JP3209724B2 - 微粒子状の蓄光性蛍光粉の製造方法及び微粒子状の蓄光性蛍光粉 - Google Patents
微粒子状の蓄光性蛍光粉の製造方法及び微粒子状の蓄光性蛍光粉Info
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の製造方法と微粒子状の蓄光性蛍光粉に関するものであ
る。蓄光性蛍光粉とは、太陽又は他の光源により照射さ
れて、光を蓄え、暗所で長時間にわたって発光すること
が可能であり、数々の産業分野において使用されている
材料である。
物であり、例えば、ZnS:Cu,Co又はCaS:C
eなどから形成されているが、これらの蓄光性蛍光粉
は、蓄光、発光は出来るが、発光時間は1〜2時間程度
に過ぎず、化学的安定性も低く、耐水性に劣り、老化し
やすいため、悪条件下では、数十時間で発光能力は急激
に低下し、使用寿命が短いなどの欠点があった。又、硫
黄化合物系の蓄光性蛍光粉に放射性物質を添加したもの
は長時間自己発光することが出来るが、この放射性物質
の使用により人体汚染及び環境汚染が生じる可能性があ
るために国際的に使用を禁止されている。
あるアルミン酸塩を基質とする蓄光性蛍光粉が開発され
ている。この蓄光性蛍光粉はEuにより活性化されるア
ルミン酸塩であり、発光強度が高く、発光時間も24時
間以上と長く、化学的にも安定し、耐光性に優れ、且つ
使用寿命が長い等の長所があるため、広範囲に応用され
ており、例えば蛍光インク、蛍光塗料、蛍光プラスチッ
ク、蛍光ガラス印刷、蛍光布、装飾製品及び低強度光源
等に使用されている。
光性蛍光粉の工業製品は、α−Al2O3と数種類の必要
な化合物とを混合させ、1300℃以上の高温固体層で
反応させることにより製造されているため、この製品は
陶土状の硬い固体となる。この1300℃以上の高温処
理を行って陶土状の硬い固体となる理由は、α−Al2
O3の化学活性が低く、十分高い温度でなければアルカ
リ土類金属等の成分と反応しないからである。高温の反
応で単斜結晶アルミン酸塩を生成し、Eu2O3のような
ランタノイド金属活性化剤が結晶の中に導入され、発光
中心及び格子欠陥を形成する。この陶土状の硬い製品
は、強力な粉砕の処理を施さないと数十ミクロンの粉末
を得ることが出来ない。又、粉砕時において発光結晶に
生じた傷に活性化エネルギーが吸収されるので、発光能
力が減じる。粒径が10ミクロン以下になると光度が急
激に落ち、粒径が3ミクロン以下になると発光が微弱過
ぎて実用に供することが難しくなり、従って、オフセッ
ト印刷用蛍光インク、複写機用蛍光トナー、繊維染料等
において必要とされる微粉末蓄光性蛍光粉の応用が制限
されることになる。従来、粒径が過大、粒径分布が廣い
などの欠点を改良する多くの研究が行われて来たが、あ
まり成果をあげていなかった。
は、低価数Euイオンであり、+2、+3価数のEuイ
オンが蛍光物質の活性化剤になるとき、全く違う光スペ
クトルを発生する。アルカリ土類アルミン酸塩には、2
価のEuイオンのみが格子欠陥を形成出来るので、製造
をする際には、通常は+3価のEu2O3をEuイオン源
として、高温加熱する前に混合物中に添加する。Eu3+
をEu2+に還元するために、固体層の反応は還元雰囲気
で反応させなければならない。勿論、Eu3+をEu2+へ
の還元収率は蓄光性蛍光粉の品質を左右している。従来
の方法はフローの5%のH2を含むN2ガスを用いてEu
3+をEu2+に還元しているので、密閉管状の容器の中で
行われなければならず、操作の手間が煩雑でありコスト
高になり、大規模の生産は困難であった。
を克服し、発光強度が強く、発光時間が長く、耐水性に
優れた、微粒子状の蓄光性蛍光粉を得るための製造方法
を提供することを課題とする。
めに本発明が採った手段は、アルカリ土類金属のアルミ
ン酸塩からなる微粒子状の蓄光性蛍光粉の製造方法であ
って、AlCl3・6H2OをAlの原材料とし、SrC
