JPH0633036A - 選択的紫外線吸収材料 - Google Patents

選択的紫外線吸収材料

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JPH0633036A
JPH0633036A JP4210862A JP21086292A JPH0633036A JP H0633036 A JPH0633036 A JP H0633036A JP 4210862 A JP4210862 A JP 4210862A JP 21086292 A JP21086292 A JP 21086292A JP H0633036 A JPH0633036 A JP H0633036A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、炭化珪素を主成分として含有する選
択的紫外線吸収材料に関し、更に詳しくは、炭化珪素中
の遊離炭素含有量が0.3wt%以下であり、かつ遷移
元素金属化合物含有量が0.2wt%以下である実質的
に白色あるいは透明である炭化珪素を主成分として含有
する選択的紫外線吸収材料に関する。 【効果】本発明の選択的紫外線吸収材料は、前述の炭化
珪素の効果により可視光領域の透明性が高く、紫外光領
域で高い吸収性能を示す。更に、主成分が耐食性にも優
れる炭化珪素であるため、化粧料、衣料、繊維、塗料、
容器、さらには窓材等の部品、建築構造物の紫外線防御
材料として広く利用でき、産業上有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化珪素を主成分とす
る可視光領域において透明性の高い選択的紫外線吸収材
料に関する。
【0002】
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】紫外線吸
収材料として、種々の材料が知られているが、無機系材
料は有機系に較べ、耐食性、安全性に優れ、広い範囲で
利用されている。その中でも酸化チタン、酸化亜鉛は高
純度化が容易であり、塗料、化粧料、繊維等に広く利用
されている。しかしながら、これらの酸化物系材料は、
耐食性、紫外線吸収効果がまだまだ不十分であり、改良
が望まれている。本発明の目的は、かかる課題を解決す
べく、耐食性と紫外線吸収効果に優れる選択的紫外線吸
収材料を提供することにある。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明の要旨は、炭化珪素を主成分とし
て含有する選択的紫外線吸収材料に関する。
【0004】本発明の選択的紫外線吸収材料は炭化珪素
を主成分として含有するが、用いられる炭化珪素は、遊
離炭素含有量が0.3wt%以下であり、かつ遷移元素
金属化合物含有量が0.2wt%以下であることが好ま
しく、更に好ましくは遊離炭素含有量が0.1wt%以
下であり、かつ遷移元素金属化合物含有量が0.1wt
%以下である。遊離炭素含有量が0.3wt%を越える
か、または遷移元素金属化合物含有量が0.2wt%を
越えると、可視光領域の透明性(透過率)に劣り実用に
そぐわない。さらに紫外光領域の吸収能も極端に劣り、
本発明の特徴を損なう。また本発明における炭化珪素
は、実質的に白色あるいは透明であることが必要であ
る。本発明において、遊離炭素含有量および遷移元素金
属化合物含有量はJIS−R−61−24−1980に
準じて測定を行うことができる。このような高純度の炭
化珪素は、紫外光領域の吸収能が選択的に発現し、さら
に、可視光領域の吸収が少なく事実上無色で、紫外線吸
収材料として幅広く利用できる。
【0005】炭化珪素の結晶系は、α形、β形、及び2
H、4H、6H、8H、15R、3C等の多形は限定さ
れないが、可視光領域の透明性の観点から2H、4H、
6Hが好ましい。結晶系は、上記の中から選ばれ、本発
明においては1種あるいは2種以上の混合物を用いるこ
とができる。
【0006】炭化珪素の形態は、例えば単結晶の加工
体、焼結体、粉末等の状態のいずれの形態でもよいが、
加工体、焼結体を用いる場合、その可視光領域の透明性
は実用上の観点から全透過率が50%以上が好ましく、
