JP2012149139A - 発光体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、発光強度が低い問題や、耐酸性が低く、日常生活における酸性洗浄剤又は酸性食品に接触した場合に発光強度が低下するという問題を解決したものであり、母体にアルカリ土類金属又は亜鉛と、タングステン又はモリブデン酸からなる塩を主に使用し、耐酸性が良好であり、かつ、発光強度の高いアップコンバージョン発光体を提供する。
【選択図】図4
Description
本発明で用いられるアップコンバージョン発光とは、従来技術に開示されるように、例えば、1000nmの光で励起されたものが、よりエネルギーの高い550nmの光を発するように、照射光よりもエネルギーレベルが高く、かつ、短い波長の光を発する現象として定義される。
本発明の一実施形態として、化学式が、AkB2(Yb1−x,Rx)2(MO4)k+4において、1≦k≦70で表される発光体について説明する。
Aで表されるZn(亜鉛)、Ca(カルシウム)、Ba(バリウム)、Mg(マグネシウム)又はSr(ストロンチウム)元素の原料の一例としては、酸化亜鉛(ZnO)、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸バリウム(BaCO3)、酸化バリウム(BaO)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、酸化マグネシウム(MgO)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)又は酸化ストロンチウム(SrO)等を使用することができる。
次に、本発明の発光体の製造工程について、本発明の一例である、化学式Ca1Li2(Yb0.9,Er0.1)2(WO4)5で説明する。図1に示すように、本発明の発光体の製造工程は、原料を配合する配合工程と、配合された原料を混合する混合工程と、混合工程終了後に乾燥させた混合物を酸化雰囲気下において焼成する焼成工程と、焼成工程後の混合物を粉砕する後処理工程から成る。
配合工程は、発光体の各原料を目的の化学組成が得られるよう正確に秤量し、全体が均一になるよう十分に混合する。この場合、溶剤を使用して混合することもできる。前述した組成例の場合、具体的には、化学式Ca、Li及びWO4を含む母体材料と、Yb及びErである付活剤の各原料を配合する。なお、本発明の発光体の製造に際して、発光中心となる付活剤及び母体材料となる化合物の原料は、高温焼成を行った後に酸化物となり得る材料であれば良く、炭酸塩、水酸化物及び酸化物等を使用することもできる。
混合工程は、配合工程終了後の原材料を比較的に沸点が低いエタノ−ル又はメタノ−ル等のアルコ−ルを加えてかくはん混合する。なお、比較的沸点が低いエタノ−ル又はメタノ−ル等のアルコール類を使用するのは、混合後における混合物から速やかに溶剤を揮発させることができるためである。また、混合工程には、ボールミル等の従来公知の粉砕混合装置も使用することができる。
混合工程終了後に乾燥させた混合物を酸化雰囲気下において焼成温度800℃から1400℃で、0.5時間から50時間焼成する。具体的には、原料混合物をアルミナ坩堝等の耐熱容器に入れ、大気中、900℃から1300℃の高温で2時間以上、好ましくは4時間以上焼成して作製することができる。焼成温度が800℃以下では、炭酸カルシウムが脱炭酸しないため化合物を合成することができないからである。また、焼成温度が1400℃以上では、配合物が溶融しやすくなり、反応容器が割れやすくなるので好ましくない。なお、焼成工程は、酸化雰囲気下であれば、従来公知の発光体として使用される金属酸化物の製造方法を適用することが可能である。
後処理工程は、作製した発光体を、発光体の用途に応じて公知の方法で洗浄、粉砕及び分級を行う。なお、印刷インキに使用する場合は、発光体の平均粒子径を0.05μmから20μm以下とすることが望ましい。0.05μm未満の場合は、発光強度が低下するからである。平均粒子径20μmを超えた場合は、例えば、スクリーン印刷で付与した場合に、版詰まりの発生等、印刷品質の低下を招くからである。
次に、発光体を混合したインキ及び塗工液(以下「発光インキ」という。)の作製について説明する。作製した発光体は、後述する印刷方法に応じて、バインダー及び助剤等と十分に混合し、印刷等による基材への付与に適した特性を持つように粘度等を調整し、インキ化又はペースト化する。印刷方式によって異なるが、発光体の配合割合は、1重量%から60重量%の範囲である。発光強度と経済性の観点から見ると、10重量%から50重量%にすることがより望ましい。1重量%未満の場合は、真偽判別に必要な発光強度が得られない。60重量%を超えた場合は、インキ粘度が増加し、インキの転移性が低下する。
