JP2014198758A - 応力発光材料とその応用、及び応力発光材料の製造方法 - Google Patents

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健治 森
小林 恵太
Keita Kobayashi
恵太 小林
日六士 中尾
Hiroshi Nakao
日六士 中尾
知則 東條
Tomonori TOJO
知則 東條
徐 超男
Chao-Nan Xu
超男 徐
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Abstract

【課題】応力発光特性に優れ、実用上十分な発光強度を達成できる応力発光材料及びその応力発光材料を利用した応用品の提供。
【解決手段】アルミン酸ストロンチウムを母体とする応力発光材料であって、Euイオンと、Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンとを含有し、上記応力発光材料中に含まれる上記Euイオンの量が、前記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0001〜0.1モルであり、上記応力発光材料中に含まれる、上記Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンの量が、Nd、Dy、及びHoの3種のイオンの合計量として上記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0001〜0.01モルである応力発光材料、及びその応力発光材料を含有する応力発光性塗料組成物、樹脂組成物、並びにその樹脂組成物から形成された応力発光体等の応用品を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、応力発光材料とその応用、及び応力発光材料の製造方法に関する。
物質が外部からの刺激を与えられることによって、室温付近で可視光を発する発光材料が知られている。なかでも外部から印加された力(圧縮、変位、摩擦、衝撃など)の力学的刺激を受けて発光する材料を応力発光材料という。
応力発光材料としてはアルミン酸塩を母体とする応力発光材料が報告されている(例えば特許文献1、2)。但し従来の応力発光材料においてはまだ実用的な発光輝度は得られておらず、より高い発光強度を達成できる応力発光材料が求められていた。
特許第3511083号明細書 特許第5007971号明細書
本発明は、応力発光特性に優れ、実用上十分な発光強度を達成できる応力発光材料及び応力発光材料の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、アルミン酸ストロンチウムを母体とする応力発光材料において、従来賦活剤としてしばしば使用されていたユーロピウム(Eu)に、ネオジム(Nd)、ジスプロシウム(Dy)、及びホルミウム(Ho)からなる群から選択される少なくとも1種の元素を共賦活剤として特定の量を組み合わせることにより特異的に高い発光輝度を達成することができることを見出し、本発明に至った。
即ち本発明の第一の態様は、アルミン酸ストロンチウムを母体とする応力発光材料であって、
Euイオンと、
Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンと
を含有し、
上記応力発光材料中に含まれる上記Euイオンの量が、上記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0001〜0.01モルであり、
上記応力発光材料中に含まれる、上記Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンの量が、Nd、Dy、及びHoの3種のイオンの合計量として上記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0001〜0.01モルである応力発光材料に関する。Euイオンは賦活剤として、Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンは共賦活剤として作用する。
好ましい態様においては、上記応力発光材料中に含まれるEuイオンの量が、上記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0005〜0.005モルであり、
上記応力発光材料中に含まれる、上記Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンの量が、Nd、Dy、及びHoの3種のイオンの合計量としてアルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0005〜0.005モルである。
好ましい態様においては、アルミン酸ストロンチウムが、θアルミナ、κアルミナ、δアルミナ、ηアルミナ、χアルミナ、γアルミナ、及びρアルミナから選択される少なくとも1種のアルミナを含有するアルミナ原料、及び/又は水酸化アルミニウムと、ストロンチウム源とから合成されたものである。
また本発明の第二の態様は、上記応力発光材料を含有する応力発光性塗料組成物、樹脂組成物、並びに、その樹脂組成物から形成された応力発光体等の応用品に関する。
さらに本発明の第三の態様は、αアルミナ以外のアルミナを含有するアルミナ及び/又は水酸化アルミニウムを原料とする、上記応力発光材料を製造する方法に関する。上記αアルミナ以外のアルミナは、θアルミナ、κアルミナ、δアルミナ、ηアルミナ、χアルミナ、γアルミナ、及びρアルミナから選択される少なくとも1種のアルミナであるのが好ましい。
アルミン酸ストロンチウムを母体とする応力発光材料において、賦活剤のユーロピウム(Eu)に、共賦活剤として、ネオジム(Nd)、ジスプロシウム(Dy)、及びホルミウム(Ho)からなる群から選択される少なくとも1種の元素をそれぞれ所定の量で組み合わせることにより、共賦活剤を用いない場合、又はこれら3種の元素以外の元素を共賦活剤として用いる場合と比べて従来より少ない添加量で特異的に高い発光強度を達成することができる。
活性アルミナ原料を使用した時の共賦活剤の効果を比較したグラフである。 αアルミナ原料を使用した時の共賦活剤の効果を比較したグラフである。
<応力発光材料>
まず本発明の第一の態様である応力発光材料について説明する。この応力発光材料は、アルミン酸ストロンチウムを母体とする応力発光材料であって、Euイオンと、Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンとを含有する。Euイオンと、Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンの両方を含有することにより、従来のアルミン酸ストロンチウム系応力発光材料に比べて高い応力発光輝度を発揮することができる。
アルミン酸ストロンチウムは、一般的にSrAl(0<X、0<y、0<Z)で表される化合物である。特に限定されないが、アルミン酸ストロンチウムの具体例としては、SrAl、SrAl、SrAl1425、SrAl1219、SrAl等の種々の化合物が知られている。このアルミン酸ストロンチウムに賦活剤としてEuを、共賦活剤としてNd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンを含有するのが本発明の応力発光材料であり、その組成は一般式:SrAl:Eu,M(0<X、0<y、0<Z、MはNd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種)と表すことができる。
本発明の応力発光材料は、ユーロピウム(Eu)イオンを含有する。Euイオンは賦活剤として作用する。上記応力発光材料中に含まれるEuイオンの量は特に限定されないが、上記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり、0.0001〜0.01モル、好ましくは0.0005〜0.01モル、より好ましくは0.0005〜0.005モルである。Euイオンの量が少なすぎると十分な発光強度を達成することができず、また多すぎても発光強度は飽和する一方で、別の物性にも影響をおよぼすことがある。
本発明の応力発光材料は、Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンを含有する。これらのイオンは、Euイオンの共賦活剤として作用する。上記応力発光材料中に含まれる、Nd、Dy、及びHoイオンの量は特に限定されないが、Nd、Dy、及びHoの3種のイオンの合計量として、上記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり、0.0001〜0.01モル、好ましくは0.0005〜0.01モル、より好ましくは0.0005〜0.005モルである。これらのイオンの量が少なすぎると十分な発光強度を達成することができず、また多すぎても発光強度は低下する一方で、別の物性にも影響をおよぼすことがある。従来の技術でも上記金属イオンは用いられていたが、十分な発光強度は得られていなかった。一方、本発明の応力発光材料は、Euイオン量とNd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンの量を前述の通り選択することにより、特異的に発光強度が向上する。
また本発明の応力発光材料は、Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンを含有している限り、さらに別の共賦活剤を含んでもよい。共賦活剤としては、特に限定されないが、上述の元素以外の希土類元素の化合物又はイオンが挙げられる。例としては、Sc、Y、La、Ce、Pr、Pm、Sm、Gd、Tb、Er、Tm、Yb、及びLu等から選択される1種以上の元素が挙げられる。また実際に添加する化合物としては、上記元素の炭酸塩、酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩等が挙げられる。これらの含有量は、公知の知見に基づいて、あるいは通常の実験を通して適宜設定することができる。
母体となるアルミン酸ストロンチウムは、θアルミナ、κアルミナ、δアルミナ、ηアルミナ、χアルミナ、γアルミナ、及びρアルミナから選択される少なくとも1種のアルミナを含有するアルミナ原料、又は水酸化アルミニウムと、ストロンチウム源とから合成されたものであるのが好ましい。通常「アルミナ」といえば安価で汎用のαアルミナを指す場合が多いが、θアルミナなどのいわゆる活性アルミナ、又は水酸化アルミニウムを原料として用いれば、αアルミナを用いた場合よりも高い発光強度を達成できるためである。
