JPH0277628A

JPH0277628A - 光量計

Info

Publication number: JPH0277628A
Application number: JP22927288A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Tomita; 冨田　善美; Masatoshi Takei; 武居　正俊
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1988-09-13
Filing date: 1988-09-13
Publication date: 1990-03-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、紫外線の照射量を表示するする光量計に関す
る。

〔従来の技術〕

フォトクロミズムを応用した光量計は、光による着色の
程度が光吸収量に依存することを利用したもので、その
着色の度合によって定性的に光量を知ることができる。

更に、その吸光度の測定によって定量的に光量を求める
こともできる。

フォトクロミズムを光量計に応用することは、１９２７
年に発明され、トリフェニルメタン系ロイコ色素を紙に
染み込ませたものが提案された〔ジー・エイチ・ブラウ
ン（Ｇ、Ｈ，Ｂｒｏｗｎ）著、“フォトクロミズム（Ｐ
ｈｏｔｏｃｈｒｏｎ＋ｉｓｍ）　”　＋　　ウィリー−
インターサイエンス（Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅ
ｎｃｅ）社発行。

１９７１年出版２第７３８頁〕。この方法では、着色の
度合を標準色と比較することによって光量を求める。

しかしながら、フォトクロミズムにおける着色の度合を
利用する光量計の場合、着色による変化がかなり大きく
ないと、光量計として用をなさない。また、フォトクロ
ミック化合物の種類によっては、温度依存性のためその
着色が暗反応的に元に戻るものもあり、このような化合
物を着色の度合によって表示する光量計に用いることは
不適当である。また、光量計は何回も繰返し使用される
ので、反復使用性も必要である。以上の点を満足したも
のは、これまでまだ存在せず、フォトクロミズムを応用
した光量計は実用化されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

フォトクロミズムを応用して紫外線光量を単一色で着色
の度合（濃度差）によってのみ表示しようとする方法は
、その濃度差を肉眼によって容易に識別するのが困難な
ことが多く、簡便に光量を知ることができない。

本発明の課題は、人間が視認することのできない紫外線
をフォトクロミズムを用いてその光量に応じて色彩的に
表示し、その光量を簡単に知ることのできる光量計を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、紫外線照射による着色時の色と紫外線に対す
る感度とがそれぞれ相違する少なくとも２種類のフォト
クロミック材料を個々に視認し得るように配設した光量
計に係るものである。

この場合、紫外線照射による着色時の色と紫外線に対す
る感度とがそれぞれ相違する３種類又はそれ以上のフォ
トクロミック材料を紫外線に対する感度の高低の順に隣
接させて配列するのが好ましい。また、これらのフォト
クロミック材料の紫外線照射による着色前と同じ色をし
た見本および着色後と同じ色をした見本を、対照用とし
て、上記フォトクロミック材料に隣接させて設けておく
と便利である。

〔作用〕

紫外線の照射量が小さいときと大きいときとで、紫外線
照射により着色される色の種類やその着色状態が異なる
ので、紫外線の照射量を肉眼によって容易に視認するこ
とができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例による光量計を第１図〜第５図を参照
しながら説明する。

第１図に光量計の全体の構成を示すが、同図において、
２．５．８がそれぞれフォトクロミック効果のある赤、
緑、青色をしたフォトクロミック材料であり、１と３．
４と６．７と９は対照用の色見本である。

本発明において用いることができるフォトクロミンク材
料として、次の一般式で表わすことができる有機系フォ
トクロミック化合物を挙げることがきる。　　□ 一般式〔上の一般式において、Ｒ１とＲ１は水素原子、ハロゲ
ン原子、シアノ基、炭素数１〜６のアルキル基、ニトロ
基または炭素数１〜６のアルコキシ基、Ｒ２は炭素数１
〜７のアルキル基、−（ＣＨｚ）−Ｃ０ＯＨ。

