JP5606104B2 - 紫外線反射組成物及び紫外線反射成形品 - Google Patents

Description

本発明は、効果的に紫外線を反射することができる成形品、塗膜などを得ることができる紫外線反射組成物及びその紫外線反射組成物を用いた紫外線反射成形品に関する。

ＬＥＤなどの発光装置として、紫外線により発光体を励起し目的の波長で発光させる構成を有するものがある。その場合に紫外線は紫外線源から放射状に生成するため、紫外光の高効率利用を目的として、反射板にて所定の方向に向けて紫外線を導くことが一般的である。紫外線を効率よく利用できればＬＥＤなどの発光効率も向上でき、用途の拡大、省エネルギー化などが実現できる。

紫外線を効果的に反射できる従来の部材としては、低密度のポリオレフィンに酸化アルミニウムを分散させたものがある（特許文献１）。また、蛍光ランプにおいて紫外線の有効利用を図る目的で設けられる酸化アルミニウムからなる紫外線反射層が開示されている（特許文献２）。

特開平８−５３５８０号公報 特開平１１−２６５６８５号公報

本発明は上記実情に鑑み為されたものであり、紫外線反射効率の向上、技術の豊富化、低コスト化などを目的として、従来技術の紫外線反射部材とは異なる構成をもつ紫外線反射組成物及び紫外線反射成形品を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係る紫外線反射組成物の特徴は、硬化後に紫外領域を吸収しないシリコーン樹脂を含有し、硬化可能なマトリクスと、
前記マトリクス中に分散された微粉末状のアルミナを含有する無機フィラーとを有することにある。

上記課題を解決する請求項２に係る紫外線反射組成物の特徴は、請求項１において、 前記無機フィラーは体積平均粒径が０．１μｍ以上２０μｍ未満であることにある。

上記課題を解決する請求項３に係る紫外線反射組成物の特徴は、請求項１又は２において、前記無機フィラーは真球度が０．９以上であることにある。

上記課題を解決する請求項４に係る紫外線反射組成物の特徴は、請求項１〜３の何れか１項において、前記無機フィラーは金属アルミニウムを酸素と反応させることで得られる球状アルミナであることにある。

上記課題を解決する請求項５に係る紫外線反射組成物の特徴は、請求項１〜４の何れか１項において、前記無機フィラーは破砕アルミナを加熱熔融することで得られる球状アルミナであることにある。

上記課題を解決する請求項６に係る紫外線反射組成物の特徴は、硬化後に紫外領域を吸収しないシリコーン樹脂を含有し、硬化可能なマトリクスと、
前記マトリクス中に分散された微粉末状の窒化ホウ素を含有する無機フィラーとを有することにある。

上記課題を解決する請求項７に係る紫外線反射組成物の特徴は、請求項１〜６の何れか１項において、前記シリコーン樹脂は付加硬化により硬化成形できることにある。

上記課題を解決する請求項８に係る紫外線反射組成物の特徴は、請求項１〜７の何れか１項において、前記シリコーン樹脂は硬化後に芳香族原子団、不飽和結合、共役構造を化学構造中に有さないことにある。

上記課題を解決する請求項９に係る紫外線反射組成物の特徴は、請求項１〜８の何れか１項において、前記無機フィラーの含有量は全体の質量を基準として、１０質量％〜７０質量％であることにある。

上記課題を解決する請求項１０に係る紫外線反射成形品の特徴は、請求項１〜９の何れか１項に記載の紫外線反射組成物を成形後、硬化させたことにある。

請求項１に係る発明においては、無機フィラーとしてのアルミナとシリコーン樹脂とは屈折率が大きく異なるため、その界面において光線を反射することができる。特にシリコーン樹脂として、硬化後に紫外線領域を吸収しないものを採用していることから、シリコーン樹脂内を通過する紫外線の減衰は抑制できる。

