(57)【要約】【課題】高品質な蛍光体を高い製造歩留りで製造でき、また製造リードタイムが短縮され、製造コストが低減することが可能な蛍光体の製造方法を提供する。【解決手段】蛍光体の原料粉末である蛍光体基材，付活剤およびフラックス剤を湿式混合により混合して蛍光体基材含有スラリーを調製する原料混合工程と、この蛍光体基材含有スラリーを乾燥して蛍光体混合物を調製する乾燥工程と、乾燥した蛍光体混合物を焼成して蛍光体を調製する焼成工程とを備える蛍光体の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体の原料粉末である蛍光体基材，付活剤およびフラックス剤を湿式混合により混合して蛍光体基材含有スラリーを調製する原料混合工程と、この蛍光体基材含有スラリーを乾燥して蛍光体混合物を調製する乾燥工程と、乾燥した蛍光体混合物を焼成して蛍光体を調製する焼成工程とを備える蛍光体の製造方法。
【請求項２】
前記蛍光体基材は、硫化亜鉛を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の蛍光体の製造方法。
【請求項３】
前記原料混合工程において、原料粉末を純水を用いて湿式混合することを特徴とする請求項１記載の蛍光体の製造方法。
【請求項４】
前記原料混合工程において、湿式混合した後に蛍光体基材含有スラリーを静置沈降処理することを特徴とする請求項１記載の蛍光体の製造方法。
【請求項５】
前記乾燥工程において、前記原料混合工程にて湿式混合した蛍光体基材含有スラリーを焼成容器に投入し、この焼成容器を乾燥機に連続的に供給して蛍光体基材含有スラリーを焼成容器ごと連続乾燥することを特徴とする請求項１記載の蛍光体の製造方法。
【請求項６】
前記乾燥工程において、遠赤外線ヒーターおよび熱風循環装置のうち少なくとも一方を使用して蛍光体基材含有スラリーを乾燥することを特徴とする請求項１記載の蛍光体の製造方法。
【請求項７】
前記乾燥工程で焼成容器ごと蛍光体基材含有スラリーを連続乾燥した後、前記焼成工程において焼成容器に蓋をして焼成することを特徴とする請求項１記載の蛍光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光体の製造方法に係り、特に、蛍光体を製造する際の製造歩留りを向上させ、製造工程を簡略化して、蛍光体の製造コストを低減できる蛍光体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蛍光体の製造方法としては、例えば、蛍光体基材が硫化亜鉛である場合、生成された硫化亜鉛を純水に溶解して蛍光体基材含有スラリーとし、常温の純水に溶解する付活剤およびフラックス剤を、硫化亜鉛の溶解後に蛍光体基材含有スラリーに投入し、湿式混合する方法がある。この湿式混合された蛍光体基材含有スラリーを静置乾燥方式の乾燥機にて乾燥し、蛍光体基材含有スラリーを冷却した後、溶解により混合することが不可能なフラックス剤を投入して乾式混合機にて混合する。すべての原料の混合が終了した後に、蛍光体基材含有スラリーを焼成容器に一定量ずつ供給し、焼成容器に蓋をして焼成する。
【０００３】
この従来の蛍光体の製造方法においては、添加する材料の溶解度により混合工程を分割して行い、添加される付活剤およびフラックス剤が微量でも、原料粉末が均質に混合されるよう工夫して蛍光体を製造している。
【０００４】
従来の蛍光体の製造方法の例としては、２度の焼成工程を経て蛍光体の輝度を向上させる蛍光体の製造方法がある（例えば、特許文献１参照。）
また、蛍光体を製造するための蛍光体基材含有スラリー組成物としては、緻密で付着力が強い蛍光体膜が得られる蛍光体基材含有スラリーがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１９３３７８号公報（段落［００１７］〜［００２３］）
