JPH09143464A - 高輝度長残光性蓄光材料及びその製造方法 - Google Patents

高輝度長残光性蓄光材料及びその製造方法

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JPH09143464A
JPH09143464A JP7267184A JP26718495A JPH09143464A JP H09143464 A JPH09143464 A JP H09143464A JP 7267184 A JP7267184 A JP 7267184A JP 26718495 A JP26718495 A JP 26718495A JP H09143464 A JPH09143464 A JP H09143464A
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軍 李
Hotei Ri
鵬程 李
Hozen Ryu
宝善 劉
▲かく▼慶隆
Keiryu Kaku
Ken Jo
謙 徐
Atsushi Ogura
厚 小椋
▲かく▼慶芬
Keifun Kaku
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BEIJING CITY FENGTAI KOGYO TOSO HORYOSHO
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Abstract

(57)【要約】 【課題】長残光を有し、かつ輝度が高い蓄光材料の提供
及び該蓄光材料を簡単な製造設備で安全に製造すること 【解決手段】本発明の高輝度長残光性蓄光材料は、一般
式 MO・(n−x)〔aAl2 3 (α)+(1−
a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3 :R〔式中、Mは
アルカリ土類金属を表し、Rは稀土類元素を表し、aは
0.5<a≦0.99であり、xは0.001≦x≦
0.35、nは1≦n≦8である。〕で表される焼成体
であり、Mがストロンチウム、Rがユウロピウムとき特
に好ましい。またaの範囲が0.8≦a≦0.9、xが
0.05≦x≦0.1のとき特に好ましい。前記の高輝
度長残光性蓄光材料は、すべての原料を粉砕、混合した
後、焼成する工程粉砕する工程ついで、粉砕物を
還元する工程を主として行う。更にとの工程を同時
に行なうことができる。またの還元工程において、還
元剤としてカーボン粉末を使用することをができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高輝度長残光性蓄
光材料及びその製造方法に関し、更に詳しくは200n
m〜450nmの紫外線で励起されることにより残光性
が長くしかも高輝度を呈する蓄光材料及びその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、時計の文字盤や安全標識板などに
使用されている夜光塗料は、硫化物、例えば硫化亜鉛を
銅で賦活して得られる燐光材料(ZnS:Cu)を塗料
やインクに混練したものである。この硫化物は、ある範
囲の波長の紫外線等のエネルギーを吸収することにより
励起して発光するので、蓄光材料の発光メカニズムと同
様である。しかしながら、これらの硫化物は残光性が殆
どなく、または化学的に不安定であるため耐光性がよく
ないなどの欠点があるので実用上に問題点が多い。この
ような硫化物を例えば、夜光時計に使用する場合、人間
の目で認識可能な残光時間は20分〜30分程度で実用
的ではなく、また紫外線により光分解して発光機能を消
失するため屋外での使用には不十分であった。
【0003】従来、前述の如き硫化物の残光時間を長く
するために、該硫化物に放射線物質、例えばプロメチウ
ム(Pm)などを添加して自発光性を付与する手段が用
いられているが、放射性物質を用いる場合は、人体に及
ぼす弊害を考慮した処置をとらなければならないことや
使用の際の取り扱いに厳しい管理が要求されること、ま
た製造に供した器具や洗浄排水などの廃棄物の処分に大
変な費用を要するなどの理由で殆ど実用化されていない
のが現状である。
【0004】一方、これらの硫化物系燐光材料とは異な
る発光体として、アルカリ土類金属のアルミネートに稀
土類元素のユウロピウムを添加した蛍光材料が提案され
ている。例えば、米国特許第3,294,699号明細
書には二価ユウロピウムを賦活剤とするストロンチウム
アルミネート(SrAl2 4 :Eu)が開示されてい
る。その二価ユウロピウムの添加量は、ストロンチウム
アルミネートに対してモル%で2〜8モル%である。こ
の蛍光材料を紫外線で励起した場合の発光ピーク波長は
520nmである。しかしながら、このような蛍光材料
は残光性が殆どなく、前述の如き燐光材料ないし蓄光材
料とは区別されている。
【0005】また同様に他の例としてストロンチウムア
ルミネートにアルカリ土類金属を添加した蛍光材料があ
る。例えば、英国特許第1,190,520号明細書に
は二価ユウロピウムで賦活した蛍光材料、Bax Sry
Caz Eup Al1219(x+y+z+p=1で、x、
y、zの一つ又は二つは0でもよく、0.1≧p≧0.