より好ましくは65%以上である。50%未満である
と、紫外線吸収材料から構成される配合物、部材が不透
明あるいは着色し、実用上好ましくない。また粉末の場
合は板状、球状が望ましく、粒径は通常0.01〜10
0μm、好ましくは0.1〜50μmの範囲内のものが
望ましい。0.01μm未満であると、分散性が悪くな
り紫外線吸収効果が低下し、100μmを越えると、遮
蔽面積が小さくなり紫外線吸収効果が低下する。
【0007】本発明における炭化珪素の製造方法は、特
に限定されないが、遊離炭素含有量が0.3wt%以下
であり、かつ遷移元素金属化合物含有量が0.2wt%
以下で実質的に白色あるいは透明なものを得るために
は、以下の公知の方法を用いればよい。即ち、炭化珪素
原料から遷移元素金属化合物を酸処理により及び遊離炭
素を加熱により除去する方法によればよく、このとき酸
としては塩酸、シュウ酸、硝酸、フッ酸等あるいはそれ
らの混酸を用い、加熱は15〜95℃で行なえばよい。
また、炭化珪素原料を加熱昇華させ結晶成長させる方法
(例えば、雑誌「真空」,30巻(1987),P5
2)、さらに珪素及び炭素原料から気相法により合成す
る方法(例えば、雑誌「セラミックス」,19巻(19
84),P478)等により行なうこともできる。
【0008】本発明の選択的紫外線吸収材料は、以上の
炭化珪素を主成分として含有するが、本発明における炭
化珪素は可視光領域の透明性が高く、紫外光領域で高い
吸収性能を示す。従って、本発明の選択的紫外線吸収材
料は、このような炭化珪素の特徴を損なわない範囲で、
炭化珪素以外の無機物および/または有機物を添加、複
合してもよい。この場合、前記の炭化珪素の含有量は通
常60wt%以上、好ましくは80wt%以上である。
60wt%未満であると紫外線吸収能が発現せず好まし
くない。また用いられる無機物としては、例えばAl,
Si,Zr,Ti,Zn,Mg,Ca,Y等の1種以上
の元素からなる金属酸化物もしくは水酸化物等が挙げら
れ、有機物としては、例えばポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリスチレン、メタクリル酸メチル樹脂、ポリプロ
ピレン、テフロン、シリコン樹脂、塩化ビニル、アクリ
ル樹脂等が挙げられる。なお、複合の態様としては、例
えば炭化珪素を固体有機物中に分散させたもの、粉末、
フィルム、ファイバー、繊維、糸、容器等の樹脂成形体
等あらゆる態様が可能である。
【0009】本発明の選択的紫外線吸収材料は、前記の
ような優れた選択的紫外光吸収性能を有する炭化珪素を
主成分として含有し、更にこの炭化珪素は耐食性にも優
れるため、例えば化粧料、衣料、繊維、塗料、容器、さ
らには窓材等の部品、建築構造物等の紫外線防御材料と
して広く利用することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例、比較例および試験例
により具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら
限定されるものではない。尚、以下の実施例および比較
例において、遊離炭素含有量および遷移元素金属化合物
含有量はJIS−R−61−24−1980の方法に準
じて行った。
【0011】実施例1 アチソン法で得られたα形の炭化珪素(平均粒径=3.
5μm、多形6Hと4Hの混合率は20%:80%)
を、塩酸水溶液中に浸漬し、遷移元素金属化合物を除去
した。更に空気気流下700℃で1時間加熱処理し遊離
炭素を除去した。得られたものは、遊離炭素含有量が
0.18wt%で、遷移元素金属化合物含有量が0.1
5wt%であった。シリコンオイルに得られた炭化珪素
粉末が10wt%となるよう練り込み、石英ガラスに塗
膜を形成し、分光光度計(日立製作所製,U4000
型)を用いて波長200〜700nmの透過率を測定し
た。その結果、可視光領域の透過率が高く(500nm
の透過率は78.5%)、紫外光領域の透過率が低く
(300nmの透過率は21.3%)、選択的紫外線吸
収特性に優れることが判明した。
【0012】実施例2 アチソン法で得られたα形の炭化珪素(平均粒径=0.
