Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101250142B1 - 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트 - Google Patents

연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트 Download PDF

Info

Publication number
KR101250142B1
KR101250142B1 KR1020100110371A KR20100110371A KR101250142B1 KR 101250142 B1 KR101250142 B1 KR 101250142B1 KR 1020100110371 A KR1020100110371 A KR 1020100110371A KR 20100110371 A KR20100110371 A KR 20100110371A KR 101250142 B1 KR101250142 B1 KR 101250142B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
powder
photoluminescent
strontium
reaction
aluminum oxide
Prior art date
Application number
KR1020100110371A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120048906A (ko
Inventor
김정식
Original Assignee
서울시립대학교 산학협력단
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울시립대학교 산학협력단 filed Critical 서울시립대학교 산학협력단
Priority to KR1020100110371A priority Critical patent/KR101250142B1/ko
Publication of KR20120048906A publication Critical patent/KR20120048906A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101250142B1 publication Critical patent/KR101250142B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium
    • C09K11/641—Chalcogenides
    • C09K11/643—Chalcogenides with alkaline earth metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00—Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20—Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • C09J7/29—Laminated material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/55—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing beryllium, magnesium, alkali metals or alkaline earth metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K2/00—Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence
    • F21K2/06—Non-electric light sources using luminescence; Light sources using electrochemiluminescence using chemiluminescence
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/20—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts
    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/422—Luminescent, fluorescent, phosphorescent
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/20—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts
    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent
    • G09F2013/222—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent with LEDs

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 황록색의 발광특성을 나타내고, 발광휘도가 매우 높은 스트론튬-산화알루미늄(SrO-Al2O3)계의 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말에 관한 것이다.
이를 위해, 스트론튬염, 알루미늄염, 부활제, 공부활제를 0.97 : 2.0 : 0.005 : 0.01의 몰비(molar ratio)로 혼합하고, 융제를 첨가한 후 반응연료를 사용하여 가열 및 열처리하여 연소반응시킴으로서, 황록색 발광을 나타내는 스트론튬-산화알루미늄(SrO-Al2O3)계 축광체분말을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따라, 연소반응을 일으켜 합성된 스트론튬-산화알루미늄계 축광체분말이 황록색 발광을 나타내고, 축광체분말 제조과정에서 융제 또는 반응연료의 적정한 첨가량에 따라, 그리고 적정 열처리온도에 따라 발광세기를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 또한 축광체분말과 합성수지의 혼합을 통해 발광시트를 제조하고, 이 발광시트를 어두운 환경이나 야간에 보조조명으로서 활용할 수 있는 효과도 있다.

