JPS634583B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は広範囲の光エネルギーを吸収し、より
長波長のある特定範囲の波長の光に変換し得る、
所謂光波長変換可能な構造体に関する。 植物の光合成反応，発生・分化に与える補光効
果，太陽電池，光利用水素製造装置等の太陽光あ
るいは人工光を利用し、光エネルギーを化学エネ
ルギー等へ変換して利用することが自然界におい
てあるいは工業上有用であることが知られてい
る。このため有効な光を利用して、例えば光線の
選択利用を目的とした農業用の着色フイルムの利
用、あるいは太陽光を螢光体を利用して集光し、
あるいは特定の波長へ変換して太陽電池の効率向
上を計ろうとする試みがなされている。 たとえば、特公昭49―16301号公報（農業用合
成樹脂フイルム），特開昭52―94345号公報（植物
栽培用重合体材料）には、380nm以下の紫外光を
420〜460nmの植物の生長に必要な光を放出する
フイルムが開示されている。しかしながら、これ
らの螢光体（螢光増白剤）は耐候性が悪く、天日
曝露数週間で崩解してしまい、螢光がなくなるの
で工業的用途に使用することは不可能である。 また、特開昭54―127945号公報（光変換シー
ト）には、ローダミン6Gの如き螢光染料を用い
て480〜680nmの光へ変換するシートが開示され
ているが、ローダミン6Gの如き螢光染料もまた
耐候性が悪く実用性がない。 また、太陽電池用集光器として螢光体含有プラ
スチツク板あるいはフイルムが知られている〔13
th Photovoltatic Specialists Conf.1978年．690
頁：Optics Letters １巻73頁（1977年）参照〕。
しかしながら、ここで用いられている螢光染料
（クマリン６，ローダミン6G）はやはり耐候性が
悪く実用には適さない。 そこで本発明の目的は、短波長部の光をより長
波長の光へ耐候性よく変換し得る成形体を提供す
ることにある。 本発明者らの研究によれば、螢光増白剤及び螢
光染料のかわりに建染染料系顔料がポリアクリレ
ートには溶解することにより螢光を発し、耐候性
が非常に優れた光波長変換可能な構造体を得られ
ることがわかつた。かかる本発明によればそれ自
体固体状態では殆んど螢光を示さないか、或いは
あつたとしても極く僅かの螢光しか示さない有機
建染染料として知られている前記顔料がポリアク
リレートに溶解し、それにより、螢光性を持たせ
ることができ、これを前記光波長変換に利用する
ことによつて短波長部の光を一層長波長部の光へ
変換することができ、しかも耐候性も優れている
構造体を提供することができる。すなわち本発明
はポリアクリレート中に建染染料系顔料である有
機螢光体が溶解して存在する組成物よりなる光波
長変換可能な構造体である。 次に本発明を更に詳細に説明する。 本発明のポリアクリレートとしては種々のもの
が使用できるが特にポリメチルメタクリレートが
望ましい。 本発明における構造体は前述した重合体中に少
なくとも一種の前述有機螢光体を溶解せしめるこ
とが必要である。 普通、これらの有機螢光体は建染染料としてカ
ルボニル基をアルカリ性還元剤でアルカリに可溶
なリユウコ型またはロイコ型（例えば−ONa型）
として繊維に吸着させて、つぎに空気に触れさせ
て酸化し、カルボニル基が再生されることによつ
て染色の目的を達するよう用いられているが、そ
れ自身非常に耐溶剤性，耐候性などが優れている
のでそのまま顔料としても用いられているもので
ある。しかしながら、顔料形態では螢光はない
か、あつてもごくわずかで普通螢光体としては用
い得ない。これを螢光体として用いるには樹脂に
ある程度溶解することが少なくとも必要である。 たとえば、前記顔料はポリプロピレン中では溶
解せず螢光はみられないが、本発明者らは建染染
料系の顔料がポリアクリレート中には溶解して強
い螢光能を持ち、光波長変換可能な構造体が得ら
れることを見出したものである。 本発明において建染染料としては、アントラキ
ノン系、チオインジゴ系又はペリノン系のものが
好ましい。 本発明に使用されるアントラキノン系螢光体と
しては、例えばインダンスロン類，フラバンスロ
ン類，ピランスロン類，アクリドン類，ベンザン
スロン類，ジベンズビレンキノン類，アンザンス
ロン類等があげられるが、螢光能の面で特にCI
Vat Orange9，CI Vat Orange2およびCI Vat