【０００６】
【特許文献２】
特開平１１−１７２２４２号公報（段落［００１４］〜［００１５］）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の蛍光体の製造方法は、十分に均質で高品質な蛍光体を製造するために、複雑な製造工程を必要とする難点がある。例えば、従来の蛍光体の製造方法は、材料投入工程，湿式混合工程，乾燥工程，乾式混合工程および焼成工程から構成されるが、この製造方法により蛍光体を製造する場合、二度の乾燥工程を経ることから、蛍光体の製造リードタイムが長く、また製造設備が複雑であり、ランニングコストも高くなるという問題点があった。
【０００８】
また、製造工程および製造設備を簡略化すると、蛍光体原料の混合工程における混合斑や、焼成工程における焼成斑が生じやすいという問題点もあった。
【０００９】
また、従来の蛍光体の製造方法は、製造工程が複雑であるため、蛍光体を連続的に製造することが困難であり、また、一製造ラインで使用の異なる多品種の蛍光体の製造や、小ロットでの蛍光体の生産には適しておらず、そのため、蛍光体の製造コストが増大していた。
【００１０】
従って、蛍光体の製造リードタイムを短縮し、高品質の蛍光体を低コストで製造することが可能な蛍光体の製造方法が求められていた。
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、高品質な蛍光体を高い製造歩留りで製造し、また製造リードタイムが短縮され、製造コストを低減することが可能な蛍光体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意研究し、蛍光体の製造方法において、原料の混合工程を湿式混合のみとし、また、乾燥工程において、蛍光体原料を連続的に乾燥機に供給することにより、蛍光体の製造リードタイムを短縮し、さらに均一で安定した品質の蛍光体が製造可能であるとの知見を得て、本発明を完成させた。
【００１３】
すなわち、本発明に係る蛍光体の製造方法は、蛍光体の原料粉末である蛍光体基材，付活剤およびフラックス剤を湿式混合により混合して蛍光体基材含有スラリーを調製する原料混合工程と、この蛍光体基材含有スラリーを乾燥して蛍光体混合物を調製する乾燥工程と、乾燥した蛍光体混合物を焼成して蛍光体を調製する焼成工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
上記構成の製造方法によれば、蛍光体を製造する際に、原料である蛍光体基材、フラックス剤および付活剤を均質に混合するために、従来のように乾式混合と湿式混合とを組み合わせずに、湿式混合のみにより混合することにより、原料粉末の混合斑が効果的に解消され、また蛍光体の製造歩留りが向上するため、十分に高品質な蛍光体が得られる。従って、蛍光体の製造工程がより簡略化されることにより、製造リードタイムが短縮されて、蛍光体の製造コストが効果的に抑制される。
【００１５】
また、上記蛍光体の製造方法において、前記蛍光体基材は、硫化亜鉛を主成分とすることを特徴とすることが好ましい。
【００１６】
蛍光体の原料の構成としては、例えば、蛍光体基材として硫化亜鉛を用いた場合、重量（質量）比で硫化亜鉛１００に対して、付活剤としての銅化合物０．０８、金化合物０．０１、フラックス剤としてのアルミ化合物０．３、硫黄５．０等の混合比率により原料を混合して製造した蛍光体が好適な組成例として挙げられる。なお、付活剤およびフラックス剤としては、上記以外にも一般的に使用されているものが適用可能である。また、その添加量も蛍光体基材１００重量部に対し、付活剤０．０１〜０．２重量部、フラックス剤０．１〜１０重量部程度が目安となるが、特に限定されるものではない。
【００１７】
