構造色加飾技術

　構造色加飾技術　（２０１３／０８／０１改訂版）
MTO技術研究所　桝井捷平
光の波長あるいはそれ以下の微細構造による発色現象を構造色（structural color）
と言い、玉虫、シャボン玉、オパール等自然界で多く見られ、色々な分野の方が研究
をされている。
構造色は、「見る角度に応じて、様々な色彩が見られること」、「紫外線などにより脱
色することがない」などの特徴があり、プラスチックに適用しようとする試みも多く見ら
れ、実用化も進んでいる。
ここでは、構造色の原理ならびにプラスチックにおける構造色を利用した加飾技術
について、まとめて紹介する。
構造色加飾
構造色加飾の最近の動向
構造色（structural color）をプラスチックの加飾に応用したのが、構造色加飾であ
り、下記のような技術が開発され、実用化されている。
１．ナノ多層フィルム
金属調、モルフォ蝶の構造色、他の色の
構造色表現（ 東レのPICASUS等）
２．微細多層膜蒸着、薄肉蒸着
レインボー色、見る方向で色の変化実現。
ナノ多層フィルム
（津田工業等）
３．ゆらぎ華飾
微細多層蒸着
ランダム凹凸面設計技術等で「モルフォ蝶」
の色を再現（三光合成）
ゆらぎ華
４．構造色コート剤
コア／シェル粒子とモノマー、溶剤からなるの塗工液をコートしてＵＶ硬化（日油）
５．自己配列により発色して異なる層構造を形成する発色性高分子
ブロックコポリマーが、自己配列して発色　（Sheffield大学）　構造色加飾
構造色の仕組み（１）
構造色（structural color）は、光の波長あるいはそれ以下の微細構造による
発色現象を指す。「見る角度に応じて、様々な色彩が見られること」、
「紫外線などにより脱色することがない」などの 特徴がある。
しゃぼんだま
（薄膜干渉）
CD
（格子構造干渉）
玉虫
（多層膜干渉）
モルフォ蝶
（格子構造干渉）
貝殻の内側
（多層膜干渉）
オパール
（微粒子散乱）
構造色加飾
構造色の仕組み（２）
薄膜干渉　薄い膜の表と裏と
から反射された光は干渉して
波長により強め合ったり弱め
合ったりする
光散乱　波長より微小な粒子
による光の散乱は方向性は
ないが、振動数の４乗に比例
して散乱強度が増す
多層膜干渉　多層膜による
干渉は特定の入射・反射方
向に対し決まった波長の光
だけ強く反射される
Mie散乱　波長と同じ程度
の粒子による光の散乱は
波長と粒子サイズの比に
より方向性が異なる
回折格子　規則的に並んだ
物体によって、波長に依存し
た方向性のある光の回折を
行う
屈 折　物質の屈折率が波長
によって違う（分散）ことにより
波長の異なる光が屈折により
分離する
兵庫県立大学高度産業科学技術
研究所　松井真二　教授
モルフォ蝶の標本
モルフォ蝶の鱗粉の表面
鱗粉の断面構造のイメージ図
（表面は、μmオーダーの微細な鱗
（モルフォ蝶の鱗粉には、超微細な格
子状の溝が等間隔で多数刻まれてい
て、それぞれの溝の側面には棚状の
襞がついている）
状の「鱗粉」で被われている）
各列とも高さ3μm、幅1.2μm、長さ20μm
この襞構造１列を析出させる約20分を要す
る。
再現方法
「集束イオンビーム装置」を使い、細く
絞ったガリウムイオンを原料ガスに当て
てカーボンの粒を析出させていく
構造を変えることで７色が可能と言われ
ている
再現された断面構造
構造色加飾
プラスチックにおける構造色加飾
微細多層構造にすることで、着色材なしで、色表現ができます。
１．ナノ多層フィルム
＊金属調、モルフォ蝶の構造色、他の色の構造色表現
東レ：PICASUS、帝人ﾃﾞｭﾎﾟﾝﾌｨﾙﾑ：超多層MFL、リンテック：REVI
２．微細多層膜蒸着
＊レインボー色、見る方向で色が変化実現。　津田工業等
３．ゆらぎ華飾
＊ナノ微細金型加工、ナノ微細転写成形、光学系多層膜成膜およびランダム凹凸
面設計技術を組合せて「モルフォ蝶」の色を再現。　三光合成
４．構造色コート剤
＊コア／シェル粒子とモノマー、溶剤からなるの塗工液をコートしてＵＶ硬化。　日油
５．自己配列により発色して異なる層構造を形成する発色性高分子
＊ポリスチレンやポリイソプレンなどからなるブロックコポリマーが、自己配列して
発色　Sheffield大学（英）　（European ＰｌａｓｔｉｃNews 2011年6月号　p12）　構造色加飾
薄肉多層フィルムによる構造色
薄肉多層構造で、それぞれの界面
での反射光、透過光の位相差が特
定条件を満たすと→
干渉により反射光は強めあう光学
干渉現象が起こり、干渉が可視光
域にあると、フィルムが発色する
青
緑 赤
屈折率の異なる２種を交互に積層し、
周期が２００ｎｍで厚さを変化させた
時の各波長の反射率は
帝人ﾃﾞｭﾎﾟﾝﾌｨﾙﾑ：
超多層MLF
東レ：
PICASUS
リンテック：
REVI
構造色加飾
回折格子による発色
構造色加飾
三光合成のゆらぎ華飾
MERT(Morpho Exclusive Resin Technology)
モルフォチョウ標本
MERTサンプル
ギョーシェ模様1
(青 金属反射膜有)
構造色加飾
その他の構造色加飾
津田工業（多層、薄肉蒸着）
メルク社パール顔料　”Ｉｒｉｏｄｉｎ”による構造色　天然マイカの表面を酸化チタン
及び酸化鉄などの、高屈折率
の金属酸化物で被覆した無機
パール顔料。
屈折率の高い酸化チタンの層
と、屈折率の低いマイカ及び周
りの媒体との境界で反射した光
がパール光沢をもたらす。
日本油脂　構造色コート剤（微細粒子光散乱）　CD（格子構造干渉）