JP5681444B2 - 蓄光体の製造方法及び蓄光体並びに蓄光体を用いた装身具 - Google Patents
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Description
本発明は、蓄光体の製造方法及び蓄光体並びに蓄光体を用いた装身具に関する。さらに詳しくは、蓄光顔料とガラスフリットを少なくとも含む混合物を加熱してなる蓄光体の製造方法及び蓄光体並びに蓄光体を用いた装身具に関する。
従来、上述の如き蓄光体の製造方法として、例えば特許文献１及び２に記載の如きものが知られている。特許文献１では、二本の棒状ガラスの端部をそれぞれ熱して球状の溶融ガラスとし、片方の溶融ガラスに粒状の蓄光石が付着させ、これら溶融ガラスをミックスさせることで溶融ガラス体に蓄光石を均等に混入させている。しかし、蓄光石の混入作業は煩雑であり、蓄光石を均等に混入させるためには熟練した技術が必要であった。
また、特許文献２では、蓄光材とガラス材とを混合して焼成した板状ガラスを粉砕して蓄光材及びガラス材からなる粒を形成し、その粒を再度焼成することにより発光部を含む粒状部を形成している。そのため、発光部を含む粒状部の生産効率は低く、製造工程も煩雑であった。また、粒状部の大きさや形状にバラツキも生じる場合があった。
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、簡便且つ容易に製造でき、しかも表面に光沢を有する発光性能のよい蓄光体の製造方法及び蓄光体並びに蓄光体を用いた装身具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る蓄光体の製造方法の特徴は、蓄光顔料とガラスフリットを少なくとも含む混合物を加熱してなる蓄光体の製造方法において、前記混合物を型枠に前記蓄光顔料と前記ガラスフリットとの総量に対して前記蓄光顔料を１０重量％以上２０重量％以下となるように充填し加圧加熱して棒状体に成形し、前記棒状体の先端を棒状の保持部材に巻きつけ可能となる９００℃未満の温度で加熱して前記保持部材に巻き付けて球状の中間蓄光体を形成し、この中間蓄光体の表面近傍の加熱温度が９００度以上１４００度以下となるように前記表面を加熱することで前記表面を平滑にすることにある。
上記構成によれば、中間蓄光体の表面近傍の蓄光顔料が焼失するように加熱すればよいので、蓄光体の製造が簡便且つ容易である。しかも、表面の加熱のみでその表面を平滑に形成することができ、光沢を有する発光性能のよい蓄光体を得ることができる。さらに、中間蓄光体の表面近傍の蓄光顔料が焼失の対象であるので、蓄光体全体の発光性能に与える影響は少なく、発光性能を低下させることもない。前記中間蓄光体の前記表面近傍の加熱温度は９００度以上１４００度以下とする。この数値範囲内であれば、融解した混合物は適度な流動性を有するので、所望の形状に容易に成形することができる。棒状にすることで、中間蓄光体の生成を容易に行うことができる。そして、中間蓄光体を棒状の保持部材に巻き付けて形成することで、球状の蓄光体を容易に製造することができる。
上記目的を達成するため、本発明に係る蓄光体の特徴は、蓄光顔料とガラスフリットを少なくとも含む混合物を型枠に前記蓄光顔料と前記ガラスフリットとの総量に対して前記蓄光顔料を１０重量％以上２０重量％以下となるように充填し加圧加熱して棒状体に成形し、前記棒状体の先端を棒状の保持部材に巻きつけ可能となる９００℃未満の温度で加熱して前記保持部材に巻き付けて球状の中間蓄光体を形成し、この中間蓄光体の表面近傍の加熱温度が９００度以上１４００度以下となるように加熱することで前記表面を平滑にしたことにある。蓄光体は、平均直径が５ｍｍ〜５０ｍｍの球状体であるとよい。係る場合、前記蓄光体をネックレスやブレスレット等の装身具としてもよい。
