(57)【要約】光学的用途に用いうるバイオポリマーを提供する。好適なバイオポリマーは、ポリ乳酸およびポリ乳酸混合物を含む。いくつかの実施形態において、ポリ乳酸は二酸化チタンなどの光触媒と共に用いることができる。別の実施形態において、ポリ乳酸は装飾用融合再利用粒子を含むことができる。このバイオポリマーは一般的に、光学的特性および／または耐火性能が望まれる用途に用いることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線透過性（UVT）バイオポリマー光触媒構造であって、
UVTバイオポリマー層；
前記UVTバイオポリマー層に接するナノ光触媒層；および
UV光源からのUVスペクトルにおける光が該UV透過性バイオポリマー層に到達するよう配置された前記UV光源；
を含み、
前記UVスペクトルは前記UVTバイオポリマー構造を通過し、該ナノ光触媒層を活性化しうる、
ことを特徴とするUVTバイオポリマー。
【請求項２】
前記UV光源は蛍光灯である、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項３】
前記UV光源はUV発光ダイオードである、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項４】
前記UV光源は直射日光である、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項５】
前記UVTバイオポリマー層は、変性アクリルを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項６】
前記UVTバイオポリマー層は、ポリ乳酸を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項７】
前記UVTバイオポリマー層は、フッ素重合体を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項８】
前記UVTバイオポリマー層、または前記ナノ光触媒層のいずれか一つに充填剤を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項９】
前記充填剤は溶融水晶である、
ことを特徴とする請求項８に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項１０】
前記充填剤はサファイヤである、
ことを特徴とする請求項８に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項１１】
前記充填剤はナノシリカである、
ことを特徴とする請求項８に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項１２】
前記UVTバイオポリマー層、または前記ナノ光触媒層のいずれか一つにガラスを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項１３】
前記UVTバイオポリマー層、または前記ナノ光触媒層のいずれか一つに充填剤を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項１４】
前記ナノ光触媒層の活性化により、環境中のバクテリア、ウィルス、VOC、または悪臭を削減する、
ことを特徴とする請求項１に記載のUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項１５】
前記活性化されたナノ光触媒層上に空気を促せるように空気源が配置されている、
ことを特徴とするUVTバイオポリマー光触媒構造。
【請求項１６】
耐火性照明レンズ散光器であって、
アクリルより低い発煙係数のポリ乳酸散光器；
を含むことを特徴とする耐火性照明レンズ散光器。
【請求項１７】
前記ポリ乳酸散光器はさらに天然ロウを含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載の耐火性照明レンズ散光器。
【請求項１８】
前記ポリ乳酸散光器はさらに水素化トリグリセリド添加物を含む、
ことを特徴とする請求項１６に記載の耐火性照明レンズ散光器。
【請求項１９】
前記ポリ乳酸散光器は押出成形されている、
ことを特徴とする請求項１６に記載の耐火性照明レンズ散光器。
【請求項２０】
前記ポリ乳酸散光器はエンボス加工されている、
ことを特徴とする請求項１６に記載の耐火性照明レンズ散光器。
【請求項２１】
装飾用融合粒子透明複合材料を製造する方法であって、
再利用プラスチック粒子を提供し；
前記粒子をバイオ複合素材と混合し、バイオ複合素材マトリックス混合物を形成し；
前記混合物を鋳型に入れ；
前記鋳型を約200°Fと約350°Fの間に加熱し、
前記鋳型を冷却し、
前記装飾用融合粒子透明複合材料を前記鋳型から取り出す、
ことを含むことを特徴とする装飾用融合粒子透明複合材料を製造する方法。
【請求項２２】
前記再利用プラスチック粒子の提供は、廃コンパクト・ディスクを破砕することを含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記再利用プラスチックをコーティングすることをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
装飾用または機能用の充填剤を添加することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記バイオ複合材料はポリ乳酸を含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記鋳型は平面鋳型であり、前記取り出された装飾用融合粒子透明複合材料はシートである、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記装飾用融合粒子透明複合材料を保護フィルムでコーティングすることをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記装飾用融合粒子透明複合材料を二次成形することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
［発明の優先権］
本出願は、2010年7月22日に出願され、  その全体が参照によって本明細書に組み込まれた米国仮特許出願No. 61/366,617、No. 61/366,620、No. 61/366,624からの優先権を主張している。
【０００２】
本出願は、2008年3月24日に出願された米国仮特許出願No. 61/038,971からの優先権を主張する2009年3月24日に出願された米国特許出願No. 12/410,018の計続出願である2011年2月1日に出願された米国特許出願No. 13/019,060の一部継続出願である2011年7月14日に出願された米国特許出願No. 13/182,910の関連出願である。本出願はまた、2010年7月14日に出願された米国仮特許出願No. 61/364,298 (atty. ref. 222923/US)、No. 61/364,189 (atty. ref. 222076/US)、No. 61/364,181 (atty. ref. 222075/US)、No. 61/364,345 filed July 14 ,2010 (atty. ref. 222919/US)、No. 61/364,366 (atty. ref. 222918/US)、No. 61/364,301 (atty. ref. 222925/US)、No. 61/364,193 (atty. ref. 222928/US)、および2011年4月26日に出願された米国仮特許出願No. 61/479,140 (atty. ref. 222386/US)からの優先権を主張し、上記全ての出願の全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００３】
［技術分野］
光触媒反応
【０００４】
化学において光触媒とは、触媒存在下における光化学反応の促進である。触媒された光分解において、光は吸収基板に吸収される。光生成触媒反応において、光触媒活性（PCA）は、二次反応をおこすフリーラジカル（ヒドロキシルラジカル：・OH）を生成する、電子正孔ペアを形成する触媒の能力に依存する。これは、二酸化チタンによる水分解が発見されて以来理解可能となったものである。この作用の商業的応用は促進酸化法（Advanced Oxidation Process、AOP）と呼ばれる。AOPを実現するにはいつくか方法があり、必須ではないが、TiO2、またはUV光の利用をも伴ってよい。一般的に、ヒドロキシルラジカルの生成および利用が決定的要因である。
【０００５】
光触媒反応の原理は、光をエネルギーとして利用した、自然の清浄および浄化作用の促進である。1960年代に、日本のDr. Fujishimaが、金属チタンに光を照射すると、水分子を酸素と水素ガスに分解できることを発見した。ナノ単位で二酸化チタンを再構築することにより、多くの新しい物理的および化学的特性が発見された。新たに発見されたこれら効果の一つは、自然により創造された酸化剤のうちもっとも強力なものの一つである、ヒドロキシルラジカルの形成を促進する光触媒酸化である。UV光のエネルギーを用い、光触媒である二酸化チタンは油汚れや自動車の排気や産業排気ガス中の炭化水素、様々な建材や家具に含まれる揮発性有機化合物、菌やかびなどの有機的成長物など、多数の有機物を分解することができる。光触媒酸化効果に加え、二酸化チタンコーティングはまた、親水性（水に対する高い親和性）も示し、二酸化チタンコーティングは大気中の水分を引き寄せ目に見えない水の膜を形成する。この薄膜により基板は帯電防止性を持ち、コーティングされた表面は水ですすいで簡単に洗浄することができる。長年にわたり、二酸化チタンは塗料、化粧品、日焼け止めなど多くの商品に利用されてきた。我々の生活において一般的にみられる、安全して安定した物質である。光触媒反応を活用し、多くの用途が開発されてきた。
【０００６】
光触媒である二酸化チタン（TiO2）が日光や照明光源（蛍光ランプ）から紫外線（UV）放射を吸収すると、電子と正孔のペアを生成する。二酸化チタンの価電子帯の電子は光の照射を受けると励起状態となる。この励起状態の電子の余分なエネルギーが、電子を二酸化チタンの伝導帯へと促し、負電荷の電子（e-）と正孔（h+）のペアが形成される。この状態は、半導体の「光励起状態」と呼ばれる。価電子帯と伝導帯のエネルギーの差は「バンドギャップ」として知られている。光励起に必要な光の波長は、1240（プランク定数、h）/3.2ev（バンドギャップエネルギー）=388nm。
【０００７】
二酸化チタンの正孔は水分子を分解し、水素ガスとヒドロキシルラジカルを形成させる。負電荷の電子は酸素分子と感応し、スーパーオキシドアニオンを形成させる。光が利用可能であるとこのサイクルが継続する。
【０００８】
光触媒酸化は、UV光線とTiO2コーティングのフィルターを組み合わせた際に実現される。TiO2は二酸化チタンを指す。この作用は、ヒロドキシルラジカルとスーパーオキシドイオンを生成する。これらは反応性の高い電子である。
【０００９】
これらの反応性の高い電子は、バクテリアやVOCなど大気中の別の要素と積極的に結合する。VOCはVolatile Organic Compounds（揮発性有機化合物）の頭文字をとったもので、建材や、家庭において一般的にみられる家庭用洗剤などから放出されるホルムアルデヒド、アンモニアやその他多数の一般的汚染物質など、有害な汚染物質を含む。効果的に酸化させると、汚染物質は有害な二酸化炭素と水分子に分解され、大気質が大きく改善する。
【００１０】
光触媒としてのTiO2
【００１１】
二酸化チタン（TiO2）は、日光に晒されるとほぼあらゆる有機化合物を分解することができ、水・空気処理および気体の触媒生成に用いることができる、強力な光触媒である。有機物の光触媒分解の一般的図式は、超バンドギャップフォトン（suprabandgap photon）の励起に始まり、酸化還元反応が続き、ここで光触媒表面に形成されたOHラジカルが主要な役割を果たす。二酸化チタンは非毒性である。
【００１２】
TiO2は、自浄型繊維（self-cleaning fabrics）、自動車車体仕上げ剤（alto body finishes）、セラミックタイルを含む幅広い環境に有益な製品の開発に用いられてきた。TiO2によるその他の試みとして、成熟ホルモンであるエチレンの、腐りやすい果物、野菜、切花を保管する場所からの除去；トリクロロエチレンやメチル第三ブチルエーテルなどの有機汚染物質の水からの除去；および藍藻により生成された毒素の分解、を含む。
【００１３】
TiO2ナノテクノロジーの光触媒化学メカニズム
【００１４】
バイオポリマー
【００１５】
石油化学製品とそれらの環境に有害な利用に関する環境的懸念が高まるなか、石油化学系プラスチックの代替として、環境に優しい新しいポリマーが開発されている。Cargill社のNatureworksにより製造された製品など、PLA（ポリ乳酸）などの素材は天然で迅速に再生可能なトウモロコシ資源に由来する。これまで注目され商業化の大部分を占めてきたのは使い捨て包装材やその他使い捨て製品へのPLAの利用である。使い捨て可能なプラスチック、と認識されているPLAだが、この環境に優しいバイオ技術の用途をさらに拡大しうる、多くの新しい能力や機能を備えている。
【００１６】
ポリ乳酸は石油化学系の素材ではなく、トウモロコシ、小麦、サトウキビ、デンプンまたはセルロース素材のデキストロースへの変換、さらに乳酸への転換に由来するものである。この乳酸を重合したものが、様々なポリマー製品となる。この転換過程は実証され、現在商業化されている。PLAは石油化学ベースではないため、石油化学製品と異なる独特の機能的・処理上の能力がある。
【００１７】
アクリル、ポリスチレン、PE、PPおよびほぼ全ての石油化学系プラスチックなど、プラスチックは典型的にUVを遮断する。現在、UV透過の用途では溶融水晶鉱物が使われているが、成形または形状の形成が難しくまた高価である。また、水晶鉱物は、軟化させて表面にナノ鉱物を結合させることが容易にできない。現在、UV透過性のある素材はほとんどなく、そのほとんどは高価である、または危険物として分類されている。従来、水晶やサファイアのような素材は産業の一部で用いられ、高いUV安定性を提供してきた。これらの素材はコストや製造上の制約、その他の制約がある。
【００１８】
フッ素重合体などその他の工学ポリマーがUV透過の用途で用いられてきたが、コストおよび健康上の配慮が妨げとなっている。フッ素重合体の放出および汚染に基づき企業を訴えた訴訟が勝訴判決をうけている。
【００１９】
PLAは、トウモロコシの2−ヒドロキシ・ラクテート（乳酸）またはラクチドに由来するサーモプラスチックポリエステルを意味する。サブユニットの化学式は、-[O-CH(CH3)-CO]-であり、このモノマーのアルファ炭素は、光学活性の（L体）である。ポリ乳酸ベースのポリマーは、通常はD-ポリ乳酸、L-ポリ乳酸、D,L-ポリ乳酸、メソポリ乳酸、およびD-ポリ乳酸、L-ポリ乳酸 、D,Lポリ乳酸、メソポリ乳酸の任意の組み合わせで構成されるグループから選択される。一つの実施形態において、ポリ乳酸ベースの材料は主にPLLA(ポリL乳酸)を含む。一つの実施形態において、ポリマーを加工できる分子量の範囲は約15,000と約300,000の間であるが、平均的な分子量は約140,000である。一つの実施形態において、PLAはL9000.T.M（Biomer、ドイツ）、（ポリ乳酸）である。
【００２０】
PLAの比重は汎用プラスチックに比べ比較的高く、ポリカーボネートなどの工業用プラスチックの比重に近い。ポリカーボネートに比重では似ているが、PLAの屈折率は大幅に低い。また、独特の分子構造と原料のため、非常に高いUV吸収率を持つポリカーボネートおよび他の汎用プラスチックに対し、PLAは実質的にUV波長スペクトルを透過させる。このため、PLAでは汎用プラスチックにみられるような、可視光またはUVによる劣化または黄変が起こらない。UV透過性と低い屈折率は、数多くの用途に応用しうる。
【００２１】
UV抵抗性とUV透過性
【００２２】
PLAはUV劣化に対し、非常に良好なUV抵抗性を持つことが発見されている。UVウェザロメーターで行われた様々な試験により、PLAは外部光に晒されても黄変しないことが示された。また、紫外・可視分光光度計に基づく試験により、PLAはUV A、UV BおよびほとんどのUV C範囲を透過させることが示された。つまり、この素材はUV波を全て透過させることが可能ということが示された。
【００２３】
ポリカーボネートなどその他の素材は、可視光スペクトルにおいては透明度が高いが、UVの吸収性が高い。UV吸収性はポリマーのUV劣化と重要な関係にあるため、ほとんどのポリマーはUV吸収性を注意深く測定される。ポリマーの耐候性は差が大きく、例えばポリメタクリル酸メチル（PMMA）やポリテトラフルオロエチレン（PTFE）はUV照射に対し透明なので光分解を受けない。PTFEやPMMAのような素材は、「UV透過」素材とみなされている。
【００２４】
入手したデータによれば、各素材が紫外・可視波長を吸収し始める具体的な波長は以下に示す通り。
【００２５】
PET                          420nm
ポリカーボネート             330nm
PLA                          240nm
【００２６】
UV（紫外線）放射は可視光スペクトルよりも短い波長である。各UVエネルギーの範囲による分類は以下の通り。
【００２７】
UV A                          長波（不可視光線）        315から400nm
UV B                          UB中波                    280から315nm
UV C                          短波（殺菌性）            100から280
【００２８】
PLAは比較的短いUV波長から吸収を始める、また、吸収量はポリカーボネート素材よりも大幅に吸収量が少ない素材である高品質PETよりも少ない。
【００２９】
PLAの屈折率の範囲はフッ素重合体に似ているが、表面エネルギーは大幅に高い。
【００３０】
ポリ乳酸の比重は通常1.25の範囲周辺で、透明な形で生成することができる。汎用プラスチックや、ポリカーボネートなどその他の機能的適用の比重は通常1.2から1.22となっているが、UVに対し不透明である。
【００３１】
屈折率、UV吸収性／透過性およびUV抵抗性などの光学的性質は、光学的用途において重要な点である。
【００３２】
屈折率
【００３３】
