JP2003342903A - 応力発光建材 - Google Patents
応力発光建材Info
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 少なくとも表面に、（ａ）無機母体材料
中に、機械的エネルギーによって励起された電子が基底
状態に戻る際に発光する希土類又は遷移金属の１種類以
上からなる発光中心をドープしてなる応力発光材料、あ
るいは（ｂ）非化学量論的組成を有するアルミン酸塩の
少なくとも１種からなり、かつ機械的エネルギーによっ
て励起された電子が基底状態に戻る際に発光する格子欠
陥をもつ応力発光材料を含有することを特徴とする応力
発光建材。 【効果】 本発明の応力発光建材を床材、タイル、壁
材、ブロック材、舗装材等として用いると、建材に人の
体重、物体の重量等がかかることにより発光し、防犯シ
ステム、安全システム、演出システム等を構築すること
ができる。
中に、機械的エネルギーによって励起された電子が基底
状態に戻る際に発光する希土類又は遷移金属の１種類以
上からなる発光中心をドープしてなる応力発光材料、あ
るいは（ｂ）非化学量論的組成を有するアルミン酸塩の
少なくとも１種からなり、かつ機械的エネルギーによっ
て励起された電子が基底状態に戻る際に発光する格子欠
陥をもつ応力発光材料を含有することを特徴とする応力
発光建材。 【効果】 本発明の応力発光建材を床材、タイル、壁
材、ブロック材、舗装材等として用いると、建材に人の
体重、物体の重量等がかかることにより発光し、防犯シ
ステム、安全システム、演出システム等を構築すること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、安全システム、防
犯システムの構築に有用な摩擦、せん断力、衝撃力、圧
力等の機械的エネルギーがかかることにより発光する建
材に関する。
犯システムの構築に有用な摩擦、せん断力、衝撃力、圧
力等の機械的エネルギーがかかることにより発光する建
材に関する。
【０００２】
【従来の技術】ブロック、タイル、床材、舗装材等の建
材には、セメント等の水硬性材料を用いた成形体、ケイ
酸カルシウム系成形体、セラミック系成形体、プラスチ
ック系成形体、木材系と樹脂系材料の複合体、金属加工
品等が広く用いられている。
材には、セメント等の水硬性材料を用いた成形体、ケイ
酸カルシウム系成形体、セラミック系成形体、プラスチ
ック系成形体、木材系と樹脂系材料の複合体、金属加工
品等が広く用いられている。
【０００３】従来の建材の要求特性は、基本的に圧力等
の機械的エネルギーに対する強度の高いものであり、機
械的エネルギーがかかったときにそれを検知できる建材
を作製しようとする思想は全く存しない。
の機械的エネルギーに対する強度の高いものであり、機
械的エネルギーがかかったときにそれを検知できる建材
を作製しようとする思想は全く存しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、建材
に対する人の体重による圧力等を発光により検知するこ
とにより防犯システム、安全システム等の構築に有用な
機械的エネルギーがかかることにより発光する建材を提
供するものである。
に対する人の体重による圧力等を発光により検知するこ
とにより防犯システム、安全システム等の構築に有用な
機械的エネルギーがかかることにより発光する建材を提
供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、種
々の発光材料を用いて検討してきたところ、特定の条件
で発光する元素をドープした応力発光材料を用いて作製
された建材は、人が歩行したり、走ったりして力が加わ
ることによって、その部分が目視可能な光を発し、防犯
システム構築用建材として有用であることを見出し、本
発明を完成するに至った。
々の発光材料を用いて検討してきたところ、特定の条件
で発光する元素をドープした応力発光材料を用いて作製
された建材は、人が歩行したり、走ったりして力が加わ
ることによって、その部分が目視可能な光を発し、防犯
システム構築用建材として有用であることを見出し、本
発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち、本発明は少なくとも表面に、
（ａ）無機母体材料中に、機械的エネルギーによって励
起された電子が基底状態に戻る際に発光する希土類又は
遷移金属の１種類以上からなる発光中心をドープしてな
る応力発光材料、あるいは（ｂ）非化学量論的組成を有
するアルミン酸塩の少なくとも１種からなり、かつ機械
的エネルギーによって励起された電子が基底状態に戻る
際に発光する格子欠陥をもつ応力発光材料を含有するこ
とを特徴とする応力発光建材を提供するものである。
（ａ）無機母体材料中に、機械的エネルギーによって励
起された電子が基底状態に戻る際に発光する希土類又は
遷移金属の１種類以上からなる発光中心をドープしてな
る応力発光材料、あるいは（ｂ）非化学量論的組成を有
するアルミン酸塩の少なくとも１種からなり、かつ機械
的エネルギーによって励起された電子が基底状態に戻る
際に発光する格子欠陥をもつ応力発光材料を含有するこ
とを特徴とする応力発光建材を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる応力発光材料
（ａ）は、無機母体材料に、機械的エネルギーによって
励起された電子が基底状態に戻る場合に発光する希土類