Ｋ９　　　に９（Ｒ１１は炭素数１〜６のアルキル基、Ｒ１は水素原子
またはフン素原子であって、互いに同一であってもなく
てもよい。ｎは１〜４の整数）、Ｒ４とＲ５は炭素数１
〜６のアルキル基、Ｒ６はＣＨ基または窒素原子、Ｒ７
は水素原子またはピペリジン基をそれぞれ示す。〕代表的な例としては次のものがある。

１．３．３−トリメチルスピロ（インドリノ−２゜３′
−ナフト（２，１−ｂ）（１，４）−オキサジン）１．３，３．５−テトラメチルスピロ（インドリノ−２
，３′−ナフト（２，１−ｂ）（１，４）−オキサジン
）５−クロロ−１，３，３−）リメチルスピロ（インドリ
ノ−２，３′−ナフト（２，１−ｂ）（１，４）−オキ
サジン）５−メトキシ−１，３，３−）す゛メチルスピロ　（イ
ンドリノ−２，３′−ナフト（２，１−ｂ）（ｌ、４）
−オキサジン）１−β−カルボキシエチル−３，３−ジメチルスピロ（
インドリノ−２，３′−ナフト　（２，１−ｂ）（１，
４）−オキサジン）１−β−カルボキシエチル−２，３，５−トリメチルス
ピロ（インドリノ−２，３′−ナフト（２，１−ｂ）（
１，４）−オキサジン）１−β−カルボキシエチル−３，３−ヅメルー５＝メト
キシスピロ（インドリノ−２，３′−ナフト（２，１−
ｂ）（１，４）−オキサジン）１．３．３．４．５−ペ
ンタメチル−９′−メトキシスピロ（インドリノ−２，
３′−ナフト（２，１−ｂ）（１，４）−オキサジン）１．３，３．５．６−ベンタメチルー９′−メトキシス
ピロ（インドリノ−２，３７−ナフト（２，１−ｂ）（
１，４）−オキサジン）本実施例で使用したフォトクロミック材料は、紫外線照
射による着色時の色がそれぞれ赤、緑、青色となる３種
類であり、フォトクロミンク化合物およびマトリックス
樹脂のそれぞれの種類と成分比とを変えることによって
、紫外線照射による着色時の色と紫外線に対する感度と
をそれぞれ変えである。これらの材料を下記を示すよう
にして得たが、以下では赤、緑、青色の各フォトクロミ
ック材料をそれぞれ試料Ａ、Ｂ、Ｃと呼ぶことにする。

〈試料Ａ〉赤色フォトクロミック材料有機系フォトクロミンク化合物として次の式のメタクリ
ル酸メチル９９．５重量部に２，２′−アゾビスブチル
ニトリル（Ａ　Ｉ　ＢＮ）　　５０　ｐｐｍを混合し、
７０℃で１時間水浴中で混合攪拌しながら重合し、引き
続きＡＩＢＮ５０ｐｐｍを加えて１時間同様に重合して
、予備重合液を得た。

次に、この予備重合液に上記フォトクロミック化合物を
０．５重量部混合し、更に２，２′−アゾビス（２，４
−ジメチルバレロニトリル）５０ｐｐｍを混合し、これ
を周囲（縁部）がゴムでシールされた２枚のガラス板の
間に注入した。

このガラス板の間を５℃／時間の昇温速度で５０〜７０
℃の範囲にし、水浴中で重合した後、全体を８５℃で３
０分間アニールした。冷却後、上記ガラス板から取り出
して試料Ａを得た。なお、この取り出しは容易に行うこ
とができた。

く試料Ｂ〉緑色フォトクロミック材料有機系フォトクロミンク化合物として次式の構造のもの
を用いた。

次の構造をしたエポキシ樹脂（ただし、ｎは１〜１０の整数）１０〜９０重量部、好ましくは２０〜８０重量部と、次
の構造をしたアミン（Ｒ１−Ｒ４は炭素数１〜５のアルキル基）９０〜１０
重量部、好ましくは８０〜２０重量部と、上記フォトク
ロミック化合物２．０重量部とを混合し、室温で硬化さ
せて試料Ｂを得た。