特許文献2における実施例を参考に、液相反応で合成した比較例1の発光体(Y0.94,Yb0.05,Er0.01)2O3を作製した。原料である、硝酸イットリウム0.0376mol、硝酸イッテルビウム0.002mol及び硝酸エルビウム0.0004molを蒸留水に溶解させて200mlとし、Y,Yb,Erイオン混合溶液を調整後、かくはん機でかくはん状態とした。また、炭酸ナトリウム水溶液(0.3mol/l)200mlを、上記かくはん状態のY,Yb,Erイオンの混合溶液に添加した後、2時間かくはんした。次に、遠心分離機を用い、3000rpm、30分間の遠心分離を行い、混合溶液の溶質分を沈降させた。この上澄みを取り除いた後、蒸留水を加え洗浄後、遠心分離する操作を2回繰り返し行った。その後、沈殿物に、エタノールを加え、再び洗浄し、遠心分離後の沈殿物を取り出し、常温乾燥後、さらに、60℃で6時間の乾燥を行い、前駆体であるYb,Erが付活された塩基性炭酸イットリウム粉体を得た。この前駆体を、アルミナ製容器に入れ、酸化雰囲気で、1150℃で5時間焼成し、液相反応で合成して比較例1の発光体:(Y0.94,Yb0.05,Er0.01)2O3とした。
実施例1と同様な方法の固相反応で合成した比較例2の発光体(Y1.666(Yb0.9,Er0.1)0.334O3)を作製した。原料である、酸化イットリウム(Y2O3)14.8233g、酸化イッテルビウム(Yb2O3)4.9251g及び酸化エルビウム(Er2O3)4.9251gを正確に秤量し、エタノール溶媒中で十分に混合し乾燥させた。十分に混合した粉体をアルミナ製容器に入れ、酸化雰囲気で、1300℃で5時間焼成した。上記焼成物は、径2mmのジルコニア製ビ−ズ及びエタノ−ルを使用してペイントシェ−カ−で1時間湿式粉砕した。湿式粉砕後、乾燥して比較例2の発光体とした。
次に、作製したサンプルの発光体について、表1の配合にしたがって、UVスクリーンインキを作製した。インキ作製は、三本ロールミルで高濃度分散を行い、次に、表1の配合割合になるようワニスを調整し、スリーワンモーターによりかくはん混合を行い、発光体スクリーンインキを作製した。
スクリーン印刷機(ミノグループ製)により、200メッシュの版面を使用し、模様状の図柄で上質紙に印刷した。印刷後には、紫外線照射装置により80mJ/cm2の紫外線を照射し、インキを乾燥させ真偽判別媒体を得た。
次に、作製した真偽判別媒体の堅ろう性を評価するため、塩酸3%溶液及び水酸化ナトリウム1%溶液に、24時間浸析させた場合の耐久性を評価した。浸析前後の印刷物の発光強度は、実施例1と同様の方法により測定した。一例として、真偽判別媒体P−1と印刷物C−1の堅ろう性の比較結果を、図21に示した。なお、発光強度は、浸析前の各々の印刷物における発光強度を100とした場合の相対強度とした。
次に、一例として、図22に発光体S−3のX線回折パターンの結果を示す。回折パターンから、単一の結晶相であり、ピークの位置からCaWO4と類似構造である化合物を合成することができていることを確認した。よって、発光強度が良好な単一結晶の発光体を合成することができた。
Claims (3)
- 化学式:AkB2(Yb1−x,Rx)2(MO4)k+4
(式中、
Aは、Zn(亜鉛)、Ca(カルシウム)、Ba(バリウム)、Mg(マグネシウム)、Sr(ストロンチウム)から選択される少なくとも一つの元素であり、
Bは、Ag(銀)、Li(リチウム)、Na(ナトリウム)、K(カリウム)から選択される少なくとも一つの元素であり、
Rは、Er(エルビウム)、Ho(ホルミウム)、Pr(プラセオジウム)、Tm(ツリウム)、Gd(ガドリニウム)、Sm(サマリウム)、Ce(セリウム)から選択される少なくとも一つの元素であり、
Mは、Mo(モリブデン)又はW(タングステン)のいずれかの元素であり、
kは、1≦k≦70の整数であり、
xは、(0.01≦x<1.0の範囲である。))で表される発光体であって、
励起スペクトルにおいて、930nmから1100nmの波長領域に少なくとも一つのピーク波長を有し、かつ、発光スペクトルが、450nmから500nm、520nmから600nm、620nmから680nm、740nmから860nmの少なくともいずれか一つの波長領域に、少なくとも一つのピーク波長を有することを特徴とする発光体。 - 請求項1記載の発光体を含んで成る発光インキ。
- 請求項2記載の発光インキの真偽判別可能な媒体への使用。
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