JP6545641B2 - Reflective material - Google Patents
Reflective material Download PDFInfo
- Publication number
- JP6545641B2 JP6545641B2 JP2016127130A JP2016127130A JP6545641B2 JP 6545641 B2 JP6545641 B2 JP 6545641B2 JP 2016127130 A JP2016127130 A JP 2016127130A JP 2016127130 A JP2016127130 A JP 2016127130A JP 6545641 B2 JP6545641 B2 JP 6545641B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- pore
- porous
- pore volume
- reflectance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は、多孔質セラミックスからなる反射材に関する。 The present invention relates to a reflective material made of porous ceramic.
光の反射率が高い物質は、吸収による光損失が少ないことから、反射材として光学測定装置等に広く適用されているが、このような物質には、たとえば、可視域から近紫外域までの波長域で高い反射率を有する硫酸バリウムやフッ素樹脂多孔体が知られている。 Substances with high light reflectance have a wide range of applications as optical reflectors as reflectors because they have little light loss due to absorption, but such substances can be used, for example, in the visible to near UV range. Barium sulfate and fluorocarbon resin porous bodies having high reflectance in a wavelength range are known.
しかしながら、耐熱性の点から、硫酸バリウムは約80℃、フッ素樹脂は約360℃が、それぞれ使用温度の上限とされており、これらの材料では、360℃を超える高温環境下で安定して光学特性を評価することは困難と言える。また、硫酸バリウムは波長1200nm以上で、フッ素樹脂多孔体は波長2000nm以上で、それぞれ全反射率の低下が見られるため、近赤外域での使用には適さない。 However, from the viewpoint of heat resistance, barium sulfate is about 80 ° C. and fluorine resin is about 360 ° C., respectively, and the upper limit of the usage temperature is, and these materials are stable in a high temperature environment exceeding 360 ° C. It is difficult to evaluate the characteristics. Further, barium sulfate has a wavelength of 1200 nm or more, and the fluorocarbon resin porous body has a wavelength of 2000 nm or more, and a decrease in total reflectance is observed, so that it is not suitable for use in the near infrared region.
そこで、上記硫酸バリウムやフッ素樹脂多孔体よりも耐熱性が高い反射材用の材料として、たとえば、特許文献1に記載されているアルミナセラミックスが挙げられる。ここでは、アルミナセラミックスの気孔直径を0.10〜1.25μmとした場合には、可視領域では非常に高い反射率を示すとともに、紫外線領域でも高い反射率を示す、としている。 Therefore, as a material for a reflective material having higher heat resistance than the above-mentioned barium sulfate and the porous fluorocarbon resin, for example, alumina ceramics described in Patent Document 1 can be mentioned. Here, when the pore diameter of the alumina ceramic is 0.10 to 1.25 μm, the reflectance is very high in the visible region and is also high in the ultraviolet region.
一方、より優れた熱伝導特性を有する材料として、特許文献2〜4に記載の多孔質セラミックスおよびこれを用いた断熱材の開示がある。これらの断熱材は、所定の気孔径を有する気孔容積比を適切にすることで高温でも熱伝導率を低く抑える事が出来る、としている。 On the other hand, there are disclosures of porous ceramics described in Patent Documents 2 to 4 and heat insulating materials using the same as materials having more excellent heat conduction properties. According to these thermal insulation materials, the thermal conductivity can be suppressed low even at high temperatures by appropriately adjusting the pore volume ratio having a predetermined pore diameter.
特許文献1に記載の発明は、紫外領域から波長600nm近傍までの領域で95%を超える反射率が得られるとしているが、波長700nm以上2500nm以下の近赤外領域では、反射率が90%近くまで低下する。そのため、近赤外領域まで含めた広い波長領域で高い反射率を有する反射材としては、必ずしも適切とは言えなかった。 According to the invention described in Patent Document 1, the reflectance exceeding 95% is obtained in the region from the ultraviolet region to the wavelength near 600 nm, but the reflectance is near 90% in the near infrared region of 700 nm or more and 2500 nm or less Down to. Therefore, it can not always be said that it is appropriate as a reflector which has high reflectance in a wide wavelength range including the near-infrared range.
一方、特許文献2〜4に記載の多孔質セラミックスは、ふく射抑制効果を具備した断熱材であり、これを用いて作製された反射材は、耐熱性が1500℃以上と、高温での使用も可能で、かつ、可視から近赤外域にかけて高い全反射率が期待できると考えられた。 On the other hand, the porous ceramics described in Patent Documents 2 to 4 are heat insulating materials having a radiation suppressing effect, and the reflector manufactured using this has heat resistance of 1500 ° C. or higher, and also use at high temperatures It was considered possible to expect high total reflectance from visible to near infrared region.
しかしながら、上記特許文献2〜4に記載の多孔質セラミックスは、その優れた断熱性を担保するために、孔径0.5μm以下の細孔が0.1ml/gを超える細孔容積で存在している。この小さい細孔が多数存在すると、比表面積が大きくなることで水分の吸着量が多くなる。水分は、波長1400nm、1900nm、および2500nmにそれぞれ吸収が存在し、この波長域近辺の反射率を低下させてしまうので、近赤外域での反射材としての使用に適さないという問題点があった。 However, the porous ceramics described in Patent Documents 2 to 4 have pores with a pore diameter of 0.5 μm or less existing with a pore volume of more than 0.1 ml / g in order to secure the excellent thermal insulation. There is. When a large number of small pores are present, the amount of adsorbed water is increased by the increase of the specific surface area. Water has absorption at wavelengths of 1400 nm, 1900 nm, and 2500 nm, respectively, and reduces the reflectance in the vicinity of this wavelength range, so that there is a problem that it is not suitable for use as a reflector in the near infrared range. .