又は遷移金属の１種類以上からなる発光中心をドープし
てなるものである。ここで、無機母体材料としては、メ
リライト構造、FeS2構造、ウルツ構造、スピネル構造、
コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物、
硫化物、炭化物又は窒化物が挙げられる。このうち、メ
リライト構造、FeS2構造、ウルツ構造、スピネル構造、
コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物が
好ましい。ここで、メリライト構造を有するものとして
は、CaYAl3O7、Ca2Al2SiO7、Ca2(Mg,Fe)Si2O7、Ca2B2Si
O7、CaNaAlSi2O7、Ca2MgSi2O7、(Ca,Na)2(Al,Mg)(Si,A
l)2O7、Ca2(Mg,Al)(Al,Si)SiO7等が挙げられる。FeS2構
造を有するものとしては、Sr3Al2O6、Ca3Al 2O6、CaC2、
CoS2、MnS2、NiS2、RuS2、NiSe2を主成分とする材料が
挙げられる。ウルツ構造を有するものとしては、BeO、Z
nO、ZnS、CdS、MnS、AlN、GaN、InN、TaN、NbN、α−Si
Cを主成分とする材料が挙げられる。スピネル構造を有
するものとしては、MgAl2O4、CaAl2O4、コランダム構造
を有するものとしてはAl2O3、β−アルミナ構造を有す
るものとしてはSrMgAl10O17などが挙げられる。また、
無機母体材料としては非化学量論的組成を有するアルミ
ン酸塩も用いることができる。
（ａ）は、無機母体材料に、機械的エネルギーによって
励起された電子が基底状態に戻る場合に発光する希土類
又は遷移金属の１種類以上からなる発光中心をドープし
てなるものである。ここで、無機母体材料としては、メ
リライト構造、FeS2構造、ウルツ構造、スピネル構造、
コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物、
硫化物、炭化物又は窒化物が挙げられる。このうち、メ
リライト構造、FeS2構造、ウルツ構造、スピネル構造、
コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物が
好ましい。ここで、メリライト構造を有するものとして
は、CaYAl3O7、Ca2Al2SiO7、Ca2(Mg,Fe)Si2O7、Ca2B2Si
O7、CaNaAlSi2O7、Ca2MgSi2O7、(Ca,Na)2(Al,Mg)(Si,A
l)2O7、Ca2(Mg,Al)(Al,Si)SiO7等が挙げられる。FeS2構
造を有するものとしては、Sr3Al2O6、Ca3Al 2O6、CaC2、
CoS2、MnS2、NiS2、RuS2、NiSe2を主成分とする材料が
挙げられる。ウルツ構造を有するものとしては、BeO、Z
nO、ZnS、CdS、MnS、AlN、GaN、InN、TaN、NbN、α−Si
Cを主成分とする材料が挙げられる。スピネル構造を有
するものとしては、MgAl2O4、CaAl2O4、コランダム構造
を有するものとしてはAl2O3、β−アルミナ構造を有す
るものとしてはSrMgAl10O17などが挙げられる。また、
無機母体材料としては非化学量論的組成を有するアルミ
ン酸塩も用いることができる。
【０００８】これらの無機母体材料のうち、発光強度の
面から、特にZnS系及びMAl2O4系（ここでＭは、Sr、C
a、Ba、Mg等を示す）が好ましい。ここで、主成分と
は、これらの成分を８０重量％以上、好ましくは９０重
量％以上含む場合をいう。
面から、特にZnS系及びMAl2O4系（ここでＭは、Sr、C
a、Ba、Mg等を示す）が好ましい。ここで、主成分と
は、これらの成分を８０重量％以上、好ましくは９０重
量％以上含む場合をいう。
【０００９】これらの無機母体材料にドープされる発光
中心としては、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、G
d、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類イオン、およ
びTi、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Mo、T
a、Wの遷移金属イオンのうちの１種類またはそれ以上を
用いるのが好ましい。
中心としては、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、G
d、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの希土類イオン、およ
びTi、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Nb、Mo、T
a、Wの遷移金属イオンのうちの１種類またはそれ以上を
用いるのが好ましい。
【００１０】当該発光中心のドープ量は、発光強度、発
光効率の点から、応力発光材料（ａ）中に０．００１〜
２０重量％、特に０．００１〜５重量％が好ましい。
光効率の点から、応力発光材料（ａ）中に０．００１〜
２０重量％、特に０．００１〜５重量％が好ましい。
【００１１】応力発光材料（ａ）は、例えば無機母体材
料源に前記発光源、例えば希土類の酸化物を添加して混
合した後、還元、不活性あるいは酸化雰囲気中で６００
〜１８００℃で焼成し、発光中心をドープすることによ