屈折率とは、媒質中の光速に対する真空中の光速の割合である（この数は、スネルの法則を用いた屈折率に導かれる屈折角を指すものではない）。言い換えれば、大気から水のように、光がある媒質から別の媒質を通過する際、結果として光線がある角度で屈折する。この物理的作用が起こるのは、ある媒質から別の媒質に移動する際、光の速度が変化するためである。屈折率とはまた、単一の物質を通過する際に光が屈折する量もあらわす。これにおいては、光が媒質に入射する角度が計算され、それを光が媒質を出る角度と比較される。
【００３４】
別の観点では、それぞれの物質は独自の屈折率で評価される。これは、物質を通過する光の速度は真空中の光の速度に対する割合として比較されるからである。真空中を移動する光の速度は物理定数であり、エネルギーまたは情報が移動できる最も速い速度である。しかし、真空以外のあらゆる任意の物質、または媒質を通過する光の速度はそれよりも遅い。これは実際には、光が物質に入る時点と出る時点との遅れである、つまり、一部は吸収され、他は通過する。プラスチックの各屈折率は以下に示す通り。
【００３５】
比重                                屈折率
ポリカーボネート  1.2〜1.22                1.58
ポリ乳酸  1.24〜1.25                       1.46  注：混成による範囲（1.4
から1.55）
【００３６】
PLAと従来の石油化学ポリマーの屈折率の差は、他にも電気的誘電強度など、潜在的機能的特徴をもたらす。誘電率（波長に依存することが多い）は、非磁性媒質（相対浸透率が１のもの）における（複）屈折率の単純な２乗である。屈折率は光学においてフレネル方程式およびスネルの法則において用いられ、一方、誘電率はマクスウェル方程式および電子工学において用いられる。PLAの誘電率は従来の石油化学系プラスチックよりも低く、電子部品やシステムへの様々な用途がある。
【００３７】
フッ素重合体は、光学的透明度を持つ可能性だけでなく、全般的にPMMAやPCなどの競合素材よりも屈折率が大幅に低いこいとから、幅広い革新的な光学用途向けに研究されてきた。フッ素重合体の大部分の屈折率は1.30から1.45の領域にある一方、PMMAやPCなどのより従来型の透明ポリマーでは1.5から1.6（またはそれより高い）範囲にある。このため、フッ素重合体は導波管、光学フィルター、ファイバー格子および幅広い光学機器など、光学技術製品に適している。特殊超透明フッ素重合体もこれらの用途および急速に発展している、半導体素子の製造に必要なCMOSリソグラフィー技術のため開発されている。フッ素重合物の光学的透明度およびその他の機能特性は、新たな市場と機会を切り開きつつある。
【００３８】
様々な屈折率を持つ異種素材の利用は、反射防止コーティング、LCDフラットパネルスクリーンアセンブリー、汎用光学レンズおよびその他の類似用途のための幅広い用途に用いられている。従来のより高い屈折率を、PLAのより低い、または異なる屈折率と組み合わせることにより、独自の用途を持つことができ、また、新しい光学ベースのシステムを設計する手段を提供しうる。
【００３９】
視感透過率
【００４０】
各種素材の視感透過率は以下の通り。
【００４１】
光学ガラス          99.9
PMMA                92
PC                  89
SAN                 88
PS                  88
ABS                 79
PVC                 76
【００４２】
発光ダイオード（LED）用カプセル材料
【００４３】
LED用の典型的なカプセル材料は有機ポリマー素材である。高輝度LED（HB LED）の改良された性能の妨げになっているのが、カプセル材料の寿命である。従来のLEDはエポキシ樹脂に封入されてきたが、これは時間の経過とともに黄変し、LEDの輝度を低減させ発光素子から発せられた光の演色評価数を変化させる傾向がある。これは特に白色LEDで重要である。エポキシの黄変は、LEDの使用温度が高いこと、および／またはLEDから発せられるUV-青色光の吸収による分解の結果であると考えられている。
【００４４】
従来のエポキシ樹脂を使用するにあたって考えられるもう一つの問題は、熱サイクルの繰返しの際の応力誘起のワイヤーボンド分解である。高輝度LEDの熱負荷は1cm平方あたり約100ワットにのぼりうる。一般的にカプセル材に用いられるエポキシレジンの熱膨張係数は半導体層を大きく上回り、エポキシの弾性率（moduli）は高い可能性があることから、埋め込まれたワイヤーボンドが加熱と冷却のサイクルの中で応力を受け破壊されうる。したがって、光化学的に安定で、熱に対して安定しており温度サイクルの繰り返しによるワイヤーボンドへの応力を減らすLED用カプセル材が必要である。
【００４５】
UV  LED分野での研究が進み、効率の改善、独特のUVレンズおよび光学効果、危険物質の除去、カプセル材料の接着力の改善、低コストLEDカプセル材料の選択肢、が引き続き求められている。
【００４６】
現在、その低屈折率、低UV吸収率およびその他の物理的・光学的性質によりLED封入用に使用、またはLEDレンズでの使用に好まれている石油化学系ポリマーはシリコンである。シリコンは低接着性、石油化学ベースであること、高価である（光学的質において）、などの欠点がある。
【００４７】
散乱効率とは、LEDランプから発せられる光子と、半導体シップ（ship）から発せられる光子の数の比率である。これはランプのカプセル材料による散乱損失を表す。
【００４８】
シリコンベースのカプセル材料
【００４９】
利点：
【００５０】
熱安定性          -115から+260C
低引張り応力
低収縮性
低吸湿性
低イオン含有量
低脱ガス
絶縁耐力
光学的透明度  400 Nmにおける透過率-95%
屈折率  1.38から1.61
【００５１】
課題
【００５２】
基質への接着性
UV要因の黄変
黄変化におけるパワー要因
【００５３】
良好な高輝度LEDパッケージ設計の鍵となる点は、カプセル材料、蛍光体コーティング、およびレンズとして用いられ、隣接部品を接着しまとめて保持する材料の物理的および光学的特性である。
【００５４】
シリコン特性―光学的：
【００５５】
UV-可視光領域における光学的透過率        99%@400〜800nM
高透明度        95％
屈折率        1.38から1.58
透過率：UV可視光波長におけるシリコンの吸収率は1％未満であり、散乱損失はほとんどない。注：シリコンの中にはグレードにより、長時間UVに晒されると他のものより劣化）（材質の特徴的な黄変として観察される）しやすいものがある。
【００５６】
照明レンズ
【００５７】
商用の下方用天井照明業界では、室内照明に蛍光灯と金属ハウジングを用いる。室内に光を拡散し、また、電灯が崩壊した際に人間を保護するため、一般的に、蛍光灯の下にアクリルまたはポリスチレンシートレンズまたは散光器が挿入される。
【００５８】
現在ポリスチレンは米国政府により、ガンの原因になりうる潜在性を持つ物質として、発ガン物質の可能性があるとリストに挙げられている。ポリスチレンよぼいアクリルは共に石油化学由来であり、高い燃焼率である。
【００５９】
公共建造物の家具内装において、耐火性は重要な注目事項である。現在照明レンズおよび散光器は石油化学ベースのアクリルまたはポリスチレンでできており、火災に関してはネガティブな問題が多い。アクリルおよびポリスチレンは激しく燃え、炎に巻き込まれると急速に熱を生成する。
【００６０】
防火性の問題および規制は以下の点に関る：
燃焼（限界酸素指数）
火炎伝播
着火特性
発煙
発熱
【００６１】
散光パネル
【００６２】
環境への懸念、およびより「グリーンな」製品への需要が高まる中、迅速に再生可能な、または再生された資源に由来し、有害で再生不可能な石油化学製品の代替となる材質への需要が増している。また、様々な再利用プラスチックを加工し外観に優れた耐久消費財に変換し、この資材を埋め立て地から取り除くことができる低コスト加工に対する市場需要がある。
【００６３】
産業廃棄物または消費財廃棄物におけるコンパクト・ディスクなど、一部のプラスチック廃棄物は、CDの裏面のメタライズ層および表面の着色インク印刷のため、再利用が困難でコストが高くつく。飲料ボトル製造によるポリ乳酸バイオポリマーなどその他の再利用材料は大量にみられる。これらの飲料ボトルの製造において、ボトル製造の際切りカスが発生し、これはボトルに再利用することができない。その他の混合半透明プラスチック廃棄物も、特に透明または半透明プラスチックに色が混合されており、実質的に分離不可能である場合、再利用に対する問題となる。
【００６４】
建築設計において、光を透過させつつも、プライバシーのために十分な散光をもたらす光透過散光プライバシー・パネルの作成に対する需要が高まっている。現在の技術は透明シートプラスチックと、溶融されパネルを形成する任意の含有物とを用いる。この加工は時間がかかり高価である。得られるパネルは高価であり、美観のための含有物は、プレス加工の前に手でシートの間に並べられる場合、非常に大きな労力を要する。
【００６５】
単純な圧縮成形によるシート形成、またはスクリュー押出しによるシート形成のための再利用プラスチックの利用が知られている。一般的に、材料は混合または融合され均質材質として完全に溶解される。
【００６６】
米国特許No. 5,593,625およびNo. 5,635,123 (Riebel)は、廃新聞紙と水ベースの大豆樹脂を複合材料パネル用に設計したバイオ複合材料ボードを開示している。この複合材料ボードは硬材として最終加工を必要とし、耐水性を持たない。この技術はセルロースと融合させた水ベースのたんぱく質樹脂による硬材の代替として設計されている。
【００６７】
充填複合材料は、熱可塑性ポリマーおよび木または農産物繊維をベースとし、様々な添加物との複合材料として知られており、射出成形や押出といった大量加工を用いて製造される。これらの素材は、デッキ、窓、フェンス、羽目板、およびその他の外装用途などの構造物用に設計される一般的に均質材料とされる。この技術はセルロース繊維を充填剤として含む熱硬化性材料を含む。例えば、米国特許No. 3,367,917は、セルロースなどの繊維質充填剤を重量の約25％から42％含む熱硬化性メラミン樹脂成形組成物について述べている。米国特許広報No. 3,407,154および3,407,154は、可溶性反応性尿素樹脂および純セルロース繊維を含む熱硬化性尿素ホルムアルデヒド樹脂成形組成物について述べている。この技術は構造物用途のため設計された均質複合材料に基づいている。
【００６８】
1990年代に発行された多くの特許は、ポリエチレン（高または低密度、それぞれHDPEおよびLDPE）およびセルロース繊維を含む複合材料に関する。米国特許No. 5,082,605, No. 5,088,910およびNo. 5,096,046は、40％から60％のプラスチック（LDPE、またはLDPE60％およびHDPE40％の組み合わせ、またはプラスチックの送料に10〜15％のポリプロピレンを含む）および60％から40％の木質繊維を含む材料を開示している。米国特許No. 5,474,722は、20％から80％のセルロース材料（木を挽いたもの、おがくず、木粉、もみ殻など）およびポリエチレンを含む材料について述べている。
【００６９】
米国特許No. 5,480,602は、ポリプロピレン、ポリエチレン、またはそれらの組み合わせと、リグノセルロース粒子（重量の50％から70％）とポリウレタン結合剤（混合物の重量の15から3％）を含む材料を開示している。米国特許No. 5,516,472は、HDPE約26％、木粉65％を含む材料を、潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛（2％）および副添加物、架橋剤としてのフェノール樹脂とポリウレタン（それぞれ4％、1.3％）の存在下で押出したものを開示している。
【００７０】
米国特許No. 5,827,462、No. 5,866,264、No. 6,011,091およびNo. 6,117,924は、約20％から40％のHDPEまたはポリ塩化ビニル、50％から70％の木粉、0.5〜2％の潤滑剤（ステアリン酸亜鉛またはステアリン酸カルシウム）およびその他の副添加物を含む熱可塑性押出材料について述べている。上述の4つの特許は材料の例（レシピAおよびB）として、HDPEおよびPVCの重量比26％、木粉66％、上述の量の潤滑剤と副添加物を示している。
【００７１】
米国特許No. 5,863,480は、ポリエチレン、ポリプロぴレン、ビニルまたはその他の押出可能なプラスチック、おがくず、木粉、挽いたもみ殻などのセルロース繊維、充填剤および潤滑剤による熱可塑性材料を開示している。特許権所有者は、ポリマーの融点を下回る温度で金型から押出することにより、固相でポリマーの変形が起こり、成果物が二軸延伸となることについて述べている。
【００７２】
カナダ特許No. 2,278,688は、50％から60％がポリエチレンまたはポリプロピレン、10％から30％が木粉、10％から35％がケイ酸塩（マイカ）からなる熱可塑性材料を開示している。
【００７３】
米国特許No. 5,952,105は、せん断されたポリエチレンコート紙（重量の50％から70％）、ポリエチレン（30％から50％）を含む熱可塑性材料について述べている。この特許において例として、HDPE（39％）、ポリエチレンコート紙（牛乳パックごみ、59％）、および結合剤（Polybond 3009、2％）の圧縮成形材料を80g作成することが述べられている。
【００７４】
同者による米国特許No. 5,973,035は、せん断された紙（重量の50％から70％）、ポリエチレン（30％から50％）、を含む類似した熱可塑性材料について述べている。例としてこの特許では、HDPE（39％）、せん断された廃新聞紙または雑誌（59％）、および結合剤（Fusabond 100D、2％を含む圧縮成形材料を80％作成することが述べられている。
【００７５】
米国特許No. 6,207,729は、古新聞紙、雑誌、クラフト板などを破砕、せん断したセルロース材料（重量の33％〜59％）、HDPE（33％から50％）、炭酸カルシウム（11％から17％）、結合剤（Fusabond 100D、2％）を含む類似した熱可塑性材料について述べている。
【００７６】
米国特許No. 6,758,996は、高水準の粒状製紙工場排出物（最大70％〜75％）を合成プラスチックと混合し、デッキ製品用の高強度、高耐衝撃性、低燃焼性の押出または射出成形均質材料を生成できることを述べている。この技術は、商用で複合デッキの押出に用いる均質構造物材料として設計されている。
【００７７】
米国特許出願No. 2005/0241759は、少なくとも2つのポリカーボネートシートおよび少なくとも一つの装飾画像層を2つのポリカーボネートシートの間に含む装飾ラミネート構造、およびこの装飾ラミネート構造の製造方法を開示している。熱と圧力によりシート層と装飾画像層が接着され、この発明による装飾ラミネート構造となる。この製品は主にカウンター・トップ、テーブル・トップ、棚扉、ゲーム・ボード、玩具、シャワー・ストール用パネル、浴槽、メーカー・ボード、屋内および屋外看板、シンク、ソープ・ディッシュ、バック・スプラッシュ、床張りその他を含むシームレス・バニティ・トップを含む装飾品の製造を目的としている。
【００７８】
米国特許No. 7,615,275は、複数の画像層を用い、最終生成物に一つまたはそれ以上の三次元効果をもたらすよう形成できる装飾建築パネルを開示している。特に、基準画像層は芸術的にデザインされた基準画像が形成された、押出シートからなる。次の画像層は芸術的にデザインされた基準画像の異なる寸法による反復を含む押出シートからなる。製造業者はその、次の画像層を基準画像層に重ね、最終生成物が芸術的にデザインされた基準画像を三次元で表現するよう、組み合わされた画像層をセットすることができる。カラー層、または埋め込みオブジェクトを持つ層など、追加の画像層を層状生成物と組み合わせてさらなる美観上の効果を得てもよい。この特許は、押出シートプラスチックを層状に重ね、様々な含有物をその透明シートの間に含んだ透明パネルを形成したものに基づく。この技術は、各シートは完全に溶融されると述べている。
【００７９】
押出加工を用いポリ乳酸バイオプラスチックを用いたフィルムおよびブロー成形用途の特許が多数出願されており、ラミネート・コーティング、ラップ、その他の包装材料用の生分解可能なポリマー混合物を開示する米国特許No. 7,297,394が含まれる。このフィルムは包装用途のため設計され、PLAをその結晶加工温度および融点温度華氏390度より上まで加熱し、光学的透明性が得られる。
【００８０】
過去10年間において、装飾固体表面材料が調理台、カウンター・トップ、建築部品、飾り額、タイル、壁システムを含む多くの用途に用いられ、全て有害な石油化学由来物質の様々な形態に基づく。Corian、Avoniteおよびその他の固体表面材料は、アクリルの形態またはポリエステルの液体形態と有害な媒質を用い、同材料の装飾用の塊がポリマー母材の中に「浮かべ」られる。これらの非環境的な材質は、粒子が液体ポリマー母材の中に均質に混合される点により、天然花こう岩の美観を完全には持たない。粒子の浮かび方が均質であるため人工的で規則な外観がもたらされる。
【００８１】
その他に純粋な、または混合された再利用透明プラスチックを用い、これらプラスチックのシートの間に様々な含有物が配置され、溶融されて装飾パネルを形成した材料が開発されている。これらの加工および生成物は非常に高価で、1平方フィートあたり$20超で販売され、一般的に100％再利用材料ではない。これらの材料は、完全に溶解させシート材を冷却し均質なシート形態にするため長いサイクルを経てのみ得られる。また、これらの積層シートは光学的特性において均質である。
【００８２】
一般的に、上述の技術は純粋な、再利用の、またはバイオベースの形態の液体ポリマーを溶解させ、この材料を混合しそのTm融点より上で加工し、均質でよく混合された材料を形成することに基づく。この技術はさらに、混合押出加工に基づき、これは機械内を均質に流れるよう、ポリマーを溶解することを必要とする。
【００８３】
バイオラミネート
【００８４】
バイオポリマーベースのバイオラミネートは、環境に優しく石油化学物質を含まず、UV透過性やUV劣化に対する高い抵抗性を含む、独特の機能的特徴を持つ。また、バイオポリマーバイオラミネートの極性が高いという性質は、様々なレベルのフィルターあるいは光触媒粒子またはナノ粒子またはその混合物などの機能材料を組み込む高い能力をもたらす。UV透過性およびUV劣化への抵抗性は、光触媒機能に基づきよりよくUV波長を受けるより厚いコーティングに光触媒を含みうるという点で、光触媒に独特の性質をもたらす。
【００８５】
