JP4355550B2 - Fluorescent substance carrier and method for producing the same - Google Patents
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Description
この発明は、基体に蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を担持させて成る蛍光物質担持体に係り、特に、基体に担持させる蛍光物質の量を増大させることができると共に製造容易な蛍光物質担持体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a fluorescent material carrier in which a fluorescent material such as a fluorescent material or fluorescent glass is supported on a substrate, and in particular, the amount of the fluorescent material to be supported on the substrate can be increased and the fluorescent material can be easily manufactured. The present invention relates to a body and a manufacturing method thereof.
蛍光体や蛍光ガラス等の蛍光物質は、紫外線等の光の照射を受けると、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換して放射する性質を備えていることから、例えば、図８に示すように、基体70の表面に蛍光体72を層状に被着した蛍光物質担持体74を形成し、この蛍光物質担持体74を、例えば、夜間の道路標識等、各種表示のための用途等に使用することが行われている。
Fluorescent materials such as phosphors and fluorescent glasses have the property of emitting light by converting the wavelength of the light into visible light having a predetermined wavelength when irradiated with light such as ultraviolet rays. As shown in FIG. 8, a
ところで、上記蛍光体74から放射される光の輝度は、蛍光体74の量に略比例することから、蛍光物質担持体74の輝度を向上させるためには、基体70に担持させる蛍光体72の量をできるだけ多くするのが望ましい。
しかしながら、上記従来の蛍光物質担持体74にあっては、蛍光体72が基体70の表面に層状に配置されていることから、基体70表面に担持できる蛍光体72の量には限界があった。
By the way, since the luminance of the light emitted from the
However, in the above-described conventional
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基体に担持させる蛍光物質の量を増大させることができると共に製造容易な蛍光物質担持体及びその製造方法の実現にある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to increase the amount of the fluorescent material to be supported on the substrate and to easily manufacture the fluorescent material support and its manufacture. In the realization of the method.
上記の目的を達成するため、本発明に係る蛍光物質担持体にあっては、多数の繊維が絡み合って形成された不織布で基体を形成すると共に、上記不織布を構成する繊維に、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を担持して成り、更に、多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐に蛍光物質を担持させて形成した織布を、上記基体の外面に接合したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the phosphor support according to the present invention, a substrate is formed of a nonwoven fabric formed by intertwining a large number of fibers, and the phosphor, fluorescent substance is formed on the fibers constituting the nonwoven fabric. A woven fabric formed by supporting a fluorescent material such as glass and further weaving a string made of an aggregate of a large number of fibers in a substantially lattice shape, and supporting the fluorescent material on the string is formed on the outer surface of the base. It is characterized by being joined .
また、本発明に係る蛍光物質担持体の製造方法は、多数の繊維が絡み合って形成された不織布で基体を形成すると共に、上記不織布を構成する繊維に、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を担持して成る蛍光物質担持体の製造方法であって、高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆して形成した複合繊維の集積体を形成する工程と、上記複合繊維を構成する低融点材料より成る繊維の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維の融点より低い温度で、上記複合繊維の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維のみを溶融させ、高融点材料より成る繊維の交差部分を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して接着することにより、不織布より成る上記基体を形成すると共に、粒子状の蛍光物質を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、不織布を構成する繊維の表面に接着する工程と、を備えたことを特徴とする。 In addition, the method for producing a fluorescent material carrier according to the present invention includes forming a substrate with a nonwoven fabric formed by intertwining a large number of fibers, and applying a fluorescent material such as a fluorescent material or fluorescent glass to the fibers constituting the nonwoven fabric. A method for producing a fluorescent material carrier, comprising: a step of forming an assembly of composite fibers formed by coating fibers made of a high melting point material with fibers made of a low melting point material, and constituting the composite fiber The composite fiber assembly is heated at a temperature higher than the melting point of the fiber made of the low melting point material and lower than the melting point of the fiber made of the high melting point material, so that only the fiber made of the low melting point material is melted. The cross section of the fibers made of the material is bonded through the fibers made of the melted low melting point material to form the above-mentioned base made of the nonwoven fabric, and the particulate fluorescent material is made more than the melted low melting point material. That fibers via, characterized by comprising a step of bonding the surface of the fibers constituting the nonwoven fabric, a.