Description

연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트{Processing method of a long phosphorescence phosphor by combustion-reaction and its application for the fabrication of luminescent sheet}
본 발명은 황록색의 발광특성을 나타내고, 발광휘도가 매우 높은 스트론튬-산화알루미늄(SrO-Al2O3)계의 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트에 관한 것이다.
일반적으로, 형광체에 전자기적인 외부자극을 가하는 경우 발광이 이루어지며, 이 외부자극을 정지하면 통상 형광체의 잔광시간은 극히 짧으므로 발광이 빠르게 소멸되는 것이 보통이다.
반면, 이와 달리 축광재료는 전등이나 태양광 등과 같이 비교적 높은 준위를 갖는 빛의 자극을 받아 에너지를 흡수한 후, 이를 낮은 준위의 가시광으로 환원하여 어두운 곳에서도 장시간 발광하는 성질을 갖는 소재로서, 장잔광성 인광체 또는 축광체가 이에 해당된다.
이같은 축광재료는 상기한 잔광 및 축광성으로 인해 비상구 표시, 군사용 시설, 의류페인트, 조명기기, 고속도로, 철도, 항공, 항만 및 빌딩의 표시장치 등에 사용되는 형광페인트로서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 각종 야광시계, 야광장식용품, 야광페인트, 형광유약으로도 널리 사용될 수 있다.
이러한 축광재료로 사용되는 대표적인 화합물들을 살펴보면, CaS:Bi(자청색 발광), CaSrS:Bi(청색 발광), ZnS:Cu(녹색 발광), ZnCdS:Cu(황색 ~ 등색발광) 등의 황화물계 축광체가 알려져 있다.
그러나, 상기한 황화물계 축광체들은 화학적으로 안정되지 못할 뿐만 아니라, 습기가 많은 장소에서는 내광성이 떨어지는 등 실제 사용에 있어 여러 가지 문제점을 안고 있다.
예를 들어, 황화아연계의 ZnS:Cu는 비교적 많이 사용되고 있는 축광체 중 하나로써, 습기가 존재하면 자외선에 의해서 광분해되어 검게 변하든지 휘도가 저하되기 때문에 옥외에서 직접 일광에 쬐이는 용도에서의 사용은 곤란하여, 그 용도가 극히 제한되는 문제가 있는 것이다.
한편, 상기한 문제점을 해결하기 위해 축광화합물에 관한 많은 연구가 진행되고 있는 실정에 있는데, 특히 황화아연을 주성분으로 사용하는 화합물의 경우 그 발광지속시간을 연장하기 위해 방사선 물질을 혼합하여 방사선에 의한 여기로 장시간에 걸쳐 발광하도록 하고 있다.
그러나, 여기 원으로 사용되는 방사선 물질은 인체에 유해하고, 친환경적이지 못할 뿐만 아니라, 방사선 물질에 대한 취급규제로 인하여 원료 수급 측면에 있어 많은 제약이 따르는 문제가 있다.
이에, 최근에는 화학적으로 안정되고, 내구성이 우수하며, 여기원으로서 방사성 물질을 함유하지 않은 스트론튬-산화알루미늄계(SrO-Al2O3)의 축광체가 알려지면서 점차 관심을 기울이고 있는 실정에 있으나, 현재 이에 대한 많은 연구 개발이 진행되지 않아, 우수한 발광 및 장잔광 특성 구현에 어려움이 있고, 그에 따라 상기한 축광체의 사용 용도 역시, 극히 제한적일 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제0174088호 대한민국 등록특허공보 등록특허 제0350691호 대한민국 등록특허공보 등록번호 제0487067호 대한민국 등록특허공보 등록번호 제0600934호 대한민국 특허 출원번호 제10-2008-0099706호 대한민국 특허 출원번호 제10-2008-0124055호