<応力発光材料の製造方法>
本発明の第三の態様は、上記アルミン酸ストロンチウム系応力発光材料の製造方法に関する。具体的には、αアルミナ以外のアルミナ(好ましくはθアルミナ、κアルミナ、δアルミナ、ηアルミナ、χアルミナ、γアルミナ、及びρアルミナから選択される少なくとも1種)を含有するアルミナ、及び/又は水酸化アルミニウムを原料とする、上記応力発光材料の製造方法に関する。
応力発光材料の製造方法について一例を詳細に説明するが、本発明の応力材料を製造する方法はこの例に限定されない。この製造方法の例は、
反応容器中に、水及び/又は有機溶媒と、アルミナ原料と、ストロンチウム源と、ユーロピウム源と、Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種の元素の化合物とを仕込む工程(1)と、
該反応容器中で、原料混合物の混合処理を行い、スラリーを得る工程(2)と、
得られたスラリーから、上記水及び/又は有機溶媒と除去して固形分を分離する工程(3)と、
分離した固形分を焼成して応力発光材料を得る工程(4)と
を含む方法である。
工程(1)は応力発光材料の原料を反応容器に仕込む工程である。母体となるアルミン酸ストロンチウムは、アルミナ原料とストロンチウム源となるストロンチウム化合物を反応させて得ることができる。アルミナ原料は特に限定されず、安価で汎用のαアルミナの他、いわゆる活性アルミナと呼ばれるθアルミナ、ηアルミナ、κアルミナ、δアルミナ、χアルミナ、γアルミナ、及びρアルミナ等を挙げることができる。中でも得られる応力発光体の発光能が高いθアルミナ及び/又はηアルミナを含有するアルミナ原料を用いるのが好ましい。
上記ストロンチウム化合物は、特に限定されないが、例えば炭酸ストロンチウム、酸化ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、ハロゲン化ストロンチウム(塩化ストロンチウム等)、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、リン酸水素ストロンチウム等が挙げられる。
賦活剤であるユーロピウム(Eu)の源となるEu化合物としては特に限定されず、例えば炭酸ユーロピウム、酸化ユーロピウム、塩化ユーロピウム、硫酸ユーロピウム、硝酸ユーロピウム、酢酸ユーロピウムなどが挙げられる。
共賦活剤であるNd、Dy、及びHoの源となる化合物は特に限定されないが、例えばNd、Dy、及びHoの炭酸塩、酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩等が挙げられる。
またNd、Dy、及びHoに加え、さらに別の共賦活剤を含んでもよい。特に限定されないが、その例としては、Sc、Y、La、Ce、Pr、Pm、Sm、Gd、Tb、Er、Tm、Yb、及びLu等から選択される1種以上の化合物、例えばこれらの元素の炭酸塩、酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩等が挙げられる。
仕込み原料中には、さらに、粒子の分散性を高めるための分散剤を添加してもよい。分散剤の例としては、特に限定されないが、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤が用いられる。アニオン系界面活性剤としては、ポリカルボン酸アンモニウム、ポリカルボン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等が挙げられ、ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノ脂肪酸エステル等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
仕込み原料中には、さらに、粒子の結晶性を高めるためにフラックス成分を添加しても良い。上記フラックス成分としては、特に限定されないが、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化アンモニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム等の化合物が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの成分を、水及び/又は有機溶媒中に添加して原料を仕込む。上記有機溶媒としては、特に限定されないが、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール等のアルコールやアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類といった水溶性有機溶媒が挙げられる。また本発明の効果を損なわない範囲で他の分散媒を含んでいてもよい。
次に反応容器内で仕込んだ原料の混合を行い、スラリーを得る(工程(2))。反応容器は、原料が適切に混合される撹拌機能を有する反応容器であれば特に限定されない。特に、混合を効率良く行なうためには粉砕媒体撹拌型粉砕機を備えた反応容器を用いるのが好ましい。ここで、粉砕媒体撹拌型粉砕機とは、粉砕容器内に粉砕媒体を投入し、被粉砕物とともに、粉砕容器を揺動、回転(自転又は公転)させて撹拌するか、粉砕媒体を撹拌部で直接撹拌して、粉砕を行う粉砕機をいう。粉砕媒体撹拌型粉砕機の例としては、特に限定されないが、遊星ミル、ビーズミル、及び振動ミルからなる群から選択されるいずれか1種であるのが好ましい。なかでも、自転、公転を伴う遊星ミルが特に好ましい。
その後、得られたスラリーから分散媒として仕込んだ水及び/又は有機溶媒と除去し、必要に応じて乾燥や精製を行うことにより固形分を分離する(工程(3))。得られた固形分をさらに焼成し、必要に応じて粉砕、整粒等を行なうことで、本発明の第一の態様として説明した上記応力発光材料を得る(工程(4))。焼成条件は特に限定されず、一般的な焼成方法に従って実施できる。例えば得られた固形分を、例えば1000℃以上、還元雰囲気下で焼成すればよい。
<応用例>
本発明の応力発光材料は、様々な環境下において、物理的かつ化学的に安定であり、そして、機械的な外力を加えて変形させることによって、格子欠陥又は格子欠陥と発光中心のキャリアが励起されて、基底に戻る場合に発光する。このような本発明の応力発光材料を成形して得られる応力発光体は、様々な環境下においても適用することができ、例えば空気中をはじめ、真空中、還元又は酸化雰囲気中においてはもちろん、水、無機溶液、有機溶液などの各種溶液環境下においても、機械的な外力によって発光する。したがって、様々な環境下での応力検知に有効である。
このような応力発光材料の活用方法としては、特に限定されないが、以下のようなものが考えられる。
応力発光材料を含む発光層を、通常の紙、合成紙、あるいはエポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の高分子素材、天然ゴムあるいは合成ゴム、ガラス、セラミックス、金属、木、人工繊維または天然繊維、コンクリート、あるいはこれらの組み合わせ、およびこれらの加工製品等の外装表面に形成することにより、あるいは応力発光材料を内部に含有することにより、異常を検知したり、衝撃波を当てることで様々な構造物や部材の劣化を診断したりすることができる(応力−ひずみ検出、応力分布測定)。例えばビル建物、高架橋、橋梁、道路、鉄道レール、支柱、塔、パイプライン及びトンネル等の大型構造物、床材、タイル、壁材、ブロック材、舗装材、木材、鉄鋼、コンクリート等の建材、歯車、カム等の動力伝達部材、自転車、自動車、電車、船、飛行機等に使用される外装用部品又は内蔵部品(エンジン部品、タイヤ、ベルト等)、軸受部品、軸受用保持器、および、光センサ付軸受、ネジ、ボルト、ナット、ワッシャ等の締結用部品等である。またその応用として、蓄電池、バルブシート、配水管、スプリンクラーヘッド、電解液またはポリマー電解質を注入した非水電解液二次電池の漏液を検知すること等が期待される。また応力発光材料を含有する接着剤の接着剤層内応力分布の可視化をすることができ、接着剤の亀裂を把握することもできる。
応力発光材料を発光素子としたものは、感圧デバイス、タッチパッド、タッチセンサー、フォトダイオードあるいはフォトトランジスタ、圧電アクチュエータあるいは静電アクチュエータ、発光性高分子アクチュエータ、液量検出デバイス、衝撃力検知デバイス、光導波路、光導波路装置、機械光学装置、検出装置、情報処理装置、スイッチ、操作ボタン、入力装置、キー入力装置等の電子機器および機器に利用することができ、装置およびシステムの非接触制御、自動化プロセス、遠隔操作を可能にする。例えば、半導体部品の接続端子の高さ測定装置、キャビテーション発生量の測定装置、音圧強度分布の測定装置、医療検査用の超音波による音圧強度分布およびエネルギー密度分布測定装置、生体骨または模擬骨に装着するインプラント等の部材に作用する応力・歪みの分布の測定装置、伝送ケーブル、伝送装置及びレーザ加工装置、ステアリングシャフトの捩じれ量を検出する装置、撮影部位の位置を特定する放射線撮影装置、流速検知器金型プレス機の平行度チェック装置、赤外光の熱エネルギーに対応する応力を発生させ、撮像することが可能な固体撮像装置、摩擦力、せん断力、衝撃力、圧力等の機械的な外力を光信号に変換して伝達する発光ヘッド、その発光ヘッドを利用して機械装置を遠隔から操作する遠隔スイッチシステム、及び、その発光ヘッドを利用して偶力を検出する検出システム、電気、電子、機械の各種機器の本体部に着脱自在に装着される着脱体、例えばインクジェットプリンタのインクカートリッジや用紙トレイの装着状態及び未装着状態を検出することができる着脱体の検出装置、及び着脱体;凹凸部に残留した紫外線硬化樹脂を短時間で検査可能なインプリント装置、配線が不要な操作装置、生体内や暗所に導入することができる小型で無線型の光源(応力発光粒子)と、それを備えた検査装置、並びに検査方法や応力履歴記録システム等が挙げられる。また、ガスケット、パッキングのシール性の測定、タイヤの接地面形状や接地圧分布の測定、歯科咬合力の測定、タイヤの接地部測定具、キャビテーション発生量の測定方法等にも利用できる。
触覚センサ素子としての応用も可能である。例えば、人間協調型ロボットや義手・義指・義肢、診察用の触診器、各種工業の硬さ柔らかさ検査器等が挙げられる。その他にも、放射線との作用により生じた発光エネルギーを測定することで、放射線の被曝量の計測及び被曝強度分布の計測することも期待できる。
