(57)【要約】【課題】安定且つ安全性の高い紫外線反射材を提供する。【解決手段】粒径５０〜２００ｎｍで、１０％以下のＣＶ値を有する単分散性のコロイド粒子が規則的に配列した単一結晶構造体が集合した多結晶構造体で構成された紫外線反射材。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径５０〜２００ｎｍで、１０％以下のＣＶ値を有する単分散性のコロイド粒子が規則的に配列した単一結晶構造体が集合した多結晶構造体で構成された紫外線反射材。
【請求項２】
前記多結晶構造体を構成するコロイド粒子が１種類である請求項１に記載の紫外線反射材。
【請求項３】
球状に形成されている請求項１又は２に記載の紫外線反射材。
【請求項４】
板状に形成されている請求項１又は２に記載の紫外線反射材。
【請求項５】
光透過性コーティング材で被覆されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の紫外線反射材。
【請求項６】
前記光透過性コーティング材が、食油、ゲル、樹脂、油脂及びシリコーンオイルから選択される材料で形成されている請求項５に記載の紫外線反射材。
【請求項７】
内部に紫外線を受けて変性する材料を有し、前記材料を覆うように設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の紫外線反射材。
【請求項８】
前記コロイド粒子がポリスチレン、シリカ及びポリメチルメタクリレートから選択される材料で形成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の紫外線反射材。
【請求項９】
前記コロイド粒子が複数種類の粒径を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の紫外線反射材。
【請求項１０】
２８０〜４００ｎｍの波長を有する紫外線を反射する請求項１〜９のいずれか一項に記載の紫外線反射材。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の紫外線反射材を用いた化粧材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線反射材及びそれを用いた化粧材に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のサンスクリーン剤等の紫外線防御剤には、一般的にオクトクリレンに代表される有機系物質と、酸化チタン、酸化亜鉛等の無機系ナノ粒子とが含まれており、これらの物質が太陽からの紫外線を主に吸収することにより、肌等への紫外線の侵入を防御している（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８２４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機系紫外線吸収剤は紫外線を吸収すると同時に分解する性質がある。また、共存する無機系紫外線吸収剤の酸化チタンや酸化亜鉛の光触媒反応によっても分解され、時間とともに紫外線吸収能力は低下する。さらに、有機系吸収剤はアレルギーを引き起こすことがあり、乳幼児や敏感肌には適さない。実際、乳幼児向けに有機系吸収剤を含まない無機系のみの紫外線防御剤も市販されているが、SPF(Sun Protection Factor：紫外線防御指数)の値が小さく、また無機系ナノ粒子が皮膚の油分を吸収する性質があるため、肌が乾燥しやすく、やはり乳幼児や敏感肌には適さない。さらに、近年、無機系の酸化チタンや酸化亜鉛の粒径２０ｎｍ程度以下のナノ粒子については、人への有害影響が懸念されている。
【０００５】
また、これまでの紫外線防御剤の開発は主に有機系紫外線吸収剤が対象であるが、特にUV-A（波長域：３２０〜４００ｎｍ）、さらにはUV-B（波長域：２８０〜３２０ｎｍ）に対応する安定で安全性の高い紫外線吸収剤の開発は技術的に困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、安定且つ安全性の高い紫外線反射材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、所定の粒径のコロイド粒子を用い、これを集合させて規則的に配列することで、安定的に紫外線反射性を有し、且つ、安全性の高い紫外線反射材を提供することができることを見出した。
【０００８】
以上の知見を基礎として完成された本発明は一側面において、粒径５０〜２００ｎｍで、１０％以下のＣＶ値を有する単分散性のコロイド粒子が規則的に配列した単一結晶構造体が集合した多結晶構造体で構成された紫外線反射材である。
【０００９】
本発明に係る紫外線反射材は一実施形態において、前記多結晶構造体を構成するコロイド粒子が１種類である。
【００１０】
本発明に係る紫外線反射材は別の一実施形態において、球状に形成されている。
