JPH11315146A

JPH11315146A - 高分子粒子

Info

Publication number: JPH11315146A
Application number: JP10161299A
Authority: JP
Inventors: Toru Hasegawa; 徹長谷川; Masaharu Kaneko; 雅晴金子
Original assignee: OPTEC KIKAKU KAIHATSU KK
Current assignee: OPTEC KIKAKU KAIHATSU KK
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】熱線などの反射効率が高く、反射波長域が広
い高分子粒子およびこれによる塗料、樹脂成型品などを
得る。【解決手段】２官能性重合性基を含む低分子液晶を微
粒子状に重合架橋させ、異なるラセンの向き、ピッチを
もつ粒子を混合して反射効率、反射波長域をさらに改良
し、近赤外部などを反射する高分子粒子とする。また、
これを用いて建造物、車両などの省エネルギーに寄与す
る塗料、透明フィルム、シートなどの窓材として応用で
きる製品などとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱線ないし可視光線
を反射する高分子粒子およびこれを用いた化粧品、イン
キ、塗料、樹脂成型品などの反射性製品に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、反射性粒子は金属粉のほか、ガラスビーズあるいは
これに金属を蒸着したものなどが知られている。しかし
ながら、これらは熱線反射を目的とすると可視部の光透
過性が失われるなどの難点を有し、また、比較的大きい
比重などのため用途が制限されていた。他方、コレステ
リック液晶、カイラルネマチック液晶あるいはスメクチ
ック液晶は、干渉により特定波長領域の光を反射して発
色する性質が知られている。この性質は通常のサーモト
ロピック液晶の場合、温度に強く依存することから、マ
イクロカプセル化などにより発色の変化を利用して温度
センサーとして用いられてきた。また、ペンダント型高
分子液晶として知られている１官能性重合性基をもつ低
分子液晶を重合させた液晶ポリマーが知られているが、
低分子液晶と同様にサーモトロピック性を示し、高温あ
るいは低温で液晶性が失われるに伴い、その光学的性質
も失われるため、その反射特性を広く利用するには不適
であった。また、液晶を重合架橋してサーモトロピック
性を減殺し、平板あるいは平板状粒子に塗布することに
より、通常の着色剤に見られない干渉性反射に特有の狭
い波長域あるいは強い指向性を利用した着色剤（特開平
１０−６７９４９）などが知られているが、反射材とし
て利用するには波長域の狭さあるいは強い角度依存性の
点で不適である。反射波長域を広げる手段として連続的
にカイラルピッチを変化させる特開平６−２８１８１４
の提案はシート、フィルムなどの平板状製品に限定され
るなど適用範囲が狭い難点があった。他方、最近の炭酸
ガス排出規制など地球環境への国際的な認識の高まり
は、熱エネルギーの効率的利用など総合的に省エネルギ
ーを進める必要を示している。本発明は、熱線などを反
射する高分子粒子およびこれを含むインキ、塗料および
樹脂成型品などの各種反射性製品を提供することにあ
る。

【０００３】

【課題を解決するための手段とその作用】本発明は、２
官能性重合性基を含む低分子液晶を微粒子状に重合架橋
させた高分子粒子である。また、低分子液晶が液晶相を
示す温度で重合架橋させた上記の高分子粒子である。ま
た、低分子液晶を溶媒中に分散させて重合架橋させた上
記いずれかの高分子粒子である。すなわち干渉性反射
は、層状構造に垂直な光学軸に対して角度をもつ入射光
の場合、その反射光の波長領域は角度に応じて長波長側
にシフトする。本発明の微粒子状に重合架橋させて得
られる高分子粒子は球状などの非平板状で得られる。こ
のためインキ、塗料などへの応用時に、粒子の光学軸の
向きがランダムであり、さまざまな角度からの入射光が
平均化されているため、公知の平板あるいは平板状粒子
に比べて広い反射波長域をもつ指向性が改善された応用
製品が得られる。