く試料Ｃ〉青色フォトクロミック材料有機系フォトクロミック化合物として次の構造のものを
用いた。

メタクリル酸メチル９９．５重量部に２．２′−アゾビ
スブチルニトリル（ＡＩＢＮ）５０　ｐｐｍを混合し、
７０℃で１時間水浴中で混合攪拌しながら重合し、引き
続きＡＩＢＮ５０ｐｐｍを加えて１時間同様に重合して
、予備重合液を得た。

次に、この予備重合液に上記フォトクロミック化合物を
０．５重量部混合し、更に２．２′−アゾビス（２，４
−ジメチルバレロニトリル＞５０ｐｐｍを混合し、これ
を周囲（縁部）がゴムでシールされた２枚のガラス板の
間に注入した。

このガラス板の間を５℃／時間の昇温速度で５０〜７０
°Ｃの範囲にし、水浴中で重合した後、全体を８５℃で
３０分間アニールした。冷却後、上記ガラス板から取り
出して試料Ｃを得た。なお、この取り出しは容易に行な
うことができた。

以上のようにして得た３種類のフォトクロミック材料の
紫外線特性を、励起光源として５００Ｗ超高圧水銀灯を
用い紫外線照度１．０　ｍＷ／　ｃ　ｍ”の条件で調べ
、各々の分光吸光度曲線を得た。

試、料Ａの分光吸光度曲線を第２図、試料Ｂの分光吸光
度曲線を第３図、試料Ｃの分光吸光度曲線を第４図にそ
れぞれ示す。これらの図から紫外線照射によって、試料
Ａは５７０ｎｍ、試料Ｂは６２０ｎｍ、試料Ｃは６００
ｎｍのそれぞれの波長において吸収極大を持つことがわ
かる。これらの図において、紫外線照射前の退色状態の
ときの吸光度を測定した曲線がそれぞれａ、ｃ、ｅで、
紫外線照射後の着色状態のときに測定した曲線がそれぞ
れす、ｄ、ｆである。

更に、試料Ａ、Ｂ、Ｃについて、紫外線に対する感度を
知るために紫外線照度を変化させて、第５図に示す紫外
線照度と紫外線照射前後の吸光度差との関係を得た。測
定した吸光度の波長は試料Ａでは５７０ｎｍ、試料Ｂで
は６２０ｎｍ、試料Ｃでは６００ｎｍであった。照射時
間は１分間であり、着色はほぼ平衡状態に達していた。

また、これらの試料のフォトクロミック反応は可逆的に
変化し、退色も紫外線照射終了後約１分間で平衡状態と
なった。

第５図から、紫外線照度と各々の試料の紫外線照射前後
の吸光度差とはほぼ比例関係にあり、試料Ａ、Ｂ、Ｃの
順で紫外線に対する感度が高いことがわかる。

第１図に示す光量計において、１．２．３は試料Ａ（赤
色）、４．５．６は試料Ｂ（緑色）、７．８．９は試料
Ｃ（青色）をそれぞれ用いて作製した。これらは、厚さ
がそれぞれ、１．２．３では１．５１諷、３．４．５で
は０．９ｍｍ、６．７．８では１．９ｎ程度の薄板状で
あり、同図に示すように、２．５．８は四角形で、１．
３．４．６．７．９は三角形であった。なお、これら１
〜９の形状は必要に応じて任意に選定し得るのは言うま
でもない。

第１図に示す光量計は、直径が例えば５１の円板形状の
ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）白色透明板ｌｌ上
にこれとほぼ同形のＰＭＭＡ無色透明Ｆｉｌｏを重ね合
せて結合することにより構成した台を備えている。そし
て、この台の上には、１〜９の板状体とほぼ同形状で厚
みもほぼ同じ凹部が予め形成されており、これらの凹部
に１〜９の板状体がはめ込まれて接着などにより固定さ
れている。１と３．４と６．７と９は紫外線吸収剤とし
ての２−（５−メチル−２−ビトロキシフェニル）ベン
ゾトリアゾール５％を含有しており、紫外線に対してフ
ォトクロミック効果を示さない。

