JP6232673B2

JP6232673B2 - 蓄光部材

Info

Publication number: JP6232673B2
Application number: JP2015069226A
Authority: JP
Inventors: 俊樹岩本
Original assignee: 有限会社岩本製作所
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2035-03-30
Also published as: JP2015199935A

Description

本発明は、蓄光材（蓄光顔料）を含む材料からなる蓄光部材に関する。

蓄光材は、光をエネルギーとして蓄え、その蓄えたエネルギーを光（燐光）として放出する特性を有している。蓄光材の用途は、標識、釣具、文房具および装飾品など多岐にわたる。蓄光材を含む部材（蓄光部材）は、停電時の暗闇でも人がその部材を視認することができるので、とくに、誘導標識や扉の開閉方向を示すインジケータなど、人の動作を案内する部材として有用である。

蓄光部材は、たとえば、蓄光材を合成樹脂に混ぜ、その蓄光材が混ざった合成樹脂を成形することにより得ることができる（たとえば、特許文献１参照）。

市場では、蓄光部材のコストの低減が望まれている。蓄光材は、合成樹脂よりもはるかに高価であるため、蓄光部材の材料中の蓄光材の割合を下げることにより、蓄光部材のコストを容易に下げることができる。しかしながら、蓄光材の割合を下げると、蓄光材の燐光輝度の低下を招く。

蓄光部材の材料中の蓄光材の割合を下げる方法として、蓄光材にガラスや石英などを含有させた蓄光部材が開発されている（たとえば、特許文献２参照）。この文献には、破砕ガラス粒と、蓄光材料と、樹脂からなる蓄光板が開示されている。蓄光材料粉末を含む蓄光板に破砕ガラス粒を混入することにより、通常時において、蓄光板に入射する光を破砕ガラス粒の表面で不規則に反射させ、あるいは破砕ガラス粒で屈折・透過させて蓄光材料粉末に蓄光させる。一方、暗転時において、蓄光材料粉末が発光した光を表面に多くの小さな凹凸をもつ破砕ガラス粒でいろいろな方向に反射させ、蓄光板の外に発散させる。

特開２００４−３３３６６８号公報特開２００６−２９９２０３号公報

特許文献２においては、蓄光材料粉末の粒径は５〜５５μｍであり、破砕ガラスの粒径は１〜５ｍｍであると記載されており、破砕ガラスの粒径が蓄光材料粉末の粒径よりかなり大きい。このため、蓄光材料粉末が破砕ガラスの周囲の空隙を通って蓄光材の下部に沈降し、蓄光材料粉末と破砕ガラスの存在比にばらつきのある蓄光部材が得られる恐れがある。破砕ガラスが蓄光材料粉末中に十分に分散していないため、破砕ガラスを添加して燐光輝度を向上させる効果は大きくない。

本発明の目的は、燐光輝度の低下の抑制を図ることができる、蓄光部材を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る蓄光部材は、合成樹脂、蓄光材および透明材を含有する、蓄光部材であって、蓄光材は、粒状の蓄光粒状体および粉状の蓄光粉状体を含む。

合成樹脂および蓄光材の混合材料からなる蓄光部材、つまり透明材を含有しない蓄光部材では、図４に示されるように、蓄光材が未硬化の状態の合成樹脂中で沈殿し、混合材料の硬化により得られる蓄光部材は、混合材料の硬化時における最下部に蓄光材が集中する。そのため、蓄光部材の発光部分がその最下部に偏り、最下部側の面における輝度が相対的に高くなり、その反対側の面における輝度が相対的に低くなる。

混合材料に透明材が含まれる場合であっても、透明材の平均粒径または平均長寸法と蓄光材の平均粒径との差異が小さい場合は、比重の大きい方が先に沈殿する。一般に、蓄光材の比重は、透明材の比重より大きい。このため、透明材の平均粒径または平均長寸法と蓄光材の平均粒径との差異が小さい場合は、蓄光材が透明材より先に沈殿してしまい、透明材と蓄光材が十分に分散した蓄光部材が得られない。

一方、透明材の平均粒径または平均長寸法と蓄光材の平均粒径との差異が大きい場合は、平均粒径が大きい方の粒子の空隙の間を他方の粒子が沈殿するので、透明材と蓄光材の分散が不十分な蓄光部材が得られる。