り得ることができる。焼成は３０分間以上が好ましい。
またこのとき、ほう酸などのフラックスを添加すること
は、低い温度で製造できる点で好ましい。また、無機母
体材料の形成反応とその中への発光中心のドープを同時
に行う方法も挙げられる。この方法においては、母体材
料組成になるように調整した原料と発光中心となる金属
元素を混合し、焼成することにより製造するのが好まし
い。ここで焼成条件及びフラックスの添加は上記と同様
である。
料源に前記発光源、例えば希土類の酸化物を添加して混
合した後、還元、不活性あるいは酸化雰囲気中で６００
〜１８００℃で焼成し、発光中心をドープすることによ
り得ることができる。焼成は３０分間以上が好ましい。
またこのとき、ほう酸などのフラックスを添加すること
は、低い温度で製造できる点で好ましい。また、無機母
体材料の形成反応とその中への発光中心のドープを同時
に行う方法も挙げられる。この方法においては、母体材
料組成になるように調整した原料と発光中心となる金属
元素を混合し、焼成することにより製造するのが好まし
い。ここで焼成条件及びフラックスの添加は上記と同様
である。
【００１２】ここで無機母体材料源としては、各種工業
原料を使用することもできる。CaO、Al2O3及びSiO2の３
成分系の場合は、CaO源としては、石灰石、消石灰、生
石灰などが、Al2O3源としてはボーキサイト、バン頁、
アルミナなどが、SiO2源としては珪石が、SrO源として
はセレスタイト鉱石などが使用される。
原料を使用することもできる。CaO、Al2O3及びSiO2の３
成分系の場合は、CaO源としては、石灰石、消石灰、生
石灰などが、Al2O3源としてはボーキサイト、バン頁、
アルミナなどが、SiO2源としては珪石が、SrO源として
はセレスタイト鉱石などが使用される。
【００１３】一方、各種リサイクル資源、又は産業廃棄
物及び一般廃棄物から選ばれる１種以上を溶融処理した
スラグを原料の一つとして利用することも可能である。
リサイクル資源としては、フライアッシュ、高炉スラ
グ、シリカフューム、アルミドロス、廃触媒などが挙げ
られる。また産業廃棄物、一般廃棄物の溶融スラグとし
ては、下水汚泥、都市ゴミなどの溶融スラグおよび灰な
ども利用可能である。これらの原料を使用して、適当な
組成に調整される。
物及び一般廃棄物から選ばれる１種以上を溶融処理した
スラグを原料の一つとして利用することも可能である。
リサイクル資源としては、フライアッシュ、高炉スラ
グ、シリカフューム、アルミドロス、廃触媒などが挙げ
られる。また産業廃棄物、一般廃棄物の溶融スラグとし
ては、下水汚泥、都市ゴミなどの溶融スラグおよび灰な
ども利用可能である。これらの原料を使用して、適当な
組成に調整される。
【００１４】本発明で用いられる応力発光材料（ａ）と
しては、特開２００１−６４６３８号、特開２０００−
６３８２４号、特開平１１−１６９４６号、特開２００
０−１１９６４７号及び特開２００１−４９２５１号記
載のものが好ましい。
しては、特開２００１−６４６３８号、特開２０００−
６３８２４号、特開平１１−１６９４６号、特開２００
０−１１９６４７号及び特開２００１−４９２５１号記
載のものが好ましい。
【００１５】また、成分（ｂ）として、又は成分（ａ）
の無機母体材料としての非化学量論的組成を有するアル
ミン酸塩としては、アルカリ土類金属酸化物とアルミニ
ウム酸化物とから構成され、かつこの中のアルカリ土類
金属イオンの組成比を欠損させたアルカリ土類金属欠損
型のものが好ましく、具体的には、式MxAl2O3+x、MxQAl
10O16+x、Mx1Qx2Al2O3+x1+x2又はMx1Qx2LAl10O16+x1+x2
（式中のＭ、Ｑ及びＬは、それぞれMg、Ca、Sr又はBaで
あり、xは０．８＜ｘ＜１、ｘ1及びｘ2は０．８＜（ｘ1
＋ｘ2）＜１を満たす数である）で表わされるものを主
成分とするものを挙げることができる。これらの中で、
SrxAl2O3+x又はSrxMgAl10O16+xが適している。
の無機母体材料としての非化学量論的組成を有するアル
ミン酸塩としては、アルカリ土類金属酸化物とアルミニ
ウム酸化物とから構成され、かつこの中のアルカリ土類
金属イオンの組成比を欠損させたアルカリ土類金属欠損
型のものが好ましく、具体的には、式MxAl2O3+x、MxQAl
10O16+x、Mx1Qx2Al2O3+x1+x2又はMx1Qx2LAl10O16+x1+x2
（式中のＭ、Ｑ及びＬは、それぞれMg、Ca、Sr又はBaで
あり、xは０．８＜ｘ＜１、ｘ1及びｘ2は０．８＜（ｘ1
＋ｘ2）＜１を満たす数である）で表わされるものを主
成分とするものを挙げることができる。これらの中で、
SrxAl2O3+x又はSrxMgAl10O16+xが適している。
【００１６】欠陥濃度、すなわち、上記化合物における
（１−ｘ）又は〔１−（ｘ1＋ｘ2）〕の値を制御するこ
とにより、発光中心の中心イオンとして、他の金属イオ
ンを含有させなくても、応力発光強度が著しく向上す
る。この欠陥濃度の制御は、原料の仕込みモル比の調整
と、焼成条件の制御によって達成することができる。仕
込み時に、アルカリ土類金属の組成比を予め減らすこと
により、該制御が容易となり、そして還元雰囲気中で焼
成することにより、アルカリ土類金属欠損型アルミン酸
塩が得られる。
（１−ｘ）又は〔１−（ｘ1＋ｘ2）〕の値を制御するこ
とにより、発光中心の中心イオンとして、他の金属イオ
ンを含有させなくても、応力発光強度が著しく向上す