001である。)が開示されている。この蛍光材料の紫
外線による励起によって発光するピーク波長は380n
m〜440nmである。これらの蛍光材料は、何れも紫
外線か電子線などで励起して発光し、主としてブラウン
管に使用されている。
【0006】また硼素含有SrAl2 4 系発光材料と
しては、例えば、ヨーロッパ特許出願公開番号第009
4132号公報にSrAl2 4 構造にフラックス剤と
して酸化硼素を添加したものが記載されているが、その
添加量は、0.002モルから.1モルまでと限定され
ており、残光性に乏しい。
【0007】この他、例えば、特開平7−11250
に、SrAl2 4 結晶体からなる蓄光材料の製造に際
し、フラックス剤として酸化硼素を添加しているが、そ
の添加量は、1〜10%に限定されている。酸化硼素添
加量の限定理由として、1重量%以下であるとフラック
ス効果がなく、10重量%を越えると焼成物が固化し、
その後の粉砕、分級作業が困難となるからである。
【0008】近年、所望の光エネルギーで励起させるこ
とにより残光時間の長い発光材料が開発された。例え
ば、中国特許出願公開番号CN1053807Aには長
残光性発光材料に関する発明が開示されている。この長
残光性発光材料は、一般式 m(Sr1-x Eux )O・
nAl2 3 ・yB2 3 〔但し、1≦m≦5、1≦n
≦8、0.001≦y≦0.35〕で表されるものであ
る。この長残光性発光材料は、アルミニウム、ストロン
チウム及びユウロピウムの二価の酸化物或いは加熱後こ
れらの酸化物を生成できる塩類を原料とし、1200℃
〜1600℃で焼成した後、1000℃〜1400℃で
チッ素と水素の還元雰囲気で還元する工程により製造さ
れる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この長
残光発光材料は、残光時間が実際には4〜5時間あるも
のの初期輝度が低いので、実用性が十分とはいえないと
いう問題がある。そこで、本発明者等は、このような問
題点を解決するために、前記の一般式のアルカリ土類金
属のアルミン酸塩と賦活剤として稀土類金属を組み合わ
せた発光材料を改良し、新規な化合物からなる結晶体を
造るべく種々研究を続けた結果、従来の硫化物系の化合
物やアルカリ土類金属のアルミン酸塩と、賦活剤として
希土類金属を組み合わせた発光材料よりも輝度が高く長
残光性を有する蓄光材料及びその製造方法の開発に成功
し、ここに本発明をなすに至った。すなわち、本発明が
解決しようとする第1の課題は、長残光を有し、かつ輝
度が高い蓄光材料を提供することにある。また本発明が
解決しようとする第2の課題は、簡単な製造設備で安全
に製造することができる長残光を有し、かつ輝度が高い
蓄光材料の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の前記の諸課題を
解決するための手段は、以下の各発明によってそれぞれ
達成される。 (1)一般式 MO・(n−x)〔aAl2 3 (α)
+(1−a)Al2 3(γ)〕・xB2 3 :R〔式
中、Mはアルカリ土類金属を表し、Rは稀土類元素を表
し、aは0.5<a≦0.99であり、xは0.001
≦x≦0.35、nは1≦n≦8である。〕で表される
焼成体からなる高輝度長残光性蓄光材料。 (2)Mはストロンチウムであり、Rはユウロピウムで
あることを特徴とする前記第1項に記載の高輝度長残光
性蓄光材料。 (3)Mで表されるストロンチウムの一部分がMg、C
aあるいはBaの群から選ばれる少なくとも1種類のア
ルカリ土類金属で置換し得ることを特徴とする前記第2
項に記載の高輝度長残光性蓄光材料。 (4)Rで表されるユウロピウムの一部分がLa、C
e、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、E
r、Tm、Yb、Lu、MnあるいはBiの群から選ば
れる少なくとも1種類の金属で置換し得ることを特徴と
する前記第2項又は第3項に記載の高輝度長残光性蓄光
材料。 (5)一般式中のRの添加量は、Mに対するモル%で
0.001%〜10%であることを特徴とする前記第1
項乃至第4項のいずれかに記載の高輝度長残光性蓄光材
料。 (6)aの範囲が0.8≦a≦0.9であり、xが0.