ｌと２．４と５．７と８はそれぞれの試料中のフォトク
ロミンク化合物の濃度が同じである。３．６．９はそれ
ぞれ２．５．９よりもフォトクロミック化合物の濃度が
高くて約１０重量％となっている。１．４．７は２．５
．８が紫外線によって着色する前の色を示し、また、３
．６．９は紫外線によって着色した後の色を示し、これ
らは第１図に示すようにそれぞれ２．５．８の両側に対
照用色見本として配置されている。

以上説明した１〜９の板状体についてまとめると次の表
のようになる。

（以下、余白次頁につづく）本実施例による光量計に紫外線が照射されると、紫外線
照度が比較的弱い時は、第１図の２が濃い赤色に変わっ
て３の色に近づき、５と８の色は変化しない。紫外線照
度が少し強くなると、２の赤色のみならず、５の緑色も
濃くなって６の色に近づく。更に紫外線照度が強くなる
と、８の青色も変化して濃くなり、全てが着色する。

本実施例による光量計は、上述のように紫外線照度の強
弱によってその色が順に変化するが、どのような照度で
変化するかを第５図を用いて以下に説明する。

フォトクロミンク材料に紫外線を照射すると、その照度
に比例して紫外線照射前後の吸光度差が増加する。吸光
度差が変化するということは、濃度差が変化するためで
あるが、吸光度は光を吸収する物質の分子数に比例する
というベールの法則によって、この両者は比例関係とな
る。しかし、この分子数が多くなる（濃度が高くなる）
と、比例関係は成立しな（なり、分子数が多くなっても
吸光度差はさして増えない。この比例関係のほぼ上限は
吸光度差で０．７５のときであ°る。また、吸光度差が
０．２５以上になると、紫外線照射前後の濃度差が識別
できるようになる。従って、吸光度差の範囲が０．２５
〜０．７５であるとき、視覚によって濃度差が最も明瞭
に識別できて読取り誤差も少ない。

この範囲をはずれると、濃度差の識別は困難となる。こ
の吸光度差の範囲に相当する紫外線照度の範囲を第５図
から求めると、それぞれ試料へでは０．６〜１．９ｍ　
Ｗ　／　ｃｒＡ、試料Ｂでは０．８〜２．５ｍＷ／−１
試料Ｃでは２．１〜６．４ｍＷ／ｃａｌである。試料Ａ
、Ｂ、Ｃをそれぞれ個々に用いると、上述の各々の紫外
線照度の範囲だけしか検知できないが、これらの３種類
の試料Ａ、ＢＳＣを組合せると、検知できる紫外線照度
範囲は０．６〜６．４ｍＷ／ａａと広くなる。

、以上のように、視覚的に着色をはっきりと識別できる
のは、吸光度差が０．２５以上になったときである。本
実施例の光量計における３、６．９の色見本はそれぞれ
この吸光度差（０，２５）に対応したものである。従っ
て、光量計に照射される紫外線照度が０．６ｍＷ／ｃｍ
程度であれば２のみ、即ち赤色だけが着色し、３に示す
色見本と同程度になる。

また、０．８ｍＷ／ｃＩ１１程度になると、２と５、即
ち赤色に加えて緑色も着色し、２の赤色は３の色見本よ
りも濃くなり、５の緑色は６の色見本と同程度になる。

更に、２．１ｍＷ／ｃａｌ程度になると、２．５．８、
即ち赤、緑、青の３色が着色し、２の赤色と５の緑色は
更に濃くなり、８の青色は９の色見本と同程度となる。

これによって、紫外線照度を明瞭に３段階にわけて知る
ことができる。

なお、紫外線照度が０．６．０．８および２．１ｍＷ／
　ｃｄであるときの太陽光とは、それぞれ夏期晴天日の
朝か夕の窓越し日光、その直射日光、夏期晴天日の真昼
の直射日光にほぼ相当する。