一方、この蛍光体の製造方法において、前記乾燥工程は、前記原料混合工程において湿式混合した蛍光体基材含有スラリーを焼成容器に投入し、この焼成容器を乾燥機に連続的に供給して蛍光体基材含有スラリーを焼成容器ごと連続乾燥することが好ましい。また、この乾燥工程は、遠赤外線ヒーターおよび熱風循環装置のうち、少なくとも一方を使用して行うことが好ましい。
【００１８】
この蛍光体の製造方法は、乾燥工程において蛍光体基材含有スラリーを焼成容器に投入し、この焼成容器ごと乾燥機に供給して連続的に乾燥することが好ましい。この態様によれば、蛍光体を連続的に乾燥することが可能であり、蛍光体の製造リードタイムが短縮され、製造コストが削減される。
【００１９】
また、上記乾燥機において、遠赤外線ヒーターと熱風循環器とを組み合わせて使用することにより、より効率的に蛍光体基材含有スラリーを乾燥することができる。
【００２０】
この蛍光体の製造方法において、原料（蛍光体基材、フラックス剤、付活剤）の混合工程は、乾式混合を採用せずに湿式混合のみで行う。この湿式混合は、純水（イオン交換水）を用いて行うことが好ましい。
【００２１】
本発明者らの知見によると、蛍光体の原料の混合を湿式混合のみで行っても、十分に混合することが可能であり、十分に均質な蛍光体を製造することが可能である。また湿式混合に使用する媒体としては、不純物が少ない媒体であることが好ましく、純水（イオン交換水）が好適に使用できる。
【００２２】
さらに、上記蛍光体の製造方法において、前記原料混合工程において、蛍光体基材含有スラリーを静置沈降処理することが好ましい。
【００２３】
焼結前の蛍光体基材含有スラリーは、焼結斑を防止するため、濃度が一定であることが好ましい。この蛍光体の製造方法は、湿式混合工程の前に蛍光体基材含有スラリーを静置沈降処理することにより、蛍光体基材含有スラリーの濃度を一定に保ち、蛍光体の焼結斑を防止して高品質の蛍光体を得ることが可能である。
【００２４】
また、蛍光体の製造方法において、前記焼成工程は、前記乾燥工程において焼成容器ごと蛍光体基材含有スラリーを連続乾燥した後、焼成容器に蓋をして焼成することが好ましい。
【００２５】
蛍光体基材含有スラリーを焼成して蛍光体を製造する際には、酸素等の不純物や有害物が蛍光体に取り込まれることを防止するため、焼成容器内の雰囲気を清浄に調整することが重要である。しかしながら、焼成中に焼成容器内で生成するガスによる焼成容器内の内圧の上昇を防止するため、焼成容器を完全に密封することは避けなければならない。
【００２６】
そこでこの蛍光体の製造方法においては、焼成容器に蓋をし、外気の焼成容器内への流入を防止する一方で、焼成容器内の内圧が上昇した場合にのみ、内部ガスを外部に流出させることにより、焼成容器内の雰囲気の汚染を防止しつつ、焼成容器の破損を防止する構成とした。
【００２７】
以上説明のとおり、本発明に係る蛍光体の製造方法によれば、蛍光体の原料を均質に湿式混合しているため、蛍光体の製造歩留りが向上し、また製造リードタイムが短縮されるため、高品質な蛍光体をより低い製造コストで量産することが可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る蛍光体の製造方法の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して以下に具体的に説明する。
【００２９】
図１に実施例１に係る蛍光体の製造方法の工程図を示し、図２に実施例２に係る蛍光体の製造方法の工程図を示し、図３に実施例３の蛍光体に係る製造方法の製造工程の工程図を示す。
【００３０】
また、図４に比較例１に係る蛍光体の製造方法（従来の製造方法）の製造工程の工程図を示し、さらに、図５に比較例２に係る蛍光体の製造方法の工程図を示す。
【００３１】
実施例１〜実施例３，比較例１および比較例２の蛍光体の製造方法の各工程について以下に詳細に記載する。
【００３２】
実施例１（本発明に係る蛍光体の製造方法のもっとも好ましい実施例）