05≦x≦0.1 であることを特徴とする前記第1項
乃至第5項のいずれかに記載の高輝度長残光性蓄光材
料。 (7)前記第1項に記載の高輝度長残光性蓄光材料の製
造方法において、以下の(a)乃至(g)の工程からな
ることを特徴とする高輝度長残光性蓄光材料の製造方
法。 (a)αーアルミナ、γーアルミナ、硼素化合物、アル
カリ土類金属化合物及び希土類化合物からなるすべての
原料を粉砕した後、混合する工程 (b)得られた混合物を800℃〜1400℃の温度で
2〜5時間に渡って焼成する工程 (c)得られた焼成物を冷却後、粉砕する工程 (d)ついで、粉砕物を800℃〜1400℃の温度で
2〜5時間に渡って還元する工程 (e)焼成体を冷却する工程 (f)冷却した焼成体を粉砕する工程 (g)粉砕した粉末を分級する工程 (8)(b)と(d)の工程を同時に行なうことを特徴
とする前記第7項に記載の高輝度長残光性蓄光材料の製
造方法。 (9)(d)の還元工程において、還元剤としてカーボ
ン粉末を使用することを特徴とする前記第7項又は第8
項に記載の高輝度長残光性蓄光材料の製造方法。 (10)(a)の工程が(イ)αーアルミナとγーアル
ミナを十分に混合する工程、(ロ)ついで(イ)で得ら
れた混合物、硼素化合物、アルカリ土類金属化合物及び
希土類化合物からなるすべての原料を粉砕した後、混合
する工程であることを特徴とする前記第7項乃至第9項
に記載の高輝度長残光性蓄光材料の製造方法。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
ると、蓄光材料とは、太陽光や蛍光灯、特に紫外線で励
起してそのエネルギーを吸収し、吸収したエネルギーを
可視光に変換して、励起停止後も光を徐々に放出しなが
ら、長時間発光し続ける材料である。本発明は、このよ
うな蓄光材料に関するもので、本発明の高輝度長残光性
蓄光材料は、一般式 MO・(n−x)〔aAl2 3
(α)+(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3
R〔式中、Mはアルカリ土類金属を表し、Rは稀土類元
素を表し、aは0.5≦a≦0.99であり、xは0.
001≦x≦0.35、nは1≦n≦8である。〕焼成
体からなることを特徴とするもので、Mはストロンチウ
ムであり、Mの表す金属の一部分はカルシウム、バリウ
ム、マグネシウムで置換することができ、またRの表す
ユウロピウムの一部分はLa、Ce、Pr、Nd、S
m、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、L
u、Mn、Biで置換することができる。この焼成体の
主成分は単斜晶系の結晶体であると推定される。これら
の高輝度長残光蓄光材料は、発光輝度が高輝度であり、
かつ長残光性であるうえ、更に発光ピーク波長が520
nm以下の範囲で広範囲の色を発現する。またnの数が
大きくなるにしたがい増加する傾向にある。
【0012】本発明では、Mで表されるストロンチウム
の一部分を、モル%で25%までカルシウムに置換する
ことができる。カルシウムを25%モルより多く添加す
ると、結晶体の構造が得られない。同様にバリウムの添
加量は、ストロンチウムの10モル%以下であって、マ
グネシウムの添加量は、30モル%以下である。更にこ
れらのアルカリ土類金属の添加により、発光ピーク波長
の異なる蓄光材料を製造できる。例えばストロンチウム
の一部分にバリウムを添加した場合の発光ピーク波長
は、ストロンチウムのみの場合より短くなり、マグネシ
ウムを添加した場合は、更に短くなり、カルシウムを添
加した場合には、更に最も短くなる傾向がある。前述の
アルカリ土類金属は、一種類でもまたは二種類以上を使
用してもよい。二種類以上を添加する時、MOの添加量
は、合計で一般式 MO・(n−x)〔aAl2
3 (α)+(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3
に対して1:1の割合がよい。
【0013】本発明の高輝度長残光蓄光材料の代表的な
焼成体は、SrO・(n−x)〔aAl2 3 (α)+
(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3 :Euであ
り、かかる焼成体により長残光性かつ高輝度という特性
を生じるものであり、具体的にはストロンチウムの酸化
物、アルミニウムの酸化物及び硼素の酸化物ないし硼素
化合物及び賦活剤としてユウロピウムの酸化物を混合焼
成して製造され、得られた焼成体は、単斜晶系の結晶体
が形成されていると推定される。この焼成体中のα型ア
ルミナ(α−Al2 3 )の量は、アルミナの総量の5
0%〜99%であり、γ型アルミナ(γ−Al2 3
の量は、アルミナの総量の1%〜50%である。この焼
成体において、α型アルミナとγ型アルミナの比率がa
が0.8〜0.9のとき、輝度及び長残光性が良好であ
る。
【0014】本発明により、酸化ストロンチウム、α型
アルミナとγ型アルミナ、酸化硼素或いは硼素化合物を
高温で焼成することによりSrO・(n−x)〔aAl
2 3 (α)+(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2
3 で表される結晶体を生成する。この結晶体は、単斜
晶系の結晶体であり、賦活剤と付加賦活剤を有すること
により長残光の性能を有するばかりでなく高輝度も有す
るものでである。
【0015】更にMがストロンチウムである場合、この
ストロンチウムの一部分は、Mg、Ca、Baの少なく
とも一つと置換してもよく、Al2 3 とB2 3 の総
量に対するMOの割合は、0.9〜1.1が好ましい。
ここで「ストロンチウムの一部分」とは、結晶体中に占
めるストロンチウムの全量に対する割合をいうものであ
り、したがって結晶体中に占めるストロンチウムの全量
に対するMg、Ca又はBaの割合である。
【0016】本発明における硼素の量において、xが
0.001より小量である場合は、結晶体の長残光蓄光
性能の発現に何らの影響も及ばさない。また、硼素の量
は、xが0.35より多い場合は、焼成体において、酸
化硼素系生成物が多くなるため長残光性が減少するので
好ましくない。通常、xは0.05〜0.1が好まし
い。
【0017】先行技術に、例えば、ユーロッパ特許出願
公開番号第0094132号公報にSrAl2 4 構造
にフラックス剤として酸化硼素を添加したものが記載さ
れているが、その添加量は、0.002モルから.1モ
ルまでと限定されている。また、例えば、特開平7−1
1250に、SrAl2 4 結晶体を造る時、フラック
ス剤として酸化硼素を添加しているが、その添加量は、
1〜10重量%に限定されている。酸化硼素添加量の限
定理由として、1重量%以下であるとフラックス効果が
なく、10重量%を越えると焼成物が固化し、その後の
粉砕、分級作業が困難となるからである。これに対し
て、本発明の高輝度長残光蓄光材料は、酸化硼素を0.