15μm、多形6Hと4Hの混合率は40%:60%)
を、実施例1と同様に、遷移元素金属化合物と遊離炭素
を除去し、遊離炭素量が0.06wt%で、遷移元素金
属化合物含有量が0.08wt%の炭化珪素粉末を得
た。これについて実施例1と同様にして分光光度計で透
過率を測定した。その結果を図1に示す。図1より、可
視光領域の透過率が高く、紫外光領域の透過率が低く、
選択的紫外線吸収特性に優れることが判明した。
【0013】実施例3 気相法である高周波プラズマCVDで得られたβ形の炭
化珪素(平均粒径=0.02μm、多形C)を空気気流
中600℃で1時間熱処理し、遊離炭素が0.09wt
%、遷移元素金属化合物が0.05wt%の炭化珪素粉
末を得た。これについて実施例1と同様に分光光度計で
紫外線吸収能を測定した。その結果、可視光領域の透過
率が高く(500nmの透過率は81.7%)、紫外光
領域の透過率が低く(300nmの透過率は17.5
%)、選択的紫外線吸収特性に優れることが判明した。
【0014】実施例4 アチソン法で得られた炭化珪素の単結晶(遊離炭素量
0.02wt%、遷移元素金属化合物含有量=0.01
wt%)から、20mm角、厚さ0.39mmの平板に
加工し、実施例1と同様に分光光度計で透過率を測定し
た。その結果を図1に示す。図1より、可視光領域の透
過率が高く、紫外光領域の透過率が低く、選択的紫外線
吸収特性に優れることが判明した。
【0015】実施例5 実施例2で得られた炭化珪素粉末をポリプロピレン樹脂
に5wt%練り込み、厚み68μmのフィルムを調製
し、実施例1と同様に分光光度計で紫外線吸収能を測定
した。その結果、可視光領域の透過率が高く(500n
mの透過率は72.3%)、紫外光領域の透過率が低く
(300nmの透過率は15.4%)、選択的紫外線吸
収特性に優れることが判明した。
【0016】比較例1 アチソン法で得られたα形の炭化珪素(平均粒径=3.
5μm、多形6Hと4Hの混合率は20%:80%を、
遊離炭素量=0.25wt%、遷移元素金属化合物含有
量=0.75wt%)を、実施例1と同様にシリコンオ
イルに得られた炭化珪素粉末が10wt%となるよう練
り込み、石英ガラスに塗膜を形成し、実施例1と同様に
分光光度計で透過率を測定した。その結果を図1に示
す。図1より、可視光領域の透過率が低く、紫外光領域
の透過率が実施例2,4に比較して高く、選択的紫外線
吸収特性に劣ることが判明した。
【0017】比較例2 気相法である高周波プラズマCVDで得られたβ形の炭
化珪素(平均粒径=0.02μm、多形C、遊離炭素が
0.41wt%、遷移元素金属化合物が0.05wt
%)の炭化珪素粉末を得た。これについて実施例1と同
様に分光光度計で透過率を測定した。その結果を図1に
示す。図1より、可視光領域の透過率が低く、紫外光領
域の透過率が実施例2,4に比較して高く、選択的紫外
線吸収特性に劣ることが判明した。
【0018】試験例 実施例2および4で得られた炭化珪素、並びに従来の代
表的な紫外線吸収材料である二酸化チタンを用いて、以
下のようにして粉末および加工体の耐食性の評価を行な
った。耐食性の評価は、粉末の場合、粉末を13wt%
の硫酸水溶液に1時間懸濁し、溶出したTi、Siイオ
ンの定性分析により判断した。加工体の場合は、加工体
表面を鏡面研磨した後、濃硫酸中に12時間浸漬し、表
面の曇り状態で定性的に判断した。二酸化チタンは、粉
末の場合は結晶形がアナターゼ形で平均粒径0.2μm
のものを用い、加工体の場合は、結晶形がルチル形の単
結晶を20mm角、厚さ0.39mmに加工したものを
用いた。本発明品としては、実施例2、4でそれぞれ得
られた粉末、加工体を用いた。
【0019】その結果、実施例2の炭化珪素粉末ではS
iが検出されず、二酸化チタン粉末ではTiが検出され
た。また、実施例4の炭化珪素加工体では表面の曇りが
みられず、二酸化チタン加工体では表面の曇りがみられ
た。従って、本発明における炭化珪素は、従来の代表的
な二酸化チタンと比較して抜群の耐食性を示すことが判
明した。
【0020】
【発明の効果】本発明の選択的紫外線吸収材料は、前述
の炭化珪素の効果により可視光領域の透明性が高く、紫
外光領域で高い吸収性能を示す。更に、主成分が耐食性
にも優れる炭化珪素であるため、化粧料、衣料、繊維、
塗料、容器、さらには窓材等の部品、建築構造物の紫外
線防御材料として広く利用でき、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2、4と比較例1、2における分光光度
計の測定結果を示した図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化珪素を主成分として含有する選択的
    紫外線吸収材料。
  2. 【請求項2】 炭化珪素中の遊離炭素含有量が0.3w
    t%以下であり、かつ遷移元素金属化合物含有量が0.
    2wt%以下である実質的に白色あるいは透明である炭
    化珪素を主成分として含有する請求項1記載の選択的紫
    外線吸収材料。
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