本発明の蛍光物質担持体にあっては、多数の繊維が絡み合って形成され、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きい不織布を構成する繊維に、蛍光体、蛍光ガラス等の蛍光物質を担持せしめたことから、基体に担持する蛍光物質の量を飛躍的に増大させることができる。 In the fluorescent material carrier of the present invention, a fluorescent material such as a fluorescent material or fluorescent glass is supported on a fiber that forms a nonwoven fabric in which a large number of fibers are intertwined and the surface area of the fiber per unit volume is extremely large. As a result, the amount of the fluorescent material supported on the substrate can be dramatically increased.
また、多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐に蛍光物質を担持させて形成した織布を、上記基体の外面に接合したことにより、基体を不織布で構成した蛍光物質担持体の強度を向上させることができる。 In addition, a base made of a non-woven fabric is formed by weaving a string made of an aggregate of a large number of fibers in a substantially lattice shape and bonding a woven fabric formed by carrying a fluorescent substance on the string to the outer surface of the base. The strength of the fluorescent material carrier can be improved.
本発明の蛍光物質担持体の製造方法にあっては、高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆した複合繊維を用い、低融点材料より成る繊維のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布の形成と蛍光物質の担持を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。 In the method for producing a fluorescent material carrier of the present invention, a composite fiber obtained by coating a fiber made of a high melting point material with a fiber made of a low melting point material is used, and only the fiber made of the low melting point material is melted to serve as an adhesive. By making it function, the formation of the nonwoven fabric and the loading of the fluorescent material can be carried out almost simultaneously, which makes it extremely easy to manufacture.
以下、図面に基づき、本発明に係る蛍光物質担持体の実施形態を説明する。
図１及び図２は、本発明に係る蛍光物質担持体10を示すものであり、該蛍光物質担持体10は、多数の繊維12が絡み合ってシート状に形成された不織布より成る基体14と、図３及び図４に示すように、上記不織布を構成する繊維12の表面に被着・担持された蛍光物質としての蛍光体16とから成る。
尚、蛍光体16は、図４に示したように、繊維12の表面に緻密な層状態で被着・担持される場合の他、繊維12表面の蛍光体16の粒子間に微小な隙間が存在する状態で粗く被着・担持される場合もある（図示省略）。
Hereinafter, embodiments of the fluorescent material carrier according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 show a
In addition, as shown in FIG. 4, the
上記繊維12は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂繊維、レーヨン等のセルロース系の化学繊維、ガラス繊維、金属繊維等の短繊維から成り、その直径は５〜２０μｍ、長さは０．５〜２０mm程度である。
尚、長さが５０〜１００mm程度の長繊維から成る繊維12を用いることも勿論可能である。
The
Of course, it is also possible to use
多数の上記繊維12が絡み合ってシート状に形成された不織布は、繊維12間に多数の空隙18（図３参照）が形成されており、また、多数の繊維12が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維12の表面積が極めて大きいものである。
尚、上記繊維12の繊維密度や、不織布の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布を構成する繊維12の総表面積を任意に増減可能である。
The nonwoven fabric formed in the form of a sheet in which a large number of the
Note that the total surface area of the
上記蛍光体16は、紫外線等の光の照射を受けると、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換するものであり、例えば以下の組成のものを用いることができる。