上記測定用装置以外にも、照明や安全のための表示としての利用が考えられる。例えば、デバイス振動ランプや風力ランプ等の照明器具;緊急、異常報知、非常用具、危険表示、非常灯、非常用標識、救命具用の標識、看板、表示装置;安全柵、工場建築物廻りに張るテンションロープ、動物忌避柵;階段のステップ、手すり、及び通路等に半埋め込み状態で設置した目地用線条体;健康器具、歩行補助器具(歩行補助用ステッキ、発光報知アンテナ等);イヤリング、ネックレス等の装身具;旗を支持する支柱、鉄道等の遮断機の遮断棒、自転車、自動車、電車、船、飛行機等の外装用部品又は内蔵部品、釣具(擬似餌、釣竿、集魚用網等;発光性繊維構造体や発光性漁具、釣糸や漁網等)、浮標(浮き、ブイ);人間、犬、猫等のペット、牛、豚、羊、鶏等の家畜等の位置表示;ファン(風力発電、扇風機等の羽等)、衣料品(靴、スポーツウエア、人工発光布地、人工発光糸、人工発光繊維等);包装(箱、ホルダー、器、封筒、カートン、上包み包装、外部被膜)、医療品(呼吸援助器具、試験研究用器材)ロボット(人工発光毛髪構造体、人工発光皮膚、人工発光ボディー)等である。
塗料組成物、インク組成物、接合剤、表面被覆剤に応力発光体を含有させたものの活用例としては、金融機関、公共機関、クレジットカード会社、流通業界等で使用される、貼り合わせ用の接着剤に応力発光材料を含有させた圧着はがきシート等の郵送物;椅子、ベッド等の家具;床材、タイル、壁材、ブロック材、舗装材、木材・鉄鋼・コンクリート等の建材。車両に搭載されたカーナビゲーション装置;オーディオ装置及びエアコンディショナー等を操作するための操作装置;家電製品や携帯機器、電子計算機等の入力装置;デジタルカメラ、CCDカメラ、フィルム、写真、ビデオ等の画像記憶手段等が挙げられる。
発光させることで新たな意匠を発生させることができるので、玩具やイベントグッズ等のアミューズメント商品や生活用品への展開も考えられる。例えば、動的玩具、凧、鯉のぼり等の吹流し、ブランコ、ジェットコースター、回転木馬、弓矢等;風力によって音と光を同時に発生する無電源型発光装置(風鈴等)。発光ボール(ゴルフボール、野球のボール、卓球用ボール、ビリヤードのボール等)、発光機構の風車;風船;シート状構造物が紙である、巻き取り笛、折り紙、紙風船、ハリセン、グリーティングカード、絵本;スポーツ用品(棒高飛び用ロッド、フェンシング、弓矢等の長尺体等);ゴルフクラブの打点確認用感圧シール、テニスコート用ラインテープ、動的装飾体、動的彫刻、動的モニュメント;動的展示装置;衝撃発光装飾装置;スピーカー等音響装置、楽器(バイオリンやギター等の弦楽器、木琴やドラム等の打楽器、トランペットやフルート等の管楽器、ビードロ等のダイアフラム)、音叉等;イベントグッズ等のアミューズメント商品;水族館の観賞用水槽等の水草、容器;発光腕時計、発光砂時計又は砂時計型発光装置;発光型擬似ローソク装置;発光可能な人工植物;人工眼;付着性ポリマーを含有する化粧品組成物、目視状態で偽造判別することが可能な印刷物および有価証券、応力発光粒子を含有する印刷インキ、手形、小切手、株券、社債券、各種証券、商品券、図書券、交通機関の乗車券、有料施設やイベントの入場券、宝くじ、公営競技の投票券の当たり券等、紙幣、身分証明書、チケット、通行券等、パスポート、機密文書が書かれた印刷物、または封緘シール等が挙げられる。
応力に伴う発光を利用して、その表面に付着した光触媒を活性化した、応力発光体−光触媒複合体は、抗菌、殺菌、非ヒト動物への治療、車両の吊り手、取手等の抗菌性物品の汚れ浄化、暗所にある配管等内部壁面の流動物の流れエネルギーによる浄化に利用することが可能である。応力発光物質が発光することによって高分子樹脂中の光架橋剤が活性化し、架橋を促進させることも可能である。
本発明の応力発光材料は、他の無機材料又は有機材料との複合材料とした後、成形して応力発光体を製造してもよい。例えば、本発明の応力発光材料を樹脂やプラスチックなどの有機材料に任意の割合で混合又は埋め込んで複合材料を形成することで応力発光材料を得ることもできる。この応力発光体に機械的な外力を加えると、機械的な変形によって発光する。
上記有機材料としては熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂のような樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)等のスチレン重合体または共重合体、6−ナイロン、66−ナイロン、12−ナイロン等のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、アルケニル芳香族樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル、ビスフェノールA系ポリカーボネート等のポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルペンテン、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリアクリロニトリル等のポリアクリル酸、スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、変性PPE、ポリアリレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリケトン、液晶ポリマーエチレンとプロピレンとの共重合体、エチレン又はプロピレンと他のα−オレフィン(ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1等)との共重合体、エチレンと他のエチレン性不飽和単量体(酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、ビニルアルコール等)との共重合体等が挙げられる。
熱可塑性樹脂は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。なお、熱可塑性樹脂が共重合体である場合、ランダム共重合体、ブロック共重合体等のいずれの形態の共重合体であってもよい。
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ケイ素樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド、ポリアミノビスマレイミド、カゼイン樹脂、フラン樹脂 、ウレタン樹脂等が挙げられる。この他紫外線や放射線で硬化する樹脂も挙げられる。
さらに、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム等のゴム系材料が挙げられる。
これ以外にも顔料、染料、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、難燃剤、殺菌剤、抗菌剤、硬化用触媒、光重合開始剤等を本発明の応力発光材料とともに混合し、棒状、板状、フィルム状、繊維状、膜状、針状、球状、箔状、粒子状、砂状、鱗片状、シート状、液状、ゲル状、ゾル状、懸濁液、集合体、カプセル型、等の任意の形状に成形することができる。
顔料としては、無機顔料や有機顔料が挙げられる。
無機顔料としては、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、チタンブラック、合成鉄黒、カーボンブラック、雲母、酸化チタンや酸化鉄で被覆された酸化アルミニウム、酸化チタンや酸化鉄で被覆された雲母、ガラスフレーク、ホログラム顔料等が挙げられる。その他にも金属粉末顔料として、アルミニウム粉末、銅粉末、ステンレス粉末、金属コロイド、干渉作用があるものとして透明パールマイカ、着色マイカ、干渉マイカ、干渉アルミナ、干渉シリカ(干渉ガラス)等が挙げられる。
有機顔料としては、アゾ系顔料(モノアゾイエロー、縮合アゾイエロー、アゾメチンイエロー等)、黄色酸化鉄、チタンイエロー、ビスマスバナデート、ベンズイミダゾロン、イソインドリノン、イソインドリン、キノフタロン、ベンジジンイエロー、パーマネントイエロー等の黄色顔料;パーマネントオレンジ等の橙色顔料;赤色酸化鉄、ナフトールAS系アゾレッド、アンサンスロン、アンスラキノニルレッド、ペリレンマルーン、キナクリドンレッド、ジケトピロロピロールレッド、パーマネントレッド等の赤色顔料;コバルトバイオレット、キナクリドンバイオレット、ジオキサジンバイオレット等の紫色顔料;コバルトブルー、フタロシアニン系顔料(フタロシアニンブルー等)、スレンブルー等の青色顔料;フタロシアニングリーン等の緑色顔料、アゾ系分散染料、アントラキノン系分散染料等の有機染料等を挙げることができる。
染料としては、アゾ染料、アントラキノン染料、インジゴイド染料、硫化染料、トリフェニルメタン染料、ピラゾロン染料、スチルベン染料、ジフェニルメタン染料、キサンテン染料、アリザリン染料、アクリジン染料、キノンイミン染料(アジン染料、オキサジン染料、チアジン染料)、チアゾール染料、メチン染料、ニトロ染料、及びニトロソ染料等が挙げられる。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、ホスファイト系化合物、ホスホナイト系化合物、及びチオエーテル系化合物等が挙げられる。
ヒンダードフェノール系化合物としては、α−トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、n−オクタデシル−β−(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,2’−ジメチレン−ビス(6−α−メチル−ベンジル−p−クレゾール)2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−ブチリデン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、1,6−へキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ビス[2−tert−ブチル−4−メチル6−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1,−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−m−クレゾール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’−ジ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−トリ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2−チオジエチレンビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス2[3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、およびテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等が挙げられる。