上記本発明に係る蓄光体の製造方法及び蓄光体並びに蓄光体を用いた装身具の特徴によれば、簡便且つ容易に製造でき、しかも表面に光沢を有する発光性能のよい蓄光体を得ることが可能となった。
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
次に、図１〜７を参照しながら、本発明の第一実施形態について説明する。
本発明の第一実施形態に係る蓄光体１は、蓄光顔料２とガラスフリットを少なくとも含む混合物を加熱してなる球状の焼結体である。この球状の蓄光体１は、図１（ａ）に示すように、表層部１ａと中央部１ｂとからなり、蓄光体１の表面１ｃは平滑に形成されている。同図（ｂ）に示すように、表層部１ａはガラスフリットが熔解して層状に形成されたガラス成分３よりなる。中央部１ｂは、ガラスフリットが熔解して形成されたガラス成分３に蓄光顔料２が分散してなる。
本発明の第一実施形態に係る蓄光体１は、蓄光顔料２とガラスフリットを少なくとも含む混合物を加熱してなる球状の焼結体である。この球状の蓄光体１は、図１（ａ）に示すように、表層部１ａと中央部１ｂとからなり、蓄光体１の表面１ｃは平滑に形成されている。同図（ｂ）に示すように、表層部１ａはガラスフリットが熔解して層状に形成されたガラス成分３よりなる。中央部１ｂは、ガラスフリットが熔解して形成されたガラス成分３に蓄光顔料２が分散してなる。
蓄光体１の内部では、蓄光顔料２が中央部１ｂのガラス成分３中に略均等に混ざり合っている。これにより、中央部１ｂからあらゆる方向へ発光させることができる。また、図６に示すように、蓄光体１の表面１ｃが平滑に形成されているので、光沢及び艶が付与されると共に意匠性も向上する。しかも、ガラス成分３よりなる表層部１ａは蓄光顔料２を含有した中央部１ｂを保護するコーティング層としても機能する。従って、発光（残光）性能を向上させることができる。
また、図１（ａ）に示すように、この蓄光体１には、貫通孔１ｄが形成されている。例えば、この貫通孔１ｄに紐やチェーン等を通すことで、蓄光体１をブレスレットやネックレス等のアクセサリー（装身具）に利用することができる。なお、蓄光体１の粒径は、例えば直径５〜５０ｍｍとするとよい。
ここで、蓄光顔料としては、例えばアルカリ土類金属のアルミン酸塩化合物を主成分に希土類元素の賦活剤、共賦活剤を添加焼成して得られたものを用いる。アルカリ土類金属としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の少なくとも１以上の金属元素やこれらの金属元素とマグネシウムの合金が挙げられる。希土類元素の賦活剤としては、ユウロピウム、ジスプロシウム等が挙げられる。共賦活剤としては、ランタン、セリウム、プラセオジウム、ネオジウム、サマリウム、カドニウム、テルビウム、ジスプロニウム等の元素が挙げられる。また、蓄光顔料には、上述の如き酸化物蛍光体の他、ＣａＳ：Ｂｉ（紫青色発光），ＣａＳｒＳ：Ｂｉ（青色発光），ＺｎＳ：Ｃｕ（緑色発光），ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ（黄色〜橙色発光）等の硫化物蛍光体を用いることも可能である。なお、上述の化合物を適宜混合して用いてもよく、さらに他の無機蛍光顔料や有機蛍光顔料において蓄光性を有するものも用いることが可能である。
また、ガラスフリットには、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素及びアルカリ酸化物を主成分とし且つ酸化カルシウム、酸化ストロンチウム及び酸化マグネシウムからなる群より選択された少なくとも１種のアルカリ土類金属酸化物を含むガラスフリットが用いられる。なお、ガラス材料は、先の材料に限定されるものではないが、上述の蓄光顔料が固体で存在可能な温度で溶融（液化）するものを用いるとよい。また、加熱後において、透明度の高いガラス材料を用いることが望ましい。蓄光顔料の発光が阻害されることがなく、発光性能の低下を防止する。