コーティングとして用いられる光触媒と結合剤との組み合わせについての最新の技術においては、石油化学ベースの結合剤のUV吸収性のため、非常に薄いコーティングのみ用いることができる、と述べられている。光触媒が表面の非常に薄いマイクロ層としてのみ存在できる、石油化学フィルムについても同様の制約があると考えられ、例えば例としては米国特許広報No. 2003/0165702を参照のこと。
【発明の概要】
【００８６】
本発明は一般的に光学的用途に用いうるバイオポリマーに関する。好適なバイオポリマーは、ポリ乳酸およびポリ乳酸混合物を含む。いくつかの実施形態において、ポリ乳酸は、二酸化チタンなどの光触媒と共に用いてもよい。その他の実施形態において、ポリ乳酸は、装飾用溶融再利用粒子を含んでもよい。一般的に、このようなバイオポリマーは、光学的特性および／または耐火能力が求められる用途に用いることができる。
【００８７】
高表面エネルギー、低屈折率、およびUV透過性を持つ素材で、複数層の同質または異質の素材が熱により融合され、様々な機能的光学要件を形成する素材が提供される。UV透過性のバイオポリマー構造を含むさまざまな組成物やシステムが提供される。UV透過性のバイオポリマーを含みTio2などのナノ光触媒鉱物を融合し、様々な用途に用いられる光触媒バイオポリマー構造が提供される。多くの実施形態はナノ光触媒鉱物を、バイオポリマー構造に融合したものをベースとし、ここでバイオポリマー構造はUV透過性（UVT）であってUV光がバイオポリマー構造を通過して光触媒融合層のを活性化することを可能とする。UV透過性のバイオラミネートであって、様々な結合剤と共にバイオラミネート素材内に光触媒を含む、または光触媒のコーティングを含むバイオラミネートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】バイオポリマーとアクリルの限界酸素指数を示す図である。
【図２】バイオポリマーとアクリルのASTM 1354コーン熱量計測を示す図である。
【図３】バイオポリマーとアクリルの発煙指数を示す図である。
【図４】バイオポリマーとアクリルの発熱を示す図である。
【図５】一実施形態による光触媒バイオラミネートの例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８９】
高表面エネルギー、低屈折率、およびUV透過性を持つ素材で、複数層の同質または異質の素材が熱により融合され、様々な機能的光学要件を形成する素材が提供される。UV透過性のバイオポリマー構造を含むさまざまな組成物やシステムが提供される。UV透過性のバイオポリマーを含みTio2などのナノ光触媒鉱物を融合し、様々な用途に用いられる光触媒バイオポリマー構造が提供される。多くの実施形態はナノ光触媒鉱物を、バイオポリマー構造に融合したものをベースとし、ここでバイオポリマー構造はUV透過性（UVT）であってUV光がバイオポリマー構造を通過して光触媒融合層のを活性化することを可能とする。UV透過性のバイオラミネートであって、様々な結合剤と共にバイオラミネート素材内に光触媒を含む、または光触媒のコーティングを含むバイオラミネートが提供される。
【００９０】
高表面エネルギー、低屈折率、およびUV透過性を持つ素材で、複数層の同質または異質の素材が熱により融合され、様々な機能的光学要件を形成する素材が提供される。UV透過性のバイオポリマー構造を含むさまざまな組成物やシステムが提供される。UV透過性のバイオポリマーを含みTio2などのナノ光触媒鉱物を融合し、様々な用途に用いられる光触媒バイオポリマー構造が提供される。多くの実施形態はナノ光触媒鉱物を、バイオポリマー構造に融合したものをベースとし、ここでバイオポリマー構造はUV透過性（UVT）であってUV光がバイオポリマー構造を通過して光触媒融合層のを活性化することを可能とする。UV透過性のバイオラミネートであって、様々な結合剤と共にバイオラミネート素材内に光触媒を含む、または光触媒のコーティングを含むバイオラミネートが提供される。
【００９１】
いくつかの実施形態において100％「天然」であり迅速に再生可能なバイオポリマーおよび天然ナノ鉱物を含む、様々な製品に組み込むことができ、また、さらに、バクテリア、ウィルス、VOC、臭気の削減または除去のための「活性素子」を幅広い市場に対して提供する、構造を提供する。
【００９２】
いくつかの実施形態において、再生可能なバイオポリマーを含む、環境に優しい照明レンズが提供される。バイオポリマーは、照明製品に重要な高い限界酸素指数とその他の耐火要素を提供する。本発明はまた、現在下方型天井照明レンズおよび散光器に用いられている有害な石油化学ベースプラスチックにたいし、石油化学物質を含まないソリューションを提供する。
【００９３】
いくつかの実施形態において、粒子融合シート、押出成形シート、および成形形状を含む様々な形態のUV透過性バイオポリマー構造が提供され、ここで、バイオポリマー構造は片方の表面にナノ光触媒が融合されている。この構造のもう片方の側は蛍光灯、小型蛍光灯およびUV  LED源などのUV源を含むことができ、ここで、UV光はバイオポリマー構造を透過し、ナノ光触媒融合層を活性化する。
【００９４】
いくつかの実施形態においてUV透過率とUV透過保持率の高いUV透過性安定化バイオポリマー組成物が提供される。この組成物は様々な環境条件下において、非常に効果的にUV透過を保持する。本明細書にて用いられるように、UV放射とはUV-A、UV-BおよびUV-Cスペクトルで通常400nm以下の波長の放射、または380nm未満の波長のUV放射の一部を含む光源、と定義される。
【００９５】
別の実施形態において、独立型粒子融合シート、押出成形シート、および成形形状を含む様々な形態のUV透過性バイオポリマー構造が提供される。
【００９６】
さらに別の実施形態において、本発明は蛍光灯、小型蛍光灯およびUV  LED源によるUV源を組み込む。本発明はさらに、蛍光灯散光器およびカバーなどの構造を含む。
【００９７】
またさらに別の実施形態において、本発明はナノ光触媒層とUV透過性素子、構造、照明カバーおよび散光器、パネル、シート、またはフィルムとの組み合わせをさらに含む。
【００９８】
本発明はさらに、これらの構造を、VOC削減、空気交換、バクテリア削減、浄水およびその他の用途のための様々な機器、製品、用途に組み込むことを含む。本発明は、様々な市場においてバクテリア、ウィルス、VOCおよび臭気の削減／除去のための幅広い用途、製品および機器に用いることができる。
【００９９】
いくつかの実施形態において、UV透過性のバイオポリマーとTiO2またはナノTiO2を含むバイオラミネートが提供され、これは建築表面用途に用いることができる。本発明は外装用または内装用に様々な基質上に平面ラミネートされた、または3Dラミネートされた固体フィルムバイオラミネートの形態をとることができる。
【０１００】
さらに別の実施形態において、粒子融合技術に基づき、またバイオプラスチックおよび／または再利用マトリックスプラスチックの融合を使用した美観的透明複合材料と、そのような複合材料を製造する方法が提供される。提供される加工においては個別粒子が加圧ウェーブ押出成形され、再利用プラスチックの融点（Tm）とガラス遷移温度（Tg）の間で加工することにより、粒子が個々の境界状態を維持でき、また、線形筋効果が得られる。出来上がったパネルは様々な透明色効果および表面性状を有する透明建築パネルのための独特の光学的および美観的特性を持つ。
【０１０１】
本明細書の内容は、様々な分野に広く応用することができる。その内容はUV光源用のフィルムを形成するために用いられてもよく、そのような反射フィルムはテレビまたはその他のスクリーン用反射防止多層フィルム、およびスクリーン用連続／分散相偏光子であってもよい。本明細書に開示される実施形態は、様々な厚さのPLAフィルムの利用を含み、水処理フィルム、パイプ、導管および装置（UV）、殺菌フィルム、太陽電池フィルム、医学検査容器、ならびにUVフォトリソグラフィーにおける用途がある。
【０１０２】
バイオポリマー
【０１０３】
バイオポリマーベースのバイオラミネートは、環境に優しく石油化学物質を含まず、UV透過性やUV劣化に対する高い抵抗性を含む、独特の機能的特徴を持つ。また、バイオポリマーバイオラミネートの極性が高いという性質は、様々なレベルのフィルターあるいは光触媒粒子またはナノ粒子またはその混合物などの機能材料を組み込む高い能力をもたらす。UV透過性およびUV劣化への抵抗性は、ナノ二酸化チタンおよびその他の類似した形態のナノ光触媒材料などの光触媒材料に独特の性質をもたらす。
【０１０４】
PLAはポリカーボネートに比べ、比重は高いが屈折率は低い。
【０１０５】
比重                                  屈折率
ポリカーボネート  1.2〜1.22                1.58
ポリ乳酸  1.24〜1.25                       1.46  注：混成による範囲（1.4
から1.55）
【０１０６】
ポリ乳酸は、様々なバイオ添加物および様々な石油化学添加物により修飾し、様々な機能的および光学的性質を「調整」することができる。その例は、これらに限定されるものではないが、アクリル、ポリカーボネート、シリコン、フッ素ベースの化学構造、標準的な石油化学プラスチック、UV機能添加物、ナノ材料およびその他のそのような修飾物質を含む。これらの実施形態はPLAの利用に基づくが、少量のこれら他の添加物または修飾物質を様々な光学的、電気的または機能的性質の調整に用いることができる。
【０１０７】
PLAは、そのUV透過性により、UV光またはUVスペクトルを含む外部日光への露出により大きく劣化しない。プラスチックの光分解は、0.295から0.400nmの波長の放射である日射中のUV成分により起こる。これは、一部のプラスチックでは吸収されポリマーの結合を切断し、光酸化につながる。PLAはUV波長のより広い範囲に対し透過性を持つため、PLAは、このような形態の、黄変または光分解につながるの分子結合切断を受けない。
【０１０８】
PLAは屈折率が低く、比重が高く、UV透過性を持ち、UV劣化の程度が低い点で独特である。また、加工または添加物の混合によりPLAの修飾が可能であるという能力も、このような形態の機能的PLAが光学、電子および機能的用途のための幅広い用途を与える。
【０１０９】
カルナバろうなど、様々な形態のろうはPLAと混合可能であり、屈折率が適合する。カルナバろうの屈折率は1.45である。大豆油ろうまたは「水素化油」ベースのろうなど、その他の素材も、より低いか対等の屈折率を持つ。
【０１１０】
PLAの組成またはPLA混合物の組成により、PLAはフッ素重合体と似た範囲の屈折率を持ち、UV透過率は同等またはより優れている。ポリ乳酸は通常1.25程度の比重を持ち、透明な形態で製造できる。光学およびその他の機能的用途のための汎用プラスチック、例えばポリカーボネートなどは通常1.2から1.22の比重を持つが、UVに対し不透明である。        
【０１１１】
バイオポリマーは、主にUVスペクトルにおけるUV波長において二酸化チタンの光触媒最適作用範囲である第一波長388nmで「UV透過性を持つ」という能力を持つ。また、バイオラミネート一次バイオポリマーの極性により、バイオラミネートは天然水晶またはその他鉱物など、同じくUV透過性を持つその他の機能的鉱物を含みうる。さらに具体的には、  バイオポリマー構造は、同じくUV透過性を持ち、光触媒反応をもたらすUV透過効率を下げないフィルターまたは添加物を含んでもよい。ナノ水晶、溶融水晶、フッ素重合体、またはフッ素重合体および特殊アクリルの粒子などのフィルターは、UV透過性のバイオポリマーと類似したUV透過性を持つ限り、バイオポリマーと混合することができる。
【０１１２】
本明細書においてはポリ乳酸（PLA）について特別に記述するが、例えば酢酸セルロースなど、類似したUV透過性を持つその他のバイオポリマーを代替的に用いてもよい。
【０１１３】
低屈折率、またはUV透過性を持つ材料は、典型的には高価で難しいポリマーフィルムである。ARにもちいられるフッ素化ポリマーなど、多くの場合これらのポリマーおよび一般的な添加物であるシリコンがフィルムの表面エネルギーを低くし、異種材料への接着を困難とする。
【０１１４】
PLAの独特の屈折率は、上記の技術の屈折率に密接に適合している。上記技術は接着に関し制約がある。PLAは平均40ダイン程度という独特の表面エネルギーを持っており、容易に修飾しうる。この表面エネルギーのレベルは印刷や接着に最適である一方、低屈折率とUV透過性も提供できる。
【０１１５】
本明細書に開示するPLA製品は、100％（またはほぼ100％）迅速に再生可能なバイオポリマーで、実質的に石油化学物質または炭化水素材料を含まないものとして生成できる。
以下、限界酸素指数（LOI）、火炎伝播、自己消火時間、発煙、発熱を含むいくつかの耐火性の指標について述べる。
【０１１６】
限界酸素指数（LOI）―LOI試験は、燃焼を限界で補助するのに最低限必要な空気中の酸素のパーセンテージを測定する。空気は容量にして約21％の酸素からなるため、LOIが21を下回る素材はすべて空気中で容易に燃える。21から28％の範囲の素材は、緩慢燃焼性として知られる。本発明において用いられるバイオポリマーは、ASTM D2863による試験でLOI24〜26％と測定され、緩慢燃焼性と評価された。そしてこのデータから、アクリル照明レンズは燃焼促進性と考えられる。本明細書において述べられるバイオポリマーは緩慢燃焼性と分類され、標準的な酸素環境において炎または火を助長しない能力を持つ。図１はバイオポリマーとアクリルの限界酸素指数を示す。
【０１１７】
火炎伝播および自己消火時間―ひとたび発火が起こってから燃焼が続く時間と、火炎伝播が起こるスピードは、注目されるパラメータである。本発明において用いられるバイオポリマーは、現行の照明システムに用いられる石油化学プラスチックよりも迅速に自己消火する。自己消火時間試験はASTM E1354によりコーン熱量計を用いて行われる。本発明において用いられるPLA素材は照明に用いられる従来のプラスチックの倍の速さで自己消火する。図２は、バイオポリマーとアクリルのASTM 1354コーン熱量計測を示す。
【０１１８】
発煙―材料の燃焼中に発生する煙の量は決定的な燃焼特性である。ASTM E-1354、コーン熱量計は材料の発火により放出される煙の量を測定する。コーン熱量計を用い、可視煙の発生と放出を、燃焼1キログラムあたりの可視性低下を平方メートルで測定することができる（m2/kg）。本明細書に開示されるバイオポリマーは、石油化学物質のように「黒く」焦げることはなく、煙の放出レベルは非常に低い。（VTEC Labs, October 23 1998. Report #100-879-1, 2, 3）。図３はバイオポリマーとアクリルの発煙指数を示す。
【０１１９】
発熱―燃焼中の放熱のピークはKW/m2で表され、素材および製品の火炎進行の潜在性を評価する重要な指標である。コーン熱量計燃焼試験で測定した放熱のピーク値が低いほど、その性能がよい。発熱は火炎を促進する。本明細書において開示されるバイオポリマーはアクリルを下回る発熱を示す。図４はバイオポリマーとアクリルの発熱を示す。
【０１２０】
PLA概要
【０１２１】
ポリ乳酸の比重は汎用プラスチックに比べ比較的高く、ポリカーボネートなどのエンジニアード・プラスチックに近い比重を持つ。様々な機能的・光学的製品にもちいられるポリカーボネートに比重では近いものの、PLAの屈折率は大幅に低い。また、その独特の分子構造と素材のため、ポリカーボネートや他の汎用プラスチックが高いUV吸収率を持つのに対し、PLAは実質的にUV波長スペクトルを透過させる。このため、PLAでは、汎用プラスチックにおいて起こるような可視光またはUVによる劣化または黄変が起こらない
【０１２２】
PLAは表面エネルギーが高く、光学素材および製品のための反射防止、フォトクロミック、およびその他のコーティング法など様々な光学コーティングによりこの素材をコーティングできる能力を促進させる点でも独特である。PLAの表面エネルギーは通常40ダインで、表面エネルギーを変化させるコロナ処理およびその他の方法でさらに変えることができる。
【０１２３】
分光光度計試験によれば、ポリ乳酸はUV透過性を持ち、可視光およびUVスペクトルにおいてさらなる光学的特性をもたらす。UV透過性鉱物、ナノ鉱物およびその他のUV透過性ポリマーを融合させる能力は、UV透過性へのニーズを満たす新しい素材、素子、製品を製造する能力をもたらし、環境に優しいソリューションを提供する。この、UV透過性バイオポリマーまたはバイオ複合素材の発明品は、水晶では形成の難しい複雑な形状に鋳造、二次成形、成形することができる。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、PLAの屈折率が変更されている。このような変更は、ロウの使用により行ってもよく、ここでロウの屈折率は1.45以下である。あるいは、このような変更はアクリレートの使用により行ってもよく、ここでポリマー混合物のUV透過性および屈折率の変更が可能になる。PLAの屈折率により適合するよう、メチルアクリレートまたはブチルアクリレートなど、低Tgのアクリレートを用いてもよい。
【０１２５】
本明細書において開示されるPLS製品は照明において一般的に用いられるアクリルおよびその他のプラスチックに比べ、大きな耐火性上の利点を持つ。その利点には、限界酸素指数（LOI）、火炎伝播および自己消火時間、発煙、発熱がより好ましいという点が含まれる。
【０１２６】
二酸化チタン
【０１２７】
TiO2、二酸化チタン、またはチタニアは、天然に存在するチタンの酸化物であり、安定した化学構造、生体適合性、物理的・光学的・電気的特性において知られている。二酸化チタンは、よく知られる天然鉱物ルチル、アナターゼ、ブルッカイトとして自然に存在する。酸化亜鉛および二酸化チタン、特にアナターゼの形態のものはUV光下における光触媒である。これは、例えばManess他によるレポートにおいて論じられている（Maness et al, Applied and Environmental Microbioloby, 65, （1999） 4094-8）。最近、二酸化チタンは、窒素イオンと混合すると、可視光下においても光触媒となることが発見された。二酸化チタンは光を照射されると光触媒となる。光は酸化物材料により吸収され、水の存在下において、水を酸化させヒドロキシルラジカルを精製する化学反応を引き起こす。この反応によりまた、酸素ラジカルを生成、または有機物を直接酸化させることもできる。さらに、フリーラジカルが活発に免疫反応を調節し、マクロファージを活性化し、治癒過程を促進する。
【０１２８】
TiO2は、日光に晒されるとほぼあらゆる有機化合物を分解することができ、水・空気処理および気体の触媒生成に用いることができる、強力な光触媒である。有機物の光触媒分解の一般的図式は、超バンドギャップフォトン（suprabandgap photon）の励起に始まり、酸化還元反応が続き、ここで光触媒表面に形成されたOHラジカルが主要な役割を果たす。
【０１２９】
光媒体
【０１３０】