ホスファイト系化合物としては、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−iso−プロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−n−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス{2,4−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェニル}ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールAペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、およびジシクロヘキシルペンタエリスリトールジホスファイト等が挙げられる。他のホスファイト系化合物としては二価フェノール類と反応し環状構造を有するものが挙げられる。
ホスホナイト系化合物としては、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3’−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−n−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、及びビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト等が挙げられる。
チオエーテル系化合物として、ジラウリルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−オクタデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ミリスチルチオプロピオネート)、及びペンタエリスリトール−テトラキス(3−ステアリルチオプロピオネート)等が挙げられる。
紫外線吸収剤を含む光安定剤としては、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、芳香族ベンゾエート系化合物、蓚酸アニリド系化合物、シアノアクリレート系化合物およびヒンダードアミン系化合物等が挙げられる。
ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ドデシロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、5−クロロ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン、及び2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−メチル−アクリロキシイソプロポキシ)ベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系化合物としては、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−メチル−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(5−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、及び2−(4’−オクトキシ−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
芳香族ベンゾエート系化合物としては、p−tert−ブチルフェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート等のアルキルフェニルサリシレート類等が挙げられる。
蓚酸アニリド系化合物としては、2−エトキシ−2’−エチルオキザリックアシッドビスアニリド、2−エトキシ−5−tert−ブチル−2’−エチルオキザリックアシッドビスアニリド、及び2−エトキシ−3’−ドデシルオキザリックアシッドビスアニリド等が挙げられる。
シアノアクリレート系化合物としては、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、2−エチルヘキシル−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート等が挙げられる。
ヒンダードアミン系化合物としては、4−アセトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルアセトキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−オクタデシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−フェノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(エチルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(シクロヘキシルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)オギザレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)マロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジル)アジペート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジル)テレフタレート、1,2−ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジルオキシ)−エタン、α,α’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)−p−キシレン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−トリレン−2,4−ジカルバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ヘキサメチレン−1,6−ジカルバメート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,4−トリカルボキシレート、1−2−{3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、及び1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールとβ,β,β’,β’−テトラメチル−3,9−[2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン]ジメタノールとの縮合物等が挙げられる。
帯電防止剤としては、カーボンブラック、グラファイト等炭素粉体、スズ・アンチモン複合酸化物、アンチモン・インジウム・スズ複合酸化物、インジウム・スズ複合酸化物、Sn、F、Cl等をドープした導電性酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛等金属酸化物、銅、ニッケル、銀、金、アルミニウム等の各種金属粒子(粉体)または金属繊維等の無機系耐電防止剤、並びに、(β−ラウラミドプロピオニル)トリメチルアンモニウムスルフェート、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の第4級アンモニウム塩系、スルホン酸塩系化合物、アルキルホスフェート系化合物等有機系の帯電防止剤等が挙げられる。
難燃剤としては臭素系難燃剤、リン系難燃剤、塩素系難燃剤、トリアジン系難燃剤、及びリン酸とピペラジンとの塩の他無機系難燃剤等が挙げられる。
臭素系難燃剤としては、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリアクリレート、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂の分子鎖末端のグリシジル基の一部又は全部を封止した変性物、臭素化ビスフェノールAを原料として合成したポリカーボネートオリゴマー、臭素化ジフタルイミド化合物、臭素化ビフェニルエーテル、及び1,2−ジ(ペンタブロモフェニル)エタン等の臭素化ジフェニルアルカン等の化合物が挙げられる。これらの中でもポリトリブロモスチレン等の臭素化ポリスチレン、ポリ(ジブロモフェニレンオキシド)、デカブロモジフェニルエーテル、ビス(トリブロモフェノキシ)エタン、1,2−ジ(ペンタブロモフェニル)エタン、エチレン−ビス−(テトラブロモフタルイミド)、テトラブロモビスフェノールA、臭素化ポリカーボネートオリゴマー、ポリトリブロモスチレン等の臭素化ポリスチレンや1,2−ジ(ペンタブロモフェニル)エタン等が挙げられる。
リン系難燃剤としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリ(2−エチルヘキシル)ホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート、トリス(フェニルフェニル)ホスフェート、トリナフチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、ジフェニル(2−エチルヘキシル)ホスフェート、ジ(イソプロピルフェニル)フェニルホスフェート、モノイソデシルホスフェート、2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、メラミンホスフェート、ジメラミンホスフェート、メラミンピロホスフェート、トリフェニルホスフィンオキサイド、トリクレジルホスフィンオキサイド、メタンホスホン酸ジフェニル、フェニルホスホン酸ジエチル等リン酸エステル。レゾルシノールポリフェニルホスフェート、1,3−フェニレンビス(2,6−ジメチルフェニルホスフェート)、レゾルシノールポリ(ジ−2,6−キシリル)ホスフェート、ビスフェノールAポリクレジルホスフェート、ビスフェノールAポリフェニルホスフェート、ハイドロキノンポリ(2,6−キシリル)ホスフェート並びにこれらの縮合物等の芳香族縮合リン酸エステル等縮合リン酸エステル等が挙げられる。
塩素系難燃剤としては、ペンタクロロペンタシクロデカン、ヘキサクロロベンゼン、ペンタクロロトルエン、テトラクロロビスフェノールA、及びポリクロロスチレン等が挙げられる。