l2・6H2OをSrの原材料とし、BaCl2・2H2O
をBaの原材料とし、Eu2O3,Dy2O3,Sb2O3及
びH3BO3をそれぞれEu,Dy,Sb及びBの原材料
とし、三種の塩化物の水溶液とアンモニウムイオン水溶
液を80℃の水の中に入れ、冷却、濾過、乾燥した後、
分散させ、焼成、冷却した後、Eu 2 O 3 ,Dy 2 O 3 ,S
b 2 O 3 ,H 3 BO 3 及び(COOH) 2 H 2 Oを混入し湿式
粉砕、分離、乾燥、粉砕した粉砕物を得、粉砕物を坩堝
に入れ、密閉することにより、酸化を防いで、炭酸ガス
雰囲気中でEu 3+ をEu 2+ に還元して焼成、冷却するこ
とである。
を主な活性化剤とするアルカリ土類金属のアルミン酸塩
からなる微粒子状の蓄光性蛍光粉であって、この蛍光粉
の組成は下記の一般式にて定義される: (A 1-x-y D x E y )O・a(G 1-z H z ) 2 O 3 上記の式中Aはアルカリ土類金属のSrであり、Dは活
性化剤Euであり、Eは共活性化剤であるランタノイド
のDy、及びSbであり、Oは酸素であり、Gは母結晶
体のAlであり、Hは基質結晶体のBであり、 式中におけるx,y,z及びaの範囲は下記により構成
される: 0.0001≦x≦0.5, 0.0001≦y≦0.3, 0.0001≦z≦0.5, 0.5≦a≦3.0 かつ、粒子が平均粒径=2ミクロンである微粒子状の蓄
光性蛍光粉である。
る蓄光性蛍光粉に関する新組成を提供することを特徴と
する。
Ca,Sr,Ba及び2価金属Zn中の一種であり、D
は活性化剤Euであり、Eは共活性化剤であるランタノ
イドのDy、及びSbであり、Oは酸素であり、Gは母
結晶体のAlであり、Hは基質結晶体のBまたはGaで
ある。
記により構成される: 0.0001≦x≦0.5, 0.0001≦y≦0.3, 0.0001≦z≦0.5, 0.5≦a≦3.0更に、粒子の平均粒径は2ミクロンとする。
下に説明する。
料とし、SrCl2・6H2Oを製品中のSrの原材料と
し、BaCl2・2H2Oを製品中のBaの原材料とし、
Eu2O3,Dy2O3 ,Sb 2 O 3 及びH3BO3をそれぞれ
Eu,Dy,Sb及びBの原材料として製品を製造す
る。
化物を5000mlディーイオンウォーターに溶かした
溶液をAとし、(NH4)2CO3を2000mlディー
イオンウォーターに溶かした溶液をBとする。溶液Aと
溶液Bを5000ml、80℃のディーイオンウォータ
ーに混合し、80℃で15分間安定させてから、冷却
し、濾過し、その固体を乾燥し、粉砕した後に坩堝に入
れ、1300℃で1時間焼成し、冷却した後、Eu
2O3,Dy2O3,Sb2O3,H3BO3及び(COOH)
22H2Oを混入し4時間の湿式粉砕、分離、乾燥、粉砕
した粉砕物を得る。該粉砕物を、750mlの坩堝に入
れ、該坩堝の上限まで3〜5cmの空間を空けて、粒子
状活性炭を入れた2個の30ml入りの容器を該粉砕物
の上に配置し、該2個の容器には蓋をせず、750ml
の坩堝を蓋で密閉する。750mlの坩堝を密閉するこ
とにより、酸化を防いで、炭酸ガス雰囲気中でEu3+を
Eu2+に還元する。1300℃で2時間焼成し400℃
まで冷却し、電気炉から取出し、室温まで冷却した後、
再び粉砕し、350メッシュのふるいにかけ選別する。
が強く、発光時間が長く、且つ耐水性能が良好な下記の
組成からなる微粒子状の蓄光性蛍光粉を得ることが出来
た。(A 1-x-y D x E y )O・a(G 1-z H z ) 2 O 3 上記の式中Aはアルカリ土類金属のSrであり、Dは活
性化剤Euであり、Eは共活性化剤であるランタノイド
のDy、及びSbであり、Oは酸素であり、Gは母結晶
体のAlであり、Hは基質結晶体のBであり、 式中にお
けるx,y,z及びaの範囲は下記により構成される: 0.0001≦x≦0.5, 0.0001≦y≦0.3, 0.0001≦z≦0.5, 0.5≦a≦3.0 かつ、粒子が平均粒径=2ミクロンである微粒子状の蓄
