KR890001248B1 - 화학 조명 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

화학 조명 장치

제1도는 슬리브내에 둘러싸이고 레버와 지레받침을 갖는 화학발광 조명스틱을 나타낸 것임.

제2도는 레버를 잘라낸 조명스틱의 튜브를 나타낸 것임.

제3도는 조명스틱에서 분리된 슬리브를 나타낸 것임.

제4도는 외부 튜브내에서 유리 바이얼에 의해 분리된 화학발광 혼합물의 여러 성분들로 된 조명스틱의 내부 성분들을 나타낸 것임.

본 발명은 투명하거나 반투명한 용기에 액체 화학발광 혼합물을 포함하는 개량된 화학 조명장치에 관한 것이다.

본 발명은 튜브내의 유리 바이얼등과 같은 파열성 수단에 의해 분리된 화학발광 혼합물의 성분들을 함유하는, 신축성있는 외부 밀봉된 튜브로 구성된 화학 조명 스틱에 유용하다. 튜브를 구부림으로서 파열성 수단이 파괴되어 성분들을 혼합시키며 화학발광 혼합물을 형성하는데 이 혼합물은 용기벽을 통하여 빛을 발생한다.

전형적으로 화학발광 혼합물은 화학발광 반응에 의해 활성화되는 형광화합물과 일반적으로 과산화수소인 과산화물 성분과 반응하는 옥살산염 디에스테르과 같은 화학발광 화합물을 함유한다. 화학발광 혼합물을 사용한 가장좋은 조명 효율은 가시 광선 스펙트럼의 노란부분에서 방사하는 형광체를 사용하여 얻어진다. 화학조명장치가 특히 유용한 수많은 경우에 바람직한 적색 방사를 얻기위해서, 제2형광체를 화학발광 혼합물에 혼합할 수 있다. 적색 형광체는 적색 빛을 방사시키기 위해 제1형광체에 의해 활성화된다. 이들 혼합물의 효율은 심하게 낮은데, 그 이유는 아마도 로다민(Rhodamine)B 또는 비스(페닐에티닐)테트라센과 같은 적색 형광체가 반응 혼합물에 안정하지 못하기 때문이다.

본 발명에서는, 용기내의 적색 형광체가 화학발광 혼합물의 성분으로서 형광체를 혼합할 필요없이 화학발광 혼합물로부터 방출되는 빛에 의해서 활성화 될 수 있도록 적색 형광체를 용기벽에 함입시킨, 화학발광 혼합물에 대한 용기를 제공한다. 용기벽내의 적색 형광체는 화학발광 혼합물에서 불안정하기 때문에 분해되지 않으나, 제1형광체로 부터 방출되는 빛에 노출되고 그 결과 활성화되어 적색광을 방출하게 된다. 적색 형광체는 화학발광 혼합물과 접촉시켜야할 필요가 없다. 어떤 실시예 경우에 적색 형광체는 밀봉된 튜브를 둘러싸는 플라스틱 슬리브에 함입되어 있다.

본 발명에서는 적색 빛을 방출하는 제2형광체와 노란색의 제1형광체를 참고로 설명한다. 본 발명은 상기 색을 방출하는 형광체만을 사용하는데 한정되지 않는다. 본 발명은 상응하는 방출 및 흡수 최대를 갖는 제1및 제2형광체의 어떠한 혼합사용도 포함한다. 화학발광 혼합물에 제2형광체를 사용하는 것은 알려져 있다. 본 발명은, 선정된 제2형광체가 제1형광체를 함유하는 화학발광 혼합물과 융합할 수 없는 경우에 사용하는 것이 유리하다. 제1형광체는 보통 300-1,000nm사이에 방출최대를 갖는 것이며, 화학발광 혼합물의 기타 성분들과 융합할 수 있어야한다. 제2형광체는 보통 300-1,100㎚사이에 흡수최대를 가질 것이며 그 흡수띠는 제1형광체의 방출띠의 상당영역을 함유해야하며, 그 결과 제1형광체로 부터의 방출량 대부분이 제2형광체를 활성화하는데 사용될 수 있다.

제2형광체는 제1형광체보다 더긴 파장을 갖는 빛을 방출할 것이다. 제2형광체에 의해 방출된 빛는 그의 흡수최대보다 더긴 200nm의 파장을 가질 수 있었다. 그러나, 시프트는 그의 흡수최대보다 더 긴 약 20-100nm사이의 범위에 일반적으로 있다. 제2형광체는 가시선 스펙트럼 또는 적외선 스펙트럼에서 방출할 수 있다. 유사하게, 제1형광체의 최대 방출은 자외선 범위에서 있을 수 있는 반면 제2형광체는 가시선 스펙트럼에서 방출할 수 있다.