001〜0.35モルを添加することにより、単斜晶系
と推定される結晶体が得られ、従来のSrAl2 4
Eu等の残光性のない材料とは異なる長残光且つ高輝度
を持たせることができる。本発明の高輝度長残光蓄光材
料は、非常に堅固なものであり、その硬度がモース硬度
6.0〜7である。
【0018】本発明の高輝度長残光蓄光材料の原料とし
ては、ストロンチウム、カルシウム、バリウムあるいは
マグネシウムの酸化物、又は加熱によりこれらの酸化物
を生成できる塩類を用いることができる。本発明では賦
活剤として、ユウロピウムが用いられるが、その原料と
しては、ユウロピウムの酸化物又は加熱によりこれらの
酸化物を生成することができる塩類を用いることができ
る。更に本発明において、ユウロピウム以外の希土類元
素を付加賦活剤として用い、これにより輝度を向上させ
ることができる。したがって賦活剤と付加賦活剤とを組
み合わせることにより一層輝度を向上させることができ
る。付加賦活剤の原料としては、付加賦活剤の酸化物や
加熱によりこれらの酸化物を生成できる塩類を用いるこ
とができる。
【0019】本発明の高輝度長残光蓄光材料は、MO・
(n−x)〔aAl2 3 (α)+(1−a)Al2
3 (γ)〕・xB2 3 :R構造体で、Rが賦活剤とし
て作用する二価稀土類元素のユウロピウムの時、実用的
な残光性と輝度を有するが、更にMO・(n−x)〔a
Al2 3 (α)+(1−a)Al2 3 (γ)〕・x
2 3 構造体の輝度を向上させるために、ユウロピウ
ムに加えて付加賦活剤として他の希土類元素、例えば、
La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb、Luの一種類或いは多種類を使
用することにより一層良好な輝度が得られる。この他付
加賦活剤としてMn又はBiを使用することができる。
この構造体は基本的に単斜晶系の結晶体であると推定さ
れる。賦活剤と付加賦活剤の使用量は、本発明の一般式
中のMの使用量のモル%で0.001〜10%である。
賦活剤と付加賦活剤の使用量は、モル%で0.001以
下の場合は、励起効果を促進することができない。また
賦活剤と付加賦活剤の使用量が、モル%で10%を越え
ると急滅(焼き入れ滅)になる可能性があり好ましくな
い。
【0020】本発明の高輝度長残光性蓄光材料は、以下
の製造方法で製造される。 (a)αーアルミナ、γーアルミナ、硼素化合物、アル
カリ土類金属化合物及び希土類化合物からなるすべての
原料を粉砕した後、混合する工程 (b)得られた混合物を800℃〜1400℃の温度で
2〜5時間に渡って焼成する工程 (c)得られた焼成物を冷却後、粉砕する工程 (d)ついで、粉砕物を800℃〜1400℃の温度で
2〜5時間に渡って還元する工程 (e)焼成体を冷却する工程 (f)冷却した焼成体を粉砕する工程 (g)粉砕した粉末を分級する工程
【0021】上記において、(a)の工程が(イ)αー
アルミナとγーアルミナを十分に混合する工程、(ロ)
ついで(イ)で得られた混合物、硼素化合物、アルカリ
土類金属化合物及び希土類化合物からなるすべての原料
を粉砕した後、混合する工程である場合、αーアルミナ
とγーアルミナを十分に混合することができるばかりで
なく粉砕工程を一工程省くことができる利点を有する。
(b)の工程は、通常の雰囲気、例えば空気中で焼成す
ることができ、また(d)の工程は、還元雰囲気、例え
ば、N2 とH2 の混合気体を導入しながら還元するか又
は焼成体或いは焼成すべき混合物をカーボン粉末中に埋
め込むことにより、焼成体或いは焼成すべき混合物を空
気中の酸素と接触しないようにして還元雰囲気を造る。
更に(b)の工程と(d)の工程を同時に実施する場合
とは、後者の焼結体或いは焼結すべき混合物をカーボン
粉末中に埋め込み、この状態で酸化雰囲気で焼成する方
法である。後者の如くカーボン粉末で直接還元する方法
は、安全で経済的な方法であり、本発明において特に好
ましい。
【0022】本発明の高輝度長残光蓄光材料は、硼素が
多く含むので、高い焼成温度を必要とせず、したがって
生産コストを低減することができる。本発明の高輝度長
残光性蓄光材料は、インクや樹脂に混入することにより
発光インクや発光樹脂を製造できる。本発明の蓄光材料
の輝度はかなり高いので、夜に表示用として使用可能で
ある。例えば、道路の表示、広告、文房具、玩具、スポ
ーツ用品などに使用すると、光を吸収して、暗中で吸収
したエネルギーを光の形で放出し、10時間以上連続的