請求項２に係る発明においては、無機フィラーの体積平均粒径を所定の範囲に限定することにより、紫外線を効果的に反射することができる。

請求項３に係る発明においては、無機フィラーの真球度を所定の範囲に限定することにより、紫外線を効果的に反射することができる。

請求項４に係る発明においては、金属アルミニウムと酸素とを反応させて生成するアルミナ粉末は非常に高い真球性を実現できるため、紫外線を効果的に反射することができる。

請求項５に係る発明においては、破砕アルミナを溶融して得られるアルミナ粉末は非常に高い真球性を実現できるため、紫外線を効果的に反射することができる。

請求項６に係る発明においては、無機フィラーとしての窒化ホウ素とシリコーン樹脂とは屈折率が大きく異なるため、その界面において光線を反射することができる。特にシリコーン樹脂として、硬化後に紫外線領域を吸収しないものを採用していることから、シリコーン樹脂内を通過する紫外線の減衰は抑制できる。

請求項７に係る発明においては、付加硬化型のシリコーン樹脂を採用することにより、硬化反応時に分解生成物が生成しない、シリコーン樹脂などを溶解する溶剤が必須でなくなるなどの利点がある。

請求項８に係る発明においては、紫外領域に吸収をもつこれらの構造を硬化後に有しないようにしたことから透過する紫外線の減衰が抑制できる。

請求項９に係る発明においては、無機フィラーの含有量を所定の範囲に限定することにより、更に優れた紫外線反射の効果を発現することができる。

請求項１０に係る発明においては、上述した請求項１〜９に係る発明である紫外線反射組成物を用いて成形品を形成したことにより、紫外線の反射率が高い紫外線反射成形品を得ることが可能になる。

アルミナの粒径を０．７μｍと１０μｍとした場合の紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 アルミナの粒径を０．７μｍとし、その濃度を変化させた場合の紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 アルミナの濃度を５０質量％とし、粒径を変化させた場合の紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 アルミナの濃度を５０質量％とし、粒径を変化させた場合の紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 アルミナ、シリカ、チタニアのそれぞれの微粉末そのものについて紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 ＢＮの粒径を０．８μｍ〜１４μｍとした場合の紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 ＢＮの粒径を０．８μｍとし、その濃度を変化させた場合の紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 アルミナの粒径を０．７μｍ〜８μｍとした場合の紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 ＢＮの微粉末そのものについて紫外線反射率を測定した結果を示す図である。 アルミナの微粉末そのものについて紫外線反射率を測定した結果を示す図である。

本発明の紫外線反射組成物及び紫外線反射成形品について以下詳細に説明を行う。本実施形態の紫外線反射組成物は必要な形状に成形した後、硬化させることにより紫外線反射成形品を形成することができる。また、何らかの部材の表面に塗布・硬化させることにより表面に紫外線反射作用を付与することができる紫外線反射塗料としての作用を発揮することもできる。塗膜のように薄層状の形態にて使用する場合には必要な紫外線反射率が得られる厚みとする。紫外線反射成形品は本実施形態の紫外線反射組成物を成形して硬化させたものである。

本実施形態の紫外線反射組成物は（ａ）マトリクスと（ｂ）無機フィラーとを有する。

（ａ）マトリクス
マトリクスは紫外領域を吸収しないシリコーン樹脂を含有し、硬化可能である。硬化後のマトリクス自身も紫外領域に吸収を有しない。無機フィラーはマトリクス中に分散されており、微粉末状のアルミナを含有する。

なお、本明細書中において「紫外領域を吸収しない」とは厚さ1ｍｍにした薄膜において、波長２５０ｎｍ〜３７５ｎｍの範囲の透過率が７０％以上であることを意味する。そして好ましくは波長３００ｎｍ〜３７５ｎｍの範囲の透過率が９０％以上であることを意味することが望ましい。本実施形態の紫外線反射組成物から得られる成形品などについて反射することが必要とされる紫外線もこの紫外領域に含むことができる。