紫外線等の光を赤色可視光に変換する赤色発光用の蛍光体16として、Ｍ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ（Ｍは、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙの何れか１種）、0.5ＭｇＦ２・3.5ＭｇＯ・ＧｅＯ２：Ｍｎ、2ＭｇＯ・2ＬｉＯ２・Ｓｂ２Ｏ３：Ｍｎ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ、ＹＶＯ4：Ｅｕ、（ＳｒＭｇ）3（ＰＯ4）：Ｓｎ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＯ３：Ｐｂ，Ｍｎ等がある。
また、紫外線等の光を緑色可視光に変換する緑色発光用の蛍光体16として、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ２ＳｉＯ4：Ｍｎ、（Ｃｅ，Ｔｂ，Ｍｎ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９、ＬａＰＯ4：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｃｅ，Ｔｂ）ＭｇＡｌ１１Ｏ１９、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ等がある。
更に、紫外線等の光を青色可視光に変換する青色発光用の蛍光体16として、(ＳｒＣａＢａ)５(ＰＯ４)３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、（ＳｒＭｇ）２Ｐ２Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ7：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ、Ｓｒ５（ＰＯ4）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ、ＣａＷＯ4、ＣａＷＯ4：Ｐｂ青色蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、(Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ)１０(ＰＯ４)６Ｃｌ２：Ｅｕ等がある。
上記赤色発光用の蛍光体16、緑色発光用の蛍光体16、青色発光用の蛍光体16を適宜選択・混合して用いることで、種々の色の発色が可能である。
尚、蛍光体16は、有機、無機の蛍光染料や、有機、無機の蛍光顔料を含むものである。
When the
As a
Further, as a
Further, as a
Various colors can be generated by appropriately selecting and mixing the
The
以下において、上記蛍光物質担持体10の製造方法について説明する。
先ず、ポリプロピレン等の高融点材料より成る繊維12を、ポリエチレン等の低融点材料より成る繊維20で被覆した所定長さの複合繊維22（図５参照）を多数準備し、カード法やエアレイ法等を用いて、これら多数の複合繊維22より成るシート状の集積体（ウェブ）を形成する。
次に、複合繊維22を構成する低融点材料より成る繊維20の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維12の融点より低い温度で、複合繊維22より成る上記シート状の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維20のみを溶融させると共に、粒子状の蛍光体16を上記集積体に吹き付ける。
この結果、高融点材料より成る繊維12の交差部分が、溶融した低融点材料より成る繊維20を介して接着することにより、不織布より成る上記基体14が形成されると共に、粒子状の蛍光体16が、溶融した低融点材料より成る繊維20を介して、不織布を構成する繊維12の表面に接着・担持され、上記蛍光物質担持体10が完成する。
上記製造方法にあっては、高融点材料より成る繊維12を低融点材料より成る繊維20で被覆した複合繊維22を用い、低融点材料より成る繊維20のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布の形成と蛍光体16の担持を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。
Hereinafter, a method for producing the
First, a large number of composite fibers 22 (see FIG. 5) having a predetermined length obtained by
Next, the above-mentioned sheet-like aggregate comprising the
As a result, the intersecting portion of the
In the above manufacturing method, the
尚、上記製造方法以外にも、例えば、蛍光体16の分散液中に不織布より成る基体14を浸漬した後乾燥させることにより、不織布を構成する繊維12の表面に蛍光体16を被着・担持させることもできる。
In addition to the above manufacturing method, for example, the
上記蛍光物質担持体10の基体14である不織布の繊維12表面の蛍光体16に、紫外線等の光が照射されると、この光が所定波長の可視光等の光に波長変換されて放射されるのである。
而して、上記蛍光物質担持体10にあっては、多数の繊維12が立体的に絡み合って形成され、単位体積当たりの繊維12の表面積が極めて大きい不織布を構成する繊維12の表面に、蛍光体16を担持せしめたことから、従来の蛍光物質担持体74の如く蛍光体72を基体70表面に層状に被着した場合に比べ、基体14に担持する蛍光体16の量を飛躍的に増大させることができる。
When the
Thus, in the
尚、基体14を不織布で構成した上記蛍光物質担持体10の強度を向上させるため、図６に示すように、表面に蛍光体16を担持させたシート状の織布24を、基体14の外面に接合しても良い。