に発光する。また液晶のバックライトを補助光源として
使用すれば電源の省力化あるいは機器の軽量化を図るこ
とができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に説明す
るが、この例は本発明を説明するためのものであり、本
発明はこれに限定されるものではない。
【0024】実施例1 SrCO3 14.468g、α−Al2 3 4.72
g、γ−Al2 3 4.36g、H3 BO3 1.36g
を用意する。賦活剤と付加賦活剤の原料として、Eu2
3 0.176g、Dy2 3 0.187gをそれぞれ
用意する。以上の原料をそれぞれ粉砕し、十分混合した
後、るつぼに入れる。上記混合物を入れたるつぼを電気
炉に入れて、N2 +H2 還元雰囲気で1100℃前後の
温度で4時間焼成する。ついで200℃まで冷却した
後、電気炉から取り出す。室温でボールミルで粉砕し、
更に200メッシュの篩で分級して、本発明の蓄光材料
〔1〕を得た。得られた結晶体は、MO・(n−x)
〔aAl2 3 (α)+(1−a)Al2 3 (γ)〕
・xB2 3 :Rで表す構造体において、式中、Mはス
トロンチウムで、X=0.11、n=1、a=0.52
である。
【0025】実施例2 SrCO3 14.468g、α−Al2 3 9.931
g、γ−Al2 3 0.095g、H3 BO3 0.86
6gを用意する。賦活剤と付加賦活剤の原料として、E
2 3 0.176g、Dy2 3 0.187gをそれ
ぞれ用意する。以上の原料をそれぞれ粉砕し、混合した
後、るつぼに入れる。上記混合物を入れたるつぼを炭素
粉末で包囲した還元雰囲気下で電気炉に入れて、110
0℃前後の温度で4時間保持する。200℃まで冷却す
る。その後、電気炉から取り出す。室温になったら、ボ
ールミルで粉砕し、更に200メッシュの篩で分級し
て、本発明の蓄光材料〔2〕を得た。製造した結晶体
は、MO・(n−x)〔aAl 2 3 (α)+(1−
a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3 :Rで表す構造体
において、式中、Mはストロンチウムで、X=0.0
7、n=1、a=0.99である。
【0026】実施例3 SrCO3 144.68g、α−Al2 3 80.63
g、γ−Al2 3 14.23g、H3 BO3 8.66
gを用意する。賦活剤と付加賦活剤の原料として、Eu
2 3 1.76g、Dy2 3 1.87gをそれぞれ用
意する。以上の原料をそれぞれ粉砕し、混合した後、る
つぼに入れる。上記混合物を入れたるつぼを電気炉に入
れて、1200℃温度で4時間焼成する。これを冷却、
粉砕した後、更に1000℃で3時間、N2 +H2 雰囲
気で還元する。以下の工程は実施例1と同様にして行い
本発明の蓄光材料〔3〕を得た。製造した結晶体は、M
O・(n−x)〔aAl2 3 (α)+(1−a)Al
2 3 (γ)〕・xB2 3 :Rで表す構造体であり、
式中、Mはストロンチウムで、X=0.07、n=1、
a=0.85である。
【0027】実施例4 SrCO3 14.468g、α−Al2 3 6.39
g、γ−Al2 3 3.76g、H3 BO3 0.061
8gを用意する。賦活剤と付加賦活剤の原料として、E
2 3 0.176g、Dy2 3 0.187gをそれ
ぞれ用意する。以上の原料を実施例1の製造方法で製造
し、本発明の蓄光材料〔4〕を得た。得られた結晶体
は、MO・(n−x)〔aAl2 3 (α)+(1−
a)Al2 3(γ)〕・xB2 3 :Rで表す構造体
であり、式中、Mはストロンチウムで、X=0.00
5、n=1、a=0.63である。
【0028】実施例5 SrCO3 14.468g、α−Al2 3 6.03
g、γ−Al2 3 0.59g、H3 BO3 4.832
gを用意する。賦活剤と付加賦活剤の原料として、Eu
2 3 0.176g、Dy2 3 0.187gをそれぞ
れ用意する。以上の原料をそれぞれ粉砕し、混合した
後、るつぼに入れる。上記混合物を入れたるつぼを電気
炉に入れて、800℃の温度で5時間焼成する。これを
冷却、粉砕後、1000℃に昇温し、COガスを導入
し、還元雰囲気下で2時間保持して還元した。ついで、
200℃まで冷却する。その後、電気炉から取り出す。
室温になったら、ボールミルで粉砕し、200メッシュ
の篩で分級して、本発明の蓄光材料〔5〕を得た。得ら
れた結晶体は、MO・(n−x)〔aAl2 3 (α)