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 혼합물의 연소반응을 통해 스트론튬-산화알루미늄계 조성의 축광체분말을 제조하여 축광체분말의 발광세기를 크게 향상시킬 수 있도록 한 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 축광체분말을 갖는 발광시트를 제조하고, 이를 조명이 필요한 여러 기구에 부착하여 전기에너지 사용을 줄여 에너지를 절감할 수 있도록 한 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축광체분말 제조방법은, 스트론튬염(Sr(NO3)2), 알루미늄염(Al(NO3)2·9H2O), 부활제, 공부활제를 0.97 : 2.0 : 0.005 : 0.01의 몰비(molar ratio)로 혼합하고, 융제를 첨가한 후 반응연료를 사용하여 가열 및 열처리하여 연소반응시킴으로서, 황록색 발광을 나타내는 스트론튬-산화알루미늄(SrO-Al2O3)계 축광체분말을 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 축광체분말 제조방법은, 스트론튬염(Sr(NO3)2)과, 알루미늄염(Al(NO3)2·9H2O)과, 융제와, 반응연료를 증류수와 혼합하여 용해시키는 제1용액 용해단계와; 부활제와, 공부활제를 산성수와 혼합하여 용해시키는 제2용액 용해단계와; 제1용액과, 제2용액을 서로 혼합하여 교반하는 단계와; 교반된 혼합용액을 노 내에서 가열 및 연소반응시켜 스트론튬-산화알루미늄 조성의 분말을 생성하는 단계와; 생성된 분말을 수소 환원 분위기에서 고온 열처리하여 스트론튬-산화알루미늄(SrO-Al2O3)계 축광체분말을 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 융제는 산화붕소(B2O3)가 사용되고, 반응연료는 유레아(NH2CONH2)가 사용되며, 부활제는 산화유로피움(Eu2O3)이 사용되고, 공부활제는 산화디프로시움(Dy2O3)이 사용된다.
그리고, 상기 반응연료는 스트론튬염과, 알루미늄염과, 부활제와, 공부활제가 혼합된 원료에 대하여 1:0.5~3.0의 몰비 비율로 혼합된다.
또한, 상기 융제는 스트론튬염과, 알루미늄염과, 부활제와, 공부활제가 혼합된 원료에 대하여 1:0.1~0.8의 몰비 비율로 혼합된다.
또, 상기 축광체분말을 제조하는 단계에서는 합성된 분말을 수소 환원 분위기에서 1100~1500℃의 온도로 2~6시간 열처리한다.
한편, 상기한 축광체분말 제조방법에 의해 축광체분말을 제조한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 제조된 발광시트는, 축광체분말을 합성수지와 수지경화제와 혼합 및 건조하여 연질의 축광층을 형성하고, 상기 축광층 표면에 투명수지층을 부착하며, 상기 축광층 이면에 접착층을 부착한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 발광시트는 태양광이 차단되거나 어두운 환경에서의 야광표지판, 광고판, 간판, 데코레이션장식, 조명기구 중 어느 하나에 부착하여 사용한다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 연소반응을 일으켜 합성된 스트론튬-산화알루미늄계 축광체분말이 폭넓은 450∼600㎚ 파장 대의 황록색 발광을 나타낼 뿐만 아니라, 축광체분말 제조과정에서 융제 또는 반응연료의 적정한 첨가량에 따라, 그리고 적정 열처리온도에 따라 발광세기를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 축광체분말과 합성수지의 혼합을 통해 발광시트를 제조하고, 이 발광시트를 야광표지판, 광고판, 간판, 데코레이션장식, 조명기구 등에 부착하여 태양광이 차단되거나 어두운 환경에서 야간 보조조명으로서 활용할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 의한 스트론튬-산화알루미늄계 축광체분말을 제조하기 위한 공정도,
도 2는 본 발명에 의한 축광체분말을 이용하여 제조된 발광시트 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 축광체분말 제조과정에서 서로 다른 열처리온도에 따른 스트론튬-산화알루미늄 축광체에 대한 주사전자현미경(SEM) 사진,