光性蛍光粉である。 ここに得た微粒子状の蓄光性蛍光粉
の性能は、図1、図2、及び図3に示されている。尚、
図3は平均粒径=2ミクロン時の残光特性曲線である。
ある金属(Sb)を除いて、SrCO3,α−Al
2O3,BaCO3,Eu2O3,Dy2O3,H3BO3及び
COOH・COOH・2H2Oを、それぞれに対応する
量をとり、ボールミルに入れ、3時間混合し、前記する
実施の形態と同様に、1300℃で2時間焼成し、粉
砕、ふるいで選別して得られた比較製品粉の平均粒径=
10ミクロン時の残光特性曲線が図4に示されている。
方法により得られた平均粒径=2ミクロンの蓄光性蛍光
粉は、平均粒径=10ミクロンの比較製品粉よりも、発
光強度及び発光時間共に同等以上に優れていることが理
解できる。
yにより活性化したアルミニューム、硼酸、ストロンチ
ウム、バリウムを含む蓄光性蛍光粉の発光スペクトルを
示す。
yにより活性化したアルミニューム、硼酸、ストロンチ
ウム、バリウムを含む蓄光性蛍光粉の粒径分布を示す。
yにより活性化したアルミニューム、硼酸、ストロンチ
ウム、バリウムを含む蓄光性蛍光磁粉の平均粒径=2ミ
クロン時の残光特性曲線を示す。
u,Dyにより活性化したアルミニューム、硼酸、スト
ロンチウム、バリウムを含む蓄光性蛍光磁粉の平均粒径
=10ミクロン時の残光特性曲線を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 アルカリ土類金属のアルミン酸塩からな
る微粒子状の蓄光性蛍光粉の製造方法であって、AlC
l3・6H2OをAlの原材料とし、SrCl2・6H2O
をSrの原材料とし、BaCl2・2H2OをBaの原材
料とし、Eu2O3,Dy2O3,Sb2O3及びH3BO3を
それぞれEu,Dy,Sb及びBの原材料とし、三種の
塩化物の水溶液とアンモニウムイオン水溶液を80℃の
水の中に入れ、冷却、濾過、乾燥した後、分散させ、焼
成、冷却した後、Eu 2 O 3 ,Dy 2 O 3 ,Sb 2 O 3 ,H 3
BO 3 及び(COOH) 2 H 2 Oを混入し湿式粉砕、分
離、乾燥、粉砕した粉砕物を得、粉砕物を坩堝に入れ、
密閉することにより、酸化を防いで、炭酸ガス雰囲気中
でEu 3+ をEu 2+ に還元して焼成、冷却することによ
り、下記の一般式にて定義される: (A 1-x-y D x E y )O・a(G 1-z H z ) 2 O 3 上記の式中Aはアルカリ土類金属のSrであり、Dは活
性化剤Euであり、Eは共活性化剤であるランタノイド
のDy、及びSbであり、Oは酸素であり、Gは母結晶
体のAlであり、Hは基質結晶体のBであり、 式中におけるx,y,z及びaの範囲は下記により構成
される: 0.0001≦x≦0.5, 0.0001≦y≦0.3, 0.0001≦z≦0.5, 0.5≦a≦3.0 かつ、粒子が平均粒径=2ミクロンである微粒子状の蓄
光性蛍光粉 を得ることを特徴とする微粒子状の蓄光性蛍
光粉の製造方法。 - 【請求項2】 Euを主な活性化剤とするアルカリ土類
金属のアルミン酸塩からなる微粒子状の蓄光性蛍光粉で
あって、この蛍光粉の組成は下記の一般式にて定義され
る: (A1-x-yDxEy)O・a(G1-zHz)2O3 上記の式中Aはアルカリ土類金属のMg,Ca,Sr,
Ba及び2価金属Zn中の一種であり、Dは活性化剤E
uであり、Eは共活性化剤であるランタノイドのDy、
及びSbであり、Oは酸素であり、Gは母結晶体のAl
であり、Hは基質結晶体のBまたはGaであり、 式中におけるx,y,z及びaの範囲は下記により構成
される: 0.0001≦x≦0.5, 0.0001≦y≦0.3, 0.0001≦z≦0.5, 0.5≦a≦3.0 かつ、粒子が平均粒径=2ミクロンである微粒子状の蓄
光性蛍光粉。
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