【０００４】また本発明は、コレステリック、カイラル
ネマチック相状またはスメクチック相状の分子配列であ
る上記いずれかの高分子粒子である。また、コレステリ
ック、カイラルネマチック相状の分子配列であり、ラセ
ンのネジレ方向および／またはラセンピッチが異なる上
記いずれかの高分子粒子を混合した高分子粒子である。
また、赤外部に反射領域を有する上記いずれかの高分子
粒子である。すなわち、液晶による反射はしばしば特定
の液晶相が特定波長域の特定の偏光のみを反射する性質
をもつ。たとえば顕著な反射を示すコレステリック、カ
イラルネマチック相状の分子配列の場合、特定の旋回方
向の円偏光のみ反射するため、この性質を利用して光学
部品などとしてもよいが、逆向きのラセンのネジレ方向
の粒子を混合することにより、反射効率を高めることが
できる。また、ラセンピッチが異なる粒子を混合してさ
らに反射波長域を広げることができる。これにより、太
陽光中に含まれる７００ｎｍ〜３０００ｎｍの近赤外部
の熱線を効率よく反射させることが容易となる。また、
可視部と近赤外部の両方に反射ピークをもつ混合粒子と
することができる。

【０００５】また本発明は、上記いずれかの高分子粒子
を含む、化粧品、インキ、塗料などの使用時に固化して
もよいオイル状、ペースト状などの流動性製品または樹
脂成型品などの固形製品である。また、オイル状、ペー
スト状基材または基材樹脂などの基材と高分子粒子の屈
折率の差が０．１以下好ましくは０．０２以下である上
記の流動性製品または固形製品である。すなわち、本発
明の高分子粒子は従来の反射性粒子に比べて比重がオイ
ル、ペースト、樹脂などの各種基材に近く、また粒状で
あるため、オイル状、ペースト状などの流動性製品など
の各種形態での応用が可能となり、干渉性反射をもつ化
粧品、インキ、塗料、接着剤、充填剤、粘着剤などのほ
かフィルム状などの樹脂成型品のような機能製品ができ
る。また、応用に際しては、一般に基材と異なる屈折率
の材料を混合した場合、界面での多数回の反射により干
渉性反射の特徴が失われ、微粒子を混合した場合はしば
しば白濁した外観などになりやすい。この界面での反射
は屈折率差に依存するが、本発明の粒子は材料の選択に
よって屈折率の調節が可能であり基材の屈折率に合わせ
ることもできるため、屈折率差を０．１以下とすれば２
０程度の界面を通過しても界面での反射損を１０％以下
に抑えられる。特に窓材などの透明製品、光学部品の場
合は０．０２以下とすることにより透明性を高められ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明に用いる２官能性重合性基
を含む低分子液晶は、２官能性重合性基をもつ低分子液
晶物質の混合物、あるいはこれに１官能性低分子液晶物
質を混合したものが好ましいが、液晶性が失われない限
り、非液晶物質を含んでいてもよい。また、非重合性物
質を含んでいてもよい。２官能性などの重合性基を有す
る液晶物質は、液晶性骨格の末端部位などにスペーサー
基を介して、あるいは介さずに重合性基を有するもので
あり、ネマチック相またはコレステリック相をもつもの
が特に好ましい。重合性基としてはアクリレート基、メ
タクリレート基、アルケニル基、ビニル基などの２重結
合あるいはグリシジル基などのエポキシ結合を有する官
能基などが挙げられる。スペーサー基としてはメチレン
基、エチレン基、プロピレン基などの分岐していても光
学活性中心を有してもよいＣ１〜Ｃ１２のアルキレン基
のほかエーテル、ポリエーテル基などのフレキシブルな
２官能性連結基が挙げられる。

【０００７】液晶性骨格としてはビフェニル、フェニル
シクロヘキサンなどの環が直結している２環骨格；フェ
ニル基、シクロヘキシル基などの環がエステル、チオエ
ステル、アゾメチン、エチレン、アミド、アゾ、３重結
合などを介して結合している２環骨格のほか；これら２
環骨格にさらにフェニル基、シクロヘキシル基などの環
が直接に、またはエステル、チオエステル、アゾメチ
ン、エチレン、アミド、アゾ、３重結合などを介して結
合している３環以上の骨格；コレステロールなどのステ
ロイド系のような脂肪族環状骨格などが挙げられる。２
官能性などの重合性基を有する液晶性物質の好ましい例
としては、４，４’−ビス（ω−アクリロイルオキシア
ルコキシ）ビフェニル類のような、ビフェニル骨格ある
いはビスベンゾイルハイドロキノンなどのフェニルベン
ゾエート類を骨格とし、これら骨格の両端または１端に
エーテル結合によって、アクリレート基などの重合性基
置換基を末端に有するＣ２〜Ｃ１０の光学活性または不
活性アルキル基を結合させた、２官能性または１官能性
重合性基を有する、光学活性または不活性な１群の化合
物が挙げられる。また、これら液晶性物質を混合するこ
とにより、低分子液晶の液晶温度範囲を低温側に広げる
ことができる。