シリコーン樹脂は硬化後に紫外線領域を吸収しないようにするため、その化学構造中に紫外領域に吸収をもつ官能基、原子団など（以下、「紫外線吸収構造」と称する）の存在が制限される。例えば紫外線吸収構造を有しないようにしたり、その存在比を制限したりできる。紫外線吸収構造の存在比の制限は得られたシリコーン樹脂における紫外領域の吸収が適正になるように制御できる。特に、紫外領域における吸収の観念から望ましいシリコーン樹脂としては硬化後に芳香族原子団、不飽和結合、共役構造を化学構造中に有さないものである。

シリコーン樹脂はシロキサン骨格をもち、加熱など行うことで重合可能な官能基をもつ材料である。特に付加硬化型のシリコーン樹脂を採用することが望ましい。付加硬化型のシリコーン樹脂はヒドロシリル化により重合する樹脂である。

シリコーン樹脂としては付加硬化型シリコーン樹脂であり、（Ａ）ビニル基含有オルガノポリシロキサンと、（Ｂ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンとの混合物である。（Ａ）及び（Ｂ）は付加反応により架橋重合を起こす。付加反応は白金触媒存在下で促進される。

（Ａ）成分のビニル基含有オルガノポリシロキサンは、通常、主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、部分的に分岐構造を有していてもよく、このオルガノポリシロキサンは、液状シリコーンゴム組成物のベースポリマーであり、ケイ素原子と結合するビニル基を分子鎖両末端、または分子の側鎖に含有したものである。ケイ素原子に結合する有機基のうち、前述のビニル基以外のもの（以下、Ｒ基として示す）としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ドデシル基のようなアルキル基；フェニル基、トリル基のようなアリール基；ベンジル基、β−フェニルエチル基、β−フェニルプロピル基のようなアラルキル基；及び３，３，３−トリフルオロプロピル基のようなハロゲン置換炭化水素基などの、通常、炭素数１〜１２、好ましくは１〜８のアルケニル基を除く非置換又は置換の１価炭化水素基が例示されるが、合成が容易なことからメチル基であることが好ましい。この（Ａ）成分のオルガノポリシロキサンとしては、例えば下記一般式（１）で示されるものが挙げられる。

（式中、ａは１〜３の整数、ｂは所定の粘度を満足する１０〜２，０００の整数、Ｒは上記例示と同じアルケニル基を除く非置換又は置換の１価炭化水素基である。）
所定の粘度としては、回転粘度法による粘度測定（以下同様）において２５℃における粘度が１〜１０００Ｐａ・ｓ、好ましくは５〜１００Ｐａ・ｓ。更に好ましくは１０〜５０Ｐａ・ｓである。
更に具体的には下記のものが例示される。
ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_mＳｉ（ＣＨ₃）₂ＣＨ＝ＣＨ₂；ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_m［Ｐｈ（ＣＨ₃）ＳｉＯ］_nＳｉ（ＣＨ₃）₂ＣＨ＝ＣＨ₂；ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_m［Ｐｈ₂ＳｉＯ］_nＳｉ（ＣＨ₃）₂ＣＨ＝ＣＨ₂；ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_m［（ＣＦ₃ＣＨ₂ＣＨ₂）（ＣＨ₃）ＳｉＯ］_pＳｉ（ＣＨ₃）₂ＣＨ＝ＣＨ₂；ＣＨ₂＝ＣＨ（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ［ＣＦ₃ＣＨ₂ＣＨ₂（ＣＨ₃）ＳｉＯ］_pＳｉ（ＣＨ₃）₂ＣＨ＝ＣＨ₂；（ＣＨ₂＝ＣＨ）₂ＣＨ₃ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_mＳｉＣＨ₃（ＣＨ＝ＣＨ₂）₂；（ＣＨ₂＝ＣＨ）₃ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_mＳｉ（ＣＨ＝ＣＨ₂）₃；（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_m［（ＣＨ₂＝ＣＨ）（ＣＨ₃）ＳｉＯ］_qＳｉ（ＣＨ₃）₃；（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_m［（ＣＨ₂＝ＣＨ）（ＣＨ₃）ＳｉＯ］_q［Ｐｈ₂ＳｉＯ］_rＳｉ（ＣＨ₃）₃；（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］_m［（ＣＦ₃ＣＨ₂ＣＨ₂）（ＣＨ₃）ＳｉＯ］_p［（ＣＨ₂＝ＣＨ）（ＣＨ₃）ＳｉＯ］_qＳｉ（ＣＨ₃）₃。（式中、Ｐｈはフェニル基を示し、ｍ，ｎ，ｐはそれぞれ上記粘度を満足する正の整数を示す。）
（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、この組成物の架橋剤であり、一分子中に少なくとも２個、好ましくは３個以上のケイ素原子に結合した水素原子（ＳｉＨ基）を含有する。（Ｂ）成分のケイ素原子結合水素原子の結合位置としては、例えば、分子鎖末端及び／又は分子鎖側鎖が挙げられる。（Ｂ）成分のケイ素原子に結合する有機基としては、（Ａ）成分におけるアルケニル基を除く非置換又は置換の１価炭化水素基Ｒと同じものとすることができ、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基；フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基；ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基；クロロメチル基、３−クロロプロピル基、３，３，３−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基が挙げられ、これらのうちアルキル基、アリール基、特にメチル基、フェニル基であることが好ましい。
このような（Ｂ）成分の分子構造としては、例えば、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造が挙げられる。