この織布24は、樹脂繊維、ガラス繊維、金属繊維等の多数の繊維（図示せず）を縒る等して形成した繊維の集合体より成る紐26を、略格子状に織り込むと共に、該織布24を構成する紐26の表面に蛍光体16を担持させることにより形成されている（図７）。この織布24は、紐26間に多数の空隙28が形成されている。
図６においては、基体14の底面に上記織布24を接合した場合が示されているが、基体14の上面に上記織布24を接合したり、或いは、基体14の外面を上記織布24で被覆した状態で接合しても良い。
In order to improve the strength of the
The
FIG. 6 shows the case where the
上記織布24と蛍光物質担持体10の基体14外面との接合は、例えば、接着剤（図示せず）を介して行うことができる。
また、上記した複合繊維22を用いて蛍光物質担持体10を製造する場合においては、溶融した低融点材料より成る繊維20を介して、高融点材料より成る繊維12の交差部分を接着することにより基体14を形成すると共に、粒子状の蛍光体16を不織布を構成する繊維12の表面に接着・担持させ、更に、溶融した低融点材料より成る繊維20を介して、上記織布24を蛍光物質担持体10の基体14外面に接着すれば良い。
The
Further, in the case of manufacturing the
上記においては、不織布を構成する繊維12の「表面」に蛍光体16を担持せしめた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、透明樹脂等より成る透光性の繊維12に粒子状の蛍光体16を練り混むことにより、不織布を構成する繊維12に蛍光体16を担持させても良い。
この場合、例えば、未硬化状態の透明樹脂中に、粒子状の蛍光体を所定量混合した後、透明樹脂を延伸、硬化させ、その後、所定の長さに切断することにより、蛍光体16が練り混まれた多数の繊維を形成し、斯かる蛍光体16が練り混まれた多数の繊維を用いて不織布を形成すれば良い。
In the above, the case where the
In this case, for example, after mixing a predetermined amount of a particulate phosphor in an uncured transparent resin, the transparent resin is stretched and cured, and then cut into a predetermined length to obtain the phosphor 16 A large number of kneaded fibers may be formed, and a nonwoven fabric may be formed using a large number of fibers mixed with such a
蛍光物質としては、上記した蛍光体16だけでなく、蛍光ガラスや蛍光樹脂等、紫外線等の光の照射を受けた場合に、この光を所定波長の可視光等の光に波長変換する全ての物質を含むものである。
蛍光ガラスは、ガラス材料に蛍光材料を添加して形成される透明体であり、また、蛍光樹脂は、エポキシ樹脂等の樹脂材料に蛍光材料を添加して形成される透明体である。これら蛍光ガラスや蛍光樹脂を粒子状と成し、基体14である不織布を構成する繊維12の表面に被着・担持させることにより、上記蛍光物質担持体10を形成することができる。
As the fluorescent material, not only the above-described
The fluorescent glass is a transparent body formed by adding a fluorescent material to a glass material, and the fluorescent resin is a transparent body formed by adding a fluorescent material to a resin material such as an epoxy resin. The
また、蛍光ガラスや蛍光樹脂等より成る蛍光繊維（図示せず）を用いて基体14である不織布を形成することにより、本発明の蛍光物質担持体10と成すこともできる。
以下において、ゾルゲル法によって、蛍光ガラスより成る蛍光繊維の形成方法を説明する。蛍光ガラスは、上記の通り、ガラス材料に蛍光材料を添加して形成される透明体である。ガラス材料としては、例えば、酸化物ガラス、珪酸系ガラス、フツ燐酸塩系ガラス等を用いることができる。また蛍光材料としては、例えば、希土類元素の２価及び３価のＥｕ、Ｔｂ、Ｓｍ等、或いは、Ｍｎ、Ｚｎ等を単体或いは複数組み合わせて用いることができる。蛍光材料を構成するこれら元素の原子は、通常陽イオン状態となっており、紫外光等の光の照射を受けて励起され、イオン固有の色の可視光を発光するものである。
Further, the
Below, the formation method of the fluorescent fiber which consists of fluorescent glass by the sol-gel method is demonstrated. As described above, the fluorescent glass is a transparent body formed by adding a fluorescent material to a glass material. As the glass material, for example, oxide glass, silicate glass, or fluorophosphate glass can be used. As the fluorescent material, for example, rare earth divalent and trivalent Eu, Tb, Sm, etc., or Mn, Zn, etc. can be used alone or in combination. The atoms of these elements constituting the fluorescent material are normally in a cation state and are excited by irradiation with light such as ultraviolet light to emit visible light of a color unique to the ion.