光触媒は、活性化または日光への露出により酸化および還元部位の双方を確立する。これらの部位は基質上での藻の成長を防止または抑制できる、あるいは基質上での藻の成長を抑制できる反応種を生成することができる。他の実施形態では、これらの部位は、基質上での生物相の成長を抑制する反応種を生成する。これらの部位自身、またはこれらの部位によって生成された反応種はまた、汚れ、すす、花粉のような他の表面汚染物を光酸化させることができる。光触媒成分はまた、有機汚染物と反応し、揮発させるまたは水で容易に洗い流せるように、変質させる反応種を生成することができる。従来当業者により認められてきた光触媒粒子は、本発明への使用に好適である。好適な光触媒は、これらに限定されるものではないが、TiO2、ZnO、WO3、SnO2、CaTiO3、Fe2O3、MoO3、Nb2O5、TixZr(1-x)O2、SiC、SrTiO3、CdS、GaP、InP、GaAs、BaTiO3、KNbO3、Ta2O5、Bi2O3、NiO、Cu2O、SiO2、MoS2、InPb、RuO2、CeO2、Ti(OH)4、これらの組み合わせ、または光触媒コーティングによりコーティングされた不活性粒子を含む。他の実施形態において、光触媒粒子は、例えば、炭素、窒素、硫黄、フッソなどでドープされている。他の実施形態において、ドーパントはPt、Ag、またはCuなどの金属元素であってもよい。いくつかの実施形態において、ドーピング物質は光触媒粒子のバンドギャップを変更する。いくつかの実施形態において、遷移金属酸化物光触媒はナノ結晶アナターゼTiO2である。
【０１３１】
ナノメートル光触媒はTiO2粒子から生成することができ、その大きさは20nm未満である。それらが日光中のやランプハウスの照明内のUVを吸収すると、それらの電子がUVにより活性化して飛び出し、強力な酸化能力を持つ電子正孔を形成する。電子は強力な脱酸作用を持ち、空気中のH2OおよびO2と反応した後、酸化アニオンフリーラジカルおよび酸水素フリーラジカルを生成する。これらは強力な酸化能力を持ち、有機物、汚染物、煙、バクテリアを無害なCO2およびH2Oへと分解することができる。
【０１３２】
光触媒は、かび防止に高い有効性を持つ。
【０１３３】
光触媒ナノTiO2の超消毒力は、バクテリア、ウィルス、菌類を死滅させ、また、悪臭を除去することが実証されている。これは様々な機関、学術団体、食品研究所、大学などによる一連の実験により検証され、好適な結果をみせている。光触媒ナノTiO2は緑膿菌、インフルエンザウィルス、MRSA、結核菌などを死滅させることができる。光触媒ナノTiO2はまた、VOCおよびホルムアルデヒドなど、有毒および発がん性ガスを除去できることが実証されている。
【０１３４】
二酸化チタン光触媒の限界波長は388nmである。これに満たない波長では単に、TiO2分子の価電子は十分な光子を吸収し、遊離するためのエネルギーを持つ必要がある。
【０１３５】
ドープされた様々な光媒体鉱物もまた、本明細書の内容にしたがって用いてもよい。これは、UVからさらに低い可視光スペクトルも含むよう光波長の範囲を拡大することにより、本発明における素子やシステムの効率をさらに向上しうる。
【０１３６】
UV透過性複合材料
【０１３７】
本明細書において、UV透過性（UVT）バイオポリマー複合材料を提供する。本発明におけるUVTバイオポリマー素材は、UVTバイオポリマーのUV透過機能を著しく制約しない限り、様々なフィルター、繊維、鉱物、添加物、およびポリマー混合物と混合してもよい。これらの素材は、特定の用途要求に対する最終生成物または素子の機械的または物理的性能を変えることができる。
【０１３８】
水晶、ATHおよびその他のUVT鉱物などのフィルターをバイオポリマーと混合し、UVTの特性に対する影響を最小限にしながら、硬度を増したり、耐熱性を改善することができる。
【０１３９】
繊維強化材もまた、ガラス繊維、鉱物繊維、ある種の天然繊維およびその他の一般的な形態の繊維強化材と混合し、最終形状、シート、またはパネルの機械的特性を改善してもよい。
【０１４０】
類似したUVT特性を持つフッ素重合体などその他の石油化学系ポリマー添加物、および特殊アクリルを添加してもよい。
【０１４１】
バイオベースのLED用カプセル剤
【０１４２】
ポリ乳酸はバイオベースのポリマーで、一般的に使い捨ておよびバイオ堆肥にできる包装に用いられる。ポリ乳酸フィルムまたは成形物はUV波長光学において、以下の特徴を持つ：より低い屈折率、UV透過性（PET、PCまたはエポキシより低い、極性が高い―充填剤およびその他の添加物を混合できる能力、安全性―非石油化学物質であり非毒性、非黄変、UV／可視光スペクトルによる分解度合いが低い、従来のプラスチックより低温で加工できる能力。これらの特性により、PLAはLED用のカプセル材料またはレンズ材料として使用しうる潜在性を持つ。
【０１４３】
LED用カプセル剤として考慮すべき光学的特性には、UV-可視光領域における透過（例えば99%@400-800 nM）、高い透明度（例えば95％）、屈折率（例えば1.2から1.8）、および透過が含まれる。その光学的特性に加え、HB LEDにとって理想的な物理的特性上の利点は、ゲルから硬質樹脂におよぶ幅広い弾性率、基質と様々な構成要素間の接着性、加工を容易にし、アセンブリーを低収縮の、エポキシまたはシリコン樹脂でGaNの屈折率に近い1要素または2要素組成物として提供することを可能とする、様々な硬化化学的性質、を含む。
【０１４４】
UV放射に晒されるとLEDの光強度と色の劣化が起こりうる。LEDカプセル材料は、UV放射への露出による光透過損失（ひいては強度の低下）の低減において決定的に重要である。したがって、特に白色またはその他の色の蛍光体コーティングに用いられる青色ベースのGaN LED技術には、カプセル材料の種類を考慮しうる。カプセル材料を注意深く選定することで、特にUVまたは近UV LEDの光強度および色の急速な劣化を避ける試みにおいて有用となりうる。
【０１４５】
本発明の開示に基づき、ポリ乳酸を含むLED用カプセル材料が提供される。様々な実施形態において、PLAは、屈折率を調節するために添加物と混合してもよく、シリコン材料と混合してもよく、ナノ物質（TiO2）と組み合わせてもよく、または、石油化学ポリマー（PC、アクリル、エポキシなど）と混合してもよい。いくつかの実施形態において、カプセル材料はUV透過性バイオカプセル材料であってもよい。
【０１４６】
したがって、高温、長寿命、UV耐性のカプセル材料および包装材料が提供される。
【０１４７】
発光ダイオードを製造する方法が開示される。この方法は、発光ダイオードを提供しこの発光ダイオードに接するカプセル材料を形成することを含み、ここでカプセル材料を形成することは、ポリ乳酸を含む樹脂を含むバイオベース複合材料を発光ダイオードに接触させることを含む。さらに発光素子レンズシステムの方法とアセンブリーが提供され、ここでレンズシステムはポリ乳酸から成形される。
【０１４８】
より高い屈折率のためのナノ粒子
【０１４９】
本発明の内容は、光学的透明度が要求される用途に使用されうる、または不透明または散乱光の低屈折率基質における微粒子充填剤として使用されうる、高屈折率（RI）材料の形成に用いることができる。
【０１５０】
PLAの屈折率は石油化学物質よりも低い。TiO2などのナノ粒子をPLAに含め、より高い屈折率をもたらす、または屈折率を設計してもよい。一般的に、高屈折率とは1.65超と定義される。多くのLEDおよびディスプレイへの応用は、基質に埋め込まれたYAG:Ceなどの蛍光体を含む。これらの蛍光体は一般的に高屈折率（約1.85を上回る）で、シリコンなど屈折率が1.6を下回る基質に埋め込まれる。蛍光体と基質の不適合による散光はハローとなり、色忠実度を低下させる。また、LEDの光の生成に用いられる半導体は屈折率が高いが、半導体表面からカプセル材料への光抽出効率はカプセル材料の低屈折率により制限される。したがって、カプセル材料はより高屈折率であることが望ましい。より高屈折率の材料とは、注目する波長において1.65またはそれ以上の率を有するものである。本発明による高屈折率材料はまた、レンズ、コーティング、導波管、光ファイバーなどその他の用途にも用いられうる。この用途においては、透明または透明組成物を形成する高RI材料が望ましい。
【０１５１】
PLAの高い極性は様々な蛍光体コーティングまたは屈折率調整材料の混合またはコーティングにおいて価値と潜在性を持ちうる。
【０１５２】
ある方法において、高屈折基質はあらかじめ成形され樹脂材料と混合（または反応）した高屈折率ナノ粒子を含み、基質の屈折率が高屈折率粒子と樹脂のRIの間となる。高屈折率材料の例は、典型的にSi, Ti, Zr, Al, Ta, Zn, Sn, Sb, Zr, Be, Ce, Pb, Ge, Bi Y, GdおよびWから選択される一つまたはそれ以上の要素を含む金属酸化物である。シリコン酸化物はそれ自身では低RIだが他の材料と組み合わせて高RIとすることができる。例えば、二酸化チタンをその他の、例えばSi,ZrまたはTaなどの酸化物10％未満で修飾して光酸化性を弱めることができる。ナノ粒子は、その他の所望の性質、例えば電気伝導性（例えばインジウム／スズ酸化物、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム）、熱伝導性（例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、およびUV安定性（例えば酸化セリウム、酸化亜鉛）を提供しうる。
【０１５３】
多くの広報（例えば、米国特許広報2008/0134939）において金属酸化物ナノ粒子の調製とその表面改質（適切な官能基の付与）が述べられている。適切な表面改質は、ナノ粒子が所望の基質材料において凝集または凝固せずよく分散されることを保証する。米国特許広報2008/0134939において、ナノ粒子の生成は管理条件下で金属アルコキシドの加水分解と凝縮により行われ、有機基（例えばヘキソキシ）による表面改質が両親媒性をもたらし、粒子が水などの極性溶媒および非極性溶媒どちらにおいても分散されうる。
【０１５４】
光学的バイオポリマーの屈折率を高めることは、光学的カプセル材料に大きな影響を与える。光学的バイオポリマーの用途の一つは高輝度発光ダイオード（HB LED）である。本開示の実施形態において、TiO2のナノ粒子がバイオポリマーに融合される。これらのナノ粒子は可視光を分散させない。TiO2は可視光に対し透明であり高い屈折率（n=2.7）を持つ。その他の高屈折率材料、例えば酸化物、も代替的に用いることができる。好適な光屈折率材料を選ぶ際に考慮する点として以下が含まれる：450nmにおける屈折率―酸化銅 3.05、酸化アルミニウム 1.77、TiO2 2.48。
【０１５５】
その他の用途において、高屈折率材料は別の方法で用いることができる。屈折率の低い汎用プラスチックを要求する多くの用途に、大型（平均寸法約0.1mm超）高屈折率無機粉末（典型的に二酸化チタンベースの材料）を充填剤として含み、不透明性または隠蔽力を与えている。二酸化チタンベースの充填剤および顔料は多くのソースから入手可能である。これらには、Tronox Inc（Oklahoma, Okla.）、Huntsman（Bellingham, UK）およびDupont Titanium Technologies（Wilmington, Del）のTioxide顔料が含まれる。用途には塗料、包装、繊維、用具および電気器具筐体、および様々な産業および消費財が含まれる。これらの充填剤／顔料を屈折率の高いその他のポリマーまたは変形可能な材料で代替することが望ましい。これにより、これらのポリマー組成物の粘度を下げ、加工機器との摩擦を減らすことで流動学的な利点が得られ、また一方で、分散相の形状をコントロールする柔軟性によりさらなる性質上の利点を与えることができる。
【０１５６】
UVの方法
【０１５７】
ポリ乳酸など脂肪族ポリエステルベースの樹脂は分子鎖に芳香環を含まず、したがって紫外線を吸収しない。したがって、これによる反射フィルムは、液晶ディスプレイなどの光源からの紫外線の照射を受けた後にも劣化および黄変しない。脂肪ポリエステルのうち、比較的屈折率の小さい（1.46未満）ポリ乳酸ベースの樹脂を用いてもよい。
【０１５８】
耐火性を強化し、環境に優しい照明レンズ
【０１５９】
より低屈折率が低く、新たなレベルの耐火性を提供する環境に優しい照明レンズが本明細書において開示される。さらに、バイオベースの照明レンズのより低コスト、より迅速な製造を可能とする低温加工と添加物が開示される。このような環境に優しくバイオベースの照明レンズは、現在商用照明レンズ、散光器および器具に用いられているアクリルおよびポリスチレンの代替となり、改良された「非黄変」機能を持つ。
【０１６０】
ある実施形態において、任意でバイオ添加物を含み、低温で押出成形され、散光のためエンボス加工された実質的に100％バイオポリマー（ポリ乳酸）平面または3D形状の照明レンズまたは散光器が提供される。低屈折率は、光分散パターンを最適化する独特のエンボス構造を作り出す能力をもたらす。出来上がった照明パネルは、3D形状に二次成形するか、または平面パネルのままにしてもよく、現在の商用下方型照明レンズおよび散光器の代替となる。
【０１６１】
別のの実施形態において、特別な非黄変性能を持つ照明レンズが提供される。汎用アクリルは、ある程度UV安定性があるものの、やはり経年により黄変する。これを改善するために、アクリルに石油化学添加物が添加される。ポリスチレンレンズは、アクリルよりさらに速く黄変する。石油化学物質に関するこれらの黄変の問題は、石油化学系プラスチックの分子組成およびUVスペクトルを吸収する性質に基づいている。ポリ乳酸はUVスペクトルを吸収せず、実際、UV AおよびUV B光スペクトルにおいてUV透過性を持つ。したがって、ポリ乳酸は大きく黄変しない。
【０１６２】
ポリ乳酸からなる環境に優しく、耐火性を持つ照明レンズ散光器が提供される。いくつかの実施形態において、ポリ乳酸は押出および／またはエンボス加工してもよい。いくつかの実施形態において、天然ロウまたは水素化トリグリセリドをPLAに添加してもよい。いくつかの実施形態において、PLA照明レンズはアクリル、ポリカーボネート、およびポリスチレンよりも高い限界酸素指数を示す。いくつかの実施形態において、PLA照明レンズはアクリル、ポリカーボネート、およびポリスチレンよりも低い屈折率を示す。いくつかの実施形態において、PLA照明レンズはアクリル、ポリカーボネート、およびポリスチレンよりも低い発煙指数を示す。いくつかの実施形態において、PLA照明レンズは自己消火性を持つ。いくつかの実施形態において、PLA照明レンズはアクリル、およびポリカーボネート、ポリスチレンよりも低い発熱を示す。いくつかの実施形態において、PLA照明レンズはアクリル、ポリカーボネート、またはポリスチレンよりも改良された非黄変特性を示す。
【０１６３】
ポリ乳酸押出照明レンズ散光器を製造するプロセスが提供され、後述の製造方法において説明される。一般的に、水素化トリグリセリドまたは天然ロウをPLAへの添加物として用いることができる。加工は約320から約390°Fにおいて行うことが出来る。レンズ効果をもたらすために、冷却エンボスロールを用いてもよい。押出されたPLAのシートは寸法に合わせ切断し、例えば小型照明パネルとしてもよい。
【０１６４】
光触媒バイオラミネート
【０１６５】
一般的に、消臭を補助することができる、湿気およびスモッグによる害を防ぐことができる、バクテリア、細菌、およびカビの成長を防ぎ抑制することができる、および、エチレンを二酸化炭素と水に分解することができる、光触媒バイオラミネートを提供することができる。
【０１６６】
バイオポリマーは、主にUVスペクトルにおけるUV波長において二酸化チタン光触媒の第一波長388nmで「UV透過性を持つ」。これにより、ナノTiO2またはナノTiO2とより大きい粒子のTiO2の組み合わせがバイオラミネートの容積内に存在しうる。また、バイオラミネート一次バイオポリマーの極性も、天然水晶またはその他鉱物など、同じくUV透過性を持つその他の機能的鉱物を含みうる。
【０１６７】
出来上がった光触媒バイオラミネートは平坦な基質または3D形状の調理台、3D壁システム、床張り、特殊床張りおよび外装部品に成形することができる。UV劣化しないこと、および非加水分解剤を添加しうる能力は、これを多数の内装表面用途に加え、環境に優しい好適な外装表面ソリューションとしうる。
【０１６８】
図5は、例として光触媒バイオラミネート10を示す。バイオラミネートはUVTバイオポリマー層12およびUVTバイオポリマー層12に接するナノ光触媒層14を含んでもよい。ナノ光触媒層14はUVTバイオポリマー層14と融合させてもよい。基質はガラスなど、UV透過性であってもよい。固定UV源18を、UV源からのUVスペクトルの光がUV透過性バイオポリマー層に到達するよう、配置してもよい。UVスペクトルはUVTバイオポリマー構造を透過し、ナノ光触媒層を活性化できる。空気源20を、ナノ光触媒層14上に空気を促すよう配置してもよい。
【０１６９】
光触媒ナノ技術に基づくバイオラミネートの機能的用途としては様々なものがあり、バクテリア削減、消臭効果、空気清浄機効果、自浄、浄水を含む。それらのそれぞれについての詳細を以下に述べる。その他の機能的用途も存在するが、ここでは説明されないことが理解される。
【０１７０】
バクテリア削減―二酸化チタンは全てのバクテリアおよび菌類を含む単細胞生物に対し強い酸化作用を持つ。二酸化チタンの非常に強い酸化力により、バクテリアの細胞膜を破壊し、細胞質を漏出させ、バクテリアの活動を阻害し最終的にバクテリアを死滅させ分解することができる。光触媒はバクテリア細胞を殺し、また細胞それ自体を分解する。二酸化チタン光触媒は他のどの抗菌物質よりも効果的であることが発見されており、これは、たとえ表面を細胞が覆っていても、また、バクテリアが活発に増殖中でも光触媒反応が働くためである。細胞の死滅による最終有毒物質は、光触媒作用により分解されると考えられる。二酸化チタンは大きく劣化せず、長期にわたるバクテリア削減効果を示す。一般的に、二酸化チタンによる殺菌は塩素による殺菌の3倍、また、オゾンによる殺菌の1.5倍強力である。
【０１７１】
消臭効果―ヒドロキシルラジカルは、分子結合を破壊することによりあらゆる揮発性有機化合物またはVOCの分解を促進する。これは有機ガスを組み合わせ、人体に無害の単一分子にすることを助長する。臭い分子の例の一部としては、タバコ臭、ホルムアルデヒド、二酸化窒素、尿および糞便臭、ガソリン、およびその他大気中の多数のハイドロカーボン類が含まれる。TiO2を用いた空気清浄器は、煙および土、花粉、バクテリア、ウィルスおよび有毒ガスを阻害でき、また、光触媒（TiO2）の高い酸化作用により、フィルター率99.9％で空気中の遊離バクテリアを捕獲できる。消臭は、タバコの煙、ペット、化学物質、尿、糞便などによる臭い分子を分解することで行うことが出来る。
【０１７２】