る。この欠陥濃度の制御は、原料の仕込みモル比の調整
と、焼成条件の制御によって達成することができる。仕
込み時に、アルカリ土類金属の組成比を予め減らすこと
により、該制御が容易となり、そして還元雰囲気中で焼
成することにより、アルカリ土類金属欠損型アルミン酸
塩が得られる。
【００１７】欠損濃度は、上記のようにアルカリ土類金
属イオンの欠損により制御することができ、そして、該
欠損の割合は、０．０１〜２０モル％の範囲で選ぶのが
よい。この欠損の割合が０．０１モル％未満では十分な
発光強度が得られないし、２０モル％を超えると物質の
結晶構造が維持できにくくなり、発光効率が低下して実
用に適さなくなる場合がある。これらの理由から、該欠
損のより好ましい割合は、０．０１〜１０モル％の範囲
である。
属イオンの欠損により制御することができ、そして、該
欠損の割合は、０．０１〜２０モル％の範囲で選ぶのが
よい。この欠損の割合が０．０１モル％未満では十分な
発光強度が得られないし、２０モル％を超えると物質の
結晶構造が維持できにくくなり、発光効率が低下して実
用に適さなくなる場合がある。これらの理由から、該欠
損のより好ましい割合は、０．０１〜１０モル％の範囲
である。
【００１８】このような物質は、機械的エネルギーによ
って励起された電子が基底状態に戻る際に発光する格子
欠損を有し、それ自体、高輝度応力発光特性を有し、応
力発光材料（ｂ）として用いることができる（特開２０
０１−４９２５１号）。
って励起された電子が基底状態に戻る際に発光する格子
欠損を有し、それ自体、高輝度応力発光特性を有し、応
力発光材料（ｂ）として用いることができる（特開２０
０１−４９２５１号）。
【００１９】本発明の応力発光建材には、前記応力発光
材料（ａ）及び（ｂ）以外に、（ｃ）光エネルギーによ
って励起された電子の基底状態に戻る場合に発光する材
料、及び／又は（ｄ）樹脂を含有させるのが、発光時間
を持続させた建材が得られる点で好ましい。
材料（ａ）及び（ｂ）以外に、（ｃ）光エネルギーによ
って励起された電子の基底状態に戻る場合に発光する材
料、及び／又は（ｄ）樹脂を含有させるのが、発光時間
を持続させた建材が得られる点で好ましい。
【００２０】成分（ｃ）は蓄光性材料として機能するも
のであり、具体的には硫化亜鉛、アルミナ、アルミン酸
ストロンチウム、カルシウムリン酸塩等が挙げられる。
なお、前記成分（ａ）及び（ｂ）の中には、機械的エネ
ルギーにより発光するとともに光エネルギーによっても
発光するものもあり、これを用いると１種類の材料で応
力による発光を持続させることができる。
のであり、具体的には硫化亜鉛、アルミナ、アルミン酸
ストロンチウム、カルシウムリン酸塩等が挙げられる。
なお、前記成分（ａ）及び（ｂ）の中には、機械的エネ
ルギーにより発光するとともに光エネルギーによっても
発光するものもあり、これを用いると１種類の材料で応
力による発光を持続させることができる。
【００２１】成分（ｄ）の樹脂は、成分（ａ）、（ｂ）
及び（ｃ）の担体として機能するものである。ここで担
体は、成分（ａ）、（ｂ）及び／又は（ｃ）を均一に分
散できるものであれば特に制限されない。このような樹
脂としては、常温硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性
樹脂、放射線硬化性樹脂等が挙げられる。具体的には、
エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリス
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂等の
建材用樹脂が挙げられる。
及び（ｃ）の担体として機能するものである。ここで担
体は、成分（ａ）、（ｂ）及び／又は（ｃ）を均一に分
散できるものであれば特に制限されない。このような樹
脂としては、常温硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性
樹脂、放射線硬化性樹脂等が挙げられる。具体的には、
エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリス
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂等の
建材用樹脂が挙げられる。
【００２２】これらの成分（ａ）〜（ｄ）は、建材の少
なくとも表面に含有していれば、圧力等の機械的エネル
ギーにより発光する。建材中全てに含有させてもよい
が、表面層にだけ含有させるのが、建材自体の特性を変
化させず、また経済的にも好ましい。成分（ａ）〜
（ｄ）を含有させる表面層の厚さは、０．０１〜５mmで
十分である。
なくとも表面に含有していれば、圧力等の機械的エネル
ギーにより発光する。建材中全てに含有させてもよい
が、表面層にだけ含有させるのが、建材自体の特性を変
化させず、また経済的にも好ましい。成分（ａ）〜
（ｄ）を含有させる表面層の厚さは、０．０１〜５mmで
十分である。
【００２３】また、本発明応力発光建材の表面には、成
分（ａ）又は（ｂ）を１〜１００重量％、特に５〜５０
重量％含有するのが、発光強度、発光効率の点で好まし
い。また成分（ｃ）は、応力発光建材の表面層中に１〜
５０重量％、特に５〜３０重量％含有するのが発光持続
性の点で好ましい。また、成分（ａ）又は（ｂ）、
（ｃ）及び（ｄ）を含有する場合、成分（ｄ）１００重
量部中に成分（ａ）又は（ｂ）及び（ｃ）の合計で５〜