【０００８】また、コレステリック、カイラルネマチッ
ク相状の分子配列を構成する場合は、光学活性基を有す
るカイラル物質が必要であり、上記の２官能性または１
官能性重合性基を有するカイラル物質のほか、骨格が光
学活性を有するコレステロールのノナノエート、置換ベ
ンゾエートあるいはアクリレートなどが挙げられ、この
ほか、上記の液晶性２環骨格、３環骨格の末端に光学活
性基を有する「液晶デバイス・ハンドブック」日本学術
振興会編；ｐ１９９〜２０２記載の化合物などが挙げら
れる。また、カイラル物質は液晶性でなくても、またス
メクチック液晶性でも添加濃度に応じて使用しうるが、
コレステリック相を示す化合物が使用しやすい。

【０００９】コレステリック、カイラルネマチック相状
の分子配列の場合、反射する円偏光の旋回方向はラセン
のネジレ方向によって異なる。ネジレ方向は使用するカ
イラル物質の化学構造に依存するため、各種のカイラル
物質から目的のネジレ方向を生じる物質を選択できる。
例えばラセミ体から分離したそれぞれのカイラル物質は
逆向きラセンのための有力な材料候補となる。また、反
射波長はラセン・ピッチと相関し、ラセン・ピッチはカ
イラル物質の固有のラセン形成能および濃度に依存する
ため、カイラル物質が高濃度であればラセン・ピッチ、
反射波長は共に短くなる。このため、目的とする反射波
長域に応じてカイラル物質の濃度を調節する必要がある
が、一般に可視部短波長域を目的範囲に含む場合はカイ
ラル物質を５０％以上に高める必要があり、赤外部に反
射波長を持たせるためには３０％以下程度の濃度でよ
い。また、逆向きラセンを生じるカイラル物質を予め加
えると添加量に応じてラセン形成能は相殺されるため、
反射波長の調節などに利用してもよい。

【００１０】液晶性物質、カイラル物質のほか、低分子
液晶の液晶性が失われない範囲で、重合性基をもつ反応
性希釈剤などを加えて屈折率の調節などに利用してもよ
い。反応性希釈剤としてはシクロヘキシルアクリレー
ト、２−エチルヘキシルアクリレート、ヘキサンジオー
ルジアクリレート、１，４−ビス（ω−アクリロイルオ
キシアルコキシ）ベンゼン類などが挙げられる。このほ
か、紫外線吸収剤、染顔料などの添加剤を加えてもよ
い。

【００１１】上記の２官能性液晶物質、カイラル物質、
反応性希釈剤などを混合して低分子液晶を調製し、目的
とする重合反応温度で液晶相を示す組成とする。これに
ベンゾイルパーオキサイドなどの過酸化物系、アゾビス
ブチロニトリルなどのアゾ系などの重合開始剤あるいは
光重合法による場合にはアセトフェノン系などの光重合
開始剤を加える。これら各種の重合開始剤は通常５％以
下の添加濃度でよい。

【００１２】重合反応は粒子状の形状で得られるプロセ
スであれば本発明に利用できる。すなわち気相あるいは
液相中に各種の方法で分散させて熱重合あるいは光重合
を行わせる。低分子液晶またはその溶液を気相中に噴霧
などにより分散させて重合させてもよいが、水などの安
価な液中相に乳化あるいは懸濁により分散させて重合反
応を行う方法が好適である。プロセスの例としては、重
合開始剤を加えた低分子液晶のテトラヒドロフラン溶液
を、界面活性剤を数％を含む数倍〜数十倍容量の５０〜
１００℃に加熱した水に、激しく攪拌しながら滴下して
分散させ、攪拌加熱を反応が十分に進むまで継続する。
反応後得られた粒子を濾過、乾燥あるいは加熱して反応
を完結させ、必要に応じて分級して高分子粒子が得られ
る。また、低分子液晶に光重合開始剤を加えて媒体中に
分散させ、紫外線を照射して光重合を行わせてもよい。