상기 성질을 갖는 수많은 형광체 화합물은 알려져 있다. 이들 화합물중 다수가 피터 프링쉐임이 지은“형광 및 인광”, [뉴욕주, 뉴욕시, 인터사이언스 출판사발행 (1949)]과 “색지수”, [3판, 제4권, The Society of Dyers and Colourists, and The American Association of Textile Chemists and Colorists(1971)]에 기술되어 있다. 나머지는 1973년 베를린, 스프링거(Springer)출판사의 에프.피.새퍼가 지은 “Dye Lasers”와 1977년, 뉴욕, 로체스터, 이스트만 코닥 컴페니, JJ-169, “Eastman Laser Products”에 기술되어 있다.

본 발명과 함께 사용될 수 있는 제1 및 제2형광체 화합물의 적당한 쌍은 다음과 같다.

제1형광체 화합물

9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 9,10-디페닐안트라센

9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 페릴렌

9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 피렌

1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 페릴렌

1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 5,12-비스(페닐에티닐)테트라센

2-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 16,17-디팝타노일옥시비올란트론

9,10-디페닐안트라센

제2형광체 화합물

5,6,11,12-테트라페닐나프타센

아크리딘 오렌지(C.I.46005)

이나트륨 플루오레스세인(C.I. 45350 : 1)

로다민 B(C.I. 45170)

로라민 6G 과염소화물

5,6,11,12-테트라페닐나프타센

9,10-비스(페닐에티닐)안트라센

3-(2'-벤조티아졸일)-7-N,N-디에틸-아미노쿠마린

1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센

1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센

이나트륨 플루오레스세인

16-17-디펩타오닐옥시비올안트론

디에틸옥사트리카르보시아닌

가장 바람직한 실시예에서, 제1형광체 화합물은 1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센이며, 제2형광체 화합물은 로다민(Rhodamine) B이다.

화학발광 화합물 자체가 제1형광체이거나 제1형광체가 된다면, 별도로 제1형광체 화합물을 사용할 필요가 없다. 예를 들어, 화학발광 화합물이 2-나프톨-3,6,8-트리설폰산의 옥살산 에스테르이라면, 그 화합물 자체는 제1형광체가 되므로 화학발광을 얻기 위해 별도의 제1형광체 화합물이 필요하지 않다.

제2형광체 화합물은 적당한 중합물질, 즉, 약 1-10중량%(중합물질의 중량기준)로 바람직하게는 약 6중량%인 폴리올레핀에 함입된다. 이것은 분말 및 과립형태로서 형광체와 폴리올레핀을 건조혼합한 다음, 분쇄, 밴부리혼합, 성형, 주조, 압출등과 같은, 상기 목적을 위해 당분야에 공지된 종래의 여러 방법중 어떠한 것으로도 달성될 수 있어 용기를 둘러싸을 수 있는 슬리브 또는 덮개 또는 유연한 용기를 얻을 수 있다. 제2형광체의 농도는 용기벽 또는 슬리브의 두께에 따라 다르다. 예를들면, 12mil 필름 또는 벽에서의 형광체 3중량%와 6mil 필름 또는 벽에서의 똑같은 형광체 6중량%는 거의 똑같은 결과를 얻는다.

제2형광체 화합물이 원통형 슬리브에 함입될때, 그 슬리브는 외부 용기가 슬리브내에 꼭 맞을 수 있도록 충분히 켜야한다. 슬리브는 외부 튜브벽의 전체 길이를 덮기에 충분한 길이를 가져야한다.

선택적으로, 제2형광체 화합물을 함유하는 플라스틱 필름은 용기의 외부벽 쪽으로 포장될 수 있다. 수많은 필름층은 외부 튜브 주위에 포장될 수 있으므로 용기를 둘러싼 필름에서 제2형광체의 소기 농도를 얻을 수 있다. 장치가 활성화되면 바람직한 표시효과를 증지시키기 위해서 미국특허 제4,184,193호에 나타낸 바와 같은 반사장치와 관련하여 사용될 수 있다.

다음 실시예에서는 본 발명을 예증한다. 별도 지시가 없는한 모두 부는 중량기준이다.