６０重量部、特に２０〜５０重量部含有させるのが、表
面層の形成性、発光効率の点で好ましい。
分（ａ）又は（ｂ）を１〜１００重量％、特に５〜５０
重量％含有するのが、発光強度、発光効率の点で好まし
い。また成分（ｃ）は、応力発光建材の表面層中に１〜
５０重量％、特に５〜３０重量％含有するのが発光持続
性の点で好ましい。また、成分（ａ）又は（ｂ）、
（ｃ）及び（ｄ）を含有する場合、成分（ｄ）１００重
量部中に成分（ａ）又は（ｂ）及び（ｃ）の合計で５〜
６０重量部、特に２０〜５０重量部含有させるのが、表
面層の形成性、発光効率の点で好ましい。
【００２４】本発明の応力発光建材の少なくとも表面中
に成分（ａ）〜（ｃ）は、そのまま粉粒体として含有さ
せるか、あるいは、焼結体として塊状の状態で含有させ
るか、あるいは成分（ａ）〜（ｃ）の粉粒体を樹脂
（ｄ）の中に添加して硬化させた樹脂チップを作製し、
これを建材に添加することが可能であり、特に制限され
るものではない。
に成分（ａ）〜（ｃ）は、そのまま粉粒体として含有さ
せるか、あるいは、焼結体として塊状の状態で含有させ
るか、あるいは成分（ａ）〜（ｃ）の粉粒体を樹脂
（ｄ）の中に添加して硬化させた樹脂チップを作製し、
これを建材に添加することが可能であり、特に制限され
るものではない。
【００２５】しかしながら、発光の効率を考慮すれば、
前記のように建材の表面に効率的に配置されるように加
えるのが好ましい。
前記のように建材の表面に効率的に配置されるように加
えるのが好ましい。
【００２６】建材の表面に添加する方法として、以下の
方法が挙げられる。 １）建材表面に応力発光材料を含む材料の層がくるよう
に、施工あるいは型枠によって成形する方法。 ２）建材表面に応力発光材料を有機系接着剤とともに塗
布する方法。 ３）建材表面に応力発光材料を、低温で溶融する透明無
機材料と混合し、熱処理によってコーティングする方
法。 ４）建材表面に応力発光材料の薄膜を形成する方法。 ５）応力発光材料を含む樹脂を建材表面にコーティング
する方法。 ６）まず、応力発光材料を含む樹脂を作製し、これを小
片（チップ）化したものを建材表面に配置する方法。
方法が挙げられる。 １）建材表面に応力発光材料を含む材料の層がくるよう
に、施工あるいは型枠によって成形する方法。 ２）建材表面に応力発光材料を有機系接着剤とともに塗
布する方法。 ３）建材表面に応力発光材料を、低温で溶融する透明無
機材料と混合し、熱処理によってコーティングする方
法。 ４）建材表面に応力発光材料の薄膜を形成する方法。 ５）応力発光材料を含む樹脂を建材表面にコーティング
する方法。 ６）まず、応力発光材料を含む樹脂を作製し、これを小
片（チップ）化したものを建材表面に配置する方法。
【００２７】具体的な建材としては、インターロッキン
グブロックなど各種ブロック、石材、人造石材、フロー
リング、各種床材等が挙げられる。本発明の応力発光建
材は、人の重量、物体の重量にともなう機械的エネルギ
ーがこれら建材に加わることによって、力が加わった場
所が加わった力に応じて、発光するものである。これら
の発光によって、安全を知らせる、演出効果をもたらす
などの効果を得ることが可能である。発光と発光の検知
システムとを組合せることによって、防犯システムを構
築することも可能である。例えば、発光応力建材を用い
た室内の床と光の検知システムを設置することによっ
て、進入者を検知することが可能である。また、床面に
光の形状を記憶することによって、進入者の足跡を保存
することができ、逃亡した際も、その証拠の情報を提供
することが可能である。
グブロックなど各種ブロック、石材、人造石材、フロー
リング、各種床材等が挙げられる。本発明の応力発光建
材は、人の重量、物体の重量にともなう機械的エネルギ
ーがこれら建材に加わることによって、力が加わった場
所が加わった力に応じて、発光するものである。これら
の発光によって、安全を知らせる、演出効果をもたらす
などの効果を得ることが可能である。発光と発光の検知
システムとを組合せることによって、防犯システムを構
築することも可能である。例えば、発光応力建材を用い
た室内の床と光の検知システムを設置することによっ
て、進入者を検知することが可能である。また、床面に
光の形状を記憶することによって、進入者の足跡を保存
することができ、逃亡した際も、その証拠の情報を提供
することが可能である。
【００２８】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。但し、本発明
は以下の実施例に制限されるものではない。
は以下の実施例に制限されるものではない。
【００２９】実施例１
母体材料であるSr3Al2O6に、発光中心となる０．６wt％
のEuとフラックスとしての１wt％のホウ酸とを添加し、
それを還元雰囲気（Ar+H2，５％）中、１３００℃で４
時間焼成することによって得られた応力発光材料を粉末
とした。本粉末をタイル用セラミックス原料の表面にコ
ーティングしてプレス成型し、約９００℃で焼成し、セ
ラミックスタイルを作製した。本タイルを路面に施工し
たところ、人の歩行や車の運行に伴って、タイル表面が
発光することを確認した。特に夜間時には、遠くからも
十分発光が確認できた。
のEuとフラックスとしての１wt％のホウ酸とを添加し、
それを還元雰囲気（Ar+H2，５％）中、１３００℃で４
時間焼成することによって得られた応力発光材料を粉末
とした。本粉末をタイル用セラミックス原料の表面にコ