+(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3 :Rで表
す構造体であり、式中、Mはストロンチウムで、X=
0.35、n=1、a=0.91である。
【0029】実施例6 SrCO3 14.468g、α−Al2 3 13.71
g、γ−Al2 3 5.86g、H3 BO3 0.99g
を用意する。賦活剤と付加賦活剤の原料として、Eu2
3 0.176g、Dy2 3 0.187gをそれぞれ
用意する。以上の原料を粉砕し、混合した後、るつぼに
入れる。上記混合物を入れたるつぼを電気炉に入れて、
2 +H2 の還元雰囲下で1300℃の温度で5時間保
持する。200℃まで冷却する。その後、電気炉から取
り出す。室温でボールミルで粉砕し、200メッシュの
篩で分級して、本発明の蓄光材料〔6〕を得た。得られ
た結晶体は、MO・(n−x)〔aAl2 3 (α)+
(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3 :Rで表す
構造体であり、式中、Mはストロンチウムで、X=0.
08、n=2、a=0.70である。
【0030】実施例7 SrCO3 123g、CaCO3 14.7g、α−Al
2 3 57.38g、γ−Al2 3 19.13g、H
3 BO3 30.91gを用意する。賦活剤と付加賦活剤
の原料として、Eu2 3 1.76g、Dy2 3 1.
87gをそれぞれ用意する。以上の原料を粉砕し、十分
混合した後、るつぼに入れる。上記混合物を入れたるつ
ぼを電気炉に入れて、炭素粉末で埋め込むことにより得
られる還元雰囲気で1300℃温度で2時間焼成すると
同時に還元する。その後200℃まで冷却した後、電気
炉から取り出す。室温になったら、ボールミルで粉砕
し、粉砕物を200メッシュの篩で分級して、本発明の
蓄光材料〔7〕を得た。得られた結晶体は、MO・(n
−x)〔aAl2 3 (α)+(1−a)Al2
3(γ)〕・xB2 3 :Rで表す構造体であり、式
中、Mはストロンチウムが85%とカルシウムが15%
で、α−Al2 3 75%、γ−Al2 3 25%、X
=0.25、n=1、a=0.75である。
【0031】実施例8 SrCO3 130.2g、BaCO3 19.34g、α
−Al2 3 172.63g、γ−Al2 3 12.9
9g、H3 BO3 22.25gを用意する。賦活剤と付
加賦活剤の原料として、Eu2 3 1.76g、Dy2
3 1.87gをそれぞれ用意する。以上の原料を粉砕
し、混合した後、るつぼに入れる。上記混合物を入れた
るつぼを電気炉に入れて、N2 +H2 の還元雰囲下で1
300℃の温度で4時間保持する。その後200℃まで
冷却した後、電気炉から取り出す。室温になったら、ボ
ールミルで粉砕し、200メッシュの篩で分級して、本
発明の蓄光材料〔8〕を得た。製造した結晶体は、MO
・(n−x)〔aAl2 3 (α)+(1−a)Al2
3 (γ)〕・xB2 3 :Rで表す構造体であり、式
中、MはSr90%とBa10%で、α−Al2 3
3%、γ−Al2 3 7%、X=0.18、n=2、a
=0.93である。
【0032】以上で造った本発明の蓄光材料(1)〜
(8)の特性を表1に示す。また本発明の蓄光材料
(1)〜(8)の時間経過に対する輝度の低下につい
て、硫化亜鉛燐光材料「ZnS:Cu」との対比試験結
果を表2に示す。試験条件:(1)〜(8)及び(Zn
S:Cu)のサンプルを暗室中でそれぞれ0.2g取
り、直径10mm×深さ5mmのアルミニウム容器に入
れ、温度24℃、湿度25%RHで、15W蛍光灯の垂
直下20cmの距離で15分間照射した。ついでトプコ
ンBM−5輝度計で、時間経過とともにそれぞれの輝度
を測定する。
【0033】
【表1】
【0034】表1から明らかなように、本発明の高輝度
長残光性蓄光材料の発光ピーク波長は、nの数により異
なり、その数が大きくなるにしたがい長波長側から短波
長側へ移行し、緑色から藍色に近い青色へと変化するこ
とがわかる。
【0035】
【表2】
【0036】表2から明らかなように、同じ条件で試験
した結果は、比較例の硫化亜鉛燐光材料の初期輝度に対
して、本発明の高輝度長残光性蓄光材料の初期輝度は、
10倍以上有することがわかる。また残光時間について
も、比較例の硫化亜鉛燐光材料の残光時間が約1時間で
あるのに対して、本発明の高輝度長残光性蓄光材料の残
