KR20020048305A - 수분에 민감한 무기 물질의 내수성을 개선시키는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 500℃ 이상의 온도에서 불화 암모늄 또는 이불화 암모늄의 존재하에서 인광물질을 소성시키는 것을 포함하여, 알칼리 토금속 알루미네이트 인광물질과 같은 무기 입자의 내수성을 개선시키는 방법에 관한 것이다. 인광물질 입자는 인광물질의 발광현상을 저하시키지 않는 수분 불침투성 코팅에 의해 코팅되어, 완전한 침수를 장시간 동안 견뎌낼 수 있다.

Description

수분에 민감한 무기 물질의 내수성을 개선시키는 방법 {METHOD OF IMPROVING MOISTURE RESISTANCE FOR INORGANIC MATERIALS THAT ARE SENSITIVE TO MOISTURE}

알칼리 토류 알루미네이트 인광물질은 공지되어 있으며, 시판되고 있다. 예를 들어, 유로퓸으로 활성화된 스트론튬 알루미네이트 인광물질은 스펙트럼의 녹색 영역에서 형광을 낸다. 이러한 인광물질은 매우 바람직한 장기 지속성 인광물질이다. 그러나, 이들의 발광현상은 인광물질이 수분에 노출된 후 사라진다. 인광물질의 가수분해는, 약 6에서 약 11로의 pH 증가에 의해 측정된 바와 같이, 수분에 노출된 지 수 분만에 시작된다. 고형 인광물질 분체는 또한 유착하기 시작하여 응집체를 형성하거나 더 이상 유용하지 않은 시멘트 유사 물질의 경질 블록을 형성한다. 인광은 더욱 천천히 감소하지만, 인광물질의 형광 방출은 수 시간 후에는 매우 희미해진다.

이러한 수분에 대한 민감성은 인광물질의 유용성을 심하게 제한하는데, 인광물질은 비수성 매질에서 포뮬레이팅하는 것과 같이 수분으로부터 격리되어져야 한다.

그 밖의 무기 물질, 예를 들어 칼슘 알루미네이트, 바륨 알루미네이트, 스트론튬 알루미네이트, 칼슘 설파이드, 바륨 실리케이트, (CaSrBa) 티오알루미네이트, 스트론튬 티오설페이트 등이 수분에 민감한 것으로 알려져 있다.

따라서, 수분으로부터 이러한 각각의 무기 물질을 보호하는 효과적인 방법이 크게 요망된다.

본 발명은 수분에 민감한 무기 물질의 내수성을 개선시키는 것에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 알칼리 토금속 알루미네이트 인광물질상에 수분 불침투성 배리어를 형성하는 것에 관한 것이다.

도 1은 코팅되지 않은 알칼리 토류 알루미네이트 인광물질 입자를 도시하는 SEM 현미경사진이다.

도 2는 고형의 불화물 함유 코팅을 지닌 알칼리 토류 알루미네이트 인광물질 입자를 도시하는 현미경사진이다.

도 3은 침수시킨 지 5개월 후의 고형 코팅을 지닌 알칼리 토류 알루미네이트인광물질 입자를 도시하는 현미경사진이다.

발명의 상세한 설명

본 발명자는 알칼리 토류 알루미네이트 인광물질과 같은 무기 물질을 불화 암모늄 또는 이불화 암모늄과 함께 적합한 승온으로 가열함으로써 고형의 안정한 내수성 코팅이 인광물질 입자에 입혀진다는 것을 발견하였다.

경질의 수분 불침투성 코팅은 불화 암모늄과 반응함으로써 무기 인광물질 입자의 표면상에 형성되는 것으로 믿어진다. 이러한 수분 불침투성 코팅은 공기 중의 수분으로부터 물질을 보호해 줄 뿐만 아니라 물질이 수분에 의해 유발되는 손상없이 실온에서 5개월간 수중에 놓여질 수 있게 해준다. 온수(55℃) 중에서의 수 일간 방치 및 비등수에의 짧은 노출도 비파괴적이었다.

유로퓸 활성화된 스트론튬 알루미네이트 인광물질은 시판되고 있으며, 이는 스펙트럼의 녹색 영역에서 형광을 낸다. 본 발명의 방법은 바륨 알루미네이트 및 칼슘 알루미네이트, SrCa 알루미네이트와 SrBa 알루미네이트와 같은 이들의 블렌드, 및 그 밖의 희토류 활성제에도 적용될 수 있다.

무기 인광물질 입자와 함께 소성되는 불화 암모늄의 양은 약 1:3 내지 1:6의 중량비로 달라질 수 있다. 두 성분은 함께 교반되어 밀폐된 도가니에 넣어지고, 500℃ 이상의 온도, 바람직하게는 600 내지 700℃의 높은 온도에서 소성되어 수분 불침투성 코팅을 형성한다.

