(57)【要約】【課題】ＺｎＯよりも紫外線をカットする波長を長波長側にシフトさせて紫外線カット能力を向上でき且つ低コストにすることを課題とする。【解決手段】単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が１２〜６：１であることを特徴とする紫外線遮断材料。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が１２〜６：１であることを特徴とする紫外線遮断材料。
【請求項２】
前記単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分としたものを被膜状に形成された状態で７００〜６００℃で熱処理されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線遮断材料。
【請求項３】
請求項１記載の紫外線遮断材料を粉砕したものに、無機または有機バインダーを混ぜて成膜して得られることを特徴とする可視光選択透過フィルター。
【請求項４】
請求項１記載の紫外線遮断材料を主成分とするものを粉砕したものを金属酸化物で表面処理し、これを透光性樹脂に混合して成型して得られることを特徴とする可視光選択透過樹脂材料。
【請求項５】
前記金属酸化物がＳｉ，Ａｌ，Ｚｒの少なくとも一種の金属からなる酸化物であることを特徴とする請求項５記載の可視光選択透過樹脂材料。
【請求項６】
透光性容器の内面または外面に、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が１２〜６：１である紫外線遮断材料から形成された紫外線遮断層が設けられており、前記透光性容器の内部に発光手段が配設されていることを特徴とする光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線遮断材料、この紫外線遮断材料を用いた可視光選択透過フィルター、可視光選択透過樹脂材料及び光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、家屋、ビルディング等の建造物、電車、自動車、航空機等の輸送機等の窓、あるいは冷蔵もしくは冷凍ショーケース等に用いられるガラスの表面には、赤外線による温度上昇を軽減したり、また紫外線による各種構造物や食品、その他の物品等の劣化を防止するために、一般に赤外線と紫外線との少なくとも一方を反射または吸収する樹脂製フィルムが貼着されている。
【０００３】
従来、例えば紫外線をカットするための膜材料には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系材料が主に使用されている。ところで、紫外線をカットするために使用されているＺｎＯ遮断膜では、カット波長は約３８０ｎｍ以下であるが、より長波長側のカットが望ましく、例えばＢｉまたはＩｎをドープしたＺｎＯ系材料が提案されている。一方、熱線をカットする膜材料には、例えば錫ドープ酸化インジウム粉末（ＩＴＯ粉末）が使用されているが、同時に３００〜４００ｎｍの紫外線をカットする材料はほとんど知られていない。紫外線と赤外線の両者をカットする膜材料としては、例えばＺｎＯ：Ａｌや、（ＺｎＯ）ｋ・Ｉｎ２Ｏ３（ｋ＝２〜２０）の六方晶複合酸化物（ｋ：偶数）が提案されている（特許文献１）。しかし、これらの膜材料では、紫外線のカットはＺｎＯと同等か、あるいはカット波長が幾分短波長側にシフトするため若干低下する。
【０００４】
また、周知のように、水銀輝線の深紫外線（２５４ｎｍ）を使用して、可視光を放射する光源としての蛍光ランプでは、近紫外光（３６５ｎｍ）や可視光（４０５ｎｍ）等にも水銀輝線のスペクトルが存在している。ここで、主な昆虫のすう光曲線は３７０ｎｍ付近が最大であることから、従来、低誘虫仕様の蛍光ランプには３８０ｎｍ以下の波長をカットする紫外線遮断膜が塗布されている。このような紫外線遮断膜の材料の多くは、耐久性、コスト面からＺｎＯやＴｉＯ２が使用されている。
【０００５】
更に、従来、ガラス基板の表面に金属酸化物被膜を形成し、該被膜が酸化ビスマスを含有した紫外線透過防止ガラス（特許文献２）、あるいは酸化チタン、酸化セリウム及び酸化ビスマスを含有した光学薄膜（特許文献３）が知られている。
【特許文献１】特開２００３−３３６０３４号公報
【特許文献２】特開平７−５３２４０号公報
【特許文献３】特開平１０−２３６８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、昆虫のすう光曲線の分布は長波長側が５５０ｎｍまで広がっており、ＺｎＯのようなカット材料ではカット波長が約３８０ｎｍ以下であるため、非誘虫作用を効果的に得るにはより長波長側のカットが望ましい。また、蛍光ランプは照明用途であるため、人間の視感度曲線の下限の波長である４１０ｎｍ以上をカットするのはランプ効率、演色性の観点から好ましくない。しかし、これらの条件を満たす適切な無機材料が存在しないので、約４１０ｎｍ前後のカットは、プラスチック製フィルムやチューブあるいは有機化合物を使用することで実用化されている。