（工程１１：原料調整）３００Ｌの純水を撹拌槽に投入し、次に撹拌機にて純水を撹拌しながら、硫化亜鉛１００ｋｇを、二次粒子が分散するように徐々に投入して蛍光体基材含有スラリーとした。この蛍光体基材含有スラリーを１時間以上撹拌したところで、１００メッシュ相当のナイロン製網を通して蛍光体基材含有スラリーに含まれる異物を除去して湿式混合槽に投入した。次に、付活剤である硫化銅５０〜８０ｇと、塩化金酸８〜１５ｇをそれぞれ３Ｌの純水に溶解した。
【００３３】
（工程１２：湿式混合）次に、蛍光体基材含有スラリーを湿式混合槽に移送した後、この蛍光体基材含有スラリーを静置沈降させて濃度を安定させて、上澄み液を排水した。続いてこの蛍光体基材含有スラリーを再度撹拌し、先ほど溶解した付活剤（硫酸銅および塩化金酸）を湿式混合槽に投入して混合した。３０分撹拌したのち、フラックス剤である沃化アンチモン３０〜７０ｇと、フッ化アルミニウム２００〜４００ｇおよび硫黄４〜１０ｇを計量して投入した。フラックス剤を投入した後、さらに蛍光体基材含有スラリーを１時間撹拌した。
【００３４】
（工程１３：計量）次に、湿式混合槽に付帯する計量装置に焼成容器をセットし、風袋引き軽量後、湿式混合が終了した蛍光体基材含有スラリーを供給した。供給量は、焼成容器１つに対して所定量（６．２ｋｇ、乾燥重量換算３．２ｋｇ）を供給した。
【００３５】
（工程１４：乾燥）次に、計量後の蛍光体基材含有スラリーを搬送装置により連続乾燥機に搬送した。このとき、次工程である焼成工程（工程１５）における焼成炉の処理能力に合わせて焼成容器を乾燥機に供給し、蛍光体基材含有スラリーの乾燥を実施した。連続乾燥機の出口においてスラリーの乾燥状態を確認し、カーボンをベッセルに詰め、焼成容器に投入して蓋を載せた。
【００３６】
（工程１５：焼成）従来の蛍光体の製造方法と同様に蛍光体基材含有スラリーを焼成し、焼成後冷却させたのち焼成容器を取出し、計量装置に運搬した。
【００３７】
実施例２（実施例１において蛍光体基材含有スラリーの静置沈降処理を行わない実施例）
（工程２２：湿式混合）実施例１と同様の原料調整工程（工程１１）において原料を調整したあと、蛍光体基材含有スラリーを湿式混合槽に移送し、静置沈降処理を行わずに３００Ｌの水位のまま撹拌した。次に、前工程において溶解した付活剤（硫酸銅および塩化金酸）を湿式混合槽に投入して混合した。この蛍光体基材含有スラリーを３０分撹拌したのち、フラックス剤である沃化アンチモン３０〜７０ｇと、フッ化アルミニウム２００〜４００ｇおよび硫黄４〜１０ｇを計量して投入し、さらに１時間撹拌した。
【００３８】
実施例１と同様の計量工程（工程１３）、乾燥工程（工程１４）および焼成工程（工程１５）を経て蛍光体を製造した。
【００３９】
実施例３（実施例１において蛍光体基材含有スラリーの乾燥をバッチ処理により行った実施例）
（工程３４：乾燥）実施例１と同様の原料調整工程（工程１１）および湿式混合工程（工程１２）により原料を混合した後、焼成容器を秤上にセットし、風袋引き計量後、湿式混合後の蛍光体基材含有スラリーを焼成容器に供給した。この蛍光体基材含有スラリー供給後の焼成容器を計量した後、焼成容器を乾燥機に挿入し、乾燥および冷却を実施した。スラリーの乾燥状態を確認した後、カーボンをベッセルに詰めて焼成容器に入れて蓋を載せた。１つの焼成容器の乾燥が終了した後、新たな焼成容器を乾燥機に挿入して、同様の乾燥工程を繰り返し行った。
【００４０】
上述の乾燥工程を経た蛍光体基材含有スラリーを、実施例１と同様の焼成工程（工程１５）により焼成し、蛍光体を製造した。
【００４１】
比較例１（原料の混合を湿式混合および乾燥混合により行う比較例）