（Ｂ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、例えば下記平均組成式（２）：Ｒ_eＨ_fＳｉＯ_(4-e-f)/2 …（２）、（式中、Ｒは炭素数１〜１０の置換又は非置換の１価炭化水素基である。またｅは０．７〜２．１、ｆは０．００１〜１．０で、かつｅ＋ｆは０．８〜３．０を満足する正数であり、好ましくはｅは０．９〜２．０、ｆは０．０１〜１．０で、かつｅ＋ｆは１．０〜２．５である。）で示され、一分子中に少なくとも２個、好ましくは３個以上（通常、３〜２００個程度）、より好ましくは３〜１００個のケイ素原子結合水素原子（ＳｉＨ基）を有するものが挙げられる。

ここで、Ｒは、前記（Ａ）成分、（Ｂ）成分のＲと同様の、アルケニル基を除く非置換又は置換の１価炭化水素基と同じ基を挙げることができる。

上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位と（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位とからなる共重合体、（ＣＨ₃）₂ＨＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ_4/2単位と（Ｃ₆Ｈ₅）ＳｉＯ_3/2単位とからなる共重合体などが挙げられる。

このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、一分子中のケイ素原子の数（又は重合度）は２〜１，０００、特に３〜３００程度のものを使用することができる。(B)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは１種単独で使用しても２種以上併用してもよい。

特に、紫外領域における吸収が少なく、望ましいシリコーン樹脂としては、フェニル基や共役不飽和結合を持たないポリシロキサンが挙げられる。例えば、前述の（Ａ）のビニル基含有オルガノポリシロキサンとして、Ｒ基が、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ドデシル基のようなアルキル基、及び３，３，３−トリフルオロプロピル基のようなハロゲン置換炭化水素基であるものが挙げられ、これらのうちアルキル基、特にメチル基であることが好ましい。（Ｂ）のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、ケイ素原子に結合する有機基として、（Ａ）成分におけるアルケニル基を除く非置換又は置換の１価炭化水素基Ｒと同じものとすることができ、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基；クロロメチル基、３−クロロプロピル基、３，３，３−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基が挙げられ、これらのうちアルキル基、特にメチル基であることが好ましい。

マトリクスにはシリコーン樹脂の他、その他のモノマー、必要な添加剤を含有させることができる。その他のモノマーや添加剤は添加されることにより紫外領域に吸収を生じさせないものを選択するか、紫外領域に吸収を生じさせない量の範囲で添加される。具体的な添加剤としては白金触媒などの硬化触媒、硬化遅延剤、硬度調整剤、粘度調整剤、難燃剤、耐熱剤、耐酸化劣化剤が例示できる。