トリアジン系難燃剤としては、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、アクリルグアナミン、2,4−ジアミノ−6−ノニル−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−ハイドロキシ−1,3,5−トリアジン、2−アミノ−4,6−ジハイドロキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メトキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−エトキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−プロポキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−イソプロポキシ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メルカプト−1,3,5−トリアジン、及び2−アミノ−4,6−ジメルカプト−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。
リン酸とピペラジンとの塩としては、オルトリン酸ピペラジン、ピロリン酸ピペラジン、及びポリリン酸ピペラジン等が挙げられる。
無機系難燃剤としては三酸化アンチモン、五塩化アンチモン等のアンチモン化合物、ホウ酸亜鉛、ホウ酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及び赤リン等が挙げられる。
殺菌剤としては、オキシン銅等の銅殺菌剤、ジネブ、マンネブ等の有機硫黄殺菌剤、キャプタン、クロロタロニル等の有機塩素系殺菌剤、チオファネートメチル、ベノミル、カルベンダゾール、チアベンダゾール等のベンゾイミダゾール系殺菌剤、イプロジオン、ビンクロゾリン、プロシミドン等のジカルボキシイミド系殺菌剤、フラメトピル等の酸アミド系殺菌剤、フルジオキソニル等のフェニルピロール系殺菌剤、ジメトモルフ等のモルフォリン系殺菌剤、アゾキシストロビン、クレソキシムメチル、オリブライト等のメトキシアクリレート系殺菌剤、メパニピリム、シプロジニル、ピリメタニル等のアニリノピリミジン系殺菌剤、トリアジメホン、トリフルミゾール等のエルゴステロール生合成阻害剤、クロルピクリン、PCNB等の土壌殺菌剤、その他フルアジナム、o−フェニルフェノール(OPP)、ジフェニル、クロロジフェニル、クレゾール、1,2−ビス(ブロモアセトキシ)エタン、けい皮アルデヒド、酢酸フェニル、イソチアン酸アリル、α−メチルアセトフェノン、チモール、パークロロシクロペンタジエン、ブロム酢酸、2,2−ジブロモ−3−ニトリルプロピオンアミド、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸ブチル、クロロ酢酸メチル、5−クロロ−2−メチルイソチアゾリン−3−オン、グルタルアルデヒド、及びヒノキチオール等が挙げられる。
抗菌剤としては、銀、亜鉛、銅の一種若しくは2種以上の抗菌性金属を無機化合物に担持させた無機系粉体が挙げられる。担持体としてはゼオライト、アパタイト、リン酸ジルコニウム、酸化チタン、シリカゲル、アルミニウム硫酸塩水酸化物、燐酸カルシウム、珪酸カルシウム等が挙げられる。またリン酸系、硼酸系、珪酸系の各系ガラスの一種若しくは2種以上をガラス形成成分としたガラスに、銀、亜鉛、銅の一種若しくは2種以上の抗菌性金属を含有せしめた抗菌性ガラス粉体も挙げられる。
滑剤としては、脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、パラフィン、低分子量のポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、脂肪酸部分鹸化エステル、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル、及び変性シリコーン等を挙げることができる。
脂肪酸としては、オレイン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、アラキドン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、パルミチン酸、モンタン酸およびこれらの混合物等炭素数6〜40の脂肪酸が挙げられる。脂肪酸金属塩としてはラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ラウリン酸マグネシウム、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸バリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ベヘニン酸ナトリウム、ベヘニン酸カリウム、ベヘニン酸マグネシウム、ベヘニン酸カルシウム、ベヘニン酸亜鉛、ベヘニン酸バリウム、モンタン酸ナトリウム、及びモンタン酸カルシウム等の炭素数6〜40の脂肪酸のアルカリ(土類)金属塩が挙げられる。
オキシ脂肪酸としては1,2−オキシステリン酸等が挙げられる。
パラフィンとしては、流動パラフィン、天然パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、及びペトロラクタム等の炭素数18以上のものが挙げられる。
低分子量のポリオレフィンとしてはポリエチレンワックス、マレイン酸変性ポリエチレンワックス、酸化タイプポリエチレンワックス、塩素化ポリエチレンワックス、及びポリプロピレンワックス等の分子量5000以下のものが挙げられる。脂肪酸アミドとしては具体的にはオレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド等炭素数6以上のものが挙げられる。
アルキレンビス脂肪酸アミドとしてはメチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、及びN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)ステアリン酸アミド等の炭素数6以上のものが挙げられる。
脂肪族ケトンとしては高級脂肪族ケトン等の炭素数6以上のものが挙げられる。
脂肪酸部分鹸化エステルとしてはモンタン酸部分鹸化エステル等が挙げられる。
脂肪酸低級アルコールエステルとしてはステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、リノール酸エステル、リノレン酸エステル、アジピン酸エステル、ベヘン酸エステル、アラキドン酸エステル、モンタン酸エステル、及びイソステアリン酸エステル等が挙げられる。
脂肪酸多価アルコールエステルとしては、グリセロールトリステアレート、グリセロールジステアレート、グリセロールモノステアレート、ペンタエリスルトールテトラステアレート、ペンタエリスルトールトリステアレート、ペンタエリスルトールジミリステート、ペンタエリスルトールモノステアレート、ペンタエリスルトールアジペートステアレート、及びソルビタンモノベヘネート等が挙げられる。
脂肪酸ポリグリコールエステルとしてはポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリトリメチレングリコール脂肪酸エステル、及びポリプロピレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
変性シリコーンとしてはポリエーテル変性シリコーン、高級脂肪酸アルコキシ変性シリコーン、高級脂肪酸含有シリコーン、高級脂肪酸エステル変性シリコーン、メタクリル変性シリコーン、及びフッ素変性シリコーン等が挙げられる。
硬化用触媒としては、(t−ブチルパーオキシベンゾエート、ベンゾイルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド等)およびアゾ化合物(アゾビスイソブチロニトリルおよびアゾビスイソバレロニトリル等)等の有機過酸化物、オクチル酸錫、ジブチル錫ジ(2−エチルヘキサノエート)、ジオクチル錫ジ(2−エチルヘキサノエート)、ジオクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイド、ジブチル錫脂肪酸塩、2−エチルヘキサン酸鉛、オクチル酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、脂肪酸亜鉛類、ナフテン酸コバルト、オクチル酸カルシウム、ナフテン酸銅、2−エチルヘキサン酸鉛オクチル酸鉛およびテトラn−ブチルチタネート等の金属と有機および無機酸との塩等有機金属誘導体、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸等スルホン酸化合物、スルホン酸化合物のアミン中和物、トリエチルアミン等の有機アミン、リン酸、ピロリン酸等や、リン酸モノ又はジエステル等が挙げられる。リン酸モノエステルとしては、例えば、リン酸モノオクチル、リン酸モノプロピル、及びリン酸モノラウリル等が挙げられる。リン酸ジエステルとしては、例えば、リン酸ジオクチル、リン酸ジプロピル、及びリン酸ジラウリル等が挙げられる。更には、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)アシッドホスフェート等のリン酸化合物、ジアザビシクロウンデセン系触媒、ルイス酸、及び酸無水物等が挙げられる。
光重合開始剤としては、ヒドロキシベンゾイル化合物(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインアルキルエーテル等)、ベンゾイルホルメート化合物(メチルベンゾイルホルメート等)、チオキサントン化合物(イソプロピルチオキサントン等)、ベンゾフェノン化合物(ベンゾフェノン等)、リン酸エステル化合物(1,3,5−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等)、及びベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
さらに、応力発光材料を塗料に配合することで応力発光性塗料組成物とすることもできる。この応力発光性塗料組成物も本発明の一態様を構成する。この応力発光性塗料組成物は、他の材料の表面を塗布することができ、該発光材料が塗布された材料に機械的な外力を加えると、材料表面の発光材料層が変形によって発光する。また本発明の発光性材料を含有する塗料組成物は発光輝度が高いため、視認性の高い塗装を行うことができる。
塗料組成物として、被膜形成性樹脂を含有する塗料組成物が使用される。本発明の塗料組成物は、必要に応じて、溶剤、分散剤、充填剤、増粘剤、レベリング剤、硬化剤、架橋剤、顔料、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤を含む光安定剤、難燃剤、硬化用触媒、殺菌剤、及び抗菌剤等の塗料用添加剤を含有することができる。
