TWI548722B - 激發反射式螢光塗料或玻璃及其應用 - Google Patents

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Description

激發反射式螢光塗料或玻璃及其應用
本發明是有關一種螢光塗料或螢光玻璃及其應用，特別是一種激發反射式螢光塗料或玻璃及其應用。
夜光或自發光型磁磚係將夜光粉與高分子膠或玻璃膠混合後，將其塗佈於磁磚表面，經乾燥、低溫烘烤或高溫燒結處理製成具夜光特性之磁磚。
夜光磁磚受太陽光、日光燈光、紫外光等照射時，把光能儲存起來，於停止光照射，緩慢地以螢光的方式釋放出來，而形成夜光，持續時間長達幾小時至十幾小時。
有別於夜光粉，本發明為提供一種反射塗料，其在特定波長的照射下，能有效的激發產生高亮度的螢光，其可塗佈於陶瓷、玻璃或石材上，而形成反射磁磚等，其說明如後。
本發明提供一種激發反射式螢光塗料，包含螢光粉、玻璃粉、高分子結合劑以及一溶劑之混合物，其中螢光粉的重量比可以從1%到70%。
本發明提供一種反射式螢光陶瓷結構包含基材以及螢光玻璃層，螢光玻璃層設置於基材上。其中螢光玻璃層包含螢光粉的玻璃層，其將激發反射式螢光塗料塗佈於基材上，經乾燥、排膠以及燒結製程所製成。
螢光粉受光線照射時，會吸收短波長的光線，如藍光或紫 光，其波長範圍由400至500nm，同時會受激發而射出波長較長的螢光，其波長範圍由500至700nm，如綠、黃、紅等光線。
本發明提供一種激發反射式螢光塗料，利用特定波長的光之照射在塗料上，螢光塗料受激發而反射出螢光。
本發明提供一種覆有反射式螢光層的陶瓷、玻璃或石材之基材，其在特定波長的光的照射下，反射式螢光層反射出螢光，特別是該螢光可設計成一特定圖案。
本發明提供一種反射式螢光玻璃，以下說明激發反射式螢光塗料以及應用：
I.激發反射式螢光塗料的成分及其製作
激發反射式螢光塗料的成分包含螢光粉、玻璃粉、高分子結合劑以及溶劑，其中主原料中螢光粉的重量比可以從1%到70%。
螢光粉受到入射光線之照射，被激發出波長較長的螢光。入射光線的波長範圍由400至500nm，射出之螢光波長範圍由500至700nm。亦可採用較短波長的入射光，但其範圍在紫外光之範圍，可能對環境或人體造成傷害。受激射出的螢光之波長亦可在其他較波長的範圍，選擇在500至700nm之範圍是因為其為可見光的範圍，可增加視覺效果。
另外，本發明是將特定波長範圍內的入射光，螢光粉受激射出可見光範圍之螢光以增加視覺效果，與夜光型螢光粉，有所區別。
螢光粉之選擇
螢光粉可為石榴石、矽酸鹽及氮化物三大類。第一類，石榴石如Y3Al5O12：Ce3+吸收藍光轉換成黃光，(Y,Gd,Sm)3(Al,Ga)5O12：Ce3+吸收藍光轉換成黃橙光。
第二類，矽酸鹽如Ca3Si2O7：Eu2+吸收紫光轉換成紅光，Ba9Sc2(SiO4)6：Eu2+吸收藍、紫光轉換成綠光，Li2SrSiO4：Eu2+吸收紫光轉換成黃橙光。
第三類氮化物如CaAlSiN3：Eu2+吸收藍光轉換成紅光，α-SiAlON：Eu2+吸收藍光轉換成黃光，β-SiAlON：Eu2+吸收藍光轉換成綠光。
三類的螢光粉可依不同的比例混合，形成不同的反射式螢光粉，造成不同的色彩效果。特別說明，為提高反射螢光的效率，可以採用LED專用螢光粉。
玻璃粉的選擇
玻璃粉是依據後段應用所採用基材的耐溫特性而定，通常玻璃粉燒結溫度不可高於基材的軟化溫度，避免基材軟化。惟若需利用基材軟化而製成一定形狀，則不再此限。較佳的燒結溫度範圍為500~1600℃，適當的燒結溫度使螢光玻璃層緻密化又不會讓基材變形。
溶劑及高分子結合劑的選擇