硬化触媒はシリコーン樹脂の硬化反応を触媒する。そのうち白金触媒は、付加反応の効率を高める目的で含有させることができる触媒である。ヒドロシリル化反応の触媒としては従来一般的に知られている化合物を使用でき、遷移金属触媒、酸触媒などが挙げられる。なかでも触媒活性が高く少量で作用し、硬化後の着色がない点で白金触媒が好ましい。

白金触媒としては特に限定されないが、具体例としては白金の単体；何らかの担体に白金を担持させたもの（前述の無機フィラーを用いることもできる）；塩化白金酸；塩化白金酸と、アルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体；白金−オレフィン錯体（例えば、Ｐｔ（ＣＨ_２＝ＣＨ_２）_２（ＰＰｈ_３）_２、Ｐｔ（ＣＨ_２＝ＣＨ_２）_２Ｃｌ_２）；白金−ビニルシロキサン錯体（例えば、Ｐｔ（ＶｉｎｙｌＭｅ_２ＳｉＯＳｉＭｅ_２Ｖｉｎｙｌ）_ｐ、Ｐｔ［（ＭｅＶｉＳｉＯ）４］_ｑ）；白金−ホスフィン錯体（例えば、Ｐｔ（ＰＰｈ_３）_４，Ｐｔ（ＰＢｕ_３）_４；白金−フォスファイト錯体（例えば、Ｐｔ［Ｐ（ＯＰｈ）_３］_４、Ｐｔ［Ｐ（ＯＢｕ）_３］_４）；ジカルボニルジクロロ白金などが挙げられる。

なお式中、Ｍｅはメチル基、Ｂｕはブチル基、Ｖｉｎｙｌはビニル基、Ｐｈはフェニル基を表し、ｐ、ｑは正の整数を示す。白金触媒は単独で使用してもよく、複数を組み合わせて使用してもよい。なかでも、触媒活性の点から、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体が好ましく、白金−ビニルシロキサン錯体がより好ましい。

白金触媒を含有させる場合、添加量は特に限定されないが、硬化促進効果、硬化物に対する着色（紫外領域の吸収特性）の度合い、および価格の点でシリコーン樹脂が含有するヒドロシリル基１モルに対して１０^−１０〜０．１モルが好ましく、１０^−８〜１０^−２モルがより好ましい。

硬化遅延剤は、付加硬化型シリコーン樹脂において、ヒドロシリル化の反応を調整して貯蔵安定性を向上する目的で含有させることができる。硬化遅延剤としては特に限定されず、従来一般的に使用されている化合物を使用可能であり、例えば脂肪族不飽和結合を含有する化合物、有機リン化合物、有機イオウ化合物、窒素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物などを挙げることができる。これらのうち白金触媒を失活させずに反応性をコントロールできる点で、脂肪族不飽和結合を有する化合物が好ましく、プロパルギルアルコール類、エン−イン化合物類、マレイン酸エステル類がより好ましい。硬化遅延剤の使用量は特に限定されないが、上記白金触媒１モルに対して０．１〜１０００モルが好ましく、０．５〜１００モルがより好ましい。

硬度・粘度を調節するための硬度調整剤、粘度調整剤としては直鎖状の非反応性オルガノポリシロキサン、ケイ素原子数が２〜１０個程度の直鎖状又は環状の低分子オルガノポリシロキサンなどが採用できる。

（ｂ）無機フィラー
無機フィラーは微粉末状のアルミナを含有する。ここでアルミナにはその構造中に不可避の不純物が含有される場合がある。アルミナの含有量（無機フィラー全体の質量基準）は特に限定しないが、主成分（５０％以上）として含まれることが望ましく、９０％以上含有されることが更に望ましい。アルミナ以外の残分としてはセラミックス、例えば、シリカ、ジルコニア、チタニア、これらの複合酸化物などを含んでいても良い。アルミナの粒子径としては体積平均粒径が０．１μｍ以上２０μｍ未満であることが好ましく、０．５ μｍ以上１０μｍ未満であることがより好ましい。粒径を適正な範囲にすることにより紫外線を好適に反射させることができる。