光時間は、約50時間を越えていることがわかる。
【0037】実施例9 SrCO3 107.39g、MgCO3 20.44g、
α−Al2 3 57.38g、γ−Al2 3 19.1
3g、H3 BO3 30.91gを用意する。賦活剤と付
加賦活剤の原料として、Eu2 3 2.64g、Dy2
3 2.80gをそれぞれ用意する。以上の原料を粉砕
し、十分混合した後、るつぼに入れる。上記混合物を入
れたるつぼを電気炉に入れて、炭素粉末で埋め込むこと
により得られる還元雰囲気で1300℃温度で2時間焼
成すると同時に還元する。その後200℃まで冷却した
後、電気炉から取り出す。室温になったら、ボールミル
で粉砕し、粉砕物を200メッシュの篩で分級して、本
発明の蓄光材料
〔9〕を得た。得られた結晶体は、MO
・(n−x)〔aAl2 3 (α)+(1−a)Al2
3 (γ)〕・xB2 3 :Rで表す構造体であり、式
中、Mはストロンチウムが85%とカルシウムが15%
で、α−Al2 3 75%、γ−Al2 325%、S
r:Mg=3:1、X=0.05、n=1、a=0.7
5である。ストロンチウムの一部分としてマグネシウム
を使用しても優れた蓄光材料が得られた。
【0038】実施例10 SrCO3 144.68g、α−Al2 3 234.1
9g、γ−Al2 3 51.41g、H3 BO3 24.
72gを用意する。賦活剤と付加賦活剤の原料として、
Eu2 3 1.76g、Dy2 3 1.87gをそれぞ
れ用意する。以上の原料を粉砕し、混合した後、るつぼ
に入れる。上記混合物を入れたるつぼを電気炉に入れ
て、カーボン粉末の存在下の還元雰囲で1350℃の温
度で5時間焼成する。その後200℃まで冷却した後、
電気炉から取り出す。室温になったら、ボールミルで粉
砕し、200メッシュの篩で分級して、本発明の蓄光材
〔9〕を得た。得られた結晶体は、MO・(n−x)
〔aAl2 3 (α)+(1−a)Al2 3 (γ)〕
・xB2 3 :Rで表す構造体であり、式中、MはSr
で、α−Al2 3 82%、γ−Al2 3 18%、X
=0.20、n=3、a=0.82である。この蓄光材
料(10)は、発光ピーク波長450nm、初期輝度4
000、残光時間20時間以上の藍色に近い青色の優れ
たものが得られた。
【0039】実施例11 すべての原料をそれぞれ粉砕し、混合する工程にかえ
て、まずα−Al2 380.63gとγ−Al2 3
14.23gを十分混合して均一な混合物を得、この混
合物及びSrCO3 144.68g、H3 BO3 8.6
6g、賦活剤と付加賦活剤の原料として、Eu2
3 1.76g、Dy2 3 1.87gをそれぞれ粉砕
し、これらを混合する以外は、実施例3と同じ方法を行
うことにより、本発明の蓄光材料〔10〕を得た。製造
した結晶体は、MO・(n−x)〔aAl 2 3 (α)
+(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3 :Rで表
す構造体であり、式中、Mはストロンチウムで、X=
0.07、n=1、a=0.85である。この蓄光材料
〔11〕の製造方法によりα−Al2 3 とγ−Al2
3 の混合が十分に行えるとともに粉砕工程が一工程省
け経済的であった。
【0040】実施例12 すべての原料をそれぞれ粉砕し、混合する工程にかえ
て、まずα−Al2 39.931gとγ−Al2 3
0.095gを十分混合して均一な混合物を得、この混
合物及びSrCO3 14.468g、H3 BO3 0.8
66g、賦活剤と付加賦活剤の原料として、Eu2 3
0.176g、Dy2 3 0.187gをそれぞれ粉砕
し、これらを混合する以外は、実施例2と同じ方法を行
うことにより、本発明の蓄光材料〔11〕を得た。製造
した結晶体は、MO・(n−x)〔aAl2 3 (α)
+(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3 :Rで表
す構造体において、式中、Mはストロンチウムで、X=
0.07、n=1、a=0.99である。この蓄光材料
〔12〕の製造方法によりα−Al2 3 とγ−Al 2
3 の混合が十分に行えるとともに粉砕工程が一工程省
け経済的であった。
【0041】
【発明の効果】本発明の高輝度長残光性蓄光材料は、一
般式で示される蓄光材料であり、これによって以下の優
れた効果を奏するものである。初期輝度が高く、しか
も長残光性を有するので、明るくしかも長時間発光状態