空気清浄効果―二酸化チタンの光触媒反応性は、空気中の汚染化合物、例えばNOx、タバコの煙、および様々な建築資材から放出される揮発性化合物の削減または除去にも応用できる。また、高い光触媒反応性はトンネルのランプハウスおよび壁の保護、また、白色テントがすすけて暗色になるのを防止することにも応用できる。クロロフルオロカーボン（CFC）および代替フロン、温室ガス、窒素および硫黄化合物などの大気成分は日光の存在かにて直接また間接的に光化学反応を起こす。汚染のある領域において、最終的に汚染物質を除去することができる。
【０１７３】
自浄―二酸化チタンの親水性を重力と組み合わせると、雨または水が流れたあと、埃粒子を取り除くことができ、表面に自浄作用をもたせることができる。光触媒フィルムの表面を光に晒すと、光触媒表面と水との接触角が徐々に小さくなる。光に十分晒した後、表面は超親水性となる。これにより実質的に表面は水をはじかなくなる；したがって水が水滴の形で存在できなくなり、基質の表面に平らに広がる。水は均一性の高い薄膜の形態となり、透明ガラスシートのような光学的ふるまいをする。大部分の建物の外壁は、油分を含む自動車の排気で汚れる。元の建材を光触媒でコーティングすると、降雨により壁面の汚れが洗浄され、建物の外側が常に清潔に保たれる。大部分の建物の外壁は、油分を含む自動車の排気で汚れる。元の建材を光触媒でコーティングすると、チタンの保護フィルムが生物学的に静的（その表面に何も発生しない）で、超酸化力があり、親水性の表面を作り出すことによって建物に自浄作用をもたらす。自動車の排気によるハイドロカーボンは酸化され、壁面の汚れは降雨により洗浄され、建物の外側が常に清潔に保たれる。
【０１７４】
浄水―光触媒とUV光を組み合わせると、有機汚染物質をCO2と水などの非毒性物質へと酸化させることができ、また特定のバクテリアを殺菌することができる。この技術は、二次排水処理においてさらに有害な有機化合物（TOC）の除去、および様々なバクテリアおよび一部のウィルスを死滅させるのに有用である。光触媒解毒システムは、二次排水処理において糞便性細菌の形態のバクテリアを死滅させるのに有効である。
【０１７５】
使用にあたり、光触媒バイオラミネートは構造層上に提供してもよい。より具体的には、構造層を液体または固体の光触媒バイオラミネートでコーティングしてもよい。ある実施形態において、バイオラミネートは、まず二次プラスチックフィルムに積層されハイブリッドラミネートを形成する光触媒を含むバイオラミネート薄膜を含んでもよい。この構造層はいかなる層であってもよく、特に建築に用いられるものであってもよい。例えば、構造層は建築物内側または外側の表面であってもよい。構造層は例えば床、通路または屋根など横向きであってもよく、あるいは例えば建造物の壁など、縦向きであってもよい。この用途に関して、「縦」という用語は全てのゼロでない傾斜を含む。
【０１７６】
構造層を形成する材料は内側または外側であってもよい。構造層は多孔質または緻密質であってもよい。構造層の具体的な例は、コンクリート、粘土、セラミック（例えばタイル）、天然石およびその他の非金属を含む。構造層のさらなる例は、金属屋根、屋根用顆粒、合成屋根材料（例えば合成またはポリマータイル）、アスファルト屋根板などの屋根を含む。
【０１７７】
本発明によるコーティングは、生物有機体または空気中の汚染物質による汚れに対し長期にわたる耐性を提供する。例えば日光からなどのUV光の存在下において、コーティング内の光触媒チタンが有機物を光酸化させる。例えば、揮発性有機化合物、すす、油汚れ、微生物（これらはすべて外観上好ましくない変色をもたらす）を酸化させる。
【０１７８】
本発明によるコーティングはまた、大気中の酸化窒素を「処理」または酸化させ、外気の質を悪化させる要因となる一物質の量を減らすことができる。
【０１７９】
本発明によるコーティングはまた、化合物中のN、P、Sを酸化させ雨またはその他の水ソースにより洗浄可能な水溶性イオンとするため、表面を水でより簡単に洗浄できるようにする。
【０１８０】
夏季にはチタニウムの結晶が日光を反射することで冷却を大幅に促進する。
【０１８１】
いくつかの実施形態において、光触媒バイオラミネートはガラスなど実質的に透明な基質上に提供される。UV光源が基質を照射するように設けられ、ファンなどの空気機構が、光触媒バイオラミネート上に空気を促すように設けられる。UV光源を起動すると、光触媒バイオラミネートが光触媒反応を起こし、その結果もたらされる酸化化合物は空気機構により運搬される。
【０１８２】
再利用プラスチック由来の装飾用融合粒子透明複合材料
【０１８３】
本明細書において、バイオ複合素材粒子、および最小エネルギーランダムフラクタル配列を作り出し、石材の外観フローをよりよく模倣し、石油ベースの固体表面材料と同じ性能を提供し、環境的な代替を提供しつつ既存の透明建築用パネルへの代替を提供する、独特の配列の融合バイオ複合素材粒子シート、着色加工および透明複合素材の製造方法が開示される。
【０１８４】
粒子融合技術による美的透明複合素材、および融合バイオプラスチックおよび／または再生マトリックスプラスチックの使用、およびそのような複合素材の製造方法、が提供される。透明複合素材により形成したパネルは、様々な透明色効果および表面性状において独特の光学的および美的特性を持つ。様々な形態の美的多色微粒子をバイオ複合素材粒子と共に使用し、幅広い外観を作り出すことができる。
【０１８５】
製造方法において、個別の粒子は、個々の境界状態を保ちながら圧縮波押出成形され、再利用プラスチックをその融点温度（Tm）とガラス遷移温度（Tg）の間で加工することにより、線形の筋効果がもたらされる。また、個別粒子の着色方法が提供され、これにおいて、透明の再利用プラスチックを透明および／または不透明塗料でコーティングされ、個別粒子を引き伸ばすことにより光学的に流れる3D効果がもたらされる。これらの個別粒子に対する熱溶融加工は、一般のプラスチック加工と同様に、合成または混合なしで行われる。この加工により、粒子が個別である特徴を保ちつつ引き伸ばされ、融点（Tg）より下で融合されている独特の外観がもたらされる。これらに限定されないが、廃コンパクト・ディスク、再生ポリカーボネート、ポリ乳酸、およびその他の透明または半透明リサイクルプラスチックがポリマーおよびプラスチックに含まれる。
【０１８６】
出来上がった透明パネルに二次成形加工により表面に光学的または美的構造をエンボス加工された透明個別粒子複合素材パネルがさらに提供される。これにより、ランダムフラクタル配列にみられる天然の粒子フローパターンおよび高い領域深度に類似した三次元美的外観がもたらされる。出来上がったパネルは、仕切りとして使用できるが光を透過させつつプライバシーと美観を提供する美観性の高い透明着色パネルを建築家に提供するよう設計されている。これらに限られないが、オフィス内の仕切り、病室における仕切り、照明パネル、バックライトパネル、壁パネル、通路ドアパネル、および高い美観性を持ち透明なパネルが所望されるその他の建築用途が用途に含まれる。
【０１８７】
あらゆる好適なプラスチックを用いることができる。一般的に、用いられる再利用プラスチックの種類は様々な性質のものであってよく、また、様々な再利用プラスチックの混合物であってよい。多くの実施形態が透明な再利用プラスチックを用いるものの、半透明プラスチックの混合物もまた用いることができる。プラスチックには、これらに限定されるものではないが、ポリカーボネート、アクリル、ABS、PE、PP、PS、PETおよびその他の産業廃棄物または廃消費財から得られる汎用加工プラスチックが含まれる。再利用プラスチックの具体例としては、廃コンパクト・ディスクおよび／またはポリ乳酸が含まれる。
【０１８８】
再生ブラスチックまたは再利用プラスチックの混合物の選択は、透明融合複合パネルの最終的な外観に大きく影響する。半透明または着色混合プラスチックを融合して透明融合パネルにおいて筋効果をもたらすことができる一方、融合パネル内の透明プラスチックが高い光透過性を促す。個別粒子の一部または全体を色合い、着色を伴う透明、または透明コーティングとすることにより、複合素材の融合加工において、それぞれの粒子の個別の境界状態が強調される。
【０１８９】
いくつかの実施形態において、単純に再利用プラスチックの選択のみでコーティングが提供される。例えば、再生コンパクト・ディスクの使用にあたり、ディスクの片面は金属であり、その表面にはラベルが印刷されているが残り大部分は透明である。ランダム配列粒子へと破砕することで、金属層は個別粒子境界をもたらしつつ、他のプラスチックまたはコーティングされた透明プラスチック粒子と融合する。融合粒子複合素材パネルは1％から100％の再生CDからなることができる。より好適には、融合粒子複合素材パネルにおけるCDの割合は1％から20％で、その他のコーティングされた個別粒子よりも大きさが小さい。
【０１９０】
再利用プラスチックは、一般的に「再破砕」形態になっており、成形部品、トリミング、または廃部品がナイフグラインダーによって粉砕され、割れガラス粒子に類似した非均質破砕粒子が生成される。廃コンパクト・ディスクまたは透明バイオポリマーのような再破砕材料は様々な粒子サイズに振り分けることで分別される。
【０１９１】
これにより、いくつかの実施形態では、装飾用粒子透明複合素材はまず再破砕形態の透明または透明色のポリ乳酸として、バイオ複合素材粒子の透明な内部とすることができる。プラスチック粒子は様々な多色微粒子として混合し、半透明または散光媒体を形成し個別粒子を提供することができる。様々な色、散光特性、配列、サイズ、その他の様々な光学的特性を持つ複合素材粒子を混合し、ひとたび融合すると、このバイオベースの固体表面材料において、真の領域深度をもたらす独自の光学的特性および透明性が得られる。市場における天然花こう岩の価値と同様に、材質の「深度」または花こう岩の内部を見られる特性が高ければ高いほど、価値が高い。固体表面材料は典型的にこの類の領域深度を持たない、または、透明樹脂を用いた際、粒子が透明樹脂内で均一に浮かんでいるため不自然に見える。
【０１９２】
天然花こう岩は様々なサイズ、形状、領域深度の幅広い結晶材料からなり、石材の自然な外観が出来上がっている。標準的な「丸型」ペレットを用いると、そのような花こう岩よりも均一な外観となる。多色微粒子を用いてコーティングまたは混合された再破砕を用いると、再破砕は大きく異なる外観を呈する。廃CDプラスチック、ポリ乳酸、ポリスチレンおよびほとんどの再利用プラスチックの高次形態はもともと脆性―プラスチックおよびガラスに類似した破片の様々サイズのconcoidalな破砕ランダム配列―である。これにより、均質な粒子に比べ、バイオ複合素材において高度にランダムな形状および深度が得られる。
【０１９３】
いくつかの実施形態において、透明で光を透過させるが光学的には透明でなく、ある程度のプライバシーを提供するパネルが提供される。様々な再生リサイクルの混合物において、ほぼ透明の粒子、例えば再生PC、PLA、PS、およびその他の透明ランダム配列粒子を混合することができる。この混合において、様々な不透明粒子または不透明コーティングされた粒子を添加してもよい（一般的に材料の総重量において約50％未満のレベル）。材料のTMおよびTGの間で加工することにより、透明粒子と半透明色粒子の「筋」との間の光学的非連続性が現れる。ラム・ウェーブ加工によりパネルを形成した後、ある形状をエンボス加工しさらに散光のための形状を作り出してもよい。出来上がったパネルは散光透過性を持つが、人がパネルを通して見ることはできない程度の散光となる。
【０１９４】
個別粒子融合複合材料はまた、様々な半透明物を層内に含んでさらなる美観上の価値を提供してもより。また、その他の異質材料も透明コーティングされた粒子間に添加することができる。
【０１９５】
印刷フィルム―PET、PLA、マイラーおよびその他の透明印刷媒体などの透明フィルムを用い、画像を透明フィルム上にデジタル印刷することができる。印刷された透明フィルムは透明コーティングされた粒子の層の間に重ねられ、融合される。出来上がった融合粒子はシートとして変形され、ここにおいて透明印刷フィルムは実質的に肉眼で見えなくなり、印刷された画像が個別透明粒子の中間に浮いているように見える。印刷する画像は抽象的な印刷物、つるや鼻のような天然物、看板および賞およびその他のサイネージ印刷用のレタリングであってもよい。また、層内物としてライスペーパーのような半透明紙または薄い半透明紙を用いて印刷層としてもよい。
【０１９６】
含有物―その他の材料や粒子を添加し、材料の外観や再生材料に関する様々な問題を解決することができる。混合プラスチック、ガラス、金属、有機材料、農業副産物および孫他の材料を類似したサイズの粒子へと破砕し、透明コーティングされた粒子に混合することができる。融合加工において、透明コーティングされた粒子が含有物を取り囲んで変形し、固体融合複合材料またはパネルができる。
【０１９７】
融合粒子複合材料に用いられるプラスチック粒子の種類によって、表面の機械的性能が、高耐熱性およびより高い機械的性能が要求されうるカウンタートップなど特定の用途において十分でない場合もある。この場合、融合粒子複合材料を表面に融合される特殊フィルムまたは液体コーティングによってコーティングすることができる。
【０１９８】
保護層はシートの上面に保護層を含む二十層であってもよい。好ましくは、保護層はUV硬化または電子ビーム硬化架橋アクリル、真空硬化またはUV硬化ウレタン、UV硬化または電子ビーム硬化シリコンとアクリルまたは熱硬化ウレタンまたはプラスチゾルから選択される。ポリウレタンの層を外側表面に適用し、耐摩擦性を提供してもよい。または、MLAR.RTM.のような二軸配向ポリエチレン・テレフタレート、またはTEDLAR.RTMのようなテフロン（共にDuPont Chemical Companyから入手可能）を第一シートの上面に保護層としてラミネートしてもよい。さらに好ましくは、保護層はUV硬化または電子ビーム硬化シリコンからなり、ガラスの外観を実現する。
【０１９９】
保護フィルムはまた、これらに限定されるわけではないが、PE、PET、PS、PC、ABS、PVC、アクリル、テフロン、その他のプラスチックフィルムを含む様々なプラスチックまたはバイオプラスチックであってもよい。フィルムはまた、PLA、酢酸セルロースおよびその他の透明または半透明バイオポリマーフィルムを含むバイオポリマーであってもよい。これらのフィルムはまた、溶融またはヒュームド・シリカなどの「透明鉱物」を含み、耐熱性および機械的性能を改善してもよい。
【０２００】
装飾用融合粒子透明複合素材の製造方法は後掲の製造方法の部分にて説明する。
【０２０１】
用途
【０２０２】
PLAフィルム
【０２０３】
PLAフィルムは、テレビスクリーンなどのスクリーン用反射防止フィルムとして用いてもよく、既存の石油化学系スクリーンと空気とのインターフェースを提供する。ある実施形態においてはアセンブリーが提供され、ここでは低屈折率のPLAがフィルムに押出成形され、テレビスクリーン用多層アセンブリー内で用いられる。ある用途は、通常ポリマー素材である少なくとも二つの素材間の屈折率の差に基づき、片方の偏光状態を選択的に反射し、直交偏光状態の光を透過させるLCDテレビ用連続／分散相偏光子に関する。ある実施形態においては、PLA薄膜と光学グレードプラスチックまたはガラスのアセンブリーが提供され、ここではPLAの屈折率のほうが低く、ARコーティングを提供する。
【０２０４】
米国特許5,882,774号において述べられる設計考察により、所望の屈折率関係をもたらすために選択された条件下で処理すれば、幅広い素材を多層ポリマー反射ミラーフィルムに用いることが可能であることが、当業者によって容易に理解される。所望の屈折率関係は、フィルム形成中または形成後に引き伸ばすこと（例：有機ポリマーの場合）、押出（例：液晶素材の場合）、またはコーティングを含む、様々な方法によって実現することができる。また、二つの素材は類似したレオロジー特性（例：溶融粘度）を持ち、同時押出できることが望ましい。
【０２０５】
反射防止コーティング
【０２０６】
反射防止（AR）コーティングは、レンズおよび他の光学素子の表面に施され反射を抑える光学コーティングである。これにより光の損失が減るため、システムの効率が改善する。望遠鏡などの複雑なシステムでは、反射の抑制は、迷光の除去により像のコントラストも改善する。これは惑星天文学では特に重要である。その他の用途においては、例えば眼鏡レンズのコーティングにより装着者の目を他人からより見えやすくする、または隠れて双眼鏡または望遠鏡を使用する際のギラつきを抑制するコーティングなど、反射そのものの除去が主な利点である。
【０２０７】
多くのコーティングは、異なる屈折率を交互に重ねた層の透明薄膜からなる。層の厚さは、界面で反射された光線に相殺的干渉を、対応する透過光線に建設的干渉をもたらすよう選ばれる。これにより構造の性能が波長および入射角によって変化し、色彩効果が斜角においてよく現れる。このようなコーティングを設計または発注する際には、波長範囲を指定する必要があるが、比較的広い範囲の波長で良好な性能が得られることが多く、通常IR、可視光、UVという選択肢が与えられる。
【０２０８】
最も単純な干渉ARコーティングは、その屈折率が基質の屈折率の平方根である４分の１波長単層の透明素材からなり、ここで、理論上は、中心波長では反射率がゼロとなり、中心波長の周りの広範囲の波長では反射率が低下する。
【０２０９】
最も一般的な種類の光学ガラスはクラウンガラスで、屈折率は約1.52である。最適な単層コーティングは、屈折率が約1.23に等しい素材で構成されるものと考えられる。残念ながらそのような屈折率で光学コーティング向けの物理特性を有する素材は存在しない。最も「好適」に近い素材はフッ化マグネシウムMgF2（屈折率は1.38）およびフッ素重合体（最低1.30の屈折率を持つものもあるが適用が難しい）。クラウンガラス、ベアガラス上のMgF2の反射率はそれぞれ約1％、4％である。MgF2コーティングの性能は、1.9に近い反射率を持つものなど、より高い率を持つガラスにおいてより良好である。MgF2コーティングは安価であることから一般的に用いられ、可視帯の中央の波長向けに設計される場合、全ての帯域に対し妥当な反射防止効果を提供する。
【０２１０】
反射防止ポリマーフィルム（「ARフィルム」）またはARコーティングは、ディスプレイ業界においてより重要となってきている。コンピューター、テレビ、電化製品、携帯電話、航空宇宙、自動車業界で用いられる品々に適用する低屈折率フィルムおよびその他のARコーティングの新しい用途が開発されている最中である。
【０２１１】
ARフィルムは一般的に、反射される光の量を最小化すべく、高屈折率および低屈折率のポリマー層を交互に重ねて構成される。物品の基質上で用いられるARフィルムに求められる特性は反射光の割合が低いこと（例えば1.5％以下）と、伸張および摩擦への耐性との組み合わせである。これらの特性は、AR構成においてポリマー層間のデルタRIを最大化しつつポリマー層間の強い接着を保つことで実現される。