【００１１】
本発明に係る紫外線反射材は更に別の一実施形態において、板状に形成されている。
【００１２】
本発明に係る紫外線反射材は更に別の一実施形態において、光透過性コーティング材で被覆されている。
【００１３】
本発明に係る紫外線反射材は更に別の一実施形態において、前記光透過性コーティング材が、食油、ゲル、樹脂、油脂及びシリコーンオイルから選択される材料で形成されている。
【００１４】
本発明に係る紫外線反射材は更に別の一実施形態において、内部に紫外線を受けて変性する材料を有し、前記材料を覆うように設けられている。
【００１５】
本発明に係る紫外線反射材は更に別の一実施形態において、前記コロイド粒子がポリスチレン、シリカ及びポリメチルメタクリレートから選択される材料で形成されている。
【００１６】
本発明に係る紫外線反射材は更に別の一実施形態において、前記コロイド粒子が複数種類の粒径を有する。
【００１７】
本発明に係る紫外線反射材は更に別の一実施形態において、２８０〜４００ｎｍの波長を有する紫外線を反射する。
【００１８】
本発明は別の一側面において、本発明の紫外線反射材を用いた化粧材である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、安定且つ安全性の高い紫外線反射材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】マイクロ流体デバイスの外観観察写真である。
【図２】実施例１のシリコーンオイルを添加した板状のコロイド結晶の観察写真である。
【図３】実施例１のコロイド結晶の透過スペクトルである。
【図４】（ａ）実施例２の板状のコロイド結晶の観察写真である。（ｂ）実施例２のコロイド結晶の反射スペクトルである。（ｃ）実施例２のコロイド結晶の透過スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（紫外線反射材の構成）
本発明の紫外線反射材は、粒径５０〜２００ｎｍで、１０％以下のＣＶ値を有する単分散性のコロイド粒子が規則的に配列した単一結晶構造体が集合した多結晶構造体で構成されている。
【００２２】
本発明に係る紫外線反射材を構成するコロイド粒子は、粒径が５０〜２００ｎｍである。コロイド粒子が粒径５０ｎｍ未満であると、人体に有害となるおそれのあるナノ粒子を含有することとなり、安全性の面で問題が生じる。また、コロイド粒子の粒径が２００ｎｍを超えると、可視光を遮断するため好ましくない。本発明に係る紫外線反射材は、可視光は遮断せずに紫外光だけを選択的に遮断することができる。コロイド粒子の粒径は、７０〜１９０ｎｍであるのが好ましく、１２０〜１７０ｎｍであるのがより好ましい。
【００２３】
本発明に係る紫外線反射材を構成するコロイド粒子は、１０％以下のＣＶ値を有する単分散性のコロイド粒子である。ＣＶ値は粒径分布を表す値であり、個数基準の粒度分布における標準偏差および上記の平均粒径の値を用いて下記式（ＣＶ）より算出される。
ＣＶ値（％）＝（（標準偏差）／（平均粒径））×１００
ＣＶ値が１０％より大きい場合は、規則的に配列されるべき粒子層が大きな乱れが生じたものとなり、得られる粒子配列体のＵＶ反射性が低下する。ＣＶ値は８％以下であることがより好ましく、更により好ましくは５％以下、更により好ましくは３％以下である。コロイド結晶を構成するコロイド粒子は、コロイド結晶を形成させる際に規則配列させやすいことから、単分散性の高いものであることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る紫外線反射材は、前述のコロイド粒子が規則的に配列した単一結晶構造体が集合した多結晶構造体で構成されている。本発明に係る紫外線反射材は、このような構成により、単一結晶構造体の集合形態を必要に応じて変えることで、様々な結晶面を有することが可能となり、それによって所望の波長領域を有する光を選択的に反射することができる。また、発明に係る紫外線反射材は、コロイド結晶を構成する粒子が紫外線と反応しないため安定性が良好である。
【００２５】
本発明に係る紫外線反射材の機能について、より具体的に説明する。コロイド粒子が配列したコロイド結晶はBragg反射によって光を強反射する性質を有している。当該Bragg反射の波長λを与える式は、mλ＝2ndsinθである。ここでdは格子面の間隔、θは光の入射角（反射角もθ）、nはコロイド結晶の屈折率、mは整数で反射の次数を示す。格子面間隔dは、構成粒子の配列の間隔に依存する。そして、その間隔はさらに、粒子の大きさや粒子の充填率に依存する。本発明に係る紫外線反射材は、単一結晶構造体を、互いに結晶面を均一にして集合させることで単結晶構造体を構成させた場合は、全体で１つの結晶面を有することとなるが、互いに結晶面をズラして集合させて多結晶構造体を構成させた場合は、全体として複数のバラバラな結晶面を有することとなる。このため、反射させたい光の波長に対応して、複数種の結晶面を組み合わせることができる。このように単一結晶構造体どうしの集合の形態（結晶面のズラし方）を調整することで、波長域：３２０〜４００ｎｍ、さらには波長域：２８０〜４００ｎｍでBragg反射が起こり、UV-A（波長域：３２０〜４００ｎｍ）、さらにはUV-B（波長域：２８０〜３２０ｎｍ）の光を安定的に反射することができる。