도 4는 본 발명에 의한 축광체분말 제조과정에서 서로 다른 열처리온도에 따른 스트론튬-산화알루미늄 축광체분말의 X-선 회절패턴.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 스트론튬-산화알루미늄 축광체의 여기 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명에 의한 축광체분말 제조과정에서 서로 다른 열처리온도에 따른 스트론튬-산화알루미늄 축광체분말의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명에 의한 축광체분말 제조과정에서 융제의 첨가량에 따른 스트론튬-산화알루미늄 축광체분말의 발광세기 변화를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명에 의한 축광체분말 제조과정에서 반응연료의 혼합비에 따른 스트론튬-산화알루미늄 축광체분말의 발광세기 변화를 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명의 축광체분말에 의해 제조된 발광시트에서 축광체분말의 혼합비에 따른 발광시트의 발광세기 변화를 나타낸 그래프.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 연소반응법을 이용한 축광체 제조방법에 대해 도시한 것으로, 크게 제1용액 용해단계와, 제2용액 용해단계와, 교반단계와, 분말생성단계와, 분말제조단계로 이루어진다.
구체적으로 살펴보면, 먼저 제1용액 용해단계에서는 스트론튬염(Sr(NO3)2)과, 알루미늄염(Al(NO3)2·9H2O)과, 융제와, 반응연료를 증류수와 혼합하여 증류수 용해함으로써, 제1용액을 마련한다.
여기서, 상기 융제로는 산화붕소(B2O3) 등이 사용됨이 적절하고, 반응연료로는 유레아(NH2CONH2) 등이 사용되는 것이 적절하다.
그리고, 제2용액 용해단계에서는 부활제와, 공부활제를 산성수와 혼합하여 산용해함으로써 제2용액을 마련한다.
여기서, 상기 부활제로는 산화유로피움(Eu2O3) 등이 사용됨이 적절하고, 공부활제로는 산화디프로시움(Dy2O3) 등이 사용됨이 적절하며, 산성수로는 질산(HNO3) 등이 사용됨이 적절하다.
이때, 상기 각 원료의 조성 혼합비를 살펴보면, 스트론튬염과, 알루미늄염과, 부활제와 공부활제를 0.97 : 2.0 : 0.005 : 0.01의 몰비(molar ratio)로 혼합한다.
계속해서, 교반단계에서는 상기한 제1용액와, 제2용액을 서로 혼합하여 교반시킨다.
그리고, 분말생성단계에서는 교반된 혼합용액을 통상의 전기노 내에 투입하여 대기압하에서 500~700℃의 온도로 대략 5분 정도 가열 및 연소반응시켜, 스트론튬-산화알루미늄 조성의 분말을 생성한다.
마지막으로, 분말제조단계에서는 상기와 같이 합성 및 생성된 분말을 알루미나보트 내의 수소 환원 분위기에서 1100~1500℃의 온도로 2~6시간 고온 열처리하여 스트론튬-산화알루미늄(SrO-Al2O3)계 축광체분말을 제조한다. 이때, 승온 온도는 약 3~10℃/min 정도로 일정하게 유지한다.
한편, 도 2는 본 발명의 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트(10)를 나타낸 것으로, 상기 발광시트(10)는 크게 축광층(11)과, 투명수지층(12)과, 접착층(13)을 포함하여 구성된다.
구체적으로 살펴보면, 먼저 축광체분말을 액상의 합성수지와 혼합한 후 플렉시블한 얇은 판 형태로 경화시켜 연질의 축광층(11)을 제조한다. 여기서, 상기 합성수지는 비스페놀이 주성분인 연질 에폭시수지를 수지경화제(예: 폴리아마이드)와 함께 사용하며, 축광체분말과 충분히 균일하게 혼합시킨 후, 약 65~80℃ 정도의 건조기에서 수 시간 건조시켜 축광층(11)을 제조한다.
이때, 상기 합성수지, 수지경화제, 축광체분말의 바람직한 혼합비는 중량비로 약 2:1.0:0.6 정도로 혼합하며, 반드시 정해진 혼합비로 사용하지 않고 다소 다르게 혼합하여 사용할 수도 있다.