（工程４２：湿式混合）実施例１と同様の原料調整工程（工程１１）の後、蛍光体基材含有スラリーを湿式混合槽に移送し、静置沈降させて濃度を安定させて、上澄み液を排水した。続いて蛍光体基材含有スラリーを再度撹拌し、工程１１において溶解した付活剤（硫酸銅および塩化金酸）を湿式混合槽に投入して混合した。この蛍光体基材含有スラリーを３０分撹拌したのち、フラックス剤である沃化アンチモン３０〜７０ｇを投入した。
【００４２】
（工程４３：乾燥）湿式混合槽の下に付帯する移送ポンプにより乾燥機に装着した乾燥容器に蛍光体基材含有スラリーを供給して乾燥および冷却を実施した。
【００４３】
（工程４４：乾式混合）蛍光体基材含有スラリーの乾燥し冷却して蛍光体乾燥品とした後、混合機上部のホッパーから蛍光体乾燥品の半分を投入し、さらにフッ化アルミニウムおよび硫黄を計量して半分量投入した。次に、残りの蛍光体乾燥品を混合機に投入し、残りのフッ化アルミニウムおよび硫黄を投入した。次に混合機の投入口を閉めて、１時間乾式混合を行って乾式混合品を得た。
【００４４】
（工程４５：焼成）焼成容器１器につき、３．２ｇの乾式混合品を供給し、カーボンをベッセルに詰めて焼成容器に入れた後、蓋を載せて焼成し、蛍光体を製造した。
【００４５】
比較例２（原料の混合を乾式混合のみにより行う比較例）
（工程５２：乾式混合）硫化亜鉛１００ｋｇの半分を乾式混合機に投入し、次に付活剤である硫化銅７８．６ｇと塩化金酸１２．５ｇを用意し、その半分量を乾式混合機に投入した。次に、フッ化アルミニウムおよび硫黄を計量し、その半分量を乾式混合機に投入した。次に、残りの硫化亜鉛を乾式混合機に投入し、続いて硫化銅，塩化金酸およびフッ化アルミニウムの残り全量を投入した。次に乾式混合機の蓋を閉めて、１時間乾式混合して乾式混合品を得た。この乾式混合品を、比較例１と同様の焼成方法（工程４５）により焼成し、蛍光体を製造した。
【００４６】
実施例１〜実施例３および比較例１，比較例２の各蛍光体の製造方法の製造工程を示すと以下のようになる。
実施例１
工程１１→工程１２→工程１３→工程１４→工程１５
実施例２
工程１１→工程２２→工程１３→工程１４→工程１５
実施例３
工程１１→工程１２→工程３４→工程１５
比較例１
工程１１→工程４２→工程４３→工程４４→工程４５
比較例２
工程５２→工程４５
【００４７】
このようにして製造した実施例１〜実施例３の蛍光体と、比較例１および比較例２の蛍光体について、それぞれの蛍光体の歩留り、製造リードタイム、作業者の加工時間および製品の良品率について評価し、比較検討した。比較検討結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１の試験結果について比較検討すると、実施例１〜実施例３の蛍光体の製造方法は、比較例１の製造歩留りが０．７５であったのに対して、製造歩留りがそれぞれ実施例１が０．８４、実施例２が０．８４、実施例３が０．８５と向上しており、本発明の蛍光体の製造方法が生産性の向上に寄与することが明白となった。なお、製造歩留りとは、投入した蛍光体原料から製造された蛍光体の収率を示す。具体的には、（得られた蛍光体量／投入した蛍光体基材量）で計算したものであり、１が最大値となる。
【００５０】
一方、製造された蛍光体の全体量に対する焼成斑のない良品の比率を示す良品率について比較すると、比較例１の良品率を１００とした場合の各実施例の良品率は、実施例１が１０８、実施例２が１１０、実施例３が１０８であり、各実施例において比較例１の蛍光体の製造方法に比較して、約１０％の生産能力の向上が見込めることが判明した。
【００５１】
一方、各蛍光体の製造方法による製造リードタイム（表１にＬ／Ｔで示す）について比較例１の製造リードタイムを基準値１００として比較すると、実施例１の蛍光体の製造方法における製造リードタイムが特に向上され、その製造リードタイムは、５０．０であった。また実施例２の蛍光体の製造方法における製造リードタイムが８０．９であり、さらに実施例３の蛍光体の製造方法においては、製造リードタイムが９７．２であり、比較例１に比較してどの実施例においても製造コストの削減が可能であることが判明した。特に、実施例１の蛍光体の製造方法は、製造リードタイムの短縮効果が良好であった。
【００５２】
また、比較例２の蛍光体の製造方法は、製造リードタイムが２４．５であり、比較例１より製造リードタイムは短縮されるが、製造された蛍光体の品質が低く、焼成斑が多いため良品率が低く、蛍光体の製造方法として適切でなかった。
【００５３】
さらに、実施例１と実施例２とを比較すると、実施例１の製造リードタイムが５０．０であるのに対して、実施例２の製造リードタイムは８０．９と高く、実施例１において蛍光体基材含有スラリーの静置沈降処理を行うことにより製造時間を短縮することが可能であることが明白となった。
【００５４】
さらに、実施例１と実施例３との比較によれば、実施例１の製造リードタイムが５０．０であるのに対して、実施例３の製造リードタイムは９７．２と高く、乾燥工程を連続乾燥工程とすることによる実施例１の優位性が明白となった。
【００５５】
さらに、各実施例および比較例の蛍光体の製造方法におけるマテリアルハンドリング時間（作業者の加工時間；表１にＭ／Ｈで示す）を比較例１のマテリアルハンドリング時間を１００として比較すると、実施例１および実施例２の蛍光体の製造方法におけるマテリアルハンドリング時間が特に向上されており、そのマテリアルハンドリング時間は、それぞれ５０．６であった。また実施例３の蛍光体の製造方法は、製造リードタイムが７２．７であり、比較例１に比較してどの実施例においても製造コストの削減が可能であることが判明した。
【００５６】
また、実施例１と実施例３とをマテリアルハンドリング時間（Ｍ／Ｈ）について比較すると、実施例１のマテリアルハンドリング時間が５０．６であるのに対して、実施例３のマテリアルハンドリング時間は、７２．７であった。従って、実施例１において蛍光体基材含有スラリーを連続乾燥処理することにより製造時間を短縮し、製造コストを低減することが可能であることが明白となった。
【００５７】
また、比較例２の蛍光体の製造方法によれば、良品率は７５％と最も低く、原材料を乾式混合だけにより混合すると、混合斑による焼成斑の発生率が高く、蛍光体として性能を満足する品質の蛍光体を提供することが不可能であった。
【００５８】
本発明に係る蛍光体の製造方法は、乾式混合を行わないため、従来の蛍光体の製造方法に比較して工程が簡略化されており、また、製造歩留りが向上するため、製造コストを削減することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明に係る蛍光体の製造方法によれば、蛍光体の原料を均質に湿式混合しているため蛍光体の製造歩留りが向上し、また製造リードタイムが短縮されるため、高品質な蛍光体をより低い製造コストで製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蛍光体の製造方法の製造工程を示すフロー図。
【図２】本発明に係る蛍光体の製造方法の製造工程を示すフロー図。
【図３】本発明に係る蛍光体の製造方法の製造工程を示すフロー図。
【図４】従来の蛍光体の製造方法の製造工程を示すフロー図。
【図５】混合工程を乾式混合のみとした蛍光体の製造方法の製造工程を示すフロー図。
【符号の説明】
１１  原料調整工程
１２  湿式混合工程（静置沈降処理あり）
１３  計量工程
１４  連続乾燥工程
１５  焼成工程
２２  湿式混合工程（静置沈降処理なし）
３４  バッチ式乾燥工程
４２  湿式混合工程（静置沈降処理あり）
４３  バッチ式乾燥工程
４４  乾式混合工程
４５  焼成工程
５２  乾式混合工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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