本発明は、上記に鑑み、可視域から近赤外域にかけて高い反射率を有する多孔質セラミックスからなる反射材の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is, in view of the above, to provide a reflective material made of porous ceramic having high reflectance from visible region to near infrared region.
本発明に係る反射材は、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積が0.2ml/g以上2ml/g以下、孔径0.5μm未満の細孔容積が0.1ml/g以下、かつ、波長域500nm以上2500nm以下での吸収率が5%以下の多孔質セラミックスからなることを特徴とする。 The reflective material according to the present invention has a pore volume of not less than 0.5 μm and not more than 10 μm and not less than 0.2 ml / g and not more than 2 ml / g, and a pore volume of less than 0.5 μm and not more than 0.1 ml / g, It is characterized in that it is made of a porous ceramic having an absorptivity of 5% or less at a wavelength range of 500 nm to 2500 nm.
かかる構成を有することで、可視域から近赤外域にかけて高い反射率を有する多孔質セラミックスからなる反射材とすることができる。 By having such composition, it can be considered as a reflective material which consists of porous ceramics which have high reflectance from visible region to near-infrared region.
また、本発明に係る反射材は、可視域から近赤外域にかけて高い反射率を、具体的には、波長域500nm以上2500nm以下の全反射率が94%以上とすることができる。 The reflector according to the present invention can have a high reflectance from the visible region to the near infrared region, specifically, the total reflectance of the wavelength region of 500 nm or more and 2500 nm or less can be 94% or more.
そして、このような反射材として好適な多孔質セラミックスは、MgAl2O4あるいはLaAl11O18からなるものである。 A porous ceramic suitable as such a reflector is made of MgAl 2 O 4 or LaAl 11 O 18 .
本発明に係る積分球は、前記した反射材を用いることを特徴とする。 An integrating sphere according to the present invention is characterized by using the above-mentioned reflecting material.
本発明に係る反射材は、製造時に高温での焼成を行っている多孔質セラミックスにより、高い耐熱性を得ることが可能であるので、たとえば、500℃以上の温度領域での使用であっても、安定して広い光波長範囲に亘り高い反射率を有する。それ故に、高温環境下での使用が想定される光学測定器の反射材や、セラミックス、ガラス、鉄鋼、非鉄等の炉における反射材として、好適に用いることができる。 The reflective material according to the present invention can obtain high heat resistance by porous ceramics fired at a high temperature at the time of production, so that it may be used even in a temperature range of 500 ° C. or higher, for example. , Have high reflectance over a wide light wavelength range stably. Therefore, it can be suitably used as a reflector of an optical measuring instrument assumed to be used in a high temperature environment, or as a reflector in ceramics, glass, steel, non-ferrous furnaces and the like.
本発明に係る反射材は高い耐熱性を有するため、該反射材で反射面が作製された積分球は、好適には発熱を伴う発光素子の評価、或いは外部加熱による高温評価において、従来の積分球では困難であった高温時の光学特性を精度よく安定して評価することを可能とする。 Since the reflector according to the present invention has high heat resistance, the integrating sphere of which the reflecting surface is made of the reflector is preferably a conventional integral in the evaluation of a light emitting element accompanied by heat generation or the high temperature evaluation by external heating. It enables accurate and stable evaluation of optical characteristics at high temperature, which was difficult with spheres.
以下、本発明をより詳細に説明する。本発明に係る反射材は、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積が0.2ml/g以上2ml/g以下、孔径0.5μm未満の細孔容積が0.1ml/g以下、かつ、波長域500nm以上2500nm以下での吸収率が5%以下の多孔質セラミックスからなる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The reflective material according to the present invention has a pore volume of not less than 0.5 μm and not more than 10 μm and not less than 0.2 ml / g and not more than 2 ml / g, and a pore volume of less than 0.5 μm and not more than 0.1 ml / g, It consists of porous ceramics whose absorptivity in a wavelength range of 500 nm or more and 2500 nm or less is 5% or less.
まず、本発明に係る多孔質セラミックスは、その孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積が0.2ml/g以上2ml/g以下である。すなわち、この多孔質セラミックスに含まれる、容積が0.2ml/g以上2ml/g以下である孔径0.5μm以上10μm以下の細孔が、波長500nm以上2500nm以下の光を高確率で散乱させる。 First, in the porous ceramic according to the present invention, the pore volume of the pore diameter of 0.5 μm or more and 10 μm or less is 0.2 ml / g or more and 2 ml / g or less. That is, pores with a diameter of 0.5 μm or more and 10 μm or less having a volume of 0.2 ml / g or more and 2 ml / g or less contained in the porous ceramic scatter light with a wavelength of 500 nm or more and 2500 nm or less with high probability.
ここで、細孔容積は、JIS R 1655:2003「ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔径分布試験方法」により得られた測定値から算出される。 Here, the pore volume is calculated from the measurement value obtained by JIS R 1655: 2003 “Test method for pore size distribution of molded body by mercury intrusion method for fine ceramics”.
光は、散乱体の大きさが波長と同程度の大きさであるときに、散乱係数が大きくなる。波長と散乱体の大きさが同程度のときには、ミー散乱が起こる。ミー散乱は波長依存性が少なく、かつ、光の指向性が少ないため、ミー散乱が主として起こる材料は反射材として好適である。 The light has a large scattering coefficient when the size of the scatterer is about the same as the wavelength. Mie scattering occurs when the wavelength and size of the scatterer are comparable. Since Mie scattering has less wavelength dependence and less directivity of light, materials in which Mie scattering mainly occurs are suitable as a reflector.