【０２１２】
ARフィルムに用いられる低屈折率ポリマー層は通常、フッ素を含むポリマー（「フッ化重合体」または「フッ素化ポリマー」）で、屈折率が約1.3から1.4のものに由来する。フッ化重合体は従来の炭化水素ベースの素材に比べ、化学的不活性（酸塩基耐性において）、汚れ、汚染に対する耐性（表面エネルギーが低いため）、低い吸湿性、気候および日光条件に対する耐性において独特の利点を有する。
【０２１３】
フッ素化ポリマーコーティング層の屈折率は層に含まれるフッ素量の割合による。フッ素含有量が増えるにつれ、コーティング層の屈折率は低下する。
【０２１４】
しかし、フッ素含有量を増やすと、コーティング層の表面エネルギーも低下させ、フッ化重合体層が組み合わされている他のポリマーまたは基質の層への界面吸着を弱めることになる。
【０２１５】
低屈折率層における使用のため研究されたその他の素材として、シリコンを含むポリマー素材がある。シリコンを含むポリマー素材は一般的に屈折率が低い。さらに、シリコンを含むポリマーコーティング層は一般的に、フッ素重合体ベースの層よりも表面エネルギーが高く、シリコンを含むポリマー層は高屈折率層または基質など、他の層により容易に接着できる。この接着性の高さは多層反射防止コーティングにおいて傷への耐性を改善する。しかし、シリコンを含むポリマー素材はフッ素を含む素材に比べると屈折率が高いさらに、シリコンを含むポリマー素材は粘度が低く、超薄コーティング（約100ナノメートル未満）では不利になる。
【０２１６】
したがって、フッ素含有量が大きく、つまり屈折率が低い一方で、組み合わせる層または基質への界面接着性を改善した反射防止フィルム向けの低屈折率層を形成することが非常に望ましい。
【０２１７】
そこで、ここに開示するPLAを用いた反射防止コーティングを用いることができる。
【０２１８】
光学ミラーフィルム
【０２１９】
本発明と共に用いられる多層光学ミラーフィルムは入射光に対し比較的低い吸収率を示し、軸外および普通光線に対する高い反射率を示している。多層光学フィルム独特の性質および利点は、従来のバックライトシステムに比べ、吸収損失が低い高効率バックライトシステムを設計する条件を提供する。本発明による多層光学ミラーフィルムの例は米国特許6,924,014号に記載されており、その内容が参照によって本明細書に組み込まれる。多層光学ミラーフィルムの例は、少なくとも二つの素材の層を交互に重ねた多層スタックを含む。少なくとも一方の素材は、応力誘起の複屈折性を持ち、その素材の屈折率（n）が伸張過程において影響を受ける。層と層の間のそれぞれの境界における屈折率の差により、光線の一部が反射される。多層スタックを一軸配向または二軸配向の範囲で伸張せることにより、配向の異なる平面偏光入射光に対し広範囲の反射率を持つフィルムが形成される。したがってこの多層スタックは、ミラーとして有用である。このように構成された多層光学フィルムのブルースター角（いかなる層界面から入射する光についても反射率がゼロとなる角）は非常に大きい、または存在しない。その結果、広範囲の帯域、s偏光およびp偏光双方に対し高い反射率を持つ、ポリマー多層スタックを実現でき、広範囲の角度において反射させることができる。
【０２２０】
UVT  PCOコートパネルまたはフィルム
【０２２１】
UVTバイオポリマーは、シートまたはフィルムの形態に押出成形し、その後、反射防止、フォトクロミック、反射およびその他の一般的に用いられる光学コーティングなど、様々な光学コーティング方法を用いてコーティングすることができる。光触媒物質は、これらのコーティング層に混合するか、または光学コーティングの表面に別途適用することができる。ある実施形態においては、UV透過性PLAフィルムが、UV殺菌装置に用いられるフィルムまたはチューブの形態に押出成形されたアセンブリーが提供される。
【０２２２】
散光器
【０２２３】
市販の蛍光天井照明器具は、電球が壊れた際の保護と、室内におけるより均一な散光のため、現在アクリル樹脂もしくはポリスチレンのカバー、または散光パネルを用いている。アクリルおよびポリスチレンはどちらもUVスペクトルを不透過、または遮断する。本発明は、シートまたはUVTエンボス構造を散光器を直接代替するものとして組み入れる。ナノ光触媒コーティングまたはナノ鉱物の融合層が構造の片面に融合される。固定蛍光灯、UV LEDまたはその他のUV光源の形態のUV源は交互の側にあり、UVスペクトルがUVT構造を効率的に通過し、ナノ光触媒を活性化する。出来上がった照明パネルは、新築または改築向けの標準的な市販天井照明器具内に設置し、施設のバクテリア、ウィルス、VOCおよび悪臭の除去効果を提供する。
【０２２４】
UVT  PCO散光器は、粒子を下方用天井照明カバーの大きさに押出成形、鋳造、または溶融したパネルからなる。このパネルはPCO層によってコーティングされ、再加熱してナノ粒子を表面に融合させることができる。UVTパネルはまた、外観およびブランド認知のため透明着色粒子を含んでもよい。このパネルはまた、パネルのUV透過性を著しく弱めない限り、再生ガラス、繊維および鉱物など装飾用含有物を含んでもよい。UVT  PCO散光器は様々なエンボスまたは成形構造を持ち、より良好に散光を改善する。
【０２２５】
VOC交換器
【０２２６】
UV光源がUVTパネルを通過しナノ光触媒を活性化する、ナノ光触媒層でコーティングされたUVTパネルは、様々な空気交換器において設計できる。フラットまたは成形UVTバイオポリマーパネルは、空気容器内に設置されるパネルとして押出成形、鋳造または二次成形される。空気はファンによって容器内で吹出または吸入される。UV源は容器の側面または外に設置され、UV光が容器を通過できるようになっている。複数のUVTバイオポリマーナノコーティングパネルが並べられ、容器内での線形層流が制限されないようになっている。容器の側面または外からのUV光は第一のUVT  PCOパネルまで通過し、UV光は通過を続け次のパネルに到達する。これにより、複数のパネルを重ね表面面積を増やし、容器内でのVOC・バクテリア・悪臭削減効率を拡大することが可能となる。この機器はまたフィルター機構を含んでもよい。
【０２２７】
この機構または機器は室内の空気を再循環させる独立型VOC交換器として構成できる。また、排気管内に設置して外部環境への排出前にVOCを除去するよう設計することもできる。
【０２２８】
UVT  PCO窓フィルム
【０２２９】
UVTバイオポリマーの薄膜を標準的なフィルム押出方法にて押出成形する。フィルムのUV透過性を著しく弱めない限り、その他のUVT素材、フィルター、添加物、染料、着色料、可塑剤および加工助剤を添加してもよい。押出成形の後、フィルムはPCO素材の層でコーティングされ、任意で再加熱しPCOの粒子をUVTバイオポリマーフィルムに融合させてもよい。このフィルムを様々な反射防止または光学コーティングで二次コーティングしてもよい。このフィルムはまた、接着剤がUVTバイオポリマーフィルムのUV透過性を著しく弱めない限り、窓フィルムの用途向けの窓接着剤層を含んでもよい。
【０２３０】
UVT PCO浄水器および水素製造
【０２３１】
UVTバイオポリマーのチューブ形状構造は、押出成形または二次成形により形成できる。PCOコーティングをチューブの内側に融合し、UV源がチューブの外側に設置される。チューブ内を流れる水はナノ光触媒および、これも殺菌剤として作用できる余剰UV光スペクトルにより処理される。この構造を改造し、再生可能燃料として水素を製造する用途をもたせることもできる。このような機器は直射日光と、UVT／PCOバイオポリマー層下におかれた別個のUV光源の双方を利用することになり、この中に水を貯めて水素に転換することができる。
【０２３２】
UVT  PCO成形素子
【０２３３】
UVT  PCO成形素子は射出成形されたUVTバイオポリマーからなり、UVまたはフルスペクトルを含むUV源を成形素子の中央または中心に挿入することができる。成形素子の外側表面にはナノ光触媒の層が施され融合される。この素子は衣服、靴、繊維製品、浄水、医療機器においてVOC、悪臭、バクテリアおよびウィルス削減のための様々な用途に用いることができる。
【０２３４】
UV架橋用途
【０２３５】
「UV透過性」のポテンシャルは、UV硬化技術を適用しうるその他のコーティング用途にも応用しうる。一つの例としては、溶融され光開始剤と混合されたPLAを押出成形しUV硬化処理を受け架橋されたものが挙げられる。
【０２３６】
蛍光照明
【０２３７】
下方照明器具に一般的に用いられる蛍光灯の余剰UVスペクトルは、UV透過構造または素子を通し光触媒表面を活性化するのに十分なUV源を提供する。蛍光ランプまたは蛍光灯は、電気を用いて水銀蒸気を励起するガス放電灯である。励起された水銀原子は短波紫外線光を生成し、これが蛍光体に蛍光を発生させ、可視光を生成する。蛍光灯は、白熱灯よりも効率的に電力を有用な光に転換する。商業用または工業用建造物ではたいてい、より大型の蛍光灯が使われてきたが、今日では、よく使われる白熱灯と同じ大きさの小型の蛍光ランプが利用可能となっており、家庭において省エネルギーのための代替品として用いられている。蛍光体の蛍光過程、ひいては汎用蛍光灯から発せられるUV光の割合の効率は100％ではない。
【０２３８】
蛍光照明は市販の天井照明器具として長い管の形態、また、白熱灯の直接代替品として小型の蛍光灯の形態をとる。様々な種類、ブランド、リンによって剰余UV発光量は変化しうる。蛍光灯との使用のため、光触媒生物学的構造を含む器具も提供されうる。
【０２３９】
UVおよびLED光源
【０２４０】
UV  LEDを含むその他のUV源を本発明において用いることができる。UV LEDまたは紫外線発光ダイオードは現在、印刷業界、空気ろ過およびその他の工業領域で用いられている。これらは最低限の入力電力条件下で良好なUV源を提供する。本発明における用途はフルスペクトル光または可視光を必要としなくてもよく、したがって、388nmまたはその周辺の狭域UV光帯域スペクトルを生成するUV LEDが、溶融されたナノ物質層の光触媒作用を活性化するのに十分なUVを提供しうる。
【０２４１】
LEDドライバーは独立照明部品、シート、またはレンズアレイの形態をとりうる。LEDは標準的な市販LED、OLD、UV LEDおよびその混合物であってもよい。
【０２４２】
その他組み込みうる光源の形態は、フルスペクトル光を提供しうる誘導プラズマ、量子ドット、その他の光源技術を含んでもよい。
【０２４３】
器具
【０２４４】
商用照明では、電球が壊れた際のために、蛍光灯がカバーで覆われている必要がある。このようなカバーはまた、光「拡散」作用を有し、室内全体で光をより均一に分散させる。
【０２４５】
現在、電球からの光を分散させるためプラスチックの散光器が用いられている。一般的に、これらのプラスチックはアクリルまたはポリエステルからなる。この種の石油化学系プラスチックはほぼ全てのUVスペクトルを遮断する。ポリ乳酸のようなバイオポリマーは石油化学ベースではなく、UV周波数が素材を通過できる独特の分子構造を持っている。
【０２４６】
光学において、散光器は何らかの形で光を拡散または散開または散乱させ、柔らかい光をもたらすあらゆる素子である。散光は、白色の表面から光を拡散的に反射させることで容易に得られるが、より小型の光学散光器は半透明物体を用いうる。商用照明は一般的、医療、機関、および多くの商用建造物において天井用下方照明を通して行われる。天井用下方照明は金属容器、バラストおよび蛍光灯照明からなる。この照明は石油化学系プラスチックの散光器で覆われる。
【０２４７】
UVTバイオポリマー構造
【０２４８】
押出成形フィルムまたはシート構造―UVT（UV透過性）バイオポリマー構造は、シートまたはフィルム素材として押出成形し、押出成形過程にてエンボス加工できる。UVTバイオポリマーは、通常0.002”から0.5”、さらに一般的に0.010”から0.125”の所望の厚さのシートダイを用いて溶融押出される。押出成形されたシートは、同じくUV透過性を持つが、さらなる機械的または物理的特性を提供する、あるいはさらなる加工補助を提供する、様々なUVTフィルター、繊維、添加物を含んでもよい。その後シートはコーティングされる。
【０２４９】
粒子融合―UVT粒子融合構造は、純ポリ乳酸またはその他のUV透過性バイオポリマーのペレットからなり、ペレットは鋳型内で層として形成され、その融点とガラス転移温度の間の温度まで加熱される。これにより、ペレットは個別の球体として形成され融合されつつ、明確な境界状態を保つことができる。これにより、独特の散光能力がもたらされる。個々の粒子はまた、透明塗料、着色染料によりコーティングし、様々な色付きまたは透明の粒子と混合し、粒子融合UVT構造に独自の外観設計を与えることができる。
【０２５０】
射出または連続成形―ポリ乳酸またはその他のUVTバイオポリマーは一般的に、標準的な射出成形加工による射出成形により複雑な立体形状に成形できる。UVTバイオポリマー成形構造は様々な製品へと設計でき、ここでUV源は構造内に、ナノ光触媒の層は構造の外にあり、UV透過を可能とし素子の光触媒作用を活性化する。
【０２５１】
回転成形―ポリ乳酸またはその他のUVTバイオポリマーは、粉末または微粒子として加工し、標準的な回転成形により中空形状に成形できる。十分な熱条件下で金属の金型を回転させ、粉末を溶かし金型壁面をコーティングする。冷却した後、中空構造はナノ光触媒物質によりコーティングできる。
【０２５２】
これらのUVTバイオポリマー構造はすべてUV透過性を持ち、また、ナノ光触媒鉱物をその表面に融合するためのコア構造を提供しまた固定および／または不動UV光源から素材を通じたUV透過を可能とする、その他のUVT素材、フィルター、ポリマー、繊維を含んでもよい。
【０２５３】
バイオベースのLED用カプセル剤
【０２５４】
青色またはUV LEDチップにより励起される蛍光体との組み合わせで用いることにより、LEDは看板業界でネオン管の代替となりうる。一般的に、白色光の生成においては、蛍光体材料の種類を変えることにより他の色も生成できるよう、青色チップよりもUV LEDが好まれる。
【０２５５】
鉄道照明―道路および鉄道サインに用いされる際、LEDの劣化が大きな懸念である。所定の距離において認識可能であるために最低限の光強度を保たなくてはならない。LEDの光強度の劣化は、寿命の特定に用いられる周知の現象である。LEDの光強度および色の劣化は放射に晒された際に起こる。LEDカプセル剤は、紫外線に晒されることによる透過損失の低減に重要である。
【０２５６】
光触媒バイオラミネート
【０２５７】
一実施形態は、バイオラミネート用途のためのPLAと光触媒の組み合わせであり、バイオラミネートは、これらに限られるものではないが、様々な機能的添加物、充填剤、鉱物、架橋剤、およびその他の一般的な添加物および充填剤を含んでよい。光触媒をバイオラミネート材料内に含む、または光触媒のコーティングとして様々な結合剤と共に含むUV透過性のバイオラミネートが本発明の範囲に含まれる。様々な実施形態において、光触媒バイオラミネートはポリ乳酸と光触媒粒子、光触媒表面コーティング、結晶充填ポリ乳酸、修飾ポリ乳酸、装飾用ラミネート、粗粉TiO2ラミネート、ポリ乳酸液体バイオラミネートでUV硬化PLA／アクリルと光触媒粒子および任意の充填剤、またはその他の組み合わせを含むもの、を含んでよい。いくつかの実施形態において、バイオラミネートは平面であってよく、または非プラスチック基質に積層された3Dラミネートであってもよい。
【０２５８】
好適な光触媒粒子は以下を含む：TiO2、ZnO、WO3、SnO2、CaTiO3、Fe203、MoO3、Nb2O5、TixZr(1-x)O2、SiC、SrTiO3、CdS、GaP、InP、GaAs、BaTiO3、KNbO3、Ta205、Bi203、NiO、Cu20、SiO2、MoS2、InPb、RuO2、CeO2、Ti(OH)4およびこれらの組み合わせ。
【０２５９】
基質は、これらに限られるものではないが、非プラスチック硬質基質、木複合材料、セメントファイバーボード、屋根板、石こう、木複合曽於剤、農産物繊維複合材料、などを含む。
【０２６０】
光触媒バイオラミネートの用途は、これらに限られるものではないが、積層床張り、カウンタートップ、テーブル、食品提供用表面、医療用表面、調理台、壁被覆材、固体床張り、照明器具またはレンズ、および外装：壁、屋根、装飾品、複合デッキキャップストック、デッキ材料、を含む。
【０２６１】
装飾用融合粒子透明複合材料
【０２６２】
装飾用融合粒子透明複合素材の用途は台所用または商用カウンタートップ、調理台、床張り、壁タイル、飾り額、賞、及びその他の商用用途を含んでよく、本発明による材料を、固体表面またはその他の形態の装飾用材料用途に直接取って代わるものとして用いることができる。また、PLAの高いUV安定性により、看板、建築用パネル、テーブルおよびその他の用途を含む外装に適用することも可能である。
【０２６３】
製造方法
【０２６４】
PLAおよびTiO2を含む実施形態
【０２６５】
PLA加工
【０２６６】
フッ素重合体粉末とPLAフィルムの混合―フッ素重合体微粒子の混合は、フィルムの粘弾性押出成形加工と組み合わせ、PLA押出成形の懸濁液充填剤として作用することができる。一般的に、加工はPLAを流動させるのに十分な、しかしフッ素重合体は流動しない温度において行われてもよい。フィルムに後処理を施し、最終フィルム製品の非結晶度および透明度を高めてもよい。出来上がったフィルムは、材料混合の度合いに基づきより低い屈折率を「持ちうる」。その他の「高融点」ポリマーを微粒子またはナノ粒子に加工し、同様に加工してもよい。
【０２６７】
いくつかの実施形態において、様々な天然ロウまたは油を混合し、屈折率およびUVフィルターまたは透過作用を調整してもよい。
【０２６８】
ナノ粉砕および噴射
【０２６９】
TiO2をナノサイズの粒子へと粉砕し、水エマルションに懸濁させ、UVT構造の表面に噴射してもよい。
【０２７０】
UVTバイオポリマー構造に対するナノ鉱物の融合
【０２７１】
押出成形シート、粒子融合シート、または鋳造形態のUVT構造を、UVTバイオポリマーの融点未満、しかしバイオポリマーのガラス移転温度より高い特定の温度に予熱する。ナノ鉱物の水エマルションを表面に噴射し、余分な水分を飛ばすため再加熱してもよい。UVT構造の高極性表面と加熱の組み合わせにより、ナノ粒子が活性表面にしっかりと融合する。ナノコーティングされた最終品はUVTバイオポリマーの融点未満で加熱され、表面へのナノ粒子の融合を補助する。
【０２７２】
散光器は、押出成形法またはプリズムパターンを押出バイオポリマーシートにエンボス加工することにより製造できる。代替的方法として、UV透過性バイオポリマーのペレットをシート型または連続ベルトに配置し、オーブンに入れる。ペレットは融点未満だがTg点より上の温度まで加熱され、ペレットが軟化し球状に成形される。この形状が互いに融合した固体物質となるが、それぞれの球状ペレット同士の個々の境界は保たれる。比較的高温の状態のまま、ナノ鉱物をUV透過溶融パネルの表面に噴射またはコーティングしてもよい。
