないことがわかった。また、これらの特性は、陽極酸化条件で制御可能である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡面仕上げしたアルミニウム基材を陽極とし、電解質溶液中でアルミニウムを陽極酸化処理し、アルミニウム基材にアモルファス状ポーラスアルミナ層を形成し、アモルファス状ポーラスアルミナ以外のアルミニウム基体を除去する紫外光遮断素材の製造方法。
【請求項２】
陽極酸化処理の陽極を白金としたことを特徴とする請求項１の紫外光遮断素材の製造方法。
【請求項３】
アルミニウム基体の鏡面仕上げを電解研磨で行うことを特徴とする請求項１または２の紫外光遮断素材の製造方法。
【請求項４】
電解質溶液はシュウ酸、クロム酸、硫酸のうち少なくとも一つである請求項１ないし３のいずれかの紫外光遮断素材の製造方法。
【請求項５】
前記陽極酸化処理後アモルファス状ポーラスアルミナ層をアニール処理することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの紫外光遮断素材の製造方法。
【請求項６】
前記アルミニウム基材は薄膜であり、前記アルミニウム基体の除去は陽極酸化処理で行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの紫外光遮断素材の製造方法。
【請求項７】
前記アルミニウム基材は板材であり、前記アルミニウム基体の除去はエッチング処理で行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの紫外光遮断素材の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし６の紫外光遮断素材の製造方法で製造された紫外光遮断素材。
【請求項９】
自立膜として形成された請求項７の紫外光遮断素材。
【請求項１０】
請求項８の紫外線遮断素材を使用したことを特徴とする紫外線遮断フィルタ。
【請求項１１】
請求項８の紫外線遮断素材を使用したことを特徴とするメタルハライドランプの発光管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紫外光遮断素材の製造方法、紫外線遮断素材、紫外線遮断フィルム及びメタルハライドランプの発光管に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線遮断素材は、紫外線遮断フィルタ、メタルハライドランプの発光管等に使用され、紫外線を遮断する。
【０００３】
一般的に紫外線遮断フィルタは、透明基盤に酸化や酸化チタン膜をコーティングして形成される。例えば特許文献１には有機溶液中にチタン 化合物と銅または／および銅化合物を溶解させた該溶液を基材表面に塗布し、その後、１００℃〜１０００℃の温度で１分〜６０分焼成して、該基材表面に紫外線 遮断 機能を有するコーティング被膜を形成するものであるものが記載されている。
【０００４】
また、メタルハライドランプの発光管はファインセラミックス製品として高純度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の高純度の原科と微量の添加物を成形して高温の水素零囲気炉で焼成し、透光性、紫外線遮蔽特性などの必要な特性を実現している。
【特許文献１】特開平09-194235号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したように、紫外線遮蔽物品はその求められる特性により様々な方法で作成される。このような物品に使用される紫外線遮蔽剤として、安価で製作容易、高い紫外線の遮断率、外的環境に対する安定性、高硬度などのものが切望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意研究の結果、紫外線遮断素材として陽極酸化アルミナの自立膜ならびに基板上に製膜されたアルミニウムを完全陽極酸化したアルミナ薄膜が有効であることを見いだした。これら薄膜の透過率を調べたところ、可視光領域である４００?８００ｎｍの波長領域において、透過率９０％程度のフラットなスペクトルを示すとともに、４００ｎｍ以上のでは、透過率が急激に減少し３００ｎｍ以上の紫外線をほとんど通さないことがわかった。また、これらの特性は、陽極酸化条件で制御可能であることが判明した。
【０００７】