本発明に係る反射材は、多孔質セラミックス中に、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔を0.2ml/g以上2ml/g以下、という比較的多い量で有することにより、ミー散乱により、前記孔径と同程度の波長である500nm以上2500nm以下の光を多く散乱させることができる。
なお、硫酸バリウムおよびフッ素樹脂多孔体からなる反射材も、その原理はミー散乱によるものであり、光の指向性が少ないという点は類似している。そのため、硫酸バリウムやフッ素樹脂多孔体を本発明の多孔質セラミックスと置き換えると、耐熱性および近赤外域の反射特性が向上された反射材として適用が可能である。
The reflective material according to the present invention is produced by Mie scattering by having relatively large amounts of pores with a pore diameter of 0.5 μm or more and 10 μm or less in the porous ceramic of 0.2 ml / g or more and 2 ml / g or less. A large amount of light of 500 nm or more and 2500 nm or less, which has a wavelength similar to that of the pore diameter, can be scattered.
In addition, the reflective material which consists of a barium sulfate and a fluororesin porous body is also based on Mie scattering, and the point that the directivity of light is small is similar. Therefore, when barium sulfate or a fluorocarbon resin porous body is replaced with the porous ceramic of the present invention, it can be applied as a reflector having improved heat resistance and near infrared reflection characteristics.
細孔容積が0.2ml/g未満であると、光を散乱させる細孔の量が少なく、反射特性が低下する傾向にある。一方、細孔容積が2ml/gを超えると、細孔数が多くなるために脆弱となり、反射材の作製やハンドリングが困難となることがある。 If the pore volume is less than 0.2 ml / g, the amount of pores that scatter light is small, and the reflection characteristics tend to be degraded. On the other hand, when the pore volume is more than 2 ml / g, the number of pores is increased, which may make it fragile, which may make it difficult to produce a reflector and handle it.
また、孔径0.5μm未満の細孔容積が0.1ml/g以下であることにより、細孔内壁面への水分の吸着が低減され、波長1400nm、1900nm、および2500nmのそれぞれの吸収が抑制される。その結果、波長780nm以上2500nm以下の全反射率の低下を抑制することができる。 In addition, when the pore volume of the pore diameter of less than 0.5 μm is 0.1 ml / g or less, the adsorption of water to the inner wall surface of the pore is reduced, and the absorption of each of the wavelengths 1400 nm, 1900 nm and 2500 nm is suppressed. Ru. As a result, it is possible to suppress a decrease in the total reflectance at a wavelength of 780 nm or more and 2500 nm or less.
孔径0.5μm未満の細孔容積が0.1ml/gを超えると、比表面積が大きくなり、大気中の水分吸着量が大きくなる傾向にある。下限については、より低いほうが好ましいものではあるが、実用上、公知の方法、好適には前述の試験方法の検出下限値で設定される。 When the pore volume of the pore diameter of less than 0.5 μm exceeds 0.1 ml / g, the specific surface area tends to be large, and the amount of adsorbed water in the atmosphere tends to be large. The lower limit is preferably lower, but in practice, it is set at the lower limit of detection of a known method, preferably the above-mentioned test method.
以上の通り、本発明に係る多孔質セラミックスは、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積が0.2ml/g以上2ml/g以下であることによる波長500nm以上2500nm以下の光を高確率で散乱させる効果と、孔径0.5μm未満の細孔容積が0.1ml/g以下であることによる波長780nm以上2500nm以下の全反射率の低下を抑制する効果の2つが相乗的に発揮され、その結果として、波長500nm以上2500nm以下の領域において、光の反射率をより高くすることを可能としている。 As described above, the porous ceramic according to the present invention has high probability that light with a wavelength of 500 nm or more and 2500 nm or less due to the pore volume of 0.5 μm or more and 10 μm or less being 0.2 ml / g or more and 2 ml / g or less. The effect of scattering and the effect of suppressing the decrease in total reflectance at a wavelength of 780 nm or more and 2500 nm or less due to the pore volume of a pore diameter of less than 0.5 μm being 0.1 ml / g or less are exhibited synergistically As a result, it is possible to further increase the light reflectance in the wavelength range of 500 nm to 2500 nm.
本発明では、孔径0.5μm以上10μm以下の範囲における気孔径分布については、格別の限定を設けるものではない。たとえば、気孔径分布のピークは、当該範囲に1つでもよいが、2つ以上あっても構わない。なお、気孔径分布も、前述のJIS R 1655:2003「ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔径分布試験方法」により測定される。 In the present invention, the pore size distribution in the range of the pore size of 0.5 μm or more and 10 μm or less is not particularly limited. For example, although there may be one peak of the pore size distribution in the relevant range, there may be two or more. The pore size distribution is also measured by the above-mentioned JIS R 1655: 2003 “Test method for pore size distribution of molded body by mercury intrusion method for fine ceramics”.
本発明に係る反射材を構成する多孔質セラミックスは、より好適には、その気孔率が45vol%以上65vol%以下である。この範囲であれば、特に、孔径10μm超の気孔が過度に存在せず、本発明の効果が損なわれる懸念が小さい。気孔率は、JIS R 2614「耐火断熱れんがの比重及び真気孔率の測定方法」にて算出される。 More preferably, the porosity of the porous ceramic of the reflective material according to the present invention is 45 vol% to 65 vol%. Within this range, in particular, pores having a pore diameter of more than 10 μm are not excessively present, and there is little concern that the effect of the present invention is impaired. The porosity is calculated in accordance with JIS R 2614 "Method of Measuring Specific Gravity and True Porosity of Fireproof Insulating Brick".
また、多孔質セラミックスを構成する個々の粒子サイズが、細孔の孔径と同じ程度の1μm以上10μm以下の大きさであると、粒子も同様に散乱体として機能するので、散乱体の絶対的個数が多くなり、光をさらに効率よく反射することができる。 In addition, when the size of each particle constituting the porous ceramic is from 1 μm to 10 μm, which is the same size as the pore diameter of the pores, the particles also function as a scatterer, so the absolute number of scatterers Can reflect light more efficiently.