그리고, 상기 축광층(11) 상면에는 상기 축광층(11)의 열화를 보호하도록 비닐과 같은 재질의 투명수지층(12)을 부착하고, 상기 축광층(11) 저면에는 발광시트(10)를 부착시킬 수 있도록 접착층(13)을 부착 구성한다. 이때, 상기 접착층(13) 이면에는 상기 접착층(13)을 보호하는 역할의 커버지(도시 생략)가 더 구비될 수 있고, 상기 투명수지층(12)의 경우 용도에 따라서는 생략될 수도 있다.
아울러, 상기와 같이 제조된 발광시트(10)는 태양광이 차단되거나 어두운 환경에서의 야광표지판, 광고판, 간판, 데코레이션장식, 조명기구 중 어느 하나에 부착하여 사용 가능하나, 상기한 예시들에 한정되는 것은 아니며, 이 외에도 보조조명 기구로서 활용될 수 있는 다양한 기구에 부착 사용이 가능하다. 즉, 상기 발광시트(10)를 부착하기 위해서는 그 이면의 접착층(13)을 통해 반사판(10)에 접착 고정시키게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 스트론튬-산화알루미늄계의 축광체분말을 제조하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 스트론튬염과, 알루미늄염과, 융제와 반응연료를 증류수에 용해시킨 용액을 부활제와 공부활제를 산성수에 따로 용해시킨 용액과 혼합하고 연소반응시킴으로서 스트론튬-산화알루미늄계 조성의 분말을 합성한다.
연소반응을 유도하기 위한 반응연료는 산화제(스트론튬염과, 알루미늄염과, 부활제와, 공부활제가 혼합된 원료)와의 비율을 반응연료를 기준으로 1:0.5~3.0의 몰비(molar ratio)로 혼합한다. 그리고, 모체결정의 입자성장을 촉진시켜 발광세기를 향상시키는 역할을 하는 융제는 산화제(스트론튬염과, 알루미늄염과, 부활제와, 공부활제가 혼합된 원료)와의 비율을 융제를 기준으로 1:0.1~0.8의 몰비로 첨가한다.
상기와 같이 준비된 혼합용액을 약 600℃ 온도로 가열하여 연소반응 되도록 하여 스트론튬-산화알루미늄계 조성의 분말을 합성한다. 최종적으로 합성된 분말이 발광특성을 지니도록 하기 위해서 알루미나보트에 넣고 수소 환원분위기 중에서 1100∼1500℃ 온도범위로 2~6시간동안 열처리 한다. 이때, 승온 속도는 약 3~10℃/min정도로 일정하게 유지한다.
상기에서 제조된 황록색 파장 발광의 스트론튬-산화알루미늄계 축광체 분말을 합성수지 및 수지경화제와 혼합 및 건조하여 도 2와 같은 수지를 포함한 발광시트(10)를 제조할 수 있고, 상기 발광시트(10)를 야광표지판, 광고판, 간판, 데코레이션장식, 조명기구 등에 부착하여 보조조명 기능으로 사용할 수 있다.
또한, 발광도료에 상기 스트론튬-산화알루미늄계 축광체 분말을 적당하게 혼합한 다음, 상기한 기구들에 적용할 수 있다.
(1)연소반응법으로 합성된 스트론튬-산화알루미늄계 축광체분말의 물리적 특성
도 3은 연소반응법으로 합성된 스트론튬-산화알루미늄계 조성의 분말을 수소 환원분위기에서 1100℃에서 1400℃까지 각각 100℃간격으로 변화시켜 3시간 동안 소결시킨 축광체분말들의 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM) 사진을 나타낸 것으로, (a)는 연소반응법으로 합성된 초기 분말형상이고, (b)는 반응온도가 1100℃일 때의 분말형상이며, (c)는 반응온도가 1200℃일 때의 분말형상이고, (d)는 반응온도가 1300℃일 때의 분말형상이며, (e)는 반응온도가 1400℃일 때의 분말형상이다.
사진에 나타난 바와 같이, 열처리과정 동안 입자성장이 일어났음을 알 수 있다. 즉, 초기분말의 입자크기(두께)는 약 수십 ㎚정도이나, 1100℃에서 열처리된 경우 수백 ㎚정도로 증가되었고, 이를 통해 1100℃이상의 고온으로 열처리되면 입자간 응집이 활발하게 일어나 결정성장이 일어남을 확인할 수 있다. 그러나, 1100℃이상으로부터 1400℃까지 열처리 온도가 증가되더라도 입자크기는 크게 변하지 않았다.