次に、第一実施形態に係る蓄光体１の製造工程について説明する。この製造工程は、大略、蓄光顔料２とガラスフリットを加熱して仮焼結体１０を生成する仮焼結体生成工程と、生成した仮焼結体１０の一部を熔解して中間蓄光体２０を生成する中間蓄光体生成工程と、その中間蓄光体２０の表面２０ａを加熱する加熱工程とからなる。
仮焼結体生成工程では、図２に示すように、例えば所定の形状に形成した溝１２を有する加熱用型枠１１を用いる。本実施形態においては、加熱用型枠１１に耐熱石膏を用い、その耐熱石膏１１にＮＣフライスにより溝１２（例えば幅１０ｍｍ、長さ３７ｃｍ）を形成している。また、本実施形態では、仮焼結体１０として棒状体を生成する。仮焼結体１０を棒状体とすることで、後の工程における作業性を向上させることができる。
棒状体１０の作製は、まず、上述の蓄光顔料２及びガラスフリットの各粉末を溝１２に充填し、一定の圧力で押し固める。充填量を一定にするため、その深さを調整する。ここで、蓄光顔料２の含有率は、蓄光顔料２とガラスフリットとの総量に対して、１％以上３０％以下（質量率）の範囲で選択可能である。この数値範囲内であれば、発光性能を低下させることなく、所望の形状の蓄光体１に成形することが可能である。
本実施形態においては、蓄光顔料２の含有率を１０％以上２０％以下（質量率）の範囲内とする。蓄光顔料２の含有率が２０％以上の場合では、後の中間蓄光体生成工程で棒状体１０を熔解させた場合に、粘りがありすぎる。そのため、球状に成形できるものの作業効率が低下する。他方、蓄光顔料２の含有率が２０％以上の場合では、粘りがなさすぎ、柔らかすぎる。そのため、球状に成形できるものの上記と同様に作業効率が低下する。すなわち、球状の蓄光体１を生成する場合、上述の数値範囲内であれば、中間蓄光体形成工程において中間蓄光体２０を容易に球状に成形でき、球状の蓄光体１を得ることが可能となる。
そして、蓄光顔料２及びガラスフリットの各粉末を溝１２に充填した耐熱石膏１１を炉１３に入れ、約８００℃で加熱する。この加熱温度では、上述のガラスフリットが熔解するが、蓄光顔料２はほとんど熔解しない。これにより、蓄光顔料２をガラス成分３中に分散させた棒状体１０が得られる。
次に、中間蓄光体生成工程について説明する。
図３に示すように、先の棒状体１０の先端１０ａをバーナー２１の炎２１ａで炙り熔解させる。熔解した先端１０ａを棒状の保持部材２２に巻き付けていく。保持部材としては、例えば鉄針２２が用いられ、端部には石膏よりなる剥離部２３が設けられている。この剥離部２３を設けることにより、生成された中間蓄光体２０を鉄針２２から容易に分離でき、作業効率が向上する。巻き付けは、先端１０ａをバーナー２１で炙り且つ鉄針２２を回転させながら行われ、球状の中間蓄光体２０が生成される。この鉄針２２への巻き付けにより、中間蓄光体２０に貫通孔２０ｃが形成される。この貫通孔２０ｃは、蓄光体１の貫通孔１ｄとなる。
図３に示すように、先の棒状体１０の先端１０ａをバーナー２１の炎２１ａで炙り熔解させる。熔解した先端１０ａを棒状の保持部材２２に巻き付けていく。保持部材としては、例えば鉄針２２が用いられ、端部には石膏よりなる剥離部２３が設けられている。この剥離部２３を設けることにより、生成された中間蓄光体２０を鉄針２２から容易に分離でき、作業効率が向上する。巻き付けは、先端１０ａをバーナー２１で炙り且つ鉄針２２を回転させながら行われ、球状の中間蓄光体２０が生成される。この鉄針２２への巻き付けにより、中間蓄光体２０に貫通孔２０ｃが形成される。この貫通孔２０ｃは、蓄光体１の貫通孔１ｄとなる。