本実施例では、第１図において、１．３には２と、４．
６には５と、７．９には８とそれぞれ同一のフォトクロ
ミック化合物を用いたが、１．３と４．６と７．９とは
対照用の色見本として用いているだけであるから、色が
同じものであれば他の材料を使用してもよい。なお、本
実施例では、紫外線の照射前および後のそれぞれの色を
示す対照用色見本１．３と４．６と７．９とが設けられ
ているので、フォトクロミック材料２．５．８の着色状
態の視認は、熟練を要せず極めて容易である。また、本
実施例では、白色透明板１１及び無色透明板１０の形状
をそれぞれ円板形状とすると共にその直径を例えば５　
ｃｍとしたが、゛これらの形状及び大きさは任意に選定
することができ、特に小型に構成すれば、掘めて簡便な
携帯用光量計を得ることができる。

また、本実施例では、フォトクロミック材料の紫外線に
対する感度を、フォトクロミック化合物とマトリックス
との成分比によって変えているが、紫外線吸収剤や増感
剤の添加などによって変えてもよい。

さらにまた、本実施例では、３種類の色を用いたが、色
の種類を増やすと共に各々の感度を変えれば、紫外線光
量を更に何段階にもわけて色彩的に表示することもでき
る。

また、紫外線吸収剤として、２−〔２−ヒドロキシ−３
，５−ビス（α、α−ジメチルベンジル）フ、エニル〕
−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（３，５−ジ−ｔ−
ブチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール
なども用いることができる。

〔発明の効果〕

本発明による光量計は、次のような効果を奏する。

■紫外線光量は視覚ではとらえることのできない物理量
であるが、この紫外線光量を視覚的に識別が極めて容易
な複数種類の色の変化に変換することができるので、紫
外線光量を極めて簡便に表示できると共にこれを極めて
容易に視認することができる。

■光量計の着色・退色反応は通常はほぼ１分間以内に平
衡状態に達し、繰返して使用でき、毎日使用しても通常
は数カ月以上持つから、反復使用性および耐久性に富ん
でいる。

■取扱いが極めて容易で故障がなく、しかも、大きさ・
形状なども任意に選定す°ることができる。

■構造が簡単で大量生産できるので、安価である。

■紫外線は工学や医学などの多くの分野で用いられてお
り、また、紫外線は有害な場合もあるので、本発明によ
る光量計の応用は極めて多方面にわたる。例えば、紫外
線を工学的プロセスに使用した場合の工程管理のための
光量の表示手段、食品・ビール・化学薬品・医薬品など
が有害な紫外線から保護されているかどうかのチエツク
用、屋外におけるサングラス・スキー用ゴーグルなどの
着用時や化粧時の紫外線光量のチエツク用などに応用す
ることができる。また、色がカラフルで美しいので、こ
の光量計を化粧品ケースの外側につけて、その日の色の
状態で適度な紫外線吸収剤の量を選択するなどの応用例
がさらに考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光量計の斜視図、第２
図〜第４図は第１図に示す光量計に用いた試料ＡＳＢＳ
Ｃについての波長と吸光度の関係を示す分光吸光度曲線
図、第５図は第１図に示す試料Ａ、Ｂ、Ｃについての紫
外線照度と紫外線照射前後の吸光度差との関係を示す曲
線図である。なお図面に用いた符号において、２・・・−・−−−一−−−−・−赤色フォトクロミッ
ク材料５・・−・−・−・−・・−・緑色フォトクロミ
ック材料８・−・・−・・−・−青色フォトクロミック
材料１０−・・・・−・・・・−・・・−・−無色透明
板１　ｔ−−−−−−一・・−・・−・−・・白色透明
板である。

Claims

【特許請求の範囲】

紫外線照射による着色時の色と紫外線に対する感度とが
それぞれ相違する少なくとも２種類のフォトクロミック
材料を個々に視認し得るように配設した光量計。