ゾルゲル法は、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３等の金属アルコキシドを出発物質として、その加水分解、重合反応を利用してガラスを合成するものであり、溶液状態から出発するため、希土類イオン等の蛍光材料を均一に添加することができるものである。
先ず、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３等の金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート等の金属有機化合物と、該金属有機化合物の加水分解のための水と、メタノール、DMF（ヂメチルフォルムアミド）等の溶媒と、アンモニア等、上記金属有機化合物の加水分解・重合反応の調整剤と、希土類元素の２価及び３価のＥｕ、Ｔｂ、Ｓｍ等の蛍光材料（発光中心）とを調合し、均質で透明な溶液状態の蛍光ガラス材料を作製する。
The sol-gel method uses a metal alkoxide such as SiO 2 , ZnO, and Y 2 O 3 as a starting material to synthesize glass using its hydrolysis and polymerization reaction. The fluorescent material can be uniformly added.
First, metal alkoxides such as SiO 2 , ZnO and Y 2 O 3 , metal organic compounds such as metal acetylacetonate and metal carboxylate, water for hydrolysis of the metal organic compounds, methanol, DMF (dimethyl) A solvent such as formamide), a regulator of hydrolysis and polymerization reaction of the above metal organic compound such as ammonia, and a fluorescent material (emission center) of rare earth elements such as divalent and trivalent Eu, Tb and Sm. Prepare and produce a fluorescent glass material in a homogeneous and transparent solution state.
次に、上記溶液状態の蛍光ガラス材料を、例えば２００℃程度の比較的低温で加熱等することにより、溶媒を蒸発させると共に、上記金属有機化合物の加水分解・重合反応を一部進行させて、溶液状態の蛍光ガラス材料を粘性ゾル状と成す。
次に、粘性ゾル状の蛍光ガラス材料を延伸した後、８００℃〜１０００℃の温度で加熱・焼成して、蛍光ガラス材料の重合を完全に進行させることにより、ゲル状の細長い蛍光繊維を形成し、この蛍光繊維を、所定の長さに切断すれば、蛍光ガラスより成る多数の蛍光繊維を形成することができる。
斯かる蛍光ガラスより成る多数の蛍光繊維を用いて基体14である不織布を形成すれば、上記蛍光物質担持体10が完成する。
Next, by heating the fluorescent glass material in a solution state at a relatively low temperature of, for example, about 200 ° C., the solvent is evaporated and the hydrolysis / polymerization reaction of the metal organic compound is partially advanced, A fluorescent glass material in a solution state is made into a viscous sol.
Next, after stretching the viscous sol-like fluorescent glass material, it is heated and baked at a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. to completely progress the polymerization of the fluorescent glass material, thereby forming a gel-like elongated fluorescent fiber. If this fluorescent fiber is cut into a predetermined length, a large number of fluorescent fibers made of fluorescent glass can be formed.
If the nonwoven fabric which is the
10 蛍光物質担持体
12 繊維
14 基体
16 蛍光体
22 複合繊維
24 織布
10 Phosphor support
12 fibers
14 Substrate
16 phosphor
22 Composite fiber
24 Woven fabric
Claims (2)
高融点材料より成る繊維を低融点材料より成る繊維で被覆して形成した複合繊維の集積体を形成する工程と、
上記複合繊維を構成する低融点材料より成る繊維の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維の融点より低い温度で、上記複合繊維の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維のみを溶融させ、高融点材料より成る繊維の交差部分を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して接着することにより、不織布より成る上記基体を形成すると共に、粒子状の蛍光物質を、溶融した低融点材料より成る繊維を介して、不織布を構成する繊維の表面に接着する工程と、
を備えたことを特徴とする蛍光物質担持体の製造方法。 A method for producing a fluorescent material carrier, in which a substrate is formed of a nonwoven fabric formed by intertwining a large number of fibers, and a fluorescent material such as a fluorescent material or fluorescent glass is supported on the fibers constituting the nonwoven fabric,
Forming a composite fiber aggregate formed by coating fibers made of a high melting point material with fibers made of a low melting point material;
Only the fiber made of the low melting point material is heated by heating the composite fiber assembly at a temperature higher than the melting point of the fiber made of the low melting point material constituting the composite fiber and lower than the melting point of the fiber made of the high melting point material. By melting and bonding the intersecting portions of the fibers made of the high melting point material through the fibers made of the melted low melting point material, the above-mentioned substrate made of the nonwoven fabric is formed, and the particulate fluorescent material is melted with the low melting point material. Adhering to the surface of the fiber constituting the nonwoven fabric through the fiber made of a melting point material;
A method for producing a fluorescent material carrier, comprising:
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