また、アルミナは真球度が０．９以上、更には０．９５以上であることがアルミナの充填性向上の観点からは望ましい。真球度は１に近づく程、真球に近いことを表しており、その測定は、ＳＥＭで写真を撮り、その観察される粒子の面積と周囲長から、（真球度）＝｛４π×（面積）÷（周囲長）^２｝で算出される値として算出する。具体的には画像処理装置（シスメックス株式会社：ＦＰＩＡ−３０００）を用いて１００個の粒子について測定した平均値を採用する。

球形のアルミナを製造する方法としては、酸化炎中などに金属アルミニウム粉末を投入して燃焼させることにより酸化させてアルミナを得る方法（爆燃法）、アルミナの粉末を火炎中に投入して熔融させることにより球状化させた後に冷却・固化させる火炎熔融法、爆燃法と火炎熔融法の組み合わせ（金属アルミニウムとアルミナとを混合して酸化させる方法）を挙げることができる。これらの方法は必要な微粉末状アルミナに求められる粒径や純度に応じて選択することができる。サブマイクロメートルオーダーからマイクロメートルオーダー程度の粒径をもつ微粉末状アルミナを製造する場合であっても爆燃法や火炎熔融法を採用することで達成可能である。

アルミナの形態として不定形であっても良い場合には破砕による方法も採用できる。破砕の方法としては特に限定しない。例えば、アルミナを適正な粉砕機により適正な粒径となるまで粉砕する方法が例示できる。粉砕機としてはボールミル、振動ボールミル、ジェットミル、遊星ミルなどの一般的な粉砕機が採用できる。

無機フィラーの含有量（特にアルミナの含有量）は紫外線反射組成物全体の質量を基準として、１０質量％〜７０質量％であることが好ましく、１０質量％〜５０質量％であることが更に好ましい。

（試験１）
（紫外線反射組成物の調製）
シリコーン樹脂（信越化学製ＫＥ１０９）と無機フィラー（微粉末状アルミナのみ、微粉末状シリカのみ、微粉末状チタニアのみの３種類）とを用いて以下のように紫外線反射組成物を調製した。無機フィラーの粒径、シリコーン樹脂及び無機フィラーの混合比については図１〜４に示すものをそれぞれ調製した。ここで、無機フィラーの粒径は体積平均粒径であり、混合比はシリコーン樹脂と無機フィラーとの和を基準とした値である。微粉末状アルミナの体積平均粒径は、０．７μｍ（ＡＯ５０２）、３．０μｍ（ＡＥ９１００）、６．０μｍ（ＡＣ９２００）、８．０μｍ（ＡＣ９５００−ＳＩ）、１０μｍ（ＡＯ５０９）である。微粉末状シリカは０．５μｍ（２５Ｒ）である。微粉末状チタニアは０．３μｍ（堺化学製Ｒ−５Ｎ）であった。

シリコーン樹脂のＡ液及びＢ液と無機フィラーとを所定比にて混合した。混合は混練機（２０００ｒｐｍ）にて３００秒間行った。その後、ロール間のクリアランスを２０μｍに設定した３本ロールを用い、ロール間を一度通過させて各試験例の紫外線反射組成物とした。

（試験及び結果）
各試験例の紫外線反射組成物について、隠蔽率試験紙に膜厚３００μｍとなるように塗布し、１００℃で１時間硬化させた。その後、波長２５０ｎｍから４００ｎｍの範囲における光線反射率を測定した。比較対照として隠蔽率試験紙のみの光線反射率（対照例）と無機フィラーを含有させていないシリコーン樹脂のみの硬化物（膜厚1ｍｍ）の光線透過率（参考例）とを測定した。得られた結果を図１〜図４に示す。また、各無機フィラーについて、そのままの状態で光線反射率を測定した結果を図５に示す。なお、図中において、特に明示せずに粒径のみが記載されている場合にはアルミナである。