Orange4として知られているピランスロン類；CI
Vat BIue20.CI Vat Blue19，CI Vat Blue22，
CI Vat Green4およびCI Vat Green12として知
られているジベンザンスロン類；CI Vat
Violet10，CI Vat Violet1，CI Vat Violet9お
よびCI Vat Green1として知られているイソジ
ベンザンスロン類；Cl Vat Yellow4およびCI
Vat Orange1として知られているジベンズピレ
ンキノン類が望ましい。チオインジゴ系螢光体と
してはCI Vat Red1，CI Vat Red2，CI Vat
Red41，CI Vat Red47，CI Vat Violet2，CI
Vat Violet3，CI Pigment Red87，CI Pigment
Red88として知られているチオインジゴ及びメチ
ル基及び／又はハロゲン原子によつて置換された
チオインジゴ誘導体が好ましいものとしてあげら
れる。 ペリノン系螢光体としては12H―フタロペリ―
12―オン，CI Vat Red15，CI Vat Orange7な
どとして知られているものが好適な例としてあげ
られる。 本発明においては、前述した有機螢光体をその
濃度が、0.001〜１重量％好ましくは0.005重量％
〜0.8重量％を満足する濃度で溶解することが望
ましい。 成型体中の濃度が１重量％を越えると螢光体が
成型体から分離し易くなり、またその透明性を損
ない、螢光体の濃度消光により著しく発光の量子
収率が低下する傾向があるので望ましくない。数
種を同時に用いる場合にもこの点を考慮する必要
がある。また、各螢光体のそれぞれの濃度が
0.001重量％より低くなると螢光強度が低くなり、
波長変換の機能をはたさなくなる。 このように螢光体と重合体の組合わせ及びその
濃度によつて重合体中に溶解しない部分が残るこ
とがあるが、この場合は非溶解粒子が光を散乱す
るため、透過光の割合が減少し透明性が損なわれ
る。また、実際溶解している濃度が低くなるため
効率の良い光波長変換ができなくなることがあ
り、このため残存粒子が少いことが望ましい。こ
のため、本発明の成形体の透過指数が10以下があ
ることが望ましい。 ここで、“透過指数”とは該成形体を１の厚味
のフイルムとし、800nmの波長の吸収率を％で表
わし、同一厚さのブランクのフイルムの吸収率の
差で表わすものとする。 また、本発明においては前述の有機螢光体のみ
でなく、他の螢光性顔料，螢光染料，螢光増白剤
等を同時に用いることもできる。 その他本発明においては必要に応じ通常の各種
の高分子添加剤、例えば滑剤，熱安定剤，酸化防
止剤，帯電防止剤等を含有することができる。 本発明の光変換可能な成形体は螢光体を重合体
に溶解するような成型法ならどのような方法でも
製造できるが、一般にはポリアルキレンテレフタ
レートの粉あるいはペレツトと混合し、あるいは
溶媒に溶解して加えたのち公知の方法、例えばカ
レンダー成型法，溶融押出法，溶液流延法等を用
い、補強剤としてのガラス或いは同種又は異種の
合成樹脂フイルム又はシート，棒，繊維，パイ
プ，板等積層するか、あるいは単なるフイルム
状，シート状，棒状，糸状（繊維状），パイプ状
または板状等の形態で成型することができる。 また、重合体の製造工程中のモノマーあるいは
部分重合物に加えて成型することもできる。 かくして製造された光波長変換可能なポリアル
キレンテレフタレート構造体は吸収した光エネル
ギーをより長波長の光へ変換し放出するがこの際
放射した光の多くの部分は全反射により成型体中
に集り、したがつて吸収表面と放射表面の面積比
が大なるときは放射表面に強い光を集めることが
できる。 たとえばシートではシートの端に強い光がみら
れ、糸では円周面よりも円断面に強い光がみられ
る。 この際の吸収面積：発光面積の比が10：１〜
10⁵：１、好ましくは50：１〜10⁴：１が望まし
い。またこの内部に蓄積された光は成型体と近似
もしくは大きい屈折率を持つた媒体を接続するこ
とにより利用することができる。 また、フイルム等大面積を持つた表面より出る
螢光も利用できる。たとえばフイルムとして用い
た場合、このフイルムを透過した太陽光のスペク
トルは、アントラキノン系螢光体の吸収部分の波
長の光を吸収しそれより長波長の発光部分に光を