ここで、特許文献2〜4に記載の発明に係る多孔質焼結体は、いずれも、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積が0.2ml/g以上2ml/g以下ではあるが、0.5μm以下の細孔容積が0.1ml/gを超えるために比表面積が大きい。そのため、波長1400nm,1900nm、および2500nmに吸収が存在し、近赤外域での使用に適さないものである。 Here, the porous sintered bodies according to the inventions described in Patent Documents 2 to 4 each have a pore volume of not less than 0.5 μm and not more than 10 μm and not less than 0.2 ml / g and not more than 2 ml / g, Since the pore volume of 0.5 μm or less exceeds 0.1 ml / g, the specific surface area is large. Therefore, there exist absorptions at wavelengths of 1400 nm, 1900 nm and 2500 nm, which are not suitable for use in the near infrared region.
すなわち、特許文献2〜4に開示される多孔質のセラミックスは、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔が比較的多く存在することで、単位体積当たりの気孔数が大きくなり、その結果赤外線の散乱効果が高められ、高温域での熱伝導率に大きな影響を及ぼすふく射光の反射、すなわちふく射伝熱の抑制に有効であるが、一方で孔径0.5μm未満の細孔容積も比較的多く存在するために、比表面積が大きくなることで水分の吸着量が多くなり、近赤外域で充分な反射効果が得られない、とするものである。 That is, the porous ceramics disclosed in Patent Documents 2 to 4 have a relatively large number of pores per unit volume due to the relatively large number of pores with a pore diameter of 0.5 μm or more and 10 μm or less. The scattering effect is enhanced, and it is effective for reflection of radiation that has a large effect on the thermal conductivity in high temperature areas, that is, suppression of radiation heat transfer, but on the other hand, the pore volume less than 0.5 μm is also relatively large. Due to the presence, the amount of adsorption of water increases as the specific surface area increases, and a sufficient reflection effect is not obtained in the near infrared region.
これに対して、本発明に係る多孔質セラミックスは、孔径0.5μm未満の細孔容積が0.1ml/g以下であり、好適には、気孔率が45vol%以上65vol%以下である。そのため、伝導伝熱が高く、断熱効果は特許文献2〜4と比較すると劣ることがあるが、水分の吸着が抑えられていることから、広い波長域で高い反射率を獲得できたものと言える。 On the other hand, in the porous ceramic according to the present invention, the pore volume of the pore diameter of less than 0.5 μm is 0.1 ml / g or less, and preferably, the porosity is 45 vol% to 65 vol%. Therefore, the heat transfer is high, and the heat insulation effect may be inferior to Patent Documents 2 to 4, but since the adsorption of water is suppressed, it can be said that high reflectance can be obtained in a wide wavelength range. .
また、本発明に係る反射材を構成する多孔質セラミックスは、波長域500nm以上2500nm以下での吸収率が5%以下である。高い反射率を得るためには、材料自体が吸収を有さない必要がある。 Moreover, the porous ceramics which comprise the reflective material which concerns on this invention are 5% or less in absorptivity in a wavelength range of 500 nm or more and 2500 nm or less. In order to obtain high reflectivity, the material itself needs to have no absorption.
本発明では、このような材料として、可視〜近赤外領域で吸収を持たない材料が用いられ、たとえば、X1Al11O18(X1=La、Ce、Pr、Nd、Sm、EuおよびGdのうちのいずれか)からなるヘキサアルミネート系のセラミックス、X2Al2O4(X2=Mg、Zn、Fe、NiおよびMnのうちのいずれか)で表されるスピネル質セラミックスが挙げられる。 In the present invention, as such a material, a material having no absorption in the visible to near infrared region is used, for example, X 1 Al 11 O 18 (X 1 = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu and Examples include hexaaluminate-based ceramics consisting of any of Gd, and spinel ceramics represented by X 2 Al 2 O 4 (X 2 = any of Mg, Zn, Fe, Ni and Mn) Be
前述の材料のうち、具体的には、MgAl2O4やLaAl11O18のような、波長域500nm以上2500nm以下、すなわち、可視〜近赤外領域で吸収を持たない材料が用いられる。 Among the above-mentioned materials, specifically, materials such as MgAl 2 O 4 and LaAl 11 O 18 which do not have absorption in the wavelength range of 500 nm to 2500 nm, that is, in the visible to near infrared region are used.
本発明に係る反射材は、上記に示したような特性を有する材料であれば、単一組成であることに限定されず、2種類以上の材料からなる混合体であってもよい。また、複数種類の材料を積層した構造や、材料の組成比または細孔容積比を厚さ方向や主面方向に傾斜させた構造であってもよい。 The reflector according to the present invention is not limited to a single composition as long as the material has the characteristics as described above, and may be a mixture of two or more kinds of materials. In addition, a structure in which a plurality of kinds of materials are stacked, or a structure in which the composition ratio of materials or the pore volume ratio is inclined in the thickness direction or the main surface direction may be used.
加えて、上記の材料を用いて、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積が0.2ml/g以上2ml/g以下、孔径0.5μm未満の細孔容積が0.1ml/g以下の多孔質セラミックスとし、これを用いて作製された反射材は、それぞれの作用効果が総合的に発揮され、その結果、波長500nm以上2500nm以下の範囲で反射率を94%以上とすることを可能とするものである。 In addition, using the above materials, the pore volume of pore size 0.5 μm or more and 10 μm or less is 0.2 ml / g or more and 2 ml / g or less, and the pore volume of pore size less than 0.5 μm is 0.1 ml / g or less Reflective materials made of porous ceramics and produced using them exhibit the respective functions and effects as a whole, and as a result, it is possible to make the reflectance 94% or more in the wavelength range of 500 nm or more and 2500 nm or less It is
前述のMgAl2O4やLaAl11O18のような材料は、たとえば、1500℃以上の高温で焼成して作製することができるので、この場合、その焼成温度までの耐熱性を有し、かつ、波長500nm以上2500nm以下の範囲で反射率94%以上という、格別の効果を呈するものとなる。 A material such as MgAl 2 O 4 or LaAl 11 O 18 described above can be produced by firing, for example, at a high temperature of 1500 ° C. or more, and in this case, it has heat resistance up to the firing temperature and In the wavelength range of 500 nm or more and 2500 nm or less, a remarkable effect of reflectivity of 94% or more is exhibited.