【００１３】粒径は、気相あるいは液相への分散の過程
で、攪拌条件などにより制御できる。用途などに応じて
サブミクロン〜数千ミクロンの範囲で選択できるが数ミ
クロン〜数十ミクロン、特に赤外部を反射させるために
は数十ミクロンの粒径が使用しやすい。

【００１４】本発明の高分子粒子を公知の方法により高
沸点溶媒などの液体、クリーム状などの化粧品ベース、
接着剤、粘着剤ベースあるいはニトロセルロースなどの
セルロース系、塩ビ・酢ビ共重合体などのビニル系、ア
クリル系、ウレタン系、エポキシ系およびその共重合体
などの各種ビヒクル、バインダー樹脂とともにアルコー
ル系、エーテル系、ケトン系などの各種溶剤などを含む
インキ、塗料ベースと混合して使用時に固化してもよい
流動製品を構成する。このほか顔料などの着色剤、各種
添加剤を加えてもよい。本発明の塗料は、熱線反射性の
塗布膜として建造物の屋根、外壁のほか自動車などの車
両、低温貯蔵設備などに応用できる。

【００１５】また、本発明の粒子はスチロール系、アク
リル系、ビニル系、エステル系などの各種の熱硬化性、
熱可塑性樹脂に応用して、フィルム、シートのほか各種
形状の成型品に応用できる。特に本発明の粒子は透明性
に優れるため、ガラス面に貼り付ける熱線反射フィルム
あるいは樹脂ガラスなどに好適である。上記の各種用途
への応用に際しては、曇りガラスのような効果をだす場
合を除き、基材樹脂との屈折率差が小さいことが望まし
いが、可視部での透明性を活かして赤外部の反射を目的
とする場合などでは、特に小さいことが望ましく屈折率
差を０．１以下、好ましくは０．０２以下とする。

【００１６】高分子粒子の屈折率は２官能性液晶物質、
カイラル物質、反応性希釈剤などの材料を選択すること
により調節できる。すなわち、一般に有機化合物の場
合、シクロヘキサン環のような脂肪族環からベンゼン環
のような芳香環へ、１重結合より２、３重結合のような
共役系へ、あるいは酸素から硫黄、塩素から臭素のよう
に周期律表の原子量の大きい同族元素へ、化学構造を変
えると屈折率は増大し、置換基としてはフッ素原子が例
外的に屈折率を減少させる効果をもつため、これを利用
して例えば、上記材料の液晶性骨格部分の脂肪族・芳香
族の比率などを調節することにより、バインダー、ビヒ
クルあるいは成形用樹脂などの各種基材の屈折率に適合
させることができる。また、同様の方法によりバインダ
ー、ビヒクルあるいは成形用樹脂などの基材の屈折率を
変えてもよい。

【００１６】

【発明の効果】本発明の異なるラセンの向き、ラセン・
ピッチを有するものなどの反射波長域、効率の改善され
た高分子粒子により、これを塗料あるいは樹脂成型品な
どに応用して熱線反射性などの反射機能を付与すること
ができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２官能性重合性基を含む低分子液晶を微粒
子状に重合架橋させた高分子粒子。
【請求項２】低分子液晶が液晶相を示す温度で重合架橋
させた請求項１の高分子粒子。
【請求項３】低分子液晶を溶媒中に分散させて重合架橋
させた請求項１、２いずれかの高分子粒子。
【請求項４】コレステリック、カイラルネマチック相状
またはスメクチック相状の分子配列である請求項１〜３
いずれかの高分子粒子。
【請求項５】コレステリック、カイラルネマチック相状
の分子配列であり、ラセンのネジレ方向および／または
ラセンピッチが異なる請求項１〜４いずれかの高分子粒
子を混合した高分子粒子。
【請求項６】赤外部に反射領域を有する請求項１〜５い
ずれかの高分子粒子。
【請求項７】請求項１〜６いずれかの高分子粒子を含む
化粧品、インキ、塗料などの使用時に固化してもよいオ
イル状、ペースト状などの流動性製品。
【請求項８】請求項１〜６いずれかの高分子粒子を含む
樹脂成型品などの固形製品。
【請求項９】オイル状、ペースト状基材または基材樹脂
などの基材と高分子粒子の屈折率の差が０．１以下、好
ましくは０．０２以下である請求項７の流動性製品また
は請求項８の固形製品。