도 4는 열처리 온도에 따른 스트론튬-산화알루미늄계 축광체 분말의 X-선 회절분석 결과이다. 이에, X-선 회절피크들을 보면, 연소반응에 의해서 합성된 초기분말과 1100℃, 1200℃에서 열처리된 분말들은 중간상들(SrAl2O4, Sr2Al2O7 등)이 일부 생성되었으나, 1300℃ 이상이 되면 중간상들은 사라지고 오직 본 발명의 스트론튬-산화알루미늄계 최종 결정상만이 존재한다.
(2) 스트론튬-산화알루미늄계 축광체분말의 인광 특성
도 5는 1300℃에서 3시간 열처리시킨 스트론튬-산화알루미늄계 축광체분말에 대해서 얻은 여기스펙트럼과 발광스펙트럼을 보여주고 있다.
여기스펙트럼은 220㎚에서 470㎚의 넓은 파장영역에 걸쳐 여기가 일어나고 369㎚에서 최대흡수피크를 나타낸다. 220㎚~470㎚ 범위의 파장은 태양광에도 포함되어 있는 파장 영역이므로 스트론튬-산화알루미늄계 축광체는 태양광에 의해서 쉽게 여기되어 발광할 수 있고, 또한 320㎚ 이하에서 여기강도가 현저히 저하되는 특성을 지닌 기존의 ZnS:Cu계 보다 단파장인 자외선에서도 발광될 수 있는 축광 물질임을 알 수 있다.
또한, 발광스펙트럼은 황록색의 발광영역인 493㎚를 최대 발광파장으로 하는 450∼600㎚의 폭넓은 발광스펙트럼을 나타내며, 이는 종래의 축광재료로서 널리 사용되고 있는 ZnS:Cu의 발광파장과 비슷한 파장이다.
도 6은 1100~1500℃ 온도 범위에서 수소 환원 분위기에서 3시간동안 열처리 시킨 분말 시료의 열처리온도에 따라 나타난 발광스펙트럼이다.
여기광원으로는 Xe 램프로부터 발생된 360㎚의 빛을 사용하였다. 도면에서와 같이 열처리온도가 올라갈수록 발광강도는 높아졌다. 그러나 1500℃ 이상의 온도인 1550℃와 1600℃에서 열처리된 분말은 오히려 발광강도가 감소되었으며, 이는 1500℃ 이상의 온도에서는 일부 부분용해가 일어나고 또한, 상분해가 발생되어 제2상이 생성되기 때문이다.
(3) 융제의 영향
도 7은 융제의 첨가량에 따라 스트론튬-산화알루미늄계 축광체에 대해서 측정된 발광세기를 나타낸 그래프이다.
도면에서 나타난 바와 같이 융제의 첨가량이 증가되면 발광세기가 크게 증가하여 0.5몰에서 가장 높은 발광세기를 나타내고 그 이상으로 첨가되면 오히려 감소하는 경향을 나타낸다. 따라서, 융제의 적정 첨가량은 0.5몰임을 알 수 있다.
(4) 반응연료의 영향
도 8은 연소반응법으로 스트론튬-산화알루미늄계 조성의 분말을 합성하기 위해서 사용되는 반응연료의 혼합되는 양[반응연료/산화제(스트론튬염과, 알루미늄염과, 부활제와, 공부활제가 혼합된 원료)]에 따른 축광체의 발광세기를 나타낸 그래프이다.
도면에서 나타난 바와 같이 반응연료의 혼합되는 양이 증가되면 발광세기가 크게 증가하여 산화제와 반응연료의 혼합비가 1.5에서 가장 높은 발광세기를 나타내고 그 이상의 크기로 혼합되면 오히려 감소하는 경향을 나타낸다. 따라서, 반응연료의 적정 혼합비는 산화제 대비 1.5 정도임을 알 수 있다.
(5) 발광시트의 축광특성
상기에서 설명된 스트론튬-산화알루미늄계 축광체 분말을 합성수지와 혼합하여 발광시트(10)를 제조하고, 축광특성을 고찰하였다.
합성수지 및 수지경화제에 혼합되는 축광체분말의 중량비를 서로 다르게 혼합하여 발광휘도(세기)를 측정하였다.
즉, 합성수지와 수지경화제의 혼합비율을 2.0:1.0의 중량비로 고정하고, 축광체분말의 중량비를 25중량%에서 50중량%의 범위로 변화시키고, 발광휘도를 측정하기 위해 여기광원으로 Hg-램프(350㎚)를 사용하여 약 10분간 조사하였다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 축광체분말의 양이 40중량%까지는 발광휘도가 거의 축광체분말의 양에 비례하여 증가하다가, 그 이상이 되면 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서, 발광시트(10) 제조시 적정한 축광체분말의 혼합비는 합성수지와 수지경화제의 혼합 중량 대비 약 40중량% 정도임을 알 수 있었다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 발광시트 11 : 축광층
12 : 투명수지층 13 : 접착층