【０２７３】
PCOコーティングをUVTバイオポリマーに適用する第二の方法として、UV透過性液体キャリアをナノ鉱物に添加し、UVT構造に直接適用する。この形態のコーティングはアルカリ金属ケイ酸塩を用いてもよい。本発明によるコーティング組成物は一般的に、平均クラスターサイズ約300nm未満の光触媒およびアルカリ金属ケイ酸塩結合剤の分散系を含む。この分散系は、光触媒、分散剤および溶剤を混合することにより生成できる。好適には、光触媒は遷移金属酸化物である。特に好適には、光触媒は結晶性アナターゼTiO2、結晶性ルチルTiO2、結晶性ZnO、およびそれらの混合物を含む。コーティング組成物における光触媒の固体重量の割合は約0.1％から約90％におよぶ。好適な重量の割合は約30％から約80％の範囲である。好適な分散剤の例は、無機酸、無機塩基、有機酸、有機塩基、無水または水和酸塩、およびそれらの混合物を含む。好適な溶剤は、使用する分散剤を溶解する任意の溶媒である。好適なアルカリ金属ケイ酸塩結合剤の例には、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、および、これらの混合物を含む。コーティング組成物を基質物質に適用した後、オーブンまたはその他の好適な装置により高温に加熱することで、透明度が改善され、所望の光活性を有する光触媒コーティングが生成される。
【０２７４】
耐火性を強化し環境に優しい照明レンズを含む実施形態
【０２７５】
PLAは一般的に高温（380Fから420F超）で押出成形される。この条件下でのPLAは一般的に粘性で加水分解される。加水分解は、押出加工中に重要なPLAの粘度に悪影響を与えうる。このため、PLAペレットは平均350Fで稼動する押出機に入れられる。大豆ロウなどの水素化トリグリセリドなどの添加物を添加し、PLAの天然の粘性を減らして押出加工中のPLAの加水分解を低減させてもよい。これにより、照明レンズに求められるより大型のエンボス形状をエンボス加工できる能力が与えられる。押出されたシートはその後、冷却エンボスローラーにかけて最終レンズ形状を形成し、コンベヤーを通して最終冷却処理を完了することができる。連続したパネルはサイズに合わせて切断される。例えば、パネルは具体的に、2フィートかける4フィートまたは2フィートかける2フィートの標準パネルサイズに切断してもよい。
【０２７６】
装飾用融合粒子透明複合材料を含む実施形態
【０２７７】
装飾用融合粒子透明複合材料の製造方法は、Ryan RiebelによるIntel International Science Fair Project（2000）に基づき、これは廃CD（コンパクト・ディスク）を、個別粒子を維持しながら成形したものである。この複合材料は、再利用コンパクト・ディスクを破砕し、この破砕材料を固体複合材料へと熱加圧したものである。
【０２７８】
本明細書に開示する方法は、本発明において材料を融解させることなく軟化、融合させ粒子の境界性状を維持しながら混合するとして説明される、新しいラム・ウェーブ押出または加圧方法を用いる。したがって、本発明の方法は材料を混合押出機にかけるまたは融解状態にする一般的な加工とは異なる。本発明の一実施形態において、加工は再利用プラスチック素材のTgを上回りTgを下回る点で、熱および圧力下で、混和させることなく、個別粒子が境界状態を維持したまま融合されるラム・ウェーブ加工にて行われる。これらのランダム・フラクタル配列の境界は、独特の散光をもたらし、また、多色コーティングされた透明粒子をこの融合複合材料マトリックスに混ぜつつ個別粒子を維持させることができる。
【０２７９】
出来上がった材質は、異なる形状の石粒子が非常に高い熱と圧力下で融合し塊となりつつ個別粒子をランダム・フラクタル配列に維持する天然石または天然のフローパターンを持つ石に類似した独特の個別粒子境界をも持ち、花こう岩またはフロー花こう岩が人口のものより天然に見える。
【０２８０】
修飾用融合粒子透明複合材料の形成において、まず廃プラスチック材料を好適なプラスチック破砕機にて様々な破砕する。破砕加工により、均質のペレットに比べ独特の配列を持った破砕粒子が生成される。再利用廃材のランダム配列は、所望の外観を提供しうる。廃CDおよびポリ乳酸ボトルごみなど一部のプラスチックは、幅広い粒子サイズと配列の再破砕形態となる。
【０２８１】
粒子は、例えば振動選別機などにより様々なサイズに分別してもよい。粒子サイズは、0.5インチから0.010インチ未満、または4メッシュから50メッシュのメッシュサイズとしてもよい。最終成果物において、粒子サイズが均一であれば粒子境界状態がより明確になり、一方混在していればより多くの境界状態により異なる光学的および三次元的外観が提供される。
【０２８２】
独特の照明パネルはまた、透明または半透明プラスチック（石油化学系、バイオプラスチックまたはそれらの混合物）において加熱した鋳型またはパンにおいて材料を軟化させるが完全に溶解させず、粒子の個々の境界を維持しながら個々の粒を融合させ照明パネルとすることでも製造できる。
【０２８３】
いくつかの実施形態において、再利用プラスチック粒子はコーティングしてもよい。透明再利用プラスチック粒子をコーティングすることにより、材料を固体に変形させる際、より明確な境界状態を提供することができる。いかなるコーティング手段をも用いることができる。ある実施形態において、再利用プラスチックに透明カラー、着色料、または顔料ベースの塗料を用いてそれぞれの粒子の外側にスプレーコーティングが施される。塗料の化学的性質が異質であることにより、シートに最終加工する際の個別境界状態の維持がさらに補助され、花こう岩に近い天然のランダム・フラクタル配列をよりよく模倣することになる。コーティングはまた、異なるTmまたはTg点を持ち、非混和流動状態で粒子に熱と圧力を適用する際に、透明なプラスチック粒子が変形するがコーティングは軟化しないようにしてもよい。これらの粒子は最小限の混和または混和なしで成形されるため、コーティングは「割れる」こともできる。コーティングされ引き伸ばされた粒子は非常に独特の外観を持ち、粒子の表面コーティングおよび割れた粒子を通して反対側も見ることができる。典型的なコーティングは、自動車用塗料、ホビー用塗料、プラスチック顔料、着色料およびその他の形態の着色システムであってよい。
【０２８４】
様々なサイズの粒子が、透明塗料からメタリック塗料まで、幅広い種類の塗料でコーティングされる。これら着色された個別粒子を融合させ、色、サイズ、加工パラメーターにおいて無限のデザイン能力を作り出すことができる。
【０２８５】
コーティングはまた、PLAを変形させる際によりよく形状を維持できる表面を提供する。様々なコーティングはまた、融点、ガラス遷移点、熱硬化または熱可塑性、熱伝導性およびその他の要因において変形に影響を与える。これらの要因は様々な用途に要求される美観的価値および機械的または表面特性の双方に影響しうる。
【０２８６】
装飾用粒子は主に、多くの美観的および幾何学的粒子形態を形成できる二つの方法によって製造できる。コーティング加工方法においては、噴霧可能な塗料を粒子の外側のコーティングに用いてもよい。粒子は標準的な選別方法を用い、塗料の適用の前にサイズによって分けてもよい。それぞれのサイズの粒子グループに独自の色を適用し、すべてのサイズおよびカラーを再び混ぜてバイオ複合素材粒子混合物としてもよい。
【０２８７】
再利用プラスチックの合成または再加工はまた、再利用粒子と共に様々な装飾用または機能的充填剤を透明粒子に合成して用いることができる。ある方法において、製紙工場排出物、木、農産物繊維またはセルロース繊維を別途着色またはコーティングしてもよい。着色したセルロース充填剤はその後、充填剤または着色された繊維質材料のサイズを小さくしないよう、最小限のせん断加工を用いて透明プラスチックと合成してもよい。その後、押出したものを、ナイフ破砕またはナイフ切断方法によって破砕し、ランダムな形状とサイズの粒子を生成してもよい。これらの粒子はその後、その他のコーティングされた粒子を混ぜ、独特の美観をもたらす。
【０２８８】
鉱物を別の形態の装飾用または機能的充填剤としてもよい。炭酸カルシウム、三水和アルミナ、水酸化マグネシウム、シリカ、酸化物およびその他の鉱物を天然の色、顔料または着色料により着色して用いてもよい。これらの着色された鉱物を、透明のプラスチックに合成しさらにランダム・フラクタル配列のバイオ複合材料粒子として生成してもよい。これらの合成融合複合材料粒子の複数の色を乾式混合することにより幅広い色とパターンの複合材料混合物を形成することができる。
【０２８９】
充填剤、繊維、または鉱物の添加において、粒子融合加工の前にある程度の感想を施してもよい。好ましくは5％以未満、より好ましくは、0.1％未満である。ランダム配列のバイオ複合材料粒子は任意で、バイオ複合素材のサイズの50％未満の多色微粒子を、微粒子がバイオ複合素材粒子に美観的三次元光学特性を提供する度合いで含んでもよい。この透明プラスチックは領域深度を持ち、着色された微粒子が、それぞれの粒子内で色とランダム三次元パターンを提供する。
【０２９０】
着色されたより小さい粒子から生成されたバイオ複合材料粒子と、透明プラスチックマトリックス樹脂の合成および押出し、最終的な合成押出成形物は棒または平棒状としてもよい。これにより、この成形物をナイフ機器にて様々な形態へと破砕し、より幅広いｔランダムバイオ複合材料粒子形状およびサイズを実現できる。
【０２９１】
粒子を生成し、典型的には1/4インチから0.050インチ未満の範囲のメッシュサイズの粒子として分別してもよい。バイオ複合材料粒子内の微粒子は、特定のバイオ複合素材粒子に求められる光学的特性に基づき、1/8インチから0.020インチの範囲としてもよい。様々なサイズ、色、配列のバイオ複合素材粒子を融合してシートまたは三次元形態にすることにより、真に立体的な外観と、本物の花こう岩に近いパターンを有する固体表面を提供しつつ、固体表面材料の真の性能を提供しうる。
【０２９２】
個別バイオ複合材料粒子は幅広い様々な充填剤、繊維、装飾用材料、着色剤、およびその他の形態の小型粒子をバイオ複合素材マトリックス中で用いて設計することができる。これにより、立体性または領域深度を持った外観が作り出される。一般的に、これらのバイオ複合材料は均質形状でない、あるいは破砕ガラスまたは貝殻状破砕に近いパターンを持つことが好まれる。
【０２９３】
半透明ランダム配列粒子を生成する別の方法として、粒子を再加工し様々な美観的または機能的材料を、小さい割合で透明プラスチックに混ぜ、透明性をもたらしながらも個別粒子内で独特の散光または美観用の含有物を提供してもよい。さらに、これらの粒子の混合物を透明プラスチック・再破砕、廃CD、その他の着色された粒子に添加し、多岐にわたる外観を作り出すことができる。
【０２９４】
バイオ複合材料粒子マトリックスにおいて、コーティングされた粒子の内部は透明としても半透明としてもよい。半透明の内部を作り出すには、様々なセルロースまたは鉱物微粒子が用いられ、領域深度を変化させるが領域深度がある状態にする。着色された繊維、鉱物、充填剤グリッター、およびその他の装飾用含有物を添加し、特定の粒子外観を強めてもよい。
【０２９５】
PLAのコーティングはまた、最終的な融合複合材料にその他の独特な特性を与える。コーティング加工により、透明再利用プラスチックを内部に、別材料のコーティングを外側に含むバイオ複合材料が生成される。このコーティングされた二材料系プラスチック歯独特の熱特性を持ち、独特の美観上の特性を持つ。コーティングは主には着色のため、および熱融合加工中に境界状態をよりよく保つために用いられる。これらのコーティングはまた、難燃剤、繊維、鉱物、充填剤、金属、およびその他の添加物を最終的な融合バイオ複合材料シートまたは成形品に求められる美観上または性能上の条件のために含んでもよい。これらのコーティングは着色されている、透明色、不透明色、メタリック・カラー、それらのその他の混合物のいずれであってもよい。
【０２９６】
粒子を熱溶融させた後、融合複合材料の表面にやすりをかけてもよい。これにより、固体マトリックスに融合されたバイオ複合材料粒子の最上層のコーティングが除去される。これにより、コーティングされた透明粒子の内側が現れ、この装飾用複合材料における領域深度が高まる。最も一般的には、コーティングは弾性状態における粒子変形の際に伸張または縮小しない。これにより、コーティングに割れおよび座屈が発生し、コーティングおよび最終的な複合材料シートにおいて独特の美観的なパターンが形成される。
【０２９７】
例：透明プラスチック破砕ランダム配列粒子をメタリック塗料を用いて着色する。粒子は鋳型において、PLAの融点より下で溶融され、粒子が弾性を持ち、材料の熱たわみ温度が低いことにより変形する。材料を冷却する。まず、表面が変形した粒子の塗装表面を観察すると、この材料はほぼ不透明だった。やすりをかけるまたは表面層、少なくともコーティング層を除去すると、透明粒子が開き、粒子の裏面のみ、および塗装／透明粒子の接触面のみが見えるようになった。表面を研磨すると、この材料は非常に透明になり、コーティングされた個別粒子のそれぞれが見えるようになった。これにより、他の形態の個体表面と比べ、非常に良好な領域深度を持つ独特の光学特性が提供される。コーティングされた透明粒子マトリックスにおいてランダム配列を持つことにより、独特の配列によるそれぞれの粒子の様々な反射角が見られる。このように、それぞれの粒子が独特の光学特性を提供する。
【０２９８】
様々な配列、サイズ、コーティングおよび色の透明再利用粒子の形態をとりながら、混合物を混合することができる。この混合物は成形することができる。この融合複合材料パネルは、これらに限定されないが、シンク、壁細工パネル、成形収納器具およびその他の3D形状品を含む、建築用途のための様々な形状の製品として形成することができる。平面成形と任意の二次成形、または直接成形を含む、いかなる好適な成形技術を用いてもよい。
【０２９９】
複合材料のシートを形成するには、混合物を平面鋳型に入れる。この材料をプラスチックの融点を下回るか融点に近い温度のオーブンに入れる。この温度において、材料はその熱たわみ温度よりも十分に高くなり、容易に変形するが、材料が融解するほど高温ではない。本発明において高温加工を用いることも可能だが、粒子が軟化するが溶解はせず、最小エネルギー状態になるというごく特定の加熱にて、単純に重力を用いてプラスチックを変形させることができる。これにより、要求される設備投資コストも大幅に小さくなる。
【０３００】
加工温度はバイオポリマーの融点Tmよりも低い。PLAは、その製造業者により390F超での加工が推奨されている。この温度では、個別粒子の領域を維持するには材料の粘度が高すぎる。本明細書に開示する加工は、粒子が弾性状態まで軟化し最小エネルギー状態へと変形するが、融解して流れ粒子境界と干渉することはない熱たわみ温度の範囲で行われる。一般的に、PLAまたはPLAベースの複合材料の粒子の場合、華氏200度弱から華氏350の温度を用いることができる。
【０３０１】
この材料を全てのバイオ複合材料粒子が融合するまで加熱する。コーティングされた粒子と着色剤は典型的に様々な粘着性調整剤を含みうることから、粒子は粒子の接触面にて明確な境界を形成しつつ融合する。もし材料を融解させた場合、この境界状態が混ざり合い、高い美的価値を作り出す配列が損なわれうる。
【０３０２】
この鋳型をオーブンから取り出し、ゆっくりと冷却する。加工のため材料を鋳型から取り出す。シート材料は、1/8インチの合板から、1インチ超の厚さの厚い固体表面とすることができる。また、鋳型は様々な形状をとることができ、独特の最終製品を形成できる。丸型鋳型を様々なエッジデザインと共に作成し、バイオ複合材料粒子をこの中で融合させて独特の固体表面テーブルを、機械加工を用いず低コストの成形技術を用い、時間とコストをかけることなく形成することができる。通常、様々な形状や3Dエッジを形成するには、金型および設備が非常に高価な射出成形加工が必要とされる。本発明は単純に重力を用いて成形するため、そのような形状を形成するのに必要なのは単純で低コストな鋳型だけである。
【０３０３】
パンまたは鋳型に保護フィルムを敷き、コーティングされた個別粒子をフィルム上に置いてもよい。融合加工中に粒子が変形する際、保護フィルムは張り付いたままになる。出来上がった材料においては、粒子表面にフィルムが直接、途切れなく融合されている。
【０３０４】
その他の様々な立体鋳型を作り、装飾的で立体的な外観を持ち、環境に優しい最終製品を他の形態で製造することができる。薄い合板から1インチ超の固体表面におよぶシート製品は、幅広い建築用途に用いることができる。こんにちの固体表面市場では、1/2インチシートが最も一般的に用いられている。
【０３０５】
直接成形は、例えば、底面および天面キャビティを有する金属鋳型を用い、コーティングされた透明粒子を鋳型に入れて行ってもよい。この加工は成形に圧力を必要としないため、安価な金属成形鋳型を用い、バイオ複合材料を用いて成形することができる。鋳型は、鋳型を満たすのに十分な材料が入り、粒子間の空気を排除するのに十分なオーバーフローを有する。融合加工にて空気の隙間が削減されるため、複合材料粒子は両面鋳型の湯口に余分に入れられ、追加の材料を取り込めるようになっている。より大型の鋳型が求められるシンクなどの成形の場合、バイオ複合材料粒子のサイズがより小さければ、バイオ複合材料粒子のかさ密度がより大きくなり、フローマーケットが減って花こう岩のような外観が保たれる。この鋳型をオーブンに入れ、若干の圧力をかける。コーティングされた透明粒子が最終形状へと変形する。鋳型を冷却し、部材を取り出す。
【０３０６】
シート複合材料は再加熱し、シンクおよびその他の三次元二次成形物としての用途のため様々な形状に二次成形してもよい。通常の真空成形または単純なシートの加熱および鋳造にてこの加工を達成できる。一般的に、融合粒子複合材料のシートは加熱、加圧および／または真空二次成形により最終形状へと成形される。熱成形や真空成形およびその他のプラスチック成形の一般的な方法は周知である。
【０３０７】
パネルを加圧またはラム・ウェーブ加工にてシートまたは帯状に成形した後、このシートまたは帯を金属または特殊フォイル／紙と共に加熱プラテンプレス機にかけ加圧し、透明パネルの表面にエンボス加工してもよい。エンボス形状は、美観または散光の両方の目的に用いることができる。バックライト用途の一部においては、エンボスパターンをバックライトの方向指示に用いることができる。
【０３０８】
エンボス後処理の別の選択肢として、様々な融合粒子複合材料の帯をそれぞれ隣同士に個別に並べ、加熱および加圧によりこれらの帯を融合する。これにより、様々な帯状パターンにより透明建築用パネル製品の美観的性質を拡張できる。
【０３０９】
粒子融合加工の一部として、プラスチックまたはバイオプラスチックのペレットを、そのTgとTm点の間で融合させ、球体形状にし「泡状表面」を提供することができる。また、