ーティングしてプレス成型し、約９００℃で焼成し、セ
ラミックスタイルを作製した。本タイルを路面に施工し
たところ、人の歩行や車の運行に伴って、タイル表面が
発光することを確認した。特に夜間時には、遠くからも
十分発光が確認できた。
【００３０】実施例２
ストロンチウム炭酸塩と酸化アルミニウムとを用いて、
Sr0.99Al2O3.99の組成となるように、所定量秤量して混
合した後、まず空気中において８００℃で６０分間焼成
したのち、還元雰囲気（５％水素含有アルゴン）中にお
いて１３００℃４時間焼成した。次いで、このようにし
て得られた非化学論組成のアルミン酸塩材料を粉砕し、
応力発光材料の粉末とした。一方、蓄光性材料として、
Cuを発光中心としたZnSを作製した。これら応力発光材
料と蓄光性材料を混合した粉末試料を、エポキシ樹脂と
混合し、これを無機ブロックにコーティングさせて硬化
させた。このブロックを路面に施工したところ、人の歩
行の車の運行に伴って、タイル表面が発光することを確
認した。また、この応力発光ブロックを危険個所の足下
に設置したところ、夜間などに立ち入った場合、危険個
所を知らせる点で効果的であった。
Sr0.99Al2O3.99の組成となるように、所定量秤量して混
合した後、まず空気中において８００℃で６０分間焼成
したのち、還元雰囲気（５％水素含有アルゴン）中にお
いて１３００℃４時間焼成した。次いで、このようにし
て得られた非化学論組成のアルミン酸塩材料を粉砕し、
応力発光材料の粉末とした。一方、蓄光性材料として、
Cuを発光中心としたZnSを作製した。これら応力発光材
料と蓄光性材料を混合した粉末試料を、エポキシ樹脂と
混合し、これを無機ブロックにコーティングさせて硬化
させた。このブロックを路面に施工したところ、人の歩
行の車の運行に伴って、タイル表面が発光することを確
認した。また、この応力発光ブロックを危険個所の足下
に設置したところ、夜間などに立ち入った場合、危険個
所を知らせる点で効果的であった。
【００３１】実施例３
母体材料であるCa2Al2SiO7に、発光中心となる０．０５
wt％のCe2O3と、フラックスとしての１０wt％のホウ酸
とを添加し、それを還元雰囲気（Ar+H2，５％）中、１
３００℃で４時間焼成することによって得られた応力発
光材料を得た。この試料を、セメント１０％添加し、
水、砂と混合したモルタルを作製し、インターロッキン
グブロック用の型枠に詰め、振動をかけ良く充填した。
この上に、セメント、水、砂、砂利からなるコンクリー
トを詰めて充填し、同じく振動成形を行った。即時脱型
し養生後、表面層に応力発光材料を含有したインターロ
ッキングブロックを得た。本インターロッキングブロッ
クを路面に敷き詰めて施工したところ、歩行時の摩擦や
応力などによって、ブロック表面が発光することを確認
した。特に夜間時には、遠くからも十分発光が確認でき
た。
wt％のCe2O3と、フラックスとしての１０wt％のホウ酸
とを添加し、それを還元雰囲気（Ar+H2，５％）中、１
３００℃で４時間焼成することによって得られた応力発
光材料を得た。この試料を、セメント１０％添加し、
水、砂と混合したモルタルを作製し、インターロッキン
グブロック用の型枠に詰め、振動をかけ良く充填した。
この上に、セメント、水、砂、砂利からなるコンクリー
トを詰めて充填し、同じく振動成形を行った。即時脱型
し養生後、表面層に応力発光材料を含有したインターロ
ッキングブロックを得た。本インターロッキングブロッ
クを路面に敷き詰めて施工したところ、歩行時の摩擦や
応力などによって、ブロック表面が発光することを確認
した。特に夜間時には、遠くからも十分発光が確認でき
た。
【００３２】実施例４
実施例１と同様の操作により、応力発光材料の粉末を得
た。この粉末試料をエポキシ樹脂中に３０％の割合で混
入し、型枠に入れて硬化させたあと縦１０mm×横１０mm
×厚さ５mmの樹脂の小片（チップ）とした。本樹脂片
（チップ）を塩化ビニル樹脂と混合し、型枠に流し込み
厚さ８mmの床用のタイルを作成した。これを室内の床に
施工したところ、歩行時の摩擦や応力などによって、タ
イルの樹脂片（チップ）の部分が発光することを確認し
た。
た。この粉末試料をエポキシ樹脂中に３０％の割合で混
入し、型枠に入れて硬化させたあと縦１０mm×横１０mm
×厚さ５mmの樹脂の小片（チップ）とした。本樹脂片
（チップ）を塩化ビニル樹脂と混合し、型枠に流し込み
厚さ８mmの床用のタイルを作成した。これを室内の床に
施工したところ、歩行時の摩擦や応力などによって、タ
イルの樹脂片（チップ）の部分が発光することを確認し
た。
【００３３】実施例５
実施例２と同様の操作により、応力発光材料の粉末を得
た。これを、ダンス用のフロアにコーティング用樹脂材
に添加し、床表面に施工した。この床で、ダンスをする
と、そのステップの跡が発光し、光となって残った。発
光は数秒で消えるように蓄光性が調整されており、ステ
ップの跡が現われては消えてゆき、効果的な演出効果で
得られた。
た。これを、ダンス用のフロアにコーティング用樹脂材
に添加し、床表面に施工した。この床で、ダンスをする
と、そのステップの跡が発光し、光となって残った。発
光は数秒で消えるように蓄光性が調整されており、ステ
ップの跡が現われては消えてゆき、効果的な演出効果で
得られた。
【００３４】
【発明の効果】本発明の応力発光建材を床材、壁材、タ
イル、ブロック材、舗装材等として用いると、建材に人
の体重、物体の重量等がかかることにより発光し、防犯