本発明に係る多孔質セラミックスの製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の多孔質セラミックスの製造方法を適用することができ、たとえば、細孔容積の調整は、造孔材や起泡剤の添加、焼成温度等により適時行うことができる。 The method for producing porous ceramics according to the present invention is not particularly limited, and any known method for producing porous ceramics can be applied. For example, adjustment of pore volume can be carried out using a pore former or foam The addition can be carried out as appropriate depending on the addition of the agent, the baking temperature and the like.
なお、本発明に係る多孔質セラミックスの製造方法の一態様は、特許文献2〜4に開示される多孔質のセラミックスを得る方法の一実施形態と類似するものであるが、成形体の焼成温度をより高くすることは、セラミックス粒子の粒成長を進行させ、孔径0.5μm以下の細孔の多くが潰れて、結果として、孔径0.5μm未満の細孔容積を低くすることを可能とする点で、好ましい製造条件のひとつと言える。そして、成形体の焼成温度をより高くするとともに、セラミックス粒子中に、造孔材を適時添加することで、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積、および孔径0.5μm未満の細孔容積を調節することができる。 In addition, although one aspect of the manufacturing method of porous ceramics concerning the present invention is similar to one embodiment of a method of obtaining porous ceramics indicated by patent documents 2-4, baking temperature of a forming object is mentioned By making the higher, the grain growth of the ceramic particles can be promoted, many of the pores having a pore diameter of 0.5 μm or less can be crushed, and as a result, the pore volume of a pore diameter of less than 0.5 μm can be lowered. In terms of point, it can be said that it is one of the preferable manufacturing conditions. And while making the calcination temperature of a molded object higher, and adding a pore making material to a ceramic particle timely, the pore volume of 0.5 micrometer or more and 10 micrometers or less of pore diameter, and the pore volume of 0.5 micrometer or less of pore diameters Can be adjusted.
以上の通り、本発明に係る反射材は、たとえば、1000℃〜1500℃の高温においても可視から近赤外域の広範囲波長域で高い反射率が得られることから、1000℃〜1500℃の高温域でふく射光を反射する断熱材としての効果を得られる。 As described above, since the reflector according to the present invention can obtain high reflectance in a wide wavelength range of visible to near infrared even at high temperatures of 1000 ° C. to 1500 ° C., for example, high temperature range of 1000 ° C. to 1500 ° C. The effect as a heat insulating material which reflects radiation light is obtained.
また、本発明に係る反射材は、散乱メカニズムが現行の硫酸バリウムやフッ素樹脂多孔体と同様の光の散乱方向に指向性がない拡散反射であるため、硫酸バリウムやフッ素樹脂多孔体が反射材として使用されている箇所に対して代替的に使用することが可能であり、かつ、これらの材料よりも、格段に耐熱性を上げることができる。 Further, the reflector according to the present invention is a diffuse reflector whose scattering mechanism has no directivity in the scattering direction of light similar to the current barium sulfate or fluororesin porous body, so the barium sulfate or fluororesin porous body is a reflector It is possible to use it alternatively for the place where it is being used and to increase the heat resistance much more than these materials.
耐熱性が上がると、高温における反射率の測定が可能となる。たとえば、発熱を伴う発光(LED蛍光体の量子効率測定など)のような、温度変化による特性を測定することができる。本発明に係る多孔質セラミックスとバインダーとを混合してペースト状にしたものを塗布して反射面を形成した積分球は、反射面を前述の硫酸バリウムやフッ素樹脂多孔体等とする従来の積分球では困難であった、発熱を伴う発光素子の評価、或いは外部加熱による高温評価を精度よく安定して行うことを可能とする。 As the heat resistance increases, it becomes possible to measure the reflectance at high temperatures. For example, characteristics due to temperature change can be measured, such as light emission accompanied by heat generation (quantity efficiency measurement of LED phosphors, etc.). The integrating sphere in which the reflecting surface is formed by applying the paste made by mixing the porous ceramic according to the present invention and the binder to form a reflecting surface has the conventional integrating method in which the reflecting surface is the above-mentioned barium sulfate or fluorocarbon resin porous material etc. It enables accurate and stable evaluation of a light emitting element accompanied by heat generation, which is difficult with a sphere, or high temperature evaluation by external heating.
なお、反射面の一部に前記多孔質セラミックスを含む形態でも、100%多孔質セラミックスで形成された形態には劣るものの、本発明の効果は有意に発揮される。また、このようにペースト状のものを塗布して反射面を形成した場合、使用前に加熱処理を行ってペースト化に用いたバインダーや分散媒を除去しても差し支えない。 In addition, although the form which contains the said porous ceramics in a part of reflective surface is inferior to the form formed with 100% porous ceramics, the effect of this invention is exhibited significantly. In addition, when a paste-like material is applied to form a reflective surface, heat treatment may be performed before use to remove the binder and dispersion medium used for the paste formation.
また、可視光だけでなく、近赤外域の全反射率も高いため、太陽光も効率よく反射することができる。そのため、宇宙環境における太陽光の断熱、太陽光の集積にも、極めて好適に使用することができる。 In addition to visible light, the total reflectance in the near infrared region is also high, so that sunlight can be reflected efficiently. Therefore, it can be extremely suitably used also for the insulation of sunlight and the accumulation of sunlight in the space environment.