を維持することができ、したがって多くの用途に使用す
ることができる。本発明の高輝度長残光性蓄光材料は
放射性物質を全く使用していないので、放射線による危
険がない。本発明の長残光高輝度蓄光材料の製造方法
により、長残光性を有する蓄光材料が得られ、また特に
還元雰囲気としてカーボン粉末を使用した場合には、工
程が簡略化されるので、簡単かつ効率的であり、安全性
にも優れており、したがって工業生産にも優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 劉 宝善 中国北京市豊台区雲崗 海鷹機電技術研究 院内 (72)発明者 ▲かく▼慶隆 中国北京市豊台区長辛店 長辛店第三中学 校内 (72)発明者 徐 謙 中国北京市豊台区長辛店朱家墳一里45号 北京市豊台区宏業塗装輔料廠内 (72)発明者 小椋 厚 東京都府中市若松町2丁目8番地の33 ケ ミテック株式会社内 (72)発明者 ▲かく▼慶芬 東京都府中市若松町2丁目8番地33 ケミ テック株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 MO・(n−x)〔aAl2 3
    (α)+(1−a)Al2 3 (γ)〕・xB2 3
    R〔式中、Mはアルカリ土類金属を表し、Rは稀土類元
    素を表し、aは0.5≦a≦0.99であり、xは0.
    001≦x≦0.35、nは1≦n≦8である。〕で表
    される焼成体からなる高輝度長残光性蓄光材料。
  2. 【請求項2】Mはストロンチウムであり、Rはユウロピ
    ウムであることを特徴とする請求項1に記載の高輝度長
    残光性蓄光材料。
  3. 【請求項3】Mで表されるストロンチウムの一部分がM
    g、CaあるいはBaの群から選ばれる少なくとも1種
    類のアルカリ土類金属で置換し得ることを特徴とする請
    求項2に記載の高輝度長残光性蓄光材料。
  4. 【請求項4】Rで表されるユウロピウムの一部分がL
    a、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、H
    o、Er、Tm、Yb、Lu、MnあるいはBiの群か
    ら選ばれる少なくとも1種類の金属で置換し得ることを
    特徴とする請求項2又は3に記載の高輝度長残光性蓄光
    材料。
  5. 【請求項5】一般式中のRの添加量は、Mに対するモル
    %で0.001%〜10%であることを特徴とする請求
    項1乃至4のいずれかに記載の高輝度長残光性蓄光材
    料。
  6. 【請求項6】aの範囲が0.8≦a≦0.9であり、x
    が0.05≦x≦0.1 であることを特徴とする請求
    項1乃至5のいずれかに記載の高輝度長残光性蓄光材
    料。
  7. 【請求項7】請求項1に記載の高輝度長残光性蓄光材料
    の製造方法において、以下の(a)乃至(g)の工程か
    らなることを特徴とする高輝度長残光性蓄光材料の製造
    方法。 (a)αーアルミナ、γーアルミナ、硼素化合物、アル
    カリ土類金属化合物及び希土類化合物からなるすべての
    原料を粉砕した後、混合する工程 (b)得られた混合物を800℃〜1400℃の温度で
    2〜5時間に渡って焼成する工程 (c)得られた焼成物を冷却後、粉砕する工程 (d)ついで、粉砕物を800℃〜1400℃の温度で
    2〜5時間に渡って還元する工程 (e)焼成体を冷却する工程 (f)冷却した焼成体を粉砕する工程 (g)粉砕した粉末を分級する工程
  8. 【請求項8】(b)と(d)の工程を同時に行なうこと
    を特徴とする請求項7に記載の高輝度長残光性蓄光材料
    の製造方法。
  9. 【請求項9】(d)の還元工程において、還元剤として
    カーボン粉末を使用することを特徴とする請求項7又は
    請求項8に記載の高輝度長残光性蓄光材料の製造方法。
  10. 【請求項10】(a)の工程が(イ)αーアルミナとγ
    ーアルミナを十分に混合する工程、(ロ)ついで(イ)
    で得られた混合物、硼素化合物、アルカリ土類金属化合
    物及び希土類化合物からなるすべての原料を粉砕した
    後、混合する工程であることを特徴とする請求項7乃至
    請求項9に記載の高輝度長残光性蓄光材料の製造方法。
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