Claims (9)

  1. 스트론튬염(Sr(NO3)2), 알루미늄염(Al(NO3)2·9H2O), 부활제, 공부활제를 0.97 : 2.0 : 0.005 : 0.01의 몰비(molar ratio)로 혼합하고, 융제를 첨가한 후 반응연료를 사용하여 가열 및 열처리하여 연소반응시킴으로서, 황록색 발광을 나타내는 스트론튬-산화알루미늄(SrO-Al2O3)계 축광체분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법.
  2. 스트론튬염(Sr(NO3)2)과, 알루미늄염(Al(NO3)2·9H2O)과, 융제와, 반응연료를 증류수와 혼합하여 용해시키는 제1용액 용해단계와;
    부활제와, 공부활제를 산성수와 혼합하여 용해시키는 제2용액 용해단계와;
    제1용액과, 제2용액을 서로 혼합하여 교반하는 단계와;
    교반된 혼합용액을 노 내에서 가열 및 연소반응시켜 스트론튬-산화알루미늄 조성의 분말을 생성하는 단계와;
    생성된 분말을 수소 환원 분위기에서 고온 열처리하여 스트론튬-산화알루미늄(SrO-Al2O3)계 축광체분말을 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 융제는 산화붕소(B2O3)가 사용되고, 반응연료는 유레아(NH2CONH2)가 사용되며, 부활제는 산화유로피움(Eu2O3)이 사용되고, 공부활제는 산화디프로시움(Dy2O3)이 사용됨을 특징으로 하는 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법.
  4. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응연료는 스트론튬염과, 알루미늄염과, 부활제와, 공부활제가 혼합된 원료에 대하여 1:0.5~3.0의 몰비 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 융제는 스트론튬염과, 알루미늄염과, 부활제와, 공부활제가 혼합된 원료에 대하여 1:0.1~0.8의 몰비 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 축광체분말을 제조하는 단계에서는 합성된 분말을 수소 환원 분위기에서 1100~1500℃의 온도로 2~6시간 열처리하는 것을 특징으로 하는 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항의 제조방법에 의해 제조한 것을 특징으로 하는 연소반응법을 이용한 축광체분말.
  8. 제 7항에 의해 제조된 축광체분말을 합성수지와 수지경화제와 혼합 및 건조하여 연질의 축광층(11)을 형성하고, 상기 축광층(11) 표면에 투명수지층(12)을 부착하며, 상기 축광층(11) 이면에 접착층(13)을 부착한 것을 특징으로 하는 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 발광시트는 태양광이 차단되거나 어두운 환경에서의 야광표지판, 광고판, 간판, 데코레이션장식, 조명기구 중 어느 하나에 부착하여 사용하는 것을 특징으로 하는 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트.
KR1020100110371A 2010-11-08 2010-11-08 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트 KR101250142B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100110371A KR101250142B1 (ko) 2010-11-08 2010-11-08 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100110371A KR101250142B1 (ko) 2010-11-08 2010-11-08 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120048906A KR20120048906A (ko) 2012-05-16
KR101250142B1 true KR101250142B1 (ko) 2013-04-04