塗料組成物に用いる材料としては熱硬化性樹脂、常温硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂等各種のものを用いることができ、例えば、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂等や、オルガノシリケート、オルガノチタネート等が挙げられる。インキ膜形成材料としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル樹脂、及び塩素化プロピレン樹脂等が挙げられる。
溶剤としては、脂肪族炭化水素類や、芳香族炭化水素(C7〜10、例えばトルエン、キシレンおよびエチルベンゼン)、エステルまたはエーテルエステル(C4〜10、例えばメトキシブチルアセテート)、エーテル(C4〜10、例えば、テトラヒドロフラン、EGのモノエチルエーテル、EGのモノブチルエーテル、PGのモノメチルエーテルおよびDEGのモノエチルエーテル)、ケトン(C3〜10、例えば、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトン)、アルコール(C1〜10、例えばメタノール、エタノール、n−およびi−プロパノール、n−、i−、sec−およびt−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール)、アミド(C3〜6、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等)、スルホキシド(C2〜4、例えばジメチルスルホキシド)、およびこれらの2種以上の混合溶剤や、水又は前述の混合溶媒等が挙げられる。
分散剤としては、高分子分散剤であれば、ナフタレンスルホン酸塩[アルカリ金属(NaおよびK等)塩、アンモニウム塩等]のホルマリン縮合物、ポリスチレンスルホン酸塩(上記に同じ)、ポリアクリル酸塩(上記に同じ)、ポリ(2〜4)カルボン酸(マレイン酸/グリセリン/モノアリルエーテル共重合体等)塩(上記に同じ)、カルボキシメチルセルロース(Mn2,000〜10,000)およびポリビニルアルコール(Mn2,000〜100,000)等が挙げられる。
低分子分散剤としては、下記のものが挙げられる。
(1)ポリオキシアルキレン型
脂肪族アルコール(C4〜30)、[アルキル(C1〜30)]フェノール、脂肪族(C4〜30)アミンおよび脂肪族(C4〜30)アミドのAO(C2〜4)1〜30モル付加物。
脂肪族アルコールとしては、n−、i−、sec−およびt−ブタノール、オクタノール、ドデカノール等;(アルキル)フェノールとしては、フェノール、メチルフェノールおよびノニルフェノール等;脂肪族アミンとしては、ラウリルアミンおよびメチルステアリルアミン等;および脂肪族アミドとしては、ステアリン酸アミド等。
(2)多価アルコール型
C4〜30の脂肪酸(ラウリン酸、ステアリン酸等)と多価(2〜6またはそれ以上)アルコール(例えばGR、PE、ソルビトールおよびソルビタン)のモノエステル化合物。
(3)カルボン酸塩型
C4〜30の脂肪酸(上記に同じ)のアルカリ金属(上記に同じ)塩。
(4)硫酸エステル型
C4〜30の脂肪族アルコール(上記に同じ)および脂肪族アルコールのAO(C2〜4)1〜30モル付加物の硫酸エステルアルカリ金属(上記に同じ)塩等。
(5)スルホン酸塩型
[アルキル(C1〜30)]フェノール(上記に同じ)のスルホン酸アルカリ金属(上記に同じ)塩。
(6)リン酸エステル型
C4〜30の脂肪族アルコール(上記に同じ)および脂肪族アルコールのAO(C2〜4)1〜30モル付加物のモノまたはジリン酸エステルの塩[アルカリ金属(上記に同じ)塩、4級アンモニウム塩等]。
(7)1〜3級アミン塩型
C4〜30の脂肪族アミン[1級(ラウリルアミン等)、2級(ジブチルアミン等)および3級アミン(ジメチルステアリルアミン等)]塩酸塩、トリエタノールアミンとC4〜30の脂肪酸(上記に同じ)のモノエステルの無機酸(塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸等)塩。
(8)4級アンモニウム塩型
C4〜30の4級アンモニウム(ブチルトリメチルアンモニウム、ジエチルラウリルメチルアンモニウム、ジメチルジステアリルアンモニウム等)の無機酸(上記に同じ)塩等。
無機分散剤としては、ポリリン酸のアルカリ金属(上記に同じ)塩およびリン酸系分散剤(リン酸、モノアルキルリン酸エステル、及びジアルキルリン酸エステル等)等が挙げられる。
充填剤としてはシリカ、アルミナ、ジルコニア、マイカを始めとする酸化物系無機物、炭化珪素、窒化珪素等の非酸化物系無機物の微粉、あるいはアクリル樹脂、フッ素樹脂、等の有機化合物、が挙げられる。また用途によってはアルミニウム、亜鉛、銅等の金属粉末の添加も可能である。さらに充填剤の具体例としては、シリカゾル、ジルコニアゾル、アルミナゾル、チタニアゾル等のゾル;ケイ砂、石英、ノバキュライト、ケイ藻土等のシリカ系物質;合成無定形シリカ;カオリナイト、雲母、滑石、ウオラストナイト、アスベスト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩;ガラス粉末、ガラス球、中空ガラス球、ガラスフレーク、泡ガラス球等のガラス体;窒化ホウ素、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ホウ化チタン、窒化チタン、炭化チタン等の非酸化物系無機物;炭酸カルシウム;酸化亜鉛、アルミナ、マグネシア、酸化チタン、酸化ベリリウム等の金属酸化物:硫酸バリウム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、弗化炭素その他無機物;アルミニウム、ブロンズ、鉛、ステンレススチール、亜鉛等の金属粉末;及びカーボンブラック、コークス、黒鉛、熱分解炭素、中空カーボン球等のカーボン体等が挙げられる。
増粘剤としてはモンモリロナイト系粘土鉱物、これらの鉱物を含むベントナイト、コロイド状アルミナ等の無機充填剤系増粘剤、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヘキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系増粘剤、ウレタン樹脂系増粘剤、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルベンジルエーテル共重合体等のポリビニル系増粘剤、ポリエーテルジアルキルエステル、ポリエーテルジアルキルエーテル、ポリエーテルエポキシ変性物等ポリエーテル樹脂系増粘剤、ウレタン変性ポリエーテル系等の会合型増粘剤増粘剤、ポリエーテルポリオール系ウレタン樹脂系等の特殊高分子非イオン型増粘剤、ノニオン系等の界面活性剤系増粘剤、カゼイン、カゼイン酸ソーダ、カゼイン酸アンモニウム等のタンパク質系増粘剤、及びアルギン酸ソーダ等アクリル酸系増粘剤等が挙げられる。
レベリング剤としてはPEG型非イオン界面活性剤(ノニルフェノールEO1〜40モル付加物、ステアリン酸EO1〜40モル付加物等)、多価アルコール型非イオン界面活性剤(ソルビタンパルミチン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸モノエステル、ソルビタンステアリン酸トリエステル等)、フッ素含有界面活性剤(パーフルオロアルキルEO1〜50モル付加物、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルベタイン等)、及び変性シリコーンオイル[ポリエーテル変性シリコーンオイル、(メタ)アクリレート変性シリコーンオイル等]等が挙げられる。
硬化剤としては、ポリオール類の硬化剤としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、水素化トリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ポリイソシアネート化合物のヌレート体、ビュレット体、ポリイソシアネート化合物とエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパンのようなポリオールとの付加体、ブロック化したポリイソシアネート硬化剤等の単体または二種以上の混合物や、これらのポリオール付加物や、これらの共重合体やブロック重合体等のような常温での硬化が可能なイソシアネート類が挙げられる。エポキシ樹脂類の硬化剤としては、酸無水物、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、アミン付加物、尿素樹脂、メラミン樹脂、及びイソシアネート類等が挙げられる。
架橋剤としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイソシアネ−ト化合物、ブロックポリイソシアネ−ト化合物、エポキシ化合物又は樹脂、カルボキシル基含有化合物又は樹脂、酸無水物、アルコキシシラン基含有化合物又は樹脂の他、ヘキサメトキシメチル化メラミン、N,N,N’,N’−テトラヒドロキシメチルサクシナミド、テトラメトキシメチル化尿素、2,4,6−テトラヒドロキシメチル化フェノール等のヒドロキシメチル基、及びメトキシメチル基、又はエトキシメチル基等を有する化合物が挙げられる。
顔料としては前述したもの以外に、五酸化バナジウム、バナジン酸カルシウム、バナジン酸マグネシウム及びメタバナジン酸アンモニウム等のバナジウム化合物;リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウム・アンモニウム共析物、リン酸一水素マグネシウム、リン酸二水素マグネシウム、リン酸マグネシウム・カルシウム共析物、リン酸マグネシウム・コバルト共析物、リン酸マグネシウム・ニッケル共析物、亜リン酸マグネシウム、亜リン酸マグネシウム・カルシウム共析物、トリポリリン酸二水素アルミニウム、トリポリリン酸マグネシウム、トリポリリン酸二水素アルミニウムの酸化マグネシウム処理物、トリポリリン酸二水素亜鉛の酸化マグネシウム処理物等のリン酸金属塩のマグネシウム含有化合物による処理物、さらに、シリカ変性リン酸マグネシウム等のようなリン酸マグネシウムのシリカ変性化合物等のリン酸塩系防錆顔料;リン酸亜鉛等の亜鉛成分を含有した防錆顔料、マグネシウム処理トリポリリン酸二水素アルミニウム、カルシウム処理リン酸カルシウム等の亜鉛フリー防錆顔料;オルト珪酸カルシウム成分又はメタ珪酸カルシウム成分を含む複合珪酸カルシウム等のケイ酸カルシウム;カルシウムイオン交換シリカ、マグネシウムイオン交換シリカ等の金属イオン交換シリカ;及び六価クロムや鉛等を含む防錆顔料等が挙げられる。