出し発光部分の光の強度は自然太陽光以上の強度
にすることも可能であり、農業用フイルム等とし
て利用できる。 このようにして本発明の成型体は、太陽電池の
効率化のためのソラーコンセントレーター，デイ
スプレイ，光フアイバーあるいは植物の生長制御
等の農業用途等に有効に用いられる。 以下、実施例をあげて本発明を詳述する。 実施例中「部」は重量部を表わし、「％」は重
量％を表わす。 螢光スペクトルは島津社製Dual Beam
Difference Spectrofluoro Photomeler RF―
520（光電子増倍管は浜松TV社製―928型）を用
いて測定した。 透過指数に用いる800nmの吸収率は島津社製
Double Beam Spectro Pholmeter UV―200を
用いて測定した。 放射エネルギースペクトルは飯尾電機製
Spectroscopic Energy Distribution Recorder
SPP 1465を用いて測定した。 実施例 １ ポリメチルメタクリレート（三菱レーヨン社製
アクリベツト）1000部にCl Vat Red411部をド
ライブレンドし、255℃で射出放出して厚さ１mm、
縦10cmおよび横11cmの板を得た。 この板は橙色の螢光を持ち特に１mm×10cm及び
１mm×11cmの面に強い螢光がみられた。 螢光スペクトルを測定したところ550nm付近の
光を吸収し590nm付近の光へ変換していた。 800nmにおけるこの板の吸収率は9.1％、ブラ
ンクの板の吸収率は8.9％で透過指数は0.2であつ
た。 実施例 ２ CI Vat Orange70.0部を用いる他は、実施例１
と同様にして板を得た。この板は550nm付近の黄
色の光を特に１mm×10cm及び１mm×11cmの面に強
く出していた。 この板の透過指数は0.5であつた。 実施例 ３ CI Vat Violet10 0.2部を用いる他は実施例１
と同様にして板を得た。この板は620nm付近の赤
色の光を特に１mm×10cm及び１mm×11cmの面に強
く出していた。 この板の透過指数は0.4であつた。 実施例 ４ CI Vat Red1 0.5部をポリメチルメタクリレー
ト1000部にドライブレンドし240℃で溶融押出し
て直径２mmの棒を得た。この棒は円断面において
強い橙色の光を出していた。 実施例５〜７，比較例１〜２ ポリメチルメタクリレート1000部に各0.2部の
有機螢光体を添加し255℃で溶融押出法により
0.1m厚のフイルムを得た。このフイルムを天日
曝露し各々の最強極大吸収波長の強度の減少を測
定し曝露後の吸収強度と曝露前の吸収強度の比を
百分率で表わし残存率とした。 この結果、本発明の成型体が優れた耐候性を有
していることがわかつた。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリアクリレート中に建染染料系有機螢光体
   が溶解して存在する組成物より成る光波長変換可
   能な構造体。 ２ 該構造がシート状，棒状，パイプ状，糸状で
   ある第１項記載の構造体。 ３ 吸光面積：発光面積の比が10：１〜10⁵：１
   の範囲にある第２項記載の構造体。 ４ 該構造がフイルム状である第１項記載の構造
   体。 ５ 該組成物中の有機螢光体の濃度が0.001〜１
   重量％である第１項，第２項，第３項または第４
   項記載の構造体。 ６ 該組成物における透過指数が10以下である第
   １項，第２項，第３項，第４項または第５項記載
   の構造体。 ７ 該有機螢光体はアントラキノン系螢光体，チ
   オインジゴ系螢光体又はペリノン系螢光体である
   第１項，第２項，第３項，第４項，第５項または
   第６項記載の構造体。 ８ 該有機螢光体はピランスロン類，ジベンザン
   スロン類，イソジベンザンスロン類またはジベン
   ズピレンキノン類である第１項，第２項，第３
   項，第４項，第５項または第６項記載の構造体。 ９ 該チオインジゴ系螢光体はチオインジゴ又は
   メチル基及び／又はハロゲン原子によつて置換さ
   れたチオインジゴ誘導体である第１項，第２項，
   第３項，第４項，第５項または第６項記載の構造
   体。 １０ 該ペリノン系螢光体が12H―フタロペリー
   12―オン，CI Vat Orange ７又はCIVat Red
   15である第１項，第２項，第３項，第４項，第５
   項または第６項記載の構造体。