【００２６】
また、本発明に係る紫外線反射材は、多結晶構造体で構成されているため、角度依存性が無く、垂直に入射する紫外線だけでなくどのような角度で入射する紫外線に対しても良好に反射することできる。すなわち、上記式：mλ＝2ndsinθにおいて、０°≦θ≦９０°とすることが可能となる。
【００２７】
本発明の紫外線反射材において、コロイド粒子の配列規則としては、上記のように粒径５０〜２００ｎｍのコロイド粒子がUV-A（波長域：３２０〜４００ｎｍ）、さらにはUV-B（波長域：２８０〜３２０ｎｍ）の光を安定的に反射するものであればどのようなものであってもよい。当該配列規則としては、体心立方構造、面心立方構造、六方最密充填構造等が挙げられる。また、コロイド粒子がゲル等に分散することで互いに等間隔に離間することで規則的に配列されていてもよい。このように配列規則を選択することで、UV-A（波長域：３２０〜４００ｎｍ）、さらにはUV-B（波長域：２８０〜３２０ｎｍ）の光の反射率を適宜調整することができる。本発明によれば、UV波長の光を幅広く反射するために、紫外線反射材を構成するコロイド粒子の粒径を複数種類集合させる必要が無く、また、コロイド粒子の粒子間隔を変えて不規則に配列させる構成する必要も無く、この点で製造効率や製造コストが良好である。
【００２８】
本発明に係る紫外線反射材の形状は特に限定されず、例えば、用途に応じて球状、板状、カプセル状等に形成されていてもよい。
【００２９】
本発明に係る紫外線反射材は、光透過性コーティング材で被覆されていてもよい。このような構成によれば、紫外線反射材の劣化や損傷を良好に抑制することができる。当該光透過性コーティング材としては、特に限定されないが、例えば、パーム油等の食油、ゲル、樹脂、油脂及びシリコーンオイルから選択される材料で形成することができる。
【００３０】
本発明に係る紫外線反射材は、内部に紫外線を受けて変性する材料を有し、当該材料を覆うように設けられていてもよい。このような構成によれば、例えば肌等へ塗布するための化粧材であって、紫外線を受けて変性する材料で形成されているものに対し、肌等への塗布後であっても紫外線による変性を効果的に抑制することができる。
【００３１】
本発明に係る紫外線反射材で用いるコロイド粒子は、特に限定されないが、ポリスチレン、シリカ及びポリメチルメタクリレートから選択される材料で形成することができる。また、多結晶構造体を構成するコロイド粒子が１種類であるのが好ましい。多結晶構造体を構成するコロイド粒子が１種類であると、製造効率及び製造コストが良好となる。また、コロイド粒子は固体でなくてもよく、ゲルなどに分散させる場合は、気体や液体であってもよい。
【００３２】
本発明に係る紫外線反射材は、コロイド粒子が複数種類の粒径を有してもよい。このような構成によれば、紫外線反射の強いピークの種類が複数存在することとなる。このため、より幅広い波長域に亘る紫外線の反射が良好となる。
【００３３】
（紫外線反射材の製造方法）
本発明に係る紫外線反射材の製造方法の例を示す。まず、粒径５０〜２００ｎｍのコロイド粒子を水やオイル等の溶媒に分散させてコロイド分散液を作製する。続いて、当該コロイド分散液を乾燥（自然乾燥又は加熱乾燥）させると、規則的に配列した単一結晶構造体であるコロイド結晶が形成され、これらが集合することで多結晶構造体となり、紫外線反射材が得られる。ここで、コロイド分散液の乾燥の速度が小さいほど、単一結晶構造体がゆっくりと着実に成長することとなり、単一結晶構造体の間の結晶面が均一に近づく。逆に、コロイド分散液の乾燥の速度を上げるほど、単一結晶構造体を成長させる際の互いの結晶面のズレが多方面で生じ、さらに当該結晶面のズレも大きくなる。当該乾燥の速度を上げるためには、例えば、乾燥温度を上げること、コロイド分散液中のコロイド粒子の濃度を上げること等がある。
【００３４】
また、上記溶媒にゲルを混合することで、コロイド粒子が所定の間隔で離間した構造を有する単一結晶構造体のコロイド結晶が集合した多結晶構造体を作製することもできる。また、コロイド分散液を例えば、底面が円形又は矩形の平底状等の所定形状の容器に入れた状態で乾燥させることで、当該容器内部の形状に対応した所望の形状の紫外線反射材を作製することができる。
【００３５】
また、光透過性コーティング材で被覆された紫外線反射材は、例えば、粒径５０〜２００ｎｍのコロイド粒子を光透過性コーティング材で構成された処理液中に分散させた状態で乾燥させることで単一結晶構造体のコロイド結晶が集合した多結晶構造体を作製することができる。またコロイド溶液を乾燥させたコロイド結晶を作製後、光透過性コーティング材を添加する。また、光透過性コーティング材は液体でも固体でもよい。