【０００７】
ここで、プラスチック製フィルムやチューブあるいは有機化合物を用いる場合には、蛍光ランプの外管へ被覆するため製造が煩雑であるとともに、コストも高くなる。また、耐熱性や紫外線による劣化に対する耐久性も問題である。更に、ＺｎＯにＩｎをドープした膜が長波長側までカットできることが特許文献１に開示されているが、材料と製造コストや工程数が多いという問題点があった。
【０００８】
本発明は、こうした問題点を解消するためになされたもので、ＺｎＯよりも紫外線をカットする波長を長波長側にシフトさせて紫外線カット能力を向上でき且つ低コストの紫外線遮断材料、及びこの材料を用いた可視光選択透過フィルター、可視光選択透過樹脂材料、光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、ＺｎＯにＩｎをドープした膜を蛍光ランプに使用した場合の課題を解決するため、以前（ＺｎＯ）ｋ・Ｉｎ２Ｏ３の粉体を水溶液化して膜にする方法を考えた。しかし、（ＺｎＯ）ｋ・Ｉｎ２Ｏ３の粉体のみでは４１０ｎｍまでのカット率は高いが、５００ｎｍ以上の吸収が多く光束が低下する、あるいは粒径が大きいと紫外線が若干透過してしまう問題があった。こうしたことから、本発明者は、亜鉛複合酸化物の結晶構造を最適化することでカット波長を長波長側にカットさせる発明を提案した。しかし、この提案では紫外カット波長を長波長側にカットさせる目的は達成できたが、複合酸化物にＩｎが含まれる為、コスト高を招くという問題があった。そこで、本発明者は、種々研究を重ねたところ、今回、４００−４３０ｎｍでありＺｎＯよりも紫外カット波長を長波長側にシフトさせて紫外カット能力を向上でき、且つ低コストの紫外線遮断材料を究明するに至った。
【００１０】
請求項１記載の紫外線遮蔽材料は、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が１２〜６：１であることを特徴とする。  
請求項２記載の紫外線遮蔽材料は、前記単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分としたものを被膜状に形成された状態で７００〜６００℃で熱処理されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の可視光選択透過フィルターは、請求項１記載の紫外線遮断材料を粉砕したものに、無機または有機バインダーを混ぜて成膜して得られることを特徴とする。  
請求項４記載の可視光選択透過樹脂材料は、請求項１記載の紫外線遮断材料を主成分とするものを粉砕したものを金属酸化物で表面処理し、これを透光性樹脂に混合して成型して得られることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の可視光選択透過樹脂材料は、前記金属酸化物がＳｉ，Ａｌ，Ｚｒの少なくとも一種の金属からなる酸化物であることを特徴とする。  
請求項６記載の光源は、透光性容器の内面または外面に、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が１２〜６：１である紫外線遮断材料から形成された紫外線遮断層が設けられており、前記透光性容器の内部に発光手段が配設されていることを特徴とする。ここで、発光手段としては、放電による分子（気体）発光、蛍光体層からの励起発光、白熱フィラメントやＬＥＤ等の固定発光をそれぞれ生起する構成が挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率を１２〜６：１とすることにより、短波長吸収端側の透過率５０％波長が４００〜４３０ｎｍであり、ＺｎＯよりも紫外カット波長を長波長側にシフトさせて紫外線カット能力を向上させるとともに、ＺｎＯ：Ｉｎ系材料のＩｎのように高コストの材料を使用することが無いので低コストの紫外線遮断材料、可視光選択透過フィルター、可視光選択透過樹脂材料または光源が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
本発明は、例えば醸造所，製飴所関連、スーパー，コンビニエンスストア，デパートの食品売り場のショーケース等の食品関係、衣料品店，ショーウィンドウ，デパートの衣料品売り場等の衣類関係、学術的に貴重な作品を展示する美術館・博物館関係、印刷工場，製紙工場，書店，文具店，オフィス等の紙製品を多く扱う紙類関係のように広い分野における紫外線遮断材料、ＵＶカットフィルム、ＵＶカットシートとして使用可能である。
【００１５】
本発明において、紫外線遮断材料は、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が１２〜６：１であることを特徴とする。「単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし」とは、両者の配合割合が全体の５０％以上であることを意味する。これらの混合酸化物には酸化亜鉛を混