図１から明らかなように、アルミナにおいては粒径が０．７μｍの場合に濃度５０％〜７０％の範囲において高い紫外線反射率を示すことが分かった。また、粒径が１０μｍ、濃度５０％の結果から１０μｍよりも０．７μｍの方が高い紫外線反射率を示すことが分かった。

図１及び２から明らかなように、粒径０．７μｍのアルミナにおいては、濃度１０％〜７０％の範囲において、殆ど同程度の紫外線反射率を示すことが分かった。図２を詳細に検討すると濃度１０％〜４０％へと上昇するに従い、紫外線反射率も向上していることが分かった。更に、詳細に検討すると、濃度５０％に反射率の極大値を示しており、反射率が高く好ましい濃度範囲としては５０％とその前後を含む範囲、例えば、２０％〜６０％、４０％〜６０％などの範囲が挙げられることが分かった。また、無機フィラーの量は少ない方が望ましいときもあり、その場合には５％〜５０％の範囲が好ましいことが分かった。

図３及び４より明らかなように、アルミナの好ましい粒径範囲として、３μｍを極大値としてその前後が挙げられることが分かった。特に、３１０ｎｍ〜３４０ｎｍ近傍よりも低波長側の紫外線の反射を目的とする場合に３μｍ近傍の粒径が望ましいことが分かった。反対に、３５０ｎｍ以上の波長の紫外線を反射することを目的とする場合には０．７μｍ〜１０μｍのいずれの粒径であっても優れた紫外線反射率を示すことが分かった。

濃度を５０質量％とし、粒径を変化させた図３より明らかなように、アルミナに比べてシリカ、チタニアの紫外線反射率は高く無かった。アルミナ、チタン、シリカ、それぞれの微粒子（体積平均粒径はそれぞれ０．７μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ）についてマトリクス無しで測定した紫外線反射率の結果から、シリカについてはシリカ自体の紫外線反射率は高いものの、マトリクスとの屈折率の差が小さく、マトリクスとの界面における構成の反射が少ないために紫外線反射率が低いことが予想された。そして、チタニアについては自身の紫外線反射率が低いことにより紫外線反射率が低いことが予想された。

以上説明したように、無機フィラーとしてアルミナを採用し、マトリクスとしてシリコーン樹脂を用いることで高い紫外線反射率を発揮させることができることが分かった。
（試験２）
（紫外線反射組成物の調製）
シリコーン樹脂（信越化学製ＫＥ１０９）と無機フィラー（微粉末状窒化ホウ素（ＢＮ）、微粉末状アルミナ）とを用いて以下のように紫外線反射組成物を調製した。無機フィラーの粒径、シリコーン樹脂及び無機フィラーの混合比については図６〜８に示すものをそれぞれ調製した。

ここで、無機フィラーの粒径は体積平均粒径であり、混合比はシリコーン樹脂と無機フィラーとの質量の和を基準とした値である。

図６にはマトリクスとしてシリコーン樹脂を用い、全体の質量に対して微粉末状窒化ホウ素を５０質量％添加した組成物についての反射率を測定した。微粉末状窒化ホウ素の体積平均粒径は、０．８μｍ、２μｍ、４μｍ、１３μｍ、１４μｍであった。

図７にはマトリクスとしてシリコーン樹脂を用い、全体の質量に対して体積平均粒径０．８μｍの微粉末状窒化ホウ素を１０％、２０％、３０％、４０％、５０質量％添加した組成物についての反射率を測定した。

図８にはマトリクスとしてシリコーン樹脂を用い、全体の質量に対して微粉末状アルミナを５０質量％添加した組成物についての反射率を測定した。微粉末状アルミナの体積平均粒径は、０．７μｍ（ＡＯ８０２：高純度品、ＡＯ５０２：通常品）、３μｍ（ＡＥ９１００：高純度品）、６．０μｍ（ＡＣ９２００）、８．０μｍ（ＡＣ９５００−ＳＩ）、４μｍ（市販品：電気化学工業株式会社製）であった。なお、これらの無機フィラーについて試験１の場合と比較して乾燥を徹底し水分による影響を極力排除した。