ここで、バーナー２１の炎２１ａの温度は約１２００〜１４００℃である。一方、バーナー２１により熔解される棒状体１０の先端１０ａの温度は、約８００℃前後となる。よって、棒状体１０の先端１０ａは、ガラス成分３が再度熔解するが蓄光顔料２は焼失しない。この棒状体１０自体の温度を約１２００℃まで上昇させていくと、棒状体１０中の蓄光顔料２が焼失すると共に、ガラス成分３の流動性が高くなり（粘度が低下）、熔解した先端１０ａを鉄針２２に巻き付けることが困難となる。従って、棒状体１０の熔解温度は、鉄針２２に球状に巻き付け可能な粘度となる９００℃未満、望ましくは８００℃とするとよい。
この加熱温度で加熱すると、先端１０ａは適度な流動性（粘度）を有するので、簡単に鉄針２２に巻き付けることができ、図４（ａ）に示す如き球状の中間蓄光体２０を得ることができる。また、球状に巻き付けていく過程で、蓄光顔料２は略均等に混合される。よって、生成された中間蓄光体２０内部には、略均一に蓄光顔料２が分散し、図４（ｂ）に示す如く、中間蓄光体２０の表面２０ａ近傍にも蓄光顔料２ａが存在することとなる。この蓄光顔料２ａが表面２０ａの荒れとなり、図７に示す如く、表面２０ａに凹凸を形成する。なお、図３に示すように、中間蓄光体２０は、鉄針２２に複数個連続して形成しても構わない。
次に、加熱工程について説明する。
図５（ａ）に示すように、中間蓄光体２０の表面２０ａには、表面２０ａ近傍の蓄光顔料２ａにより凹凸が形成されている。そこで、中間蓄光体２０の表面２０ａを蓄光顔料２ａが焼失する温度で加熱することで、その表面２０ａ近傍の蓄光顔料２ａを焼失させると共に表面２０ａを平滑とする。
図５（ａ）に示すように、中間蓄光体２０の表面２０ａには、表面２０ａ近傍の蓄光顔料２ａにより凹凸が形成されている。そこで、中間蓄光体２０の表面２０ａを蓄光顔料２ａが焼失する温度で加熱することで、その表面２０ａ近傍の蓄光顔料２ａを焼失させると共に表面２０ａを平滑とする。
この加熱工程では、中間蓄光体２０の表面２０ａを９００〜１４００℃のバーナー２１で均等に加熱する。これにより、図５（ｂ）に示すように、中間蓄光体２０の表面２０ａに存在する蓄光顔料２ａは焼失する。一方、中間蓄光体２０の中央部２０ｂは、表面２０ａほど温度は上昇しないため、中央部２０ｂに存在する蓄光顔料２ｂは焼失しない。そのため、表面２０ａ近傍の蓄光顔料２ａを焼失させても、蓄光体１全体の発光性能は低下することなく維持される。
また、中間蓄光体２０の表面２０ａをバーナー２１で炙るだけでよいため、中央部２０ｂの蓄光顔料２ｂが酸化することもない。よって、蓄光体１の表面１ｃをガラス成分３等よりなるコーティング層を別途設ける必要がなく、発光性能を維持することが可能となる。しかも、バーナー２１で炙るだけであるので、簡便且つ容易に処理することができる。
さらに、同加熱によって表面２０ａ近傍のガラス成分３も軟化しているので、中間蓄光体２０の表面２０ａが平滑となる。このようにして、表面１ｃに光沢及び艶のある球状の蓄光体１が生成される。
ここで、図６に球状の蓄光体１の表面の拡大写真を示し、図７に球状の中間蓄光体２０の表面の拡大写真を示す。これらの拡大写真は、同一箇所を同一撮影条件（拡大率２０％、蓄光顔料の含有率１０％）で撮影したものである。図７に示すように、中間蓄光体２０の表面には、蓄光顔料により凹凸が形成されている。しかし、この中間蓄光体２０の表面を上述の如く加熱すると、図６に示す如き球状蓄光体１となる。同図に示すように、加熱することで表面近傍の蓄光顔料が焼失すると共に、ガラス成分が軟化して表面が平滑となる。
そして、生成した蓄光体１は、灰の上に載置することで直接空気に触れさせないようにし、急激な温度低下によるひび割れ等を防止する徐冷を行う。