システム、安全システム、演出システム等を構築するこ
とができる。
イル、ブロック材、舗装材等として用いると、建材に人
の体重、物体の重量等がかかることにより発光し、防犯
システム、安全システム、演出システム等を構築するこ
とができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０９Ｋ 11/64 ＣＱＥ Ｃ０９Ｋ 11/64 ＣＱＥ
Ｅ０４Ｆ 15/02 Ｅ０４Ｆ 15/02 Ａ
(72)発明者 秋山 守人
佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 独
立行政法人産業技術総合研究所九州センタ
ー内
(72)発明者 伊藤 弘樹
千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋
セメント株式会社中央研究所内
(72)発明者 中野 卓
千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋
セメント株式会社中央研究所内
(72)発明者 花田 敏彦
千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋
セメント株式会社中央研究所内
(72)発明者 鈴木 崇幸
千葉県佐倉市大作二丁目４番２号 太平洋
セメント株式会社中央研究所内
Ｆターム(参考） 2D051 AA00 AD00 AD07 AF02 AF04
AF05 AF17 AG11 AG14 AG15
AG17 AG18 AG20 DA04 DC09
2E220 AA12 AA39 AA47 AA59 AB14
AC05 BB04 DB05 EA01 FA01
FA11 GA26Y GA30X GB01X
GB11X GB12Y GB13X GB13Y
GB14X GB22X GB25Y GB32X
GB33X GB34X GB37X GB60X
4H001 CA02 CA04 XA07 XA08 XA13
XA14 XA16 XA20 XA30 XA31
XA38 XA49 YA29 YA58 YA63
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも表面に、（ａ）無機母体材料
中に、機械的エネルギーによって励起された電子が基底
状態に戻る際に発光する希土類又は遷移金属の１種類以
上からなる発光中心をドープしてなる応力発光材料、あ
るいは（ｂ）非化学量論的組成を有するアルミン酸塩の
少なくとも１種からなり、かつ機械的エネルギーによっ
て励起された電子が基底状態に戻る際に発光する格子欠
陥をもつ応力発光材料を含有することを特徴とする応力
発光建材。 - 【請求項２】 少なくとも表面に、さらに、（ｃ）光エ
ネルギーによって励起された電子が基底状態に戻る場合
に発光する材料を含有するものである請求項１記載の応
力発光建材。 - 【請求項３】 少なくとも表面に、さらに（ｄ）樹脂を
含有するものである請求項１又は２記載の応力発光建
材。 - 【請求項４】 無機母体材料が、メリライト構造、FeS2
構造、ウルツ構造、スピネル構造、コランダム構造又は
β−アルミナ構造を有する酸化物、硫化物又は窒化物、
あるいは非化学量論的組成を有するアルミン酸塩である
請求項１〜３のいずれか１項記載の応力発光建材。 - 【請求項５】 ブロック、タイル、壁材、床材及び舗装
材から選ばれるものである請求項１〜４のいずれか１項
記載の応力発光建材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150500A JP2003342903A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 応力発光建材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150500A JP2003342903A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 応力発光建材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003342903A true JP2003342903A (ja) | 2003-12-03 |
Family
ID=29768345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002150500A Pending JP2003342903A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | 応力発光建材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003342903A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004059746A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | メカノルミネッセンス材料及びその製造方法 |
| JP2006036887A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 異方性の応力発光体を含有する応力発光組成物、及びその製造方法 |
| JP2006275796A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 留め具およびその利用 |