【００３６】
次に、内部に所定の材料を有し、当該材料を覆うように設けられた紫外線反射材の製造方法の例について説明する。まず、連続相として例えばシリコーンオイルを用い、シェル相としてコロイド粒子の水分散液を用い、コア相として所定の材料を用いて、マイクロ流体デバイス内に流動させる。ここで、マイクロ流体デバイスとしては、所定の流路内径を有するテーパー型のキャピラリーを用いることができる。続いて、シリンジポンプを用いて三流体の流速を制御することにより、マイクロ流体デバイス内で、所定の材料を内部に包含するコロイド結晶シェルカプセル（紫外線反射材）を作製することができる。図１に、上記マイクロ流体デバイスの外観観察写真を示す。
【００３７】
（化粧材）
本発明に係る紫外線反射材を用いて化粧材を作製することができる。当該化粧材は、特に限定されないが、球状、板状であってもよく、カプセル状であってもよい。カプセル状の化粧材としては、例えば、紫外線を受けて変性する化粧成分を、本発明に係る紫外線反射材で覆うことで作製したものが挙げられる。このような構成によれば、紫外線を受けて変性する化粧成分が、肌等への塗布後であっても紫外線によって変性するのを効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００３８】
以下に、本発明を実施例でさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
まず、容器に分散媒として水を入れ、直径１６０ｎｍのポリスチレン微粒子を添加し、粒子濃度１０％のコロイド分散液を作製した。次に、当該コロイド分散液を１８×１８ｍｍ2のカバーガラス上に２００μＬ滴下し、その後６０℃で加熱乾燥させ、１０％以下のＣＶ値を有する単分散性のコロイド粒子が規則的に配列した単一結晶構造体が集合した板状の多結晶構造体であるコロイド結晶を作製した。次に、板状のコロイド結晶にシリコーンオイルを添加し、コロイド結晶の粒子配列の間にシリコーンオイルが存在する状態にした（図２）。このとき、コロイド結晶の粒子配列の隙間にシリコーンオイルが入った状態となっている。
次に、当該粒子配列の間にシリコーンオイルが存在する状態のコロイド結晶（紫外線反射材）を評価したところ、図３で示す透過スペクトルのように、UV-A波長域：３００〜４００ｎｍの光をカットすることが確認でき、多結晶構造体を構成する単一結晶構造体どうしで結晶面のズレが生じていることを確認した。
【００４０】
（実施例２）
まず、容器に分散媒として水を入れ、直径１６０ｎｍのポリスチレン微粒子を添加し、粒子濃度２．５％のコロイド分散液を作製した。次に、2枚のカバーガラス（１８×１８ｍｍ2）を親水処理し、フィルム両面テープをスペーサーとして用いてセルを作製した。セルの片端を容器内のコロイド分散液に浸漬させた。コロイド粒子は毛管力によりセル内に引き上げられ、開口部から分散媒が蒸発する。図４（ａ）に示すようにセルの開口部からコロイド結晶が成長した。スペーサーの厚みを１０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、１００μｍと変えて種々の厚さのコロイド結晶（紫外線反射材）を作製した。
次に、得られたコロイド結晶（紫外線反射材）を評価したところ、図４（ｂ）で示す反射スペクトル及び図４（ｃ）で示す透過スペクトルのように、UV-A波長域：３００〜４００ｎｍの光をカットすることが確認でき、多結晶構造体を構成する単一結晶構造体どうしで結晶面のズレが生じていることを確認した。
【００４１】
なお、図４（ｂ）及び（ｃ）によれば、板厚１０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、１００μｍのコロイド結晶（紫外線反射材）では、板厚が大きくなるにつれて、紫外光領域の透過率が低下することが確認できる。これにより、板厚が大きいほど単一結晶構造体どうしの結晶面のズレが生じていることがわかる。また、板厚を変えることで、紫外光領域の透過率が変化する（図４（ｃ））ことから、単一結晶構造体どうしの結晶面のズレの程度も確認できる。
【００４２】
なお、実施例１及び２では、カバーガラスの吸収が３００ｎｍ以下で生じるため、UV-A波長域：３００ｎｍまでの光をカットすることを確認したが、同様に、本発明の紫外線反射材において多結晶構造体を構成する単一結晶構造体どうしの結晶面のズレを調整することで、UV-B（波長域：２８０〜３２０ｎｍ）の光も同様にカット可能なことは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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