消泡剤としては、例えばシリコーン油、ジメチルポリシロキサン、有機変性ポリシロキサン、フッ素変性ポリシロキサン等のシリコーン系消泡剤、ミネラルオイル系消泡剤、非シリコーン・ポリマー系消泡剤、有機変性フッ素化合物、及びポリオキシアルキレン化合物から選択される少なくとも1種を含む消泡剤、並びに炭素数18以上の脂肪族アルコールよりなる消泡剤等が挙げられる。
酸化防止剤、紫外線吸収剤を含む光安定剤、難燃剤、硬化用触媒、殺菌剤、及び抗菌剤等については前述のものが挙げられる。
本発明を詳細に説明するために、以下に実施例を挙げる。ただし本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例1(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてネオジムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化ネオジム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.06g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ(θアルミナとηアルミナの混合物)、RG−40、18.04g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後、3mm径アルミナボール(株式会社ニッカトー製、SSA−999W、190g)を粉砕メディアとして使用し、遊星ボールミルを用いて分散・粉砕・混合することによりスラリーを得た。得られたスラリーを130℃にて蒸発乾燥した。得られた固形物を乳鉢で解砕して粉末状の組成物を得た。次いで、その組成物をアルミナ製坩堝に20g充填して、還元雰囲気(2%水素含有窒素)中で200℃/時で1200℃まで昇温し、そのまま4時間保持後、200℃/時で室温まで降温した。こうして得られた焼成物を、遊星ボールミルを用いてアルコール溶媒中で粉砕して整粒し、濾過・乾燥して目的の応力発光材料を粉末として得た。
実施例2(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてジスプロシウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酢酸ジスプロシウム四水和物(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.15g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.03g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
実施例3(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてホルミウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化ホルミウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.07g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.03g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
実施例4(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてネオジムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.03g)を用いた以外は実施例1と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
実施例5(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてジスプロシウムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.03g)を用いた以外は実施例2と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
実施例6(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてホルミウムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.03g)を用いた以外は実施例3と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例1(活性アルミナを原料とし、共賦活剤を用いない応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.54g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.06g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後、3mm径アルミナボール(株式会社ニッカトー製、SSA−999W、190g)を粉砕メディアとして使用し、遊星ボールミルを用いて分散・粉砕・混合することによりスラリーを得た。得られたスラリーを130℃にて蒸発乾燥した。得られた固形物を乳鉢で解砕して粉末状の組成物を得た。この組成物に対して結晶構造解析(株式会社リガク製、RINT−TTRIII)を行った。次いで、その組成物をアルミナ製坩堝に20g充填して、還元雰囲気(2%水素含有窒素)中で200℃/時で1200℃まで昇温し、そのまま4時間保持後、200℃/時で室温まで降温した。こうして得られた焼成物を、遊星ボールミルを用いてアルコール溶媒中で粉砕して整粒し、濾過・乾燥して比較用の応力発光材料を粉末として得た。粉末は結晶構造解析により分析を行った。
比較例2(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてランタンを使用した応力発光)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化ランタン(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.06g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.04g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして比較用の応力発光材料を粉末として得た。
比較例3(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてセリウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化セリウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.06g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.04g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして比較用の応力発光材料を粉末として得た。
比較例4(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてサマリウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酢酸サマリウム四水和物(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.14g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.03g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして比較用の応力発光材料を粉末として得た。
比較例5(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてガドリニウムを使用した応力発光体の製造方法)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化ガドリニウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.06g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.03g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして比較用の応力発光材料を粉末として得た。
比較例6(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてテルビウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化テルビウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.07g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.03g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして比較用の応力発光材料を粉末として得た。
比較例7(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてエルビウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化エルビウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.07g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.03g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして比較用の応力発光材料を粉末として得た。
比較例8(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてイッテルビウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.50g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化イッテルビウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.07g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.03g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして比較用の応力発光材料を粉末として得た。