[실시예 1]

A. 화학발광 성분의 제조

이성분은 고급의 디부틸 프탈레이트 800ml에 135.4g(0.20몰)의 비스(6-카르보펜톡시-2, 4, 5-트리클로로페닐)옥살레이트 (미국특허 제3,794,679호의 실시예 XXVI참조)를 용해한 다음 그 용액을 질소하의 150°에서 1시간동안 가열한다. 다시 용액을 질소하에서 80-90°까지 냉각한 다음, 여기에 3.83g(0.009몰)의 제1형광체 화합물인 1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센(미국특허 제3,911,038호의 실시예 5참조)을 첨가한다. 혼합물을 실온까지 냉각한 다음 디부틸 프탈레이트를 첨가함으로서 전체부피가 1l될때까지 희석한다.

B. 과산화물 성분의 제조

773ml의 디메틸 프탈레이트, 212ml의 3차 부탄올과 0.48g(0.003몰)의 살리실산나트륨의 혼합물을 실온에서 휘젖어 섞어 많은 용액을 얻는다. 과산화수소(98%) 53g(1.52몰)을 비이커에서 평량하여 휘젖어 섞인 혼합물을 서서히 첨가한다. 그 다음 용액을 실온에서 1시간동안 휘젖어 섞은 다음 N-51A 유리용기에 이전시킨다.

C. 장치의 제조

화합발광 성분 A의 7.5ml를 한쪽끝이 밀봉된 원통형 폴리에틸렌튜브에 첨가한다. 폴리에틸렌 튜브의 외부직경은 약 15mm이고, 벽두께는 약 2mm이며, 총길이는 약 145mm이다. 과산화물성분 B를 함유하는 밀봉된 유리튜브를 폴리에틸렌 튜브안에 끼워넣고, 폴리에틸렌 플러그를 개구단부 및 용접된 스핀에 넣어 폴리에틸렌 튜브를 밀봉시킨다. 밀봉된 폴리에틸렌 튜브의 총길이는 약 150mm이다.

[실시예 2]

제2형광체 화합물을 함유하는 필름의 제조

제2형광체 6중량%를 함유하는 폴리에틸렌 필름은, 데이글로

로케트 레드 Z-13(Day-G1O Color Corp., 클레 브랜드, 오하이오 제품) 31.6중량부인 폴리에틸렌중 형광체 25중량%를 함유하는 농축액과 저밀도 폴리에틸렌(유니온 카바이드, DFGA 0742)100중량부를 혼합함으로 제조된다. 혼합물은 150℃에서 4분동안 가열된 롤로 분쇄하여 혼합된 다음 얇은 판으로 만들어 진다. 판상의 물질을 알루미늄 판사이에서 200℃로 압축성형하여 두께가 3mil인 필름을 제조한다.

상기 방법에서, 데이-글로

로케트 레드 Z-13농축액의 15.8중량부를 저밀도 폴리에틸렌 100중량부와 혼합한 다음 압축 성형하여 벽두께가 12mil이고 내경이 약 15.1mm이며 제2형광체 농도가 3중량%인 원통형 튜브를 제조한다.

[실시예 3]

실시예 2에서 제조된 필름으로 실시예 1에서 제조된 장치 주위를 포장한다. 내부 튜브를 파열시키기 위해서 외부튜브를 구부린 다음 내용물을 흔들어 장치를 활성화시킨다. 방출강도는 브라이트니스 메터(호프만 엔지니어링, 스탬포드, 코네티컷)로 측정되며, 외부 튜브 주위의 1,2 및 4층 필름에 대한 방출된 빛의 스펙트럼 분포는 토보트와 허트의 Appl. Spectroscopy, 21, 250(1967)에서 기술된 바와 같이 분광복사계로 측정된다. 1개층만의 필름으로는 상당량의 노란 빛(520-560mm)이 필름을 투과한다. 튜브 주위에 층을 추가함으로서 필름 두께가 증가되기 때문에, 노란색 방출은 점차적으로 감소되어 4개층 필름(12mil)에 의해서는 모두 흡수된다.

폴리에틸렌 필름포장물 대신에 실시예 2의 12mil두께의 원통형 튜브을 사용하면 실시예 2의 3mil필름 4개층과 유사한 스펙트럼분포를 갖는다.

[실시예 6-8]

장치는 실시예 1의 방법에 의해 제1형광체 화합물로서 0.004몰의 9,10-디페닐안트라센, 0.003몰의 9,10-비스(페닐에리닐)안트라센과 0.003몰의 페릴렌을 각각 사용함으로서 제조된다.

또한, 필름은 실시예 2의 방법에 의해 제2형광체로서, 3중량부의 9,10-비스(페닐에티닐)안트라센, 이나트륨 플루오레스세인 및 1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 각각과 100중량부의 폴리에틸렌을 이용하여 제조된다.