Family

ID=46266991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100110371A KR101250142B1 (ko) 2010-11-08 2010-11-08 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101250142B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101311638B1 (ko) * 2012-05-30 2013-09-25 서울시립대학교 산학협력단 축광체를 이용한 광고장치 및 그 광고장치의 제조방법
KR101486065B1 (ko) * 2013-05-23 2015-01-26 주식회사 하슬라 축광체 조성물 및 이의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0174088B1 (ko) * 1995-07-03 1999-03-20 김학선 졸-겔법에 의한 축광재료의 제조방법
JP2005232414A (ja) 2004-02-23 2005-09-02 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd アルミン酸ストロンチウム系蓄光粉末及びその製造方法
KR20050101151A (ko) * 2005-10-01 2005-10-20 김정식 스트론튬-바륨 알루미네이트계 형광체 제조

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0174088B1 (ko) * 1995-07-03 1999-03-20 김학선 졸-겔법에 의한 축광재료의 제조방법
JP2005232414A (ja) 2004-02-23 2005-09-02 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd アルミン酸ストロンチウム系蓄光粉末及びその製造方法
KR20050101151A (ko) * 2005-10-01 2005-10-20 김정식 스트론튬-바륨 알루미네이트계 형광체 제조
KR100733009B1 (ko) 2005-10-01 2007-06-27 서울시립대학교 산학협력단 스트론튬-바륨 알루미네이트계 형광체 제조

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120048906A (ko) 2012-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100700231B1 (ko) 일광 형광성 안료
US8928005B2 (en) Light-emitting device
CN1207758A (zh) 蓄光性荧光体
CN103160278A (zh) 一种红色长余辉发光材料及其制备方法
CN102965103A (zh) 一种超细稀土硅酸镁锶发光粉体及其制备技术
CN110387235A (zh) 近红外发光荧光体、荧光体混合物、发光元件以及发光装置
JP2010270196A (ja) 蛍光体及び蛍光体の製造方法、並びに、蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、画像表示装置及び蛍光塗料
Singh et al. Eu3+ and Dy3+ activated Sr2V2O7 phosphor for solid state lighting
Khattab et al. Preparation of strontium aluminate: Eu2+ and Dy3+ persistent luminescent materials based on recycling alum sludge
Lou et al. Synthesis and phosphorescence mechanism of yellow-emissive long-afterglow phosphor BaAl2Si3O4N4: Yb2+
Yildirim et al. Boosting optical performance of polymer embedded phosphors using iodine-free and iodine-decorated sol-gel synthesized α-Fe2O3
CN103154196A (zh) Mn活化的磷光体
WO2011117791A1 (en) Led-based lighting device comprising a plurality of luminescent materials
KR101250142B1 (ko) 연소반응법을 이용한 축광체분말 제조방법 및 그 축광체분말과, 상기 축광체분말을 이용하여 제조한 발광시트
RU2396302C1 (ru) Люминофор для световых источников
Naktode et al. Effective red-orange emitting CaMgPO4Cl: Sm3+ halophosphate phosphor
CN101671561A (zh) 蓝色长余辉发光七铝酸十二钙粉体制备方法
CN105802618A (zh) 一种余辉可调发光材料及其制备方和使用它的led照明装置
KR101779141B1 (ko) 실리케이트계 장잔광 형광체, 및 그의 제조 방법
KR101311638B1 (ko) 축광체를 이용한 광고장치 및 그 광고장치의 제조방법
KR100733009B1 (ko) 스트론튬-바륨 알루미네이트계 형광체 제조
US8686626B2 (en) Oxynitride-based phosphor and light emitting device including the same
CN107722978B (zh) 一种多组分氧化物长余辉发光材料及其制备方法
CN113061432A (zh) 一种高稳定性多功能白磷钙石型荧光粉的制备方法及应用
KR20160133548A (ko) 유로퓸 또는 사마륨-도핑된 테르븀 몰리브덴산염

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160202

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170316

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180124

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190201

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200203

Year of fee payment: 8