본 발명은 하기 실시예에서 추가로 설명되지만, 본 발명은 여기에 기재된 사항에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

발명의 개요

본 발명자는 불화 암모늄 및 이불화 암모늄과 반응성인 무기 물질이 불화 암모늄 또는 이불화 암모늄을 사용하여 500℃ 이상의 온도에서 소성시킴으로써 코팅될 수 있음을 발견하였다. 생성된 코팅은 수분 불침투성이고, 수분에 노출되는 경우 일어나는 불리한 작용으로부터 무기 입자를 보호해준다. 특히 알칼리 토류 알루미네이트 인광물질의 경우, 이들은 인광물질의 장기 지속성 또는 색의 변화없이 수분 불침투성 코팅으로 코팅될 수 있다.

실시예 1

유로퓸 활성화된 스트론튬 알루미네이트 인광물질 입자 4g을 다양한 양의 불화 암모늄과 혼합하고, 밀폐된 도가니에서 600℃에서 소성시켰다.

파트 A

불화 암모늄 0.1g이 사용되는 경우, 내수성의 개선은 최저일 뿐이었다.

파트 B

불화 암모늄 1.0g이 사용되는 경우, 인광물질은 가수분해에 대한 장기간의 내성을 획득하였다.

파트 B의 코팅된 인광물질의 샘플을 물에 넣고, 물을 비점이 되게 하여 비점에서 유지시켰다. 비등이 5시간 동안 계속될 때까지 인광물질의 분해는 관찰되지 않았다. 비등수 중에 22시간 동안 방치된 후, pH는 단지 8로 상승하였고, 인광물질의 발광 특성은 여전히 실질적으로 변함이 없었다.

실시예 2

다양한 양의 불화 암모늄을 유로퓸 활성화된 스트론튬 알루미네이트 녹색 인광물질의 샘플 120g에 5g씩 증가시키면서 20 내지 40g을 첨가한 후, 밀폐된 도가니에서 소성시켰다. 첨가된 불화 암모늄의 양이 증가함에 따라, 생성된 인광물질의 가수분해에 대한 내성이 또한 증가하였다. 소성 후 인광물질의 샘플 중량은 또한 5 내지 9g 증가하였는데, 이는 인광물질에 의한 불화물의 흡수를 나타낸다.

불화 암모늄 40g이 인광물질 120g에 첨가되고 600℃에서 소성된 경우, 내수성이 현저히 개선되었다. 온도의 증가는 샘플의 중량 증가를 변화시키는 것이 아니라, 수분에 대한 인광물질의 내성을 증가시켰다. 그러나, 소성 온도가 800℃로 증가한 경우, 발광은 완전히 소실되었다.

최적 결과는 인광물질 120g에 대해 불화 암모늄 40g을 사용하여 700℃에서 6시간 동안 소성시킴으로써 수득되었다. 추가량의 불화 암모늄을 사용하면 아마도 내수성을 향상시키지는 것이 아니라, 인광물질 휘도를 감소시킬 것이다.

도 1은 2000배 배율에서의 코팅되지 않은 유로퓸 도핑된 스트론튬 알루미네이트 인광물질 입자의 현미경사진이다.

도 2는 2000배 배율에서의 불화물 코팅된 유로퓸 도핑된 스트론튬 알루미네이트 인광물질 입자의 현미경사진이다. 불화물 코팅은 이의 솜모양의 외관으로부터 명백해진다. 코팅은 x선 회절에 의해 입방형 스트론튬 불화물로 결정되었다.

도 3은 인광물질 입자가 5개월간 물에 적셔진 후의 상기 불화물 코팅된 인광물질의 사진이다. 코팅은 온전하였고, 인광물질은 여전히 이의 발광을 유지하였으며, 응집체없이 자유 유동성이었다.

당업자에게 명백해지는 바와 같이 인광물질 입자의 수분 불투과성으로부터 벗어남이 없이 불화 암모늄의 비율 및 소성 온도와 관련하여 다수의 변화가 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해서만 제한될 뿐이다.

Claims (7)

1. 무기 입자 및 충분량의 불화 암모늄 또는 이불화 암모늄 입자의 혼합물을 형성시키고, 500℃ 이상의 온도에서 소성시켜서 입자를 수분 불침투성 코팅으로 코팅시키는 것을 포함하여, 수분 민감성 무기 입자의 내수성을 개선시키는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 소성 온도가 약 600 내지 800℃임을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 무기 입자가 알칼리 토류 알루미네이트 인광물질임을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 인광물질이 스트론튬 알루미네이트 인광물질임을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4항에 있어서, 인광물질이 유로퓸 도핑된 스트론튬 알루미네이트 인광물질임을 특징으로 하는 방법.
6. 제 3항에 있어서, 인광물질 대 불화 알루미늄의 비가 약 3:1 내지 약 6:1임을 특징으로 하는 방법.
7. 제 5항에 있어서, 인광물질과 불화 암모늄 혼합물이 약 700℃에서 소성됨을 특징으로 하는 방법.