溶劑可為水系或有機溶劑系，其用來分散上述各材料並可調整螢光玻璃膠粘度，高分子結合劑是用來做燒結前固定玻璃粉與螢光粉用。
激發反射式螢光塗料的製作
將螢光粉、玻璃粉、溶劑以及高分子結合劑混合攪拌即可調製成激發反射式螢光塗料，或稱為螢光玻璃膠。
特別說明，激發反射式螢光塗料塗佈於基材上，經乾燥、排膠與燒結之程序，即可在基材上形成螢光玻璃層，其中激發反射式螢光塗料的溶劑與高分子結合劑將於排膠及燒結後完全去除，不存留於最後的螢光玻璃層中。
II. 激發反射式螢光塗料的應用及製作之範例
以下說明激發反射式螢光應用之基本結構、受激原理以及其製作方法。
反射式螢光應用之基本結構
請參考圖1所示為激發反射式螢光陶瓷，其在基材100上設置螢光玻璃層200，其為含有螢光粉220的玻璃材。
為說明方便及易於理解，本實施例之基材100為陶瓷基材。但需特別說明基材100係可為但不限為陶、瓷或玻璃，或者其組合，或其類似材料，如地磚、壁磚及外牆磚等磁磚類，如石柱、花盆及陶飾品等，或如浴缸、馬桶及洗手台等衛浴陶瓷類，又如餐鍋、碗、瓢、盤及流理檯等廚類，又如玻璃瓶、玻璃杯、玻璃門窗以及琉璃藝術品等玻璃類。
特別說明，可在基材上形成多層的螢光玻璃層，每一層具有不同的圖案或顏色，在不同的入射光線之照射下，或者不同的激發反應下，即可造成特殊效果，如立 體視覺效果等。
受激原理
為說明方便且易於理解，以激發反射式螢光陶瓷為例，說明其反射的原理，請繼續參考圖1。
當入射光線310照射在激發反射式螢光陶瓷基材100表面時，螢光玻璃層200的螢光粉220受入射光線310或陶瓷基材100的反射光的照射而被激發，使得螢光粉220射出一定色彩的反射螢光320。
螢光粉220所射出的顏色是依據螢光粉的種類以及比例而定。反射之特定圖案則是依據螢光粉在反射式螢光玻璃層的空間分布而決定。
入射光線310，可為全頻率光線、一定波長範圍的光線或特定波長的光線，如藍光或紫光，其波長範圍為400~500nm，反射螢光的波長範圍為500~700nm。
當以藍光或紫光等入射光線310照射在反射式螢光陶瓷時，由於螢光玻璃層200的螢光粉220受激再發射，可使藍光或紫光等入射光線310轉換為較長波長的反射螢光320，如綠、黃、紅等。
設計上，所使用的螢光粉的激光效率高，其產生的螢光亮度會比未處理過之表面明亮。因此，在環境光線或照度不高的狀況下，環境光中的藍光或紫光即可激發出顯著的螢光。
製作方法
反射式螢光陶瓷或玻璃的加工製程如下，同時請參 考圖2：
步驟S10：塗佈激發反射式螢光塗料(coating)
塗佈方法可以是噴塗(Spray)、印刷(Printing)、浸塗(Dipping)、旋塗(Spin coating)或是塗抹(Smear)等，用以將含螢光粉的激發反射式螢光塗料依所需的圖案粘結於陶瓷基材上。
步驟S20：乾燥(drying)
塗佈完成後進行乾燥以揮發的方式除去螢光塗料的溶劑。乾燥條件不限，在室溫下即可，但為了增加揮發速率，可提高乾燥的溫度。
步驟S20：排膠(de-binder)
排膠是借由高溫將高分子結合劑分解而形成氣體，而被排除的過程，需要在適當的溫度以及需要一定的時間使能完全分解。排膠的溫度以及所需時間是依據塗料所使用的高分子結合劑而改變，通常在200-500℃下進行，時間可為數小時至數天。
步驟S40：燒結(sintering)
燒結的目的是在基材表面處理成高緻密性的螢光玻璃層，燒結需要在高溫下進行，一般燒結溫度範圍是在500~1600℃。
特別說明，選用的螢光粉在燒結過程中，不會產生燒結現象，只會分佈在玻璃層中。
III. 激發反射式螢光玻璃及其製造方法與應用 激發反射式螢光玻璃之結構