その他、本発明に係る反射材を高温炉の最内層に用いることで、炉内のふく射光を炉内に効率よく反射させることができるため、焼成物およびマッフル材に照射されるふく射光量を増加させ、効率よく焼成させることができる。このとき、焼成物およびマッフル材が高放射率である場合、ふく射光を効率よく熱に変換することが可能であるため、よりその効率は優れたものものとなる。更に、耐熱性があるため、有機物付着により反射効率が低減した場合、加熱により付着物を除去することが可能である。 In addition, by using the reflector according to the present invention for the innermost layer of the high-temperature furnace, the radiant light in the furnace can be efficiently reflected in the furnace, so the amount of radiant light irradiated to the fired material and the muffle material is increased. Can be fired efficiently. At this time, when the fired product and the muffle material have high emissivity, it is possible to efficiently convert the emitted light into heat, and the efficiency is further improved. Furthermore, because of the heat resistance, when the reflection efficiency is reduced due to the adhesion of the organic matter, the adhered matter can be removed by heating.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be more specifically described based on examples, but the present invention is not limited by the following examples.
(実施例1)
水硬性アルミナ粉末(BK−112:住友化学株式会社製)11molと、酸化マグネシウム粉末(MGO11PB:株式会社高純度化学研究所製)9molとを混合し、前記混合物と同重量の純水を添加してスラリーを調製した。これに、造孔材として直径10μmのアクリル樹脂を前記スラリーに対して50vol%加えて混合し、その後水硬にて成形を行い、60mm×70mm×20mmの成形体を得た。この成形体を、大気中にて1850℃で3時間焼成し、MgAl2O4からなる多孔質セラミックスを得た。
Example 1
11 mol of hydraulic alumina powder (BK-112: manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 9 mol of magnesium oxide powder (MGO11PB: manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) are mixed, and pure water having the same weight as the mixture is added. The slurry was prepared. An acrylic resin with a diameter of 10 μm was added to this as a pore former at 50 vol% to the above slurry and mixed, and then it was molded by hydraulic method to obtain a molded body of 60 mm × 70 mm × 20 mm. The molded body was fired in the air at 1850 ° C. for 3 hours to obtain a porous ceramic made of MgAl 2 O 4 .
(実施例2)
純水添加量を前記混合物の1.2重量倍、アクリル樹脂を前記スラリーに対して60vol%加えて大気中にて1700℃で焼成した以外は、実施例1と同様の条件で、MgAl2O4からなる多孔質セラミックスを得た。
(Example 2)
MgAl 2 O was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the amount of pure water added was 1.2 times the weight of the above mixture, and 60 vol% of acrylic resin was added to the above slurry, followed by firing at 1700 ° C. A porous ceramic consisting of 4 was obtained.
(実施例3)
水硬性Al2O3粉末(BK−112;住友化学株式会社製)100gと、La2O3粉末(LAO02PB;株式会社高純度化学研究所製)29gと、純水100gとを混合し、アクリルエマルション系分散剤4gを添加して、スラリーを調製した。このスラリーを鋳込み成形し、60mm×70mm×20mmの成形体を得た。この成形体を、大気雰囲気中、1700℃で3時間焼成し、LaAl11O18からなる多孔質セラミックスを得た。
(Example 3)
100 g of hydraulic Al 2 O 3 powder (BK-112; made by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), 29 g of La 2 O 3 powder (LAO02PB; made by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 100 g of pure water are mixed, and acrylic A slurry was prepared by adding 4 g of the emulsion dispersant. The slurry was cast and formed to obtain a 60 mm × 70 mm × 20 mm molded body. This molded body was fired at 1700 ° C. for 3 hours in the air atmosphere to obtain porous ceramics composed of LaAl 11 O 18 .
(実施例4)
純水を120g、アクリルエマルション系分散剤を5g、焼成温度を1800℃とし、その他の条件はすべて実施例3と同様にして、LaAl11O18からなる多孔質セラミックスを得た。
(Example 4)
120 g of pure water, 5 g of an acrylic emulsion dispersant, and a firing temperature of 1,800 ° C. The other conditions were the same as in Example 3 to obtain a porous ceramic made of LaAl 11 O 18 .
(実施例5)
純水を140g、アクリルエマルション系分散剤を6g、焼成温度を1850℃とし、その他の条件はすべて実施例3と同様にして、LaAl11O18からなる多孔質セラミックスを得た。
(Example 5)
140 g of pure water, 6 g of an acrylic emulsion dispersant, and a firing temperature of 1850 ° C. The other conditions were the same as in Example 3 to obtain a porous ceramic made of LaAl 11 O 18 .
(比較例1)
UV−VIS−NIR分光光度計(PerkinElmer製Lambda950)の標準試料であるフッ素樹脂多孔体を用いた。
(Comparative example 1)
The fluoroplastics porous body which is a standard sample of UV-VIS-NIR spectrophotometer (Lambda950 from PerkinElmer) was used.
(比較例2)
特許文献3の実施例1に記載されている多孔体セラミックスを、比較例2のMgAl2O4からなる多孔体セラミックスとした。作製方法を以下に示す。
水硬性アルミナ粉末(BK−112;住友化学株式会社製)11molに対して、酸化マグネシウム粉末(MGO11PB;株式会社高純度化学研究所製)9molの割合で混合し、純水を加えてスラリーを調製した。これに、造孔材として直径10μmのアクリル樹脂をスラリーに対して50vol%加えて混合し、水硬にて成形を行い、75mm×105mm×厚さ30mmの板状の成形体を得た。この成形体を、大気中、1500℃で3時間焼成し、MgAl2O4からなる多孔体セラミックスとした。
(Comparative example 2)
The porous ceramic described in Example 1 of Patent Document 3 was used as the porous ceramic formed of MgAl 2 O 4 of Comparative Example 2. The preparation method is shown below.