図９には微粉末状窒化ホウ素単独の反射率を、図１０には微粉末状アルミナ単独の反射率を参考として示す。

シリコーン樹脂のＡ液及びＢ液と無機フィラーとをそれぞれの所定比に基づいて混合した。混合は混練機（２０００ｒｐｍ）にて３００秒間行った。その後、ロール間のクリアランスを２０μｍに設定した３本ロールを用い、ロール間を一度通過させて各試験例の紫外線反射組成物とした。更に混練機（２０００ｒｐｍ）にて混練を６０秒間行った。

（試験及び結果）
各試験例の紫外線反射組成物について、隠蔽率試験紙に膜厚１０００μｍとなるように塗布し、１００℃で１時間硬化させた。その後、波長２５０ｎｍから４００ｎｍの範囲における光線反射率を測定した。得られた結果を図６〜図８に示す。また、各無機フィラーについて、そのままの状態で光線反射率を測定した結果を図９（ＢＮ）及び図１０（アルミナ）に示す。なお、図中において、特に明示せずに粒径のみが記載されている場合にはアルミナである。

図６から明らかなように、ＢＮにおいては粒径が０．８μｍ及び２μｍの場合において高い紫外線反射率を示すことが分かった。なお、粒径が４μｍのＢＮの反射率が低いのは不純物濃度が高いためであると推測される。詳細は示さないが粒径が４μｍのＢＮの不純物濃度が他のＢＮよりも不純物濃度が高かった。粒径が４μｍのＢＮを除くと概ね粒径が小さい方が反射率は高かった。

また、図７より明らかなように、０．８μｍのＢＮにおいて濃度３０％以上で反射率はほぼ飽和することが分かった。そして、濃度１０％においても満足できる反射率を示すことが明らかになった。

図８より明らかなように、粒径が０．７μｍ、３μｍの高純度アルミナにおいて高い反射率を示すことが分かった。０．７μｍと同じ粒径であっても通常品においては若干、反射率が低下することが分かった。高純度品と通常品とで組成を比較すると、通常品においてはＴｉを数十ｐｐｍ含有することが分かった。チタニアは紫外域に高い吸光度を有し、図５で示すように、反射率が低いからである。

なお、ＢＮ粉末のみで反射率を測定した結果である図９とアルミナ粉末のみの測定結果である図１０とより、ＢＮ及びアルミナの双方において、粉末自身に紫外線を反射する性質があることが分かり、他の結果と併せて考えると、ＢＮ及びアルミナは、それらの素材に対し屈折率がある程度異なるシリコーン樹脂と組み合わせることで紫外線が反射可能な組成物を提供できることが更に明確になった。

Claims (6)

1. ヒドロシリル化反応による硬化後に紫外領域を吸収しないシリコーン樹脂を含有し、硬化可能なマトリクスと、
   前記マトリクス中に分散された微粉末状のアルミナを含有する無機フィラーとを有し、
   前記無機フィラーは体積平均粒径が０．１μｍ以上１０μｍ未満であり、
   前記無機フィラーの含有量は全体の質量を基準として１０質量％〜５０質量％であることを特徴とする紫外線反射組成物。
2. 前記無機フィラーは真球度が０．９以上である請求項１に記載の紫外線反射組成物。
3. 前記無機フィラーは金属アルミニウムを酸素と反応させることで得られる球状アルミナである請求項１又は２に記載の紫外線反射組成物。
4. 前記無機フィラーは破砕アルミナを加熱熔融することで得られる球状アルミナである請求項１又は２に記載の紫外線反射組成物。
5. 前記シリコーン樹脂は硬化後に芳香族原子団、不飽和結合、共役構造を化学構造中に有さない請求項１〜４の何れか１項に記載の紫外線反射組成物。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の紫外線反射組成物を成形後、硬化させたことを特徴とする紫外線反射成形品。

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