장치가 활성화되고 최대 화학발광 방사량은 장치 주위에 폴리에틸렌 필름을 포장하기 전후에 결정된다. 얻어진 결과는 하기에 나타냈다 :

[실시예 9]

제2형광체 5중량%를 함유하는 폴리에틸렌 박막은 실시예 1에서와 같이, 20중량부의 데이-글로

로케트 레드 S-13과 80중량부의 저밀도 폴리에틸렌을 혼합함으로서 제조된다. 판상의 물질은 압축성형되어 길이가 약 145mm, 외경이 약 15mm 그리고 벽두께가 약 2mm인 튜브를 제조한 다음 한쪽끝을 밀봉한다.

튜브벽에 제2형광체가 제공된 튜브를 사용하며 실시예 1에서와 같이 몇개의 장치를 제조하여 밀봉한다. 내부 튜브를 파열시키기 위해서 외부튜브를 굽힌 다음 내용물을 흔들어 주는 장치의 활성화는 진한 적색빛을 방사시키게 한다.

3개의 시료로 얻어진 결과를 하기에 나타낸다. 여기서 반응 혼합물은 75부피%의 디부틸 프탈레이트, 20부피%의 디메틸프탈레이트와 5부피%의 t-부탄올로 구성된 용매 혼합물에 0.13몰의 비스(6-카르보펜톡시-2,4,5-트리클로로페닐)옥살레이트, 0.005몰의 1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센, 0.375몰의 과산화수소와 1.56×10^-4몰의 살리실산 나트륨을 함유한다.

1) l당 루멘 -시로서 통합된 빛 산출량

2) 방출되는 모든 빛의 75%에 필요한 시간(분)

3) 아인시타인/몰로서 양자수율

4) 루멘/ l로서 빛 강도

[실시예 10]

실시예 9의 방법에 의해 제2형광체 2.5중량%를 이용하여 다음 결과를 얻는다.

본 발명은 실시예에서 기술된 조명스틱 구조물과 다른 용기를 갖는 여러종류의 화학조명장치와 함께 사용될 수도 있다.

첨부도면은 미국특허 제4,193,109호에 기술된 화학발광 조명스틱을 나타낸다.

첨부도면을 참고로 해볼때, 본 발명을 실시하는 장치는 용기장치의 외부 튜브(즉, 제2도에 나타낸 튜브)가 제조되는 폴리올레핀 물질에 분산된 제2형광체를 갖는다.

한편, 제2형광체는 플라스틱 수지에 분산될 수 있는데, 플라스틱 수지로 부터 슬리브는 제3도와 같이 제조되어 제1도에 나타낸 튜브의 전체 길이를 따라 끼워진다. 제1형광체는 제4도에 나타낸 바와 같이 튜브내부의 성분들중 하나가 된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 제2형광체는 제1형광체로 구성된 화학발광 혼합물이 순환되는 튜빙용 포장물 또는 튜빙에 분산될 수 있다. 용기 구조를 변형시키는 것도 본 발명의 범위내에 있다.

Claims (7)

1. 투명 또는 반투명 용기내에 함유된 제1형광체를 가진 화학 발광 혼합물과, 용기벽 또는 용기를 둘러싼 포장물에 함입된 제2형광체로 구성된 화학 조명 장치로서, 상기 제2형광체는 제1형광체보다 파장이 더 큰 최대 방사선을 갖고 제1형광체의 방사 스펙트럼의 상당 부분과 겹치는 흡수 스펙트럼을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 화학 조명장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2형광체가 상기 화학발광혼합물을 함유하는 튜브벽을 형성하는 폴리올레핀에 분산되는 것을 특징으로 하는 화학 조명장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2형광체가 화학발광혼합물을 함유하는 튜브를 둘러쌓는 폴리올레핀 슬리브에 분산된 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1형광체가 1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센이고, 제2형광체가 로케트 레드(Rocket Red) Z-13인 것을 특징으로 하는 화학 조명장치.
5. 제1항에 있어서, 제1형광체가 9,10-디페닐안트라센이고 제2형광체가 9,10-비스(페닐에티닐)안트라센인 것을 특징으로 하는 화학 조명장치.
6. 제1항에 있어서, 제1형광체가 9,10-비스(페닐에티닐)안트라센이고, 제2형광체가 이나트륨 플루오레스세인인 것을 특징으로 하는 화학 조명장치.
7. 제1항에 있어서, 제1형광체가 페릴렌이고, 제2형광체가 1-클로로-9,10-비스 (페닐에티닐)안트라센인 것을 특징으로 하는 화학 조명장치.

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