本発明の蓄光部材は、蓄光材が粒状の蓄光粒状体および粉状の蓄光粉状体を含むため、蓄光材の沈降速度に差異を生ずる。その結果、蓄光材中に透明材が適度に混合された状態で沈降し、粒状の蓄光粒状体間の隙間に粉状の蓄光粉状体と透明材とが適度に混合して存在するので、蓄光材が最下部に集中することを抑制できる。

また、蓄光材中に透明材が適度に混合して存在していれば、光の放出時に蓄光材から放出された燐光が透明材中を透過し、透明材周囲に存在する蓄光材中に入射しエネルギーとして蓄えられる。そして、透明材を透過した光をエネルギーとして蓄えた蓄光材から再度燐光が放出されるので、残光時間を延長することができる。

透明材を用いるのは、透明材であれば蓄光材から放出された燐光を透過させることができるからである。

蓄光材は、合成樹脂中に蓄光材および透明材が分散した状態で含まれる。

これにより、蓄光部材における発光部分が偏ることなく、蓄光部材の全体から燐光を放出することができる。

蓄光粒状体は、透明材の粒径または長寸法よりも大きい粒径を有し、蓄光粉状体は、透明材の粒径または長寸法よりも小さい粒径を有していると好ましい。

合成樹脂中に含まれる透明材の粒径または長寸法は、蓄光粒状体の粒径より小さいので、蓄光粒状体が先に沈殿しても、蓄光粒状体間の空隙に、透明材が入り込むことができる。一方、透明材の粒径または長寸法より粒径の小さい蓄光粉状体は、未硬化の状態の合成樹脂中を浮遊して、蓄光粒状体間、蓄光粒状体と透明材との間および透明材間に入り込む。その結果、合成樹脂中の全域に蓄光材が分散し、蓄光材と透明材とが共に良好に分散した蓄光部材を得ることができる。

この場合、透明材は、粒状のガラスビーズであることが好ましい。

合成樹脂、蓄光材および透明材を含有する蓄光部材は、合成樹脂、蓄光材および透明材を混合する混合工程と、混合工程で得られる合成樹脂、蓄光材および透明材の混合材料を成形することにより得ることができる。

この手法により蓄光部材が作製される場合、成形工程時に混合材料の最上層をなす部分が除去されてもよい。この除去は、成形工程中に行われてもよいし、成形工程後に行われてもよい。

未硬化の合成樹脂中における蓄光材および透明材の沈殿により、成型工程時に混合材料の最上層をなす部分は、蓄光材および透明材の含有率（含有量）が小さい可能性がある。その部分を除去することにより、蓄光材および透明材の含有率が大きい蓄光部材を得ることができる。

本発明によれば、燐光輝度の低下を抑制しつつ、コストの低減を図ることができる。また、蓄光部材のコストの上昇を抑制しつつ、燐光輝度の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る蓄光部材の構造を図解的に示す断面図である。蓄光部材の製造工程を示す図である。混合材料の最上層部分の除去について説明するための図解的な断面図である。透明材を含まない蓄光部材の構造を図解的に示す断面図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜第１実施形態＞

図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄光部材１の構造を図解的に示す断面図である。

蓄光部材１は、たとえば、扉の開閉方向を示すインジケータとして使用されるものである。蓄光部材１は、樹脂成形体であり、合成樹脂２に蓄光材３および透明材４を混合した混合材料からなる。蓄光材３および透明材４は、合成樹脂２中に分散した状態で含まれている。

合成樹脂２としては、カーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ビニルアルコール系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、ポリオキシメチレン、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、エーテル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、前記樹脂の混合物、或いは、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタンアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂などの熱硬化型又は紫外線硬化型の樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂は、低温硬化型または常温硬化型であってもよい。

蓄光材３は、高温焼成したセラミックス系物質であり、たとえば、硫化カルシウム／ビスマス系（ＣａＳ／Ｂｉ）、硫化カルシウム・ストロンチウム／ビスマス系（（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ／Ｂｉ）、硫化亜鉛／銅系（ＺｎＳ／Ｃｕ）または硫化亜鉛・カドミウム／銅系（（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ／Ｃｕ）、アルミン酸ストロンチウム系（ＳｒＡｌ_２Ｏ_４）などの蓄光顔料からなる。また、蓄光材３には、相対的に粒径が大きい粒状の蓄光粒状体３１と、相対的に粒径が小さい粉状の蓄光粉状体３２とが含まれる。蓄光粒状体３１の粒径は、透明材４の粒径または長寸法よりも大きいことが好ましく、蓄光粒状体３１の平均粒径は、２００〜３００μｍ、たとえば２５０μｍである。蓄光粉状体３２の粒径は、透明材４の粒径または長寸法よりも小さいことが好ましく、蓄光粉状体３２の平均粒径は、５〜５０μｍ、たとえば３０μｍである。粒状または粉状であるとは、平均粒径が測定できる形状をした粒または粉である。