請求項１の発明は、鏡面仕上げしたアルミニウム基材を陽極とし電解質溶液中でアルミニウムを陽極酸化処理し、アルミニウム基材にアモルファス状ポーラスアルミナ層を形成し、アモルファス状ポーラスアルミナ以外のアルミニウム基体を除去することを特徴とする紫外光遮断素材の製造方法である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の紫外光遮断素材の製造方法において、陽極酸化処理の陽極を白金としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の紫外光遮断素材の製造方法において、アルミニウム基体の鏡面仕上げを電解研磨で行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの紫外光遮断素材の製造方法において、電解質溶液はシュウ酸、クロム酸、硫酸のうち少なくとも一つとしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの紫外光遮断素材の製造方法において、前記陽極酸化処理後アモルファス状ポーラスアルミナ層をアニール処理することを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし６のいずれかの紫外光遮断素材の製造方法において、前記アルミニウム基材は薄膜であり、前記アルミニウム基体の除去は陽極酸化処理で行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかの紫外光遮断素材の製造方法において、前記アルミニウム基材は板材であり、前記アルミニウム基体の除去はエッチング処理で行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１ないし６の紫外光遮断素材の製造方法で製造された紫外光遮断素材である
【００１５】
請求項９の発明は、自立膜として形成された請求項７の紫外光遮断素材である。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項８の紫外線遮断素材を使用したことを特徴とする紫外線遮断フィルタである。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項８の紫外線遮断素材を使用したことを特徴とするメタルハライドランプの発光管である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、紫外線遮蔽素材として、安価で製作容易、高い紫外線の遮断率、外的環境に対する高い安定性、高硬度などものを得ることができ、これらを紫外線遮断フィルタ、メタルハライドランプの発光管として使用することができるいう効果がある。
【実施例】
【００１９】
以下本発明に係る紫外光遮断素材の製造方法の実施例を説明する。本例では、電解研磨により鏡面仕上げされたアルミニウムを陽極、白金を陰極として所定の電解質溶液中において、所定の溶液温度、溶液濃度、電圧、時間でアルミニウムを陽極酸化することでアモルファス状ポーラスアルミナを作製する。電解質溶液としては、シュウ酸、クロム酸、硫酸等が挙げられる。適当な基板上に作製されたアルミニウム薄膜の場合は、アルミニウムが残らないように膜全体にわたって陽極酸化を施す。また、アルミニウムプレートを原材料に使用する場合は、残留アルミニウムをエッチングにより除去し自立膜を作製した。
【００２０】
自立膜の膜厚と陽極酸化時間の関係を図１に示す。酸化条件は、電解質溶液：シュウ酸、濃度：０．４ｍｏｌ／ｌ(リットル)、温度：３°C、電圧：４０Ｖである。膜厚は、時間とともに直線的に増大しており、１時間当たりの製膜レートは３．７μｍ／ｈｏｕｒである。ここには示していないが、このレートは、溶液温度、濃度、電圧にも依存することが分かる。
【００２１】
図２及び図３に本例の陽極酸化ポーラスアルミナ自立膜の写真を示す。図２では方眼線を、図３では文字のうえに本例に係る陽極酸化ポーラスアルミナ自立膜を配置している。本アルミナ膜が十分な透過性を持っていることがわかる。なお、陽極酸化条件は、次の通りである。電解質溶液：シュウ酸、濃度：０．４ｍｏｌ／ｌ（リットル）、温度：３°C、電圧：４０Ｖ、時間：１０時間
【００２２】