これは新しい散光機能を作り出し、ここにおいて、パネルの裏側が鋳型の平らな表面に沿い、被覆されていない表面が泡に似た独特の性状を持つ。この加工および過熱条件において、開放鋳型中のペレットは軟化し最小エネルギー球体形状となる。この過程において、それらは全体的にこの形状を保つが、それぞれの球体ペレットが融合して固体シートになるよう、若干変形する。表面は独立した球体を示すが、明確な境界も有する。この配列も様々なバックライト用途に用いることのできる新しい散光特性を有する。
【０３１０】
加工I
【０３１１】
標準的な押出または加圧成形加工を透明個別粒子複合素材の製造に用いることができるが、好適な方法は加熱成形であり、ここで様々な個別粒子が金属または高温プラスチック鋳型に充填される、または重ねられる。
【０３１２】
目標加熱温度はコーティングされた、またはコーティングされていないプラスチックの平均TmおよびTg点の間に設定される。PLAおよび再利用CD（ポリカーボネート）の混合物の場合、最適な加工温度は、ポリカーボネートの融点より下だがガラス遷移点よりも上であり、粒子が変形する350Fである。この温度はPLAの融点よりやや上であるためPLAは材料の中で流動する。このマトリックス内でガラスなどの含有物は静的であり、変形したポリカーボネートとより流動的なPLAが完全にカプセル化するが、ゆっくりと行われ気泡が除去される。
【０３１３】
ポリ乳酸粒子に対してはこの範囲は華氏200から320度である。廃コンパクト・ディスクに対しこの刃には250から400Fである。それぞれの粒子をコーティングする透明と量は特定の融点を持たない、または少なくとも透明プラスチックの軟化点を大きく上回る融点を有する。これにより、非常に独特な光学的効果がもたらされる。廃コンパクト・ディスクの場合、プラスチックが引き伸ばされる際に金属層が破砕され、線状パターンまたは「ひび割れパターン」の金属層のマイクロチップが提供される。
【０３１４】
鋳型は様々な金属、高温プラスチックまたは複合材料からなってもよく、これらがオーブンに入れられる。鋳型の形状はシンク、家具部品、カウンタートップ、調理台、成形テーブルトップなどの平板シートまたは3D形状とすることができる。材料を充填した鋳型は充填量、鋳型の熱伝導性および温度によって、オーブンに約１時間入れられる。オーブンで材質を融合した後、材料を取り出しゆっくりと冷却し、鋳型を取りはずす。
【０３１５】
平板はより低圧（5psiから500psi）で高温プラテンプレス機にかけられ、帯を融合し、および／または光学的または美観的形状を表面にエンボス加工する。その後パネルを冷却し最終形状に切断される。出来上がったパネルは様々な建築設計物、仕切り、ドアパネル、照明パネルおよびその他の設計物に対し、標準的な木の組み立て方法を用いて取り付けまたは組み込みが行われる。
【０３１６】
加工II
【０３１７】
本発明において好適な加工はラム・ウェーブ加工だが、コーティングされた多色再利用プラスチック材料にその他の方法を用いてもよい。ホットプレスを単独で用いてもよく、ここでプレスは透明粒子のTmおよびTgの間の温度に設定される。鋳型を均一に充填する代わりに、多色粒子のひとつまたは複数の層を加熱したプラテンに注いでもよい。加熱および加圧により、材料は変形するが流動せず、様々な伸展部分を形成するが粒子の個別境界状態が維持される。
【０３１８】
実験
【０３１９】
実験１―グリーンフィルタリング：硬化大豆ロウによる粘弾性加工を用いて修飾したPLAフィルムを厚さ0.005インチのフィルムに押出成形した。このフィルムに、ソルベントベースのインクジェットプリントシステムを用いて裏刷り印刷を施した。平滑MDF基質および高加工鉱物・複合材料の基質を用意し、水ベースの、過熱によって活性化されるウレタン接着剤を噴射した。薄型フィルムは真空成形システムにより低温で形成され、組成物基質の表面に融合された。
【０３２０】
第二の比較基質グループを用意し、標準的PETおよびPVCフィルムを適用した。
【０３２１】
基質に融合させた修飾PLAのサンプルは、室内光を用いて色評価をした。そしてサンプルを屋外に持ち出し直射日光に当てると大きな色変化がみられ、印刷された像が強い淡緑色へと変化した。これは何らかの光学またはUVフィルター効果を示すものと考えられる。現時点ではまた、インクとPLAフィルムの界面における独特の界面または化学的状態に起因する作用と考えている。PETサンプルにも外部光を当てたが、色変化はみられなかった。
【０３２２】
実験２―UV抵抗性およびUV分光光度： PLAの一次製品（Cargill）を用いThe Design ShopでPLAのUV抵抗性を検証した。意外なことに、PLAのUV抵抗性はポリカーボネートを含む最良の石油化学系ポリマーを上回っている。また、入手したPETとPLAの分光光度計による比較によれば、UV AおよびB範囲双方においてUVスペクトルの吸収率がPETは高いものの、PLAは非常に低いか吸収しないことが示されている。
【０３２３】
実験３―結晶・非結晶状態の変化：PLAの表面処理のための粘弾性加工に限られたものではないが、粘弾性加工はPLAフィルム内の高い結晶性を保つ。粘弾性加工はより低い温度での加工または調節温度プロファイルを核形成剤として作用しうる硬化大豆ロウを含む様々な添加物と組み合わせる。出来上がったフィルムは半透明だが、発明者による素材の装飾印刷パターンを強調する独自の光学効果を有する。さらに、サーモフォイルなどの後処理により、140Fから180Fにおいて確実に透明度が変化し、バイオラミネートフィルムの透明度が大幅に高まることを確認した。これはサーモフォイルの加工パラメーター範囲を調整することにより調整できる。
【０３２４】
実験４―ポリ乳酸ペレット（Natureworks）を鋳型に入れ、圧力下で融点まで加熱し薄型シートを形成した。第二のシートは標準的な押出加工にて形成した。これらの素材サンプルに対し分光光度計試験を行った。その結果、目標の388ナノメートル範囲において、素材はUV AおよびB周波数のUV周波数において、高いUV透過率（90％超）を示した。
【０３２５】
実験５―ポリ乳酸ペレットを深さ２ペレット分のシート型に入れた。型をオーブンに入れ340Fで8分間加熱した。ペレットはまず、軟化点に達したが融点未満で「球状」になった。ペレットは互いに融合し、冷却されると結合性の高い固形シートとなった。個々のペレットは全て球体形状にあった。このパネルを照明器具内に配置し、標準的なアクリル散光板（結晶パターン）と比較した。PLA球状パネルからの光は全角度において高度に分散されていたが、標準的なアクリルパネルでは中央に強い集中がみられ、視点との間の角度が小さくなるにつれ急速に光度が下がった。
【０３２６】
実験６―酢酸セルロースおよびポリ乳酸をそれぞれシートに押出成形し、388nmでUV透過率を測定しアクリルと比較した。このUVスペクトルにおけるアクリルのUV透過率は10％未満だった一方、PLAおよび酢酸セルロースは、90％を超える高い透過率を示した。
【０３２７】
実験７―ナノ水晶を重量10％の割合でPLAと混合し、シートサンプルとして押出成形した。サンプルに対し分光光度計試験を行った。この素材は純PLA比較サンプルと同じUV透過性を示し、UV Aスペクトルにおいて極小の損失があった。
【０３２８】
実験８―ナノ水晶鉱物でポリ乳酸シートの表面をコーティングした。この素材をそのTgより高く、融点より低い温度まで加熱した。この部分を冷却した。ブラシを用いて表面上の水晶の除去を試みた。表面から除去された水晶はほとんどないか全くなかった。
【０３２９】
実験９―ナノTiO2光媒体鉱物でPLA押出成形シートの上面をコーティングした。UV光源をPLAシートの反対側裏面に設置した。容器に煙を吹き込み、PLAシートの上に配置した。UV透過性のPLAを通したUV光による光触媒効果で、数分で煙が削減および除去された。
【０３３０】
実験１０―低温押出加工（320Fから350F）を用いてPLAを厚型シート（0.040）に押出成形した。出来上がった材料の限界酸素指数を計測した。その結果、材料のLOIは25であった。その後、サンプル上に火をおいてから移動させた。火は１秒未満で自己消火した。
【０３３１】
実験１１―PLAのシートに対しASTM E84によるスタイナートンネル試験を行い発煙指数を試験した。その結果、発煙はほとんどないか発煙せず、煙は白色であった。発煙指数は５０であった。類似した厚さのPVCシートも試験したところ、煙は濃く、非常に黒く、発煙係数は400を超えた。
【０３３２】
実験１２―PLAの別のパネルを分光光度計試験に提出し屈折率を計測したとこりろ、アクリルより大幅に低いことが示された。
【０３３３】
実験１３―ブロー成形ボトル製造から出た粒子サイズ1/8インチから0.1インチ未満でランダム粒子配列を持つ再破砕PLAを二つのグループに分けた。一方のグループの粒子表面にメタリック銅塗料を噴霧し、第二のグループには黒色塗料を噴霧した。それからこれらのバイオプラスチック粒子を混ぜた。そして多色粒子の混合物をシート鋳型に入れ華氏370度のオーブンに１時間入れた。そして材料を室温まで冷却し、鋳型から取り出した。出来上がった材料は空気孔なく融合したが個々の粒子とそれぞれのバイオ複合素材粒子の境界状態は維持された。それぞれの粒子はまた、弾性状態で変形し、ここで着色コーティングは「割れ」て新しい美観と高い領域深度および不透明性を示した。
【０３３４】
実験１４―「ボール状」材料（BioDac）材料形態の製紙工場排出物を混合し、混合において水性着色料を添加した。それぞれの個別粒子のセルロースと粘土の割合の違いのため、着色料は製紙工場排出物を不均一にコーティングした。これにより、多色混合物が生成された。純PLAをブラベンダー押出機で押出成形し、20％の多色製紙工場排出物を添加した。低度のせん断と、PLAの融点を下回る加熱を用いることで製紙工場排出物の個々のボール状構造を維持した。出来上がった材料をプラスチック業界で使用される標準的なナイフ破砕を用いてシステムランダム配列に破砕した。バイオ複合素材の粒子をシート鋳型に入れ華氏390度まで熱し冷却した。これで出来上がった材質も天然の花こう岩に似た明確な粒子境界および表面の微小空洞を有した。製紙工場排出物の微小ボールは完全にコーティングされ、表面はPLAバイオポリマーのミクロ層となった。材料を水に入れると耐水性と硬表面が示された。
【０３３５】
実験１５―再破砕PLAにメタリック銅塗料を噴霧し、粒子の上面および側面をカバーした。この材料をシート鋳型に入れ１時間380度に加熱した。この材料を冷水で冷却した。粒子は変形し別個の粒子および粒子間に明確な境界を有する固体へと変形した。コーティングはそれぞれの粒子上で「割れ」てそれぞれの粒子内で隙間を生じさせ、透明のPLAが現れた。これにより金属フォイルのような二段階の光学的パターンが形成された。
【０３３６】
実験１６―製紙工場排出物を粉末難燃剤で押出前にコーティングし、この製紙工場排出物と共にPLAを押出成形した。出来上がったバイオ複合材料粒子を押出成形し、粉末難燃剤と製紙工場排出物を不均一に含むランダム配列の粒子に破砕し、ここでバイオ複合材料粒子内に「渦」が現れた。粒子を鋳型に入れ華氏390度に加熱した。出来上がった材料にトーチにより火をあてた。トーチをその部分に１分あててから移動させた。この材料は液体流動性の兆候を全く示さず、炎は15秒未満で自己消火した。
【０３３７】
実験１７―アルミナを水性着色剤でコーティングし、ここでアルミナの粒子は約30メッシュサイズであった。このアルミナを押出成形し、PLAの融点を下回る温度でPLAと混ぜ、非常に低度にせん断し、粒子を完全に混合または切断しないようにした。出来上がった材料をナイフ破砕機でランダムなサイズと配列の粒子へと破砕した。別々の色のバイオ複合材料粒子の二つのまとまりを生成した。この二色のバイオ複合材料粒子を乾式混合した。一方のまとまりを熱圧縮成形プレス機にかけ、もう一方のまとまりをシート鋳型に入れオーブンに入れた。プレス機に入れた材料はシートを形成したが、フロー線および不均一な溶解がみられた。両方の試験の温度は華氏350度であった。シート鋳型に入れたかたまりは重力を受けただけで固体へと変形しつつ、個々の粒子はより明確であり花こう岩に近い外観を呈した。この材料に１分間火をあてたところその後15〜20秒で火は自己消火したという非常に良好な燃焼特性が示された。アルミナはまた、重みをかけた鋭利物を純バイオ複合素材としてのアルミナバイオ複合素材の表面で引きずった際、より硬質で傷に強い表面を提供する。
【０３３８】
実験１８―PLAを棒状に押出成形し、それから金型を変え平棒状にした。高温のPLAが押出機から出てくる際、この材料の表面に塗料を適用した。この材料をその後ランダム配列粒子へと破砕した。この材料をシート鋳型およびオーブンに入れた。出来上がった材料は、片面のコーティングは変形したが、コーティングされていない側は深度と透明度を示し変形した側が見えるという、他に試験したバイオ複合材料と非常に異なる外観を呈した。
【０３３９】
実験１９―多色コーティングした製紙工場排出物とPLAを共に押出成形して1/8インチの押出成形シートにした。この材料は驚くべきことに粒子が均一に分散するCorian固体表面のような外観を示した。それは他のバイオ複合材料や天然石のランダム粒子のような外観ではないが明確に標準的なCorianの色に適合していたあ。
【０３４０】
実験２０―セルロース廃紙を衣料用染料と水と混合した。この繊維を乾燥させた。着色された繊維を低い割合でPLAと合成し、材料が半透明でランダムな「繊維質な」性質を示すようにした。この材料を個別ランダム粒子へと破砕した。異なる色のセルロースを用いた第二のまとまりを生成した。二色のバイオ複合材料粒子を混合し熱融合させ固体表面材料とした。
【０３４１】
実験２１―PLAと、コーティングした製紙工場排出物とを用いて合成によりバイオ複合材料粒子を生成し、押出成形物にした。この成形物をプラスチック破砕機により破砕して個別ランダム形状バイオ複合材料粒子にした。低度のせん断押出機を華氏320度（PLAの融点を70度超下回る）で用いエッジバンド用の成形物プロファイルを押出成形した。この材料は立体的外観を有し、この材料の全体の色観を表すのに着色剤は必要なかった。製紙工場排出物は半透明マトリックスにおいて明確に見え、固体表面材料に近い外観をもたらした。
【０３４２】
実験２２―PLAと大豆油由来の大豆ロウのバイオ可塑剤を用いてバイオ複合材料粒子を生成した。多色コーティングした製紙工場排出物をPLAとバイオ可塑剤と混ぜ柔らかいが半透明の弾性バイオ複合材料粒子を生成した。これらの粒子をシート鋳型とオーブンで華氏300度で融合させると、固体となったが個々の粒子の境界を確認できた。この材料は柔軟性があり良好なすべり抵抗を有した。
【０３４３】
実験２３―廃コンパクト・ディスクを破砕し20メッシュから100メッシュにおよぶランダム配列粒子として分別した。透明再破砕PLAを二種類の透明塗料でコーティングし、外側が完全にコーティングされるようにし、乾燥させた。この二つの材料を混ぜベーキング・パンに入れた。材料を１時間330Fに加熱し、これは、廃CDの融点を下回るがPLAの融点を上回る温度であった。重みをかけた天板を置き粒子の表面に若干の圧力をかけた（10psi）。融合粒子を冷却した。出来上がった複合材料は二つの材質間で非常に明確な粒子境界を示し、石のような領域深度とランダム・フラクタル配列をもたらした。PLAのコーティングされた粒子は変形して表面積が増し、より大部分の粒子の透明部分を示し、融合していない出発材料よりも高い領域深度をもたらした。次に、透明の保護フィルムを融合複合材料サンプルの上に置き、単純なプレス機において２分間320Fに加熱した。これにより、複合材料サンプルを融解させることなく、表面のフィルムが複合材料の表面に融合された。
【０３４４】
実験２４―再利用ガラス瓶を破砕し、4メッシュから25メッシュの粒子サイズに分別した。廃コンパクト・ディスクを破砕し25メッシュから30メッシュの粒子サイズに分別した。CD粒子を透明色塗料でコーティングした。再破砕ポリ乳酸も入手した。この三つの個別粒子を混ぜ均質な混合物とし、金属鋳型に入れオーブンで１時間350Fに加熱した。PLAは融解の兆候を示し、小さなCDの粒子は若干変形、ガラス粒子は静的位置にとどまった。出来上がった物質は完全に透明であり、独特の光屈折を有した。このサンプルは個別粒子複合材料において気泡を含まなかった。
【０３４５】
実験２５―PLAと再破砕CDを4メッシュから20メッシュのメッシュとして選別した。PLAには透明塗料（透明アクリル塗料）を噴霧した。混合した混合物をオーブンに入れ１時間350Fに加熱した。PLAをコーティングしない点だけ異なる類似した第二のまとまりを用意した。第一のまとまりは結果として、水中の泡のように透明な境界を持つ個別粒子を示した。コーティング粒子なしの第二のサンプルは、CD片が明確な粒子の外観を失いマトリックス内に浮かんだ透明な個体の塊のように見えた。
【０３４６】
実験２６―PLAペレットを透明アクリル塗料でスプレーコーティングした。松の木の小さな枝を鋳型に入れ、コーティングした個別粒子をこの鋳型に注いだ。一定の割合のポリカーボネート粒子もこの粒子と混ぜた。混合粒子と松の木を入れた鋳型を、350Fのオーブンに１時間入れた。出来上がった複合材料の塊は松の木の水分からの脱ガスによる泡を含まず、最終的に松の木は鋳型に入れたままの形で変形せず、完璧な立体形態にあった。ポリカーボネートは輝きを持つ粒子で変形したのみで融解または流動しておらず、それぞれの個別粒子間に光学的接合面が作り出されていた。
【０３４７】
実験２７―NatureworksからPLAペレットを入手した。側面においてアルミ金属トレーを薄型アルミニウムを用いて作った。このパンにPLAペレットを、厚さ0.375または約二層で入れた。このパンをオーブンに入れ約８分間華氏350度で加熱した。ペレットは丸い形状を保って軟化したが、PLAは完全に融解し流動した。この材料を冷却した。最終品はパンに接していた底部分が平面で、ペレットが軟化したが完全に溶けなかった表面が半球状になっていた。このパネルを次に光の前に置くと、独特の散光パターンがみられた。より近くで観察すると、人間が個々のペレットの境界を確認することができるが、パネルは完全に融合され一つの塊となっていた。ペレット間の境界状態により照明パターンの分散が促され、それぞれの半球面が光に対してレンズとなっていた。
【図５】
2013536067.tif 000002
【図１】
2013536067.tif 000003
【図２】
2013536067.tif 000004
【図３】
2013536067.tif 000005
【図４】
2013536067.tif 000006
【国際調査報告】
2013536067.tif 000007
2013536067.tif 000008
2013536067.tif 000009
2013536067.tif 000010
2013536067.tif 000011
2013536067.tif 000012