比較例9(αアルミナを原料とし、共賦活剤を用いない応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.06g)を用いた以外は比較例1と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例10(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてランタンを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.04g)を用いた以外は比較例2と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例11(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてセリウムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.04g)を用いた以外は比較例3と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例12(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてサマリウムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.03g)を用いた以外は比較例4と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例13(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてガドリニウムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.03g)を用いた以外は比較例5と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例14(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてテルビウムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.03g)を用いた以外は比較例6と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例15(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてエルビウムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.03g)を用いた以外は比較例7と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例16(αアルミナを原料とし、共賦活剤としてイッテルビウムを使用した応力発光体)
酸化アルミナとして、RG−40の代わりにRA−40(岩谷化学工業株式会社製、αアルミナ、18.03g)を用いた以外は比較例8と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
得られた粉末の応力発光能の評価は、次のような方法で行った。円形状ペレットを作成するために透明プラスチックセルに、粉末とエポキシ系樹脂を重量比で1:1となるように加えて手で混ぜ合わせ、40℃にて硬化させた。硬化させてできた円形ペレットを卓上形精密万能試験機(島津製作所製、AGS−X)によって1000Nの荷重をかけ、その際の発光を光電子増倍管モジュール(浜松ホトニクス株式会社製、H7827−011)により検出した。結果を表1及び2、並びに図1及び図2に示す。図1又は2において、縦軸の「相対ML」とは、表1、2の「相対応力発光強度」と同義であり、共賦活剤を添加しない場合(比較例1又は9)の応力発光強度を100%とした場合の相対強度(単位:%)を表す。
Figure 2014198758
Figure 2014198758
実施例7(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてホルミウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.52g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化ホルミウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.03g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.05g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
実施例8(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてホルミウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.48g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化ホルミウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.10g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、18.02g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
実施例9(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてホルミウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、23.44g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.16g)、酸化ホルミウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、0.17g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、17.99g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
比較例17(活性アルミナを原料とし、共賦活剤としてホルミウムを使用した応力発光体)
炭酸ストロンチウム(堺化学工業株式会社製SW−K、22.59g)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、0.15g)、酸化ホルミウム(和光純薬工業株式会社製、試薬、1.61g)、酸化アルミニウム(岩谷化学工業株式会社製、活性アルミナ、RG−40、17.34g)を秤量し、水(90mL)中に仕込んだ。その後は、実施例1と同様にして目的の応力発光材料を粉末として得た。
Figure 2014198758
表1及び2、及び3並びに図1及び2から分かるように、共賦活剤としてNd、Dy、Hoを含有する応力発光材料は、他のランタノイド元素を含有する場合と比べて顕著に高い応力発光強度を示した。先行技術の知見に基づけば、通常ランタノイド、又は希土類元素は特に区別なく並列に論じられてきたが、上記結果のように、ユーロピウム賦活アルミン酸ストロンチウム系応力発光材料において、Nd、Dy、Hoを用いると顕著に応力発光強度が高くなることはこれまでの知見からは予想できない効果であった。このように本発明の応力発光材料は賦活剤であるEuに、Nd、Dy、及びHoから選択される少なくとも1種を共賦活剤として組み合わせることで顕著な相乗効果を発揮することが示された。

Claims (8)

  1. アルミン酸ストロンチウムを母体とする応力発光材料であって、
    Euイオンと、
    Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンと
    を含有し、
    前記応力発光材料中に含まれる前記Euイオンの量が、前記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0001〜0.01モルであり、
    前記応力発光材料中に含まれる、前記Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンの量が、Nd、Dy、及びHoの3種のイオンの合計量として前記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0001〜0.01モルである
    応力発光材料。
  2. 前記応力発光材料中に含まれるEuイオンの量が、前記アルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0005〜0.005モルであり、
    前記応力発光材料中に含まれる、前記Nd、Dy、及びHoからなる群から選択される少なくとも1種のイオンの量が、Nd、Dy、及びHoの3種のイオンの合計量としてアルミン酸ストロンチウム1モル当たり0.0005〜0.005モルである請求項1記載の応力発光材料。
  3. 前記アルミン酸ストロンチウムが、θアルミナ、κアルミナ、δアルミナ、ηアルミナ、χアルミナ、γアルミナ、及びρアルミナから選択される少なくとも1種のアルミナを含有するアルミナ原料、及び/又は水酸化アルミニウムと、ストロンチウム源とから合成されたものである
    請求項1又は2記載の応力発光材料。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項記載の応力発光材料を含有する応力発光性塗料組成物。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項記載の応力発光材料を含有する樹脂組成物。
  6. 請求項5記載の樹脂組成物から形成された応力発光体。
  7. αアルミナ以外のアルミナを含有するアルミナ及び/又は水酸化アルミニウムを原料とする、
    請求項1又は2記載の応力発光材料の製造方法。
  8. 前記αアルミナ以外のアルミナは、θアルミナ、κアルミナ、δアルミナ、ηアルミナ、χアルミナ、γアルミナ、及びρアルミナから選択される少なくとも1種のアルミナである請求項7記載の方法。
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