次に陽極酸化の時間依存性について説明する。さまざまな陽極酸化時間で作製した自立膜の透過率を図４に示す。ここで、その他の酸化条件は、上記と同じである。まず、５時間陽極酸化した試料に注目すると、このスペクトルは、４００ｎｍから８００ｎｍの広い波長レンジにわたって、平坦で高い透過率をもっており、可視光線に対して透明であることがわかる。４００ｎｍ以下の低波長側では、透過率は、急激に減少し３００ｎｍでは２０％程度となる。１０時間と２０時間の試料では、可視光領域で若干透過率が小さくなっているが、スペクトルの平坦性は概ね保たれており、これらの試料も透明である。３００ｎｍの透過率はそれぞれ、７．７と４．５％で紫外光の透過率が随分減少していることがわかる。これらのことから、陽極酸化時間１０時間以上の試料は、紫外線カットフィルターとして応用できると考えられる。更に酸化時間がながくなると、３００ｎｍの紫外線の透過率は０．５％以下となるが、可視光領域のスペクトルが平坦でなくなるとともに透過率の絶対値も大きく減少する。しかしながら、これらの値は、５００ｎｍの領域でも５０％以上はあり、十分な透光性を示している。これの膜の色は、見た目には薄い黄色に見える。
【００２３】
次にアニール温度の依存性について説明する。透過率のアニール処理温度依存性を図５に示す。ここで、実験に用いた膜は、２０時間陽極酸化して作製されたもので、アニール時間は２時間である。３００°Cから６００°Cの熱処理により、３００ｎｍでの透過率は更に小さくなっている。６００°Cでは３５０?４５０ｎｍの範囲の透過率が小さくなっていることがわかる。これより高温で熱処理するとアモルファスアルミナが結晶化し、バンドギャップが大きくなることに起因して、紫外線の透過率は増大している。６００°Cまでのアニール処理では、スペクトルを大きく変化させることはできないが、紫外線の遮断率を改善することができる。
【００２４】
本例に係る紫外光遮断素材の製造方法における陽極酸化ポーラスアルミナ薄膜の透過特性をまとめると以下のようになる。
（１）可視光透過性のアモルファスアルミナで、その透過率やスペクトルは、陽極酸化条件で制御可能である。
（２）３２０ｎｍ以下の紫外光（ＵＶ−２）の遮断率は２０％以下であり、これも陽極酸化条件で制御可能である。
（３）膜厚を２０μｍ以上にすることで自立膜の作製も可能である。
（４）アモルファスであるが、アルミナということで、材質が外的環境に対して大変安定かつ高硬度（硬度９）である。
（５）他の材料に比べて大変安価である。
【００２５】
次に本発明に係る紫外線遮断素材を使用した紫外線遮断物品について説明する
本材料は、紫外光遮断フィルタに用いることができる。陽極酸化アルミナは、従来アルマイト膜として、膜の耐久性の高さから、工業的に広く使われているが、発明者はこの膜が紫外光を遮断する効果があることを初めて見出した。アルミナ膜は、高い硬度をもつことが知られており、傷が付きにくいことが特徴である。これらの特徴を活かし、例えば、眼鏡レンズの紫外線カット保護膜として利用することが有効である。
【００２６】
紫外線は、波長領域３８０〜３２０ｎｍのＵＶ−１、３２０〜２８０ｎｍのＵＶ−２、２８０〜２００ｎｍのＵＶ−３の３つに分類され、それぞれの作用は、次の通りである。
ＵＶ−１：皮膚の深くにまで到達しシミやシワの原因をつくる。
ＵＶ−２：肌に炎症を起こさせるとともに、皮膚ガンや白内障の原因になる。
ＵＶ−３：殺菌効果があり、極めて危険。
【００２７】
本材料においては、ＵＶ−１の遮断率は４０〜５０％であるが、ＵＶ−２は８０〜９９％遮断することができ、眼鏡の紫外線カット保護膜として大変有効であることがわかる。
【００２８】
また、本材料はメタルハライドランプの発光管として使用できる。メタルハライドランプは、内部が高温になりランプ封入物質とランプ構造物質である石英が反応し、寿命を短くするという短所を有している。これらの問題を解決するため、アルファタイプのアルミを用いた透光性アルミナが作製され、これを用いてランプが作製されているが、透過率が１０％程度と低いことが新しい課題になっている。本材料は、このメタルハライドランプの内壁に応用することが可能で、上記の問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】自立膜の膜厚と陽極酸化時間の関係を示すグラフである。
【図２】実施例に係る陽極酸化ポーラスアルミナ自立膜の写真である。
【図３】実施例に係る陽極酸化ポーラスアルミナ自立膜の写真である。
【図４】実施例に係る紫外光遮断素材の陽極酸化時間と自立膜の透過率との関係を示すグラフである。
【図５】実施例に係る紫外光遮断素材の透過率のアニール処理温度依存性を示すグラフである。
【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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