最後に他の実施形態の可能性について言及する。なお、以下の実施形態において、上記実施形態と同様の部材等には同一の符号を付してある。
上記実施形態において、球状の蓄光体１を製造した。しかし、蓄光体１の形状は球体に限られるものではなく、立方体、直方体、多角柱、板状など適宜形状に成形可能である。例えば、直方体に成形する場合、図８に示す如く、成形用治具として成形用はさみ３０を用いるとよい。この成形用はさみ３０の凹部３１に先の熔解した先端１０ａを投入し、プレス成形するとよい。また、この凹部３１に鉄針２２等の棒状の保持部材を貫通させる貫通孔３２を設け、形成される蓄光体に貫通孔が形成されるようにしても構わない。蓄光体の大きさも上記数値範囲に限られるものではない。
上記実施形態において、球状の蓄光体１を製造した。しかし、蓄光体１の形状は球体に限られるものではなく、立方体、直方体、多角柱、板状など適宜形状に成形可能である。例えば、直方体に成形する場合、図８に示す如く、成形用治具として成形用はさみ３０を用いるとよい。この成形用はさみ３０の凹部３１に先の熔解した先端１０ａを投入し、プレス成形するとよい。また、この凹部３１に鉄針２２等の棒状の保持部材を貫通させる貫通孔３２を設け、形成される蓄光体に貫通孔が形成されるようにしても構わない。蓄光体の大きさも上記数値範囲に限られるものではない。
上記実施形態において、中間蓄光体形成工程と加熱工程とを別の工程として説明した。しかし、これらの工程を一連の作業として連続して行うことも可能である。
また、上記実施形態において、仮焼結体を棒状に形成したが、棒状に限られるものではない。但し、棒状の場合、後の工程の作業性がよく、貫通孔を備えた球状蓄光体を生成する際には、上記実施形態がより有利である。
本発明は、蓄光体の製造方法及び蓄光体並びに蓄光体を用いた装身具として利用することができる。特に、球状の蓄光体は、ネックレス、ブレスレット、数珠等のアクセサリーに利用することができる。また、アクセサリー等の装身具の他、モザイクタイル等のタイル類や建築用骨材等に利用することも可能である。
１：蓄光体、１ａ：表層部、１ｂ：中央部、１ｃ：表面、１ｄ：貫通孔、２：蓄光顔料、３：ガラス成分、１０：仮焼結体（棒状体）、１１：加熱用型枠（耐熱石膏）、１２：溝、１３：炉、２０：中間蓄光体、２０ａ：表面、２０ｂ：中央部、２０ｃ：貫通孔、２１：バーナー、２１ａ：炎、２２：鉄針（棒状保持部材）、２３：剥離部（石膏）、３０：成形用治具、３１：凹部
Claims (4)
- 蓄光顔料とガラスフリットを少なくとも含む混合物を加熱してなる蓄光体の製造方法であって、
前記混合物を型枠に前記蓄光顔料と前記ガラスフリットとの総量に対して前記蓄光顔料を１０重量％以上２０重量％以下となるように充填し加圧加熱して棒状体に成形し、
前記棒状体の先端を棒状の保持部材に巻きつけ可能となる９００℃未満の温度で加熱して前記保持部材に巻き付けて球状の中間蓄光体を形成し、
この中間蓄光体の表面近傍の加熱温度が９００度以上１４００度以下となるように前記表面を加熱することで前記表面を平滑にする蓄光体の製造方法。 - 蓄光顔料とガラスフリットを少なくとも含む混合物を型枠に前記蓄光顔料と前記ガラスフリットとの総量に対して前記蓄光顔料を１０重量％以上２０重量％以下となるように充填し加圧加熱して棒状体に成形し、前記棒状体の先端を棒状の保持部材に巻きつけ可能となる９００℃未満の温度で加熱して前記保持部材に巻き付けて球状の中間蓄光体を形成し、この中間蓄光体の表面近傍の加熱温度が９００度以上１４００度以下となるように加熱することで前記表面を平滑にした蓄光体。
- 平均直径が５ｍｍ〜５０ｍｍである請求項２記載の蓄光体。
- 請求項２又は３記載の蓄光体を用いた装身具。
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