9 mol of magnesium oxide powder (MGO11PB; High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) is mixed with 11 mol of hydraulic alumina powder (BK-112; manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), and pure water is added to prepare a slurry did. To this, 50 vol% of acrylic resin with a diameter of 10 μm was added as a pore forming material to the slurry and mixed, and the mixture was molded by hydraulic method to obtain a plate-like molded body of 75 mm × 105 mm × 30 mm thickness. This molded body was fired at 1500 ° C. for 3 hours in the air to obtain porous ceramic made of MgAl 2 O 4 .
(比較例3)
市販のMgAl2O4(バイカロックス:株式会社バイコウスキージャパン製)を用いて、1850℃で焼成して作製したMgAl2O4質緻密体を用いた。
(Comparative example 3)
Using a commercially available MgAl 2 O 4 (Bicarox: manufactured by Baikouski Japan Co., Ltd.), a MgAl 2 O 4 dense body produced by firing at 1850 ° C. was used.
実施例1〜5の多孔質セラミックス、比較例2の多孔体セラミックス、および比較例3のMgAl2O4質緻密体について、JIS R 1655:2003「ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔径分布試験方法」により、細孔容積を測定、算出した。また、前記した実施例1〜5、比較例1〜3の材料について、UV−VIS−NIR分光光度計(PerkinElmer製Lambda950)と、これに付属される150mm径の積分球を用いて、波長500nmおよび波長2500nmでの全反射率を測定した。これらの結果をまとめて表1に示す。 With regard to the porous ceramics of Examples 1 to 5, the porous ceramics of Comparative Example 2, and the MgAl 2 O 4 dense body of Comparative Example 3, JIS R 1655: 2003 “Pore diameter distribution of compacts of fine ceramics by mercury intrusion method” The pore volume was measured and calculated according to “Test method”. In addition, with respect to the materials of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 described above, a wavelength of 500 nm is obtained using a UV-VIS-NIR spectrophotometer (Lambda 950 made by PerkinElmer) and an integrating sphere of 150 mm in diameter attached thereto. And the total reflectance at a wavelength of 2500 nm was measured. These results are summarized in Table 1.
さらに、実施例1、3と比較例1〜3について、図1に、波長250nmから2500nmの範囲における反射率を示す。なお、前述の通り、比較例1ではUV−VIS−NIR分光光度計の標準試料のスペクトルを表し、実施例1、3と比較例2、3では、比較例1から得られた値を用いて校正されたスペクトルを表す。 Furthermore, the reflectance in the wavelength range of 250 nm to 2500 nm is shown in FIG. 1 for Examples 1 and 3 and Comparative Examples 1 to 3. As described above, Comparative Example 1 represents the spectrum of the standard sample of the UV-VIS-NIR spectrophotometer, and in Examples 1 and 3 and Comparative Examples 2 and 3, the values obtained from Comparative Example 1 are used. Represents a calibrated spectrum.
表1から明らかなように、実施例1〜5では、波長500nmおよび波長2500nmでの反射率が、いずれも94%を超えていた。これは、UV−VIS−NIR分光光度計の標準試料として用いられているフッ素樹脂多孔体(比較例1)と比べても、遜色のないものと言える。さらに図1に示すように、実施例1、3では、特に、波長2100nm付近から2500nmの波長域にかけての反射率が、比較例1をほぼ上回っている。 As is clear from Table 1, in each of Examples 1 to 5, the reflectance at a wavelength of 500 nm and a wavelength of 2500 nm exceeded 94%. It can be said that this is comparable to the fluorocarbon resin porous body (Comparative Example 1) used as a standard sample of the UV-VIS-NIR spectrophotometer. Furthermore, as shown in FIG. 1, in Examples 1 and 3, in particular, the reflectance from around the wavelength of 2100 nm to the wavelength range of 2500 nm is substantially higher than that of Comparative Example 1.
特に、孔径0.5μm以上10μm以下に0.5ml/g以上の細孔容積を有する実施例2〜4の多孔質セラミックスでは、波長500nmで96%以上という高い反射率を示している。これは、孔径0.5μm以上10μm以下に0.5ml/g未満の細孔容積を有する実施例1または実施例5の多孔質セラミックスと比べても、短波長側でより高い反射率が得られている点で、格別好ましいと言える。 In particular, in the porous ceramics of Examples 2 to 4 having a pore volume of 0.5 ml / g or more in the pore diameter of 0.5 μm to 10 μm, a high reflectance of 96% or more at a wavelength of 500 nm is shown. This is because even when compared to the porous ceramics of Example 1 or Example 5 having a pore volume of less than 0.5 ml / g in the pore diameter of 0.5 μm to 10 μm, higher reflectance can be obtained on the short wavelength side. It is particularly preferable in terms of
比較例2の多孔体セラミックスは、波長250nmから2500nmの範囲に大きな吸収を持たないスピネル質であり、本発明の実施範囲と同様に、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積が0.2ml/g以上2ml/g以下ではある。しかし、孔径0.5μm未満の細孔容積が0.1ml/gより大きいので、孔径0.5μm未満の細孔に空気中の水分がトラップされ、図1中の矢印で示すように、波長1400nm、1900nm、および2500nmのそれぞれで、全反射の低下になっていると考えられる。 The porous ceramic of Comparative Example 2 is a spinel that does not have a large absorption in the wavelength range of 250 nm to 2500 nm, and as in the embodiment of the present invention, the pore volume of 0.5 μm to 10 μm is 0.2 ml. It is more than / g and less than 2 ml / g. However, since the pore volume of the pore diameter of less than 0.5 μm is larger than 0.1 ml / g, the moisture in the air is trapped in the pores of the pore diameter of less than 0.5 μm, and as shown by the arrow in FIG. It is considered that there is a decrease in total reflection at 1900 nm and 2500 nm, respectively.