透明材４は、光が透過できる物質であればよく、たとえば、透明ガラス、クリスタル、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、天然樹脂（ロジンなど）などが挙げられる。

透明材４の形状は、特に制限はなく、たとえば、パウダー、ビーズ、バルーン、チップなどであってもよく、繊維状の物を裁断したものであってもよい。

透明材４の平均粒径または平均長寸法は、１００〜２００μｍ程度であればよい。この範囲に透明材４の平均粒径または長寸法が含まれていれば、蓄光粒状体３１間の空隙部に蓄光粉状体３２と透明材４が適切に充填され、合成樹脂２中に蓄光材３および透明材４が分散した状態を得ることができる。なお、本明細書中において、粒径または長寸法は、それぞれ平均粒径または平均長寸法を意味する。また、粒径は、パウダー、ビーズ、バルーンなどの球状の形態のものに適用する。長寸法とは、チップなどの矩形状の形態や繊維状の物を裁断したものなどにおいて、そのものが有する最長の直線寸法をいう。

透明材４としては、透明ガラスの球体であるガラスビーズを用いると好ましい。

図２は、蓄光部材１の製造工程を示す図である。

蓄光部材１の製造に際しては、合成樹脂２、蓄光材３（蓄光粒状体３１および蓄光粉状体３２）および透明材４を混合して、混合材料を作製する。合成樹脂２、蓄光材３および透明材４の配合比は、所望する燐光輝度などに応じて適宜設定されるとよく、たとえば、２．５〜６．５：２．５〜４．５：０．５〜３．５、好ましくは３〜６：３〜４：１〜３である。具体的には、合成樹脂２、蓄光材３および透明材４の配合比は、３：３：４、４：３：３、５：３：２、６：３：１、３：４：３、４：４：２または５：４：１であってもよい。合成樹脂２、蓄光材３および透明材４の配合比が３：３：４である場合には、混合材料１００重量％に対して、たとえば、合成樹脂２の配合量が３０重量％であり、蓄光材３の配合量が３０重量％であり、透明材４の配合量が４０重量％であればよい。また、混合材料１００重量％に対して、合成樹脂２の配合量は、１０重量％以上であり、蓄光材３および透明材４の配合量は、９０重量％未満であることが好ましい。蓄光材３において、蓄光粒状体３１および蓄光粉状体３２の配合は、蓄光粒状体３１間の隙間に蓄光粉状体３２が適度な量で存在する必要があることから、蓄光材３１００重量％に対して、蓄光粒状体３１の配合量が６５〜８５重量％であると好ましく、たとえば、蓄光粒状体３１の配合量が８０重量％であり、蓄光粉状体３２の配合量が２０重量％である。

次いで、混合材料を蓄光部材１の成形型に注入する。

その後、たとえば、６０℃で３時間加熱することにより、成形型内の混合材料を硬化させる。

また、常温（低温）硬化型の熱硬化性樹脂を用いる場合は、加熱を行わずに、たとえば、プライマーを加えて常温または低温で加熱して所定時間放置することにより、成形型内の混合材料を硬化させてもよい。また、紫外線硬化型硬化性樹脂を用いる場合は、紫外線を照射して、成形型内の混合材料を硬化させてもよい。

そして、硬化した混合材料からなる成形体を成形型から取り出すことにより、蓄光部材１を得ることができる。

図３に示されるように、未硬化の合成樹脂２中における蓄光材３および透明材４の沈殿により、成形型内で混合材料の最上層をなす最上層部分５は、蓄光材３および透明材４の含有率（含有量）が小さくなる場合がある。その場合、最上層部分５が除去されてもよい。最上層部分５を除去することにより、蓄光材３および透明材４の含有率が大きい蓄光部材１を得ることができる。最上層部分５は、混合材料の硬化の途中で吸引されることにより除去されてもよいし、硬化した混合材料が成形型から取り出された後に切削または研磨などにより除去されてもよい。

以上のように、蓄光部材１は、合成樹脂２、蓄光材３および透明材４を含有し、蓄光材３は、粒状の蓄光粒状体３２および粉状の蓄光粉状体３２を含む。蓄光材が粒状の蓄光粒状体および粉状の蓄光粉状体を含むことにより、蓄光材の沈降速度に差異を生ずるため、粒状の蓄光粒状体間の隙間に粉状の蓄光粉状体と透明材とが合成樹脂２中に適度に存在する状態で固化するので、蓄光材が最下部に集中することを抑制できる。

特に、合成樹脂中に、透明材の粒径または長寸法より粒径が大きい蓄光粒状体と、透明材の粒径または長寸法よりも粒径が小さい蓄光粉状体とが含まれる蓄光材を用いた蓄光部材は、合成樹脂中に蓄光材と透明材がバランスよく分散しているので、蓄光部材における発光部分が偏ることなく、蓄光部材の全体から燐光を放出することができる。

また、蓄光材から放出した光の一部は、透明材に入射する。透明材に入射した光は、透明材を透過して近在する蓄光材に入力し、エネルギーとして蓄えられる。このエネルギーもまた、光として放出されるので、蓄光材に蓄えられた光のエネルギーを有効に使用することができ、残光時間を延長することができる。

さらにまた、蓄光部材１の材料中の蓄光材３の割合を下げることができる。透明材４は、蓄光材３よりも安価であるので、蓄光部材１の材料中の合成樹脂２の割合を変えずに、蓄光材３の一部をガラスビーズ４で置き換えることにより、蓄光部材１の燐光輝度の低下を抑制しつつ、蓄光部材１の材料コストの低減を図ることができる。

また、材料中の蓄光材３の割合を下げ、その分、透明材４の割合を上げることにより、蓄光部材１の燐光輝度の向上を図ることができる。この場合、蓄光材３およびガラスビーズ４の各混合比率を調整することにより、蓄光部材１の材料コストの上昇を抑えることができる。その結果、蓄光部材１のコストの上昇を抑制しつつ、燐光輝度の向上を図ることができる。

合成樹脂２において、蓄光材３および透明材４が分散した状態で含まれている。そのため、蓄光部材１における発光部分が偏ることなく、蓄光部材１の全体から燐光を放出することができる。

蓄光材３は、粒状の蓄光粒状体３１および粉状の蓄光粉状体３２を含む。そして、蓄光粒状体３１は、透明材４の粒径または長寸法よりも大きい粒径を有し、蓄光粉状体３２は、透明材４の粒径または長寸法よりも小さい粒径を有している。

蓄光材３は、合成樹脂２および透明材４よりも比重が大きい。そのため、蓄光部材１の成形時に、蓄光材３が未硬化の状態の合成樹脂２中で沈殿しやすい。合成樹脂２中に、透明材４の粒径または長寸法よりも粒径が大きい蓄光粒状体３１と、透明材４の粒径または長寸法よりも粒径が小さい蓄光粉状体３２とが含まれることにより、蓄光粉状体３２が未硬化の状態の合成樹脂２中を浮遊して、蓄光粒状体３１間、蓄光粒状体３１と透明材４との間および透明材４間に入り込む。その結果、合成樹脂２中の全域に蓄光材３を良好に分散させることができる。

＜第２実施形態＞

第１実施形態において説明した蓄光部材１の製造方法、すなわち、合成樹脂２、蓄光材３および透明材４の混合材料の成形工程中または成形工程後に最上層部分５を除去する除去工程を含む蓄光部材１の製造方法は、合成樹脂２、透明材４および透明材４と同じ粒径を有する蓄光材からなる蓄光部材を製造（作製）する場合にも適用することができる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１蓄光部材
２合成樹脂
３蓄光材
４透明材
５最上層部分（最上層をなす部分）
３１蓄光粒状体
３２蓄光粉状体
１０１蓄光部材
１０２合成樹脂
１０３蓄光材
１０４透明材

Claims

合成樹脂、蓄光材および透明材を含有する、蓄光部材であって、
前記蓄光材は、粒状の蓄光粒状体および粉状の蓄光粉状体を含み、
前記蓄光粒状体は、前記透明材の粒径または長寸法よりも大きい粒径を有し、
前記蓄光粉状体は、前記透明材の粒径または長寸法よりも小さい粒径を有している、蓄光部材。
前記合成樹脂中に前記蓄光材および前記透明材が分散した状態で含まれる、請求項１に記載の蓄光部材。
前記透明材は、粒状のガラスビーズである、請求項１または２に記載の蓄光部材。