請參考圖3所示實施例，其在玻璃材中混入反射式螢光粉220，在入射光線310照射下，受激射出反射螢光320。
製作方法與應用
將螢光粉220直接混入熔融的玻璃材中，冷卻至常溫而形成激發反射式螢光玻璃400。反射式螢光玻璃400的主要成分為螢光粉220與玻璃材，其中螢光粉的重量比可以從1%到70%。
與圖1所示實施例相同，以藍光或紫光等入射光線310照射在激發反射式螢光玻璃400時，螢光粉220受激再發射，可使藍光或紫光等入射光線310轉換為較長波長的反射螢光320，如綠、黃、紅等。
欲使用反射式螢光玻璃以製作出特殊造型，可在製造反射式螢光玻璃400冷卻過程中，製做出所需的形狀，或者將反射式螢光玻璃400加溫至玻璃軟化點(Tg)或以上，進行形狀加工成為餐具、飾品、模型或門窗等，如片狀、瓶型、杯型、球狀...等各式形狀，再逐漸冷卻定型。
以上實施例適用於說明，非用以限制本發明專利的範圍，凡依據本發明精神之改良或實施皆屬於本發明專利之範圍，其專利範圍應由本案之申請專利範圍來界定。
100‧‧‧基材
200‧‧‧激發反射式螢光玻璃層
220‧‧‧螢光粉
S10、S20、S30、S40‧‧‧步驟
310‧‧‧入射光線
320‧‧‧反射螢光
400‧‧‧反射式螢光玻璃
圖1所示為反射式螢光陶瓷之實施例的結構圖。
圖2所示為激發反射式螢光陶瓷之實施例的製作流程圖。
圖3所示為反射式螢光玻璃之實施例的結構圖。
100‧‧‧基材
200‧‧‧激發反射式螢光玻璃層
220‧‧‧螢光粉
310‧‧‧入射光線
320‧‧‧反射螢光

Claims (7)

  1. 一種激發反射式螢光陶瓷，包含：一基材；以及至少一激發反射螢光玻璃層設置於該基材上，其中該激發反射螢光玻璃層是佈有螢光粉之一玻璃層，該螢光粉相對於該玻璃層的重量比範圍為1%至70%，且該螢光粉可受一入射光線照射而激發出波長較長之螢光，入射光線的波長範圍為400至500nm，而受激發產生之螢光波長為500至700nm，且該螢光粉不具螢光殘留特性，該螢光玻璃層受該特定波長範圍入射光激發出螢光，使得具有不同的波長範圍之螢光呈現一特定彩色圖案，且該特定彩色圖案更依據不同入射光之波長變化。
  2. 如請求項1所述的激發反射式螢光陶瓷，其中該基材為一陶瓷基材、一玻璃基材或其組合之基材。
  3. 如請求項1所述的激發反射式螢光陶瓷，其中該基材為一地磚、一壁磚及一外牆磚、一石柱、一花盆、一花瓶、一陶飾品、一浴缸、一馬桶、一洗手台、一餐鍋、一碗盤、一瓢、一流理檯、一玻璃瓶、一玻璃杯或一玻璃門窗。
  4. 如請求項1所述的激發反射式螢光陶瓷，其中該燒結製程之溫度範圍是介於500到1600℃之間。
  5. 如請求項1所述的激發反射式螢光陶瓷，具有複數之該激發反射螢光玻璃層，且不同的激發反射螢光玻璃層包含相同或不同的顏色或圖案。
  6. 一種激發反射式螢光玻璃，包含一玻璃材以及一螢光粉分布於該玻璃材中，其中該螢光粉摻入熔融之該玻璃材中，經冷卻而製成，且該螢光粉相對於該激發反射式螢光玻璃的重量比之範圍為1% 至70%，且該螢光粉受一入射光線照射而激發出波長較長之一螢光，該入射光線的波長範圍由400至500nm，該螢光之波長範圍由500至700nm，且該螢光粉不具螢光殘留特性，該激發反射式螢光玻璃受該特定波長範圍入射光激發出螢光，使得具有不同波長範圍的螢光呈現一特定彩色圖案，且該特定彩色圖案更依據不同入射光之波長而變化。
  7. 如請求項6所述之激發反射式螢光玻璃被形成一飾品、一餐具或一玻璃門窗。
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