| WO2006109704A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 紫外線を発光する高強度応力発光材料とその製造方法、ならびに、その利用 |
| WO2006109659A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 応力発光体とその製造方法およびそれを含む複合材料、並びに応力発光体の母体構造 |
| WO2007023869A1 (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 応力発光構造物 |
| JP2007083128A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 応力駆動型光触媒システム |
| JPWO2006077756A1 (ja) * | 2005-01-21 | 2008-06-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 生体骨または模擬骨若しくはそれらに装着する部材の応力分布測定方法および測定部材 |
| GB2430441B (en) * | 2004-04-09 | 2009-01-07 | Nat Inst Of Advanced Ind Scien | High-luminosity stress-stimulated luminescent material |
| JPWO2007015532A1 (ja) * | 2005-08-03 | 2009-02-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 応力解析用の被測定物、該被測定物に塗膜層を形成するための塗布液及び応力発光構造体 |
-
2002
- 2002-05-24 JP JP2002150500A patent/JP2003342903A/ja active Pending
Cited By (16)
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| JP2006036887A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 異方性の応力発光体を含有する応力発光組成物、及びその製造方法 |
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| JPWO2006077756A1 (ja) * | 2005-01-21 | 2008-06-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 生体骨または模擬骨若しくはそれらに装着する部材の応力分布測定方法および測定部材 |
| JP4761215B2 (ja) * | 2005-01-21 | 2011-08-31 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 生体骨または模擬骨若しくはそれらに装着する部材の応力分布測定方法および測定部材 |
| JP2006275796A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 留め具およびその利用 |
| WO2006109659A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 応力発光体とその製造方法およびそれを含む複合材料、並びに応力発光体の母体構造 |
| JP2006312718A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-11-16 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 応力発光体とその製造方法およびそれを含む複合材料、並びに応力発光体の母体構造 |
| JP2006312719A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-11-16 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 紫外線を発光する高強度応力発光材料とその製造方法、ならびに、その利用 |
| WO2006109704A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 紫外線を発光する高強度応力発光材料とその製造方法、ならびに、その利用 |
| JPWO2007015532A1 (ja) * | 2005-08-03 | 2009-02-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 応力解析用の被測定物、該被測定物に塗膜層を形成するための塗布液及び応力発光構造体 |
| JP5093478B2 (ja) * | 2005-08-03 | 2012-12-12 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 応力解析用の被測定物、該被測定物に塗膜層を形成するための塗布液及び応力発光構造体 |
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