比較例3では、粒界は存在するものの、孔径0.5μm以上10μm以下の細孔容積が0となっている。よって、光を散乱させる細孔が存在しないため、波長が大きくなるに従い、全反射率は低下している。図1より、特に波長1000nm以上の波長域では、反射率が94%を大きく下回っていることがわかる。 In Comparative Example 3, although grain boundaries are present, the pore volume of pore sizes of 0.5 μm to 10 μm is zero. Therefore, since there are no pores for scattering light, the total reflectance decreases as the wavelength increases. It can be seen from FIG. 1 that the reflectance is significantly lower than 94%, particularly in the wavelength range of 1000 nm or more.
図2に、実施例1、3の多孔質セラミックス、比較例2の多孔体セラミックス、および比較例3のMgAl2O4質緻密体の表面を、それぞれ5000倍でSEM観察した写真を示す。図2より明らかなように、実施例1、3では、いずれもシングルミクロンオーダーの粒子があるのが確認できる。一方、比較例2では、シングルミクロンオーダーの粒子があり、粒子も光の散乱体となっていると考えられるが、サブミクロンオーダーの細孔があるため、比表面積が大きくなり、大気中の水分を吸着する量が多くなっていると推測される。ただし、サブミクロンオーダーの粒子があるため、500nm以下の全反射率は大きいと言える。なお、比較例3では、細孔が存在していないことがわかる。 The photograph which carried out SEM observation by 5000 times of the surface of the porous ceramics of Example 1 and 3 and the porous-body ceramics of Comparative example 2 and the MgAl 2 O 4 -based dense body of Comparative Example 3 is shown in FIG. As is clear from FIG. 2, in Examples 1 and 3, it can be confirmed that there is a single micron-order particle. On the other hand, in Comparative Example 2, although there is a particle of single micron order and the particle is also considered to be a scatterer of light, since there is a pore of submicron order, the specific surface area becomes large, and the water in the atmosphere is It is estimated that the amount of adsorbing is increasing. However, since there are submicron-order particles, it can be said that the total reflectance of 500 nm or less is large. In Comparative Example 3, it is understood that no pore exists.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016031329 | 2016-02-22 | ||
| JP2016031329 | 2016-02-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017149632A JP2017149632A (en) | 2017-08-31 |
| JP6545641B2 true JP6545641B2 (en) | 2019-07-17 |
Family
ID=59740441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016127130A Active JP6545641B2 (en) | 2016-02-22 | 2016-06-28 | Reflective material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6545641B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6891648B2 (en) | 2017-06-07 | 2021-06-18 | セイコーエプソン株式会社 | Wavelength converters, wavelength converters, light source devices and projectors |
| JP7584248B2 (en) * | 2019-07-31 | 2024-11-15 | 京セラ株式会社 | Semiconductor manufacturing equipment component and semiconductor manufacturing equipment using the same |
| JP7720234B2 (en) * | 2021-11-24 | 2025-08-07 | クアーズテック合同会社 | Porous ceramics fired body |
| CN117440733A (en) * | 2023-11-07 | 2024-01-23 | 惠科股份有限公司 | Anti-peep display panel and display device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4576276B2 (en) * | 2005-04-04 | 2010-11-04 | 共立エレックス株式会社 | Light emitting diode package and light emitting diode |
| CN102471171B (en) * | 2009-07-31 | 2014-02-12 | 京瓷株式会社 | Ceramic substrate for mounting luminescent element |
| JP5730115B2 (en) * | 2011-04-26 | 2015-06-03 | コバレントマテリアル株式会社 | Porous ceramics and manufacturing method thereof |
| JP5752101B2 (en) * | 2012-02-29 | 2015-07-22 | コバレントマテリアル株式会社 | Porous ceramics |
| JP5735046B2 (en) * | 2013-06-18 | 2015-06-17 | コバレントマテリアル株式会社 | Insulation |
-
2016
- 2016-06-28 JP JP2016127130A patent/JP6545641B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017149632A (en) | 2017-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101506083B1 (en) | Heat-insulating material | |
| JP6688973B2 (en) | Wavelength converter, wavelength conversion member, and light emitting device | |
| JP5752101B2 (en) | Porous ceramics | |
| JP6545641B2 (en) | Reflective material | |
| US8506130B2 (en) | Optical element for a light emitting device and a method of manufacturing thereof | |
| JP6312709B2 (en) | Strongly scattering ceramic conversion member and manufacturing method thereof | |
| JP6223468B2 (en) | Polycrystalline ceramics, their manufacture and use | |
| JP6846688B2 (en) | Wavelength converter and light emitting device | |
| CN107586127B (en) | Ceramic composite, and phosphor for projector and light-emitting device containing same | |
| JP5850450B2 (en) | High reflectivity ceramic substrate | |
| TW201214634A (en) | Ceramic substrate for installing light-emitting component and light-emitting device | |
| JPWO2015080065A1 (en) | Porous material and heat insulating film | |
| CN108474881A (en) | Wavelength converting member and light-emitting device | |
| JP2017525875A (en) | Roof coating system | |
| JP6989307B2 (en) | Ceramic complexes, as well as fluorescent and light-emitting devices for projectors containing them | |
| JP5877821B2 (en) | Composite fireproof insulation | |
| JP7720234B2 (en) | Porous ceramics fired body | |
| JP6320872B2 (en) | Hollow particles and thermal insulation containing hollow particles | |
| JP2016030710A (en) | Insulating fire brick | |
| JP7792863B2 (en) | Heat shielding structure | |
| JP6214514B2 (en) | Insulation | |
| WO2015087887A1 (en) | Porous plate-shaped filler and heat-insulating film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180608 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190618 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190619 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6545641 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |