[发明专利]装饰性水性组合物及其制造方法

说明书

本发明的课题在于提供在水性分散介质中均匀而稳定地分散有由蛋白石型胶体晶体形成的粒子、通过光的干涉而呈现出结构色的装饰性水性组合物及其制造方法。为了解决上述课题，本发明的装饰性水性组合物在溶解有高分子的水性分散介质中分散有蛋白石型胶体晶体的粒子，该蛋白石型胶体晶体的粒子的平均粒径为10nm以上且1000nm以下的范围且粒径的变动系数为20％以内。因此，本发明的装饰性水性组合物在水性分散介质中均匀而稳定地分散有蛋白石型胶体晶体、可通过光的干涉而呈现出结构色。因此可以适宜用于化妆水等。

技术领域

本发明涉及在水性分散介质中分散有蛋白石型的胶体晶体、且通过布拉格衍射显示出结构色的装饰性水性组合物及其制造方法。

背景技术

胶体晶体是指，具有数nm～数μm的大小且粒径一致的粒子形成为周期性地规则排列而成的有序结构的晶体。胶体晶体与一般的晶体同样地，与晶面间隔相应的电磁波发生布拉格衍射。对于其衍射波长，可以通过选择制造条件(粒子浓度、粒径、粒子或介质的折射率等)而设定为可见光区域、红外区域等各种波长区域。因此，已开发了使胶体晶体分散于水性分散介质中而制成闪亮的装饰性水性组合物的技术(例如专利文献1～3)。

另一方面，作为胶体晶体，众所周知的有三种类型。

第一是带电型胶体晶体，其在通过表面电荷而带电的胶体粒子的分散体系(带电胶体体系)中，由于在粒子间发生作用的静电斥力而形成。如图1所示，静电斥力小时，胶体粒子会通过布朗运动而自由地无规运动，因而处于随机的位置。然而，静电斥力变强时，粒子会想要尽可能地远离其它粒子，其结果，会形成以给定的晶格间距排列的胶体晶体。静电斥力可波及到长距离，因此，在粒子浓度低(即，粒子间的距离长)的部位会生成晶体。

第二是在粒子间仅有刚体球排斥作用的刚体球系胶体晶体。在有限的空间内大量塞满宏观的球时，球会像晶体那样规则排列，而刚体球系胶体晶体与该现象是相似的。结晶化的控制参数仅为分散液中的粒子体积分率φ，如图2所示，结晶化在φ＝0.49左右发生(称为阿尔得跃迁(alder transition))。在φ＞0.49的高浓度条件下，与粒子的排列无规的情况相比，粒子的排列为优选的情况下，可配置的粒子数量变多，因此，与无序状态相比，结晶状态下熵反而变大。因此，刚体球系胶体晶体不是在最密填充条件下、而是在粒子彼此未接触的状态下形成了晶体结构。

第三是蛋白石型胶体晶体，如图2的最右侧所示，具有粒子彼此接触而填充的晶体结构。宝石的蛋白石为粒径一致的二氧化硅(SiO₂)微粒沉降并发生了最密填充的胶体晶体，一般将胶体微粒经最密填充结晶而成的胶体晶体称为蛋白石型胶体晶体。此时的体积分率根据晶体结构而不同，例如，体心立方晶格为0.68，面心立方晶格为0.74左右。

上述的专利文献1～3中记载的装饰性水性组合物利用了上述3种胶体晶体中的带电型胶体晶体。即，带电型胶体晶体在水性分散介质中形成，通过可见光的干涉而成为具有闪亮的结构色的液体。因此，已有方案提出将其应用于化妆水等，

然而，带电型胶体晶体的盐浓度变高时，电斥力变小，难以将胶体粒子保持为一定的距离。例如，在胶体粒子稀少的情况下，盐浓度为数10μM以上时变得无法形成带电型胶体晶体。另外，胶体粒子的浓度为10％以上时，盐浓度为0.1mM左右以上即变得无法形成带电型胶体晶体。因此，盐浓度0.1mM以上时，无法形成稳定的带电型胶体。而由于在化妆水等化妆品中含有离子性的添加物、pH的缓冲剂，因此在实用上难以用于化妆品的装饰等。

另一方面，就刚体球系胶体晶体而言，需要达到粒子的体积分率为0.5以上这样的高浓度，因此，难以将其用于化妆品的装饰等。另外，关于蛋白石型胶体晶体，由于需要达到粒子的体积分率为0.74以上这样的更高浓度，因此，想要将其用于化妆品的装饰等是更为困难的。

也考虑了将刚体球系胶体晶体、蛋白石型胶体晶体粉碎并使其在分散介质中分散而发挥出结构色，但由于难以使这些胶体晶体的微粉碎物在液体中长期稳定地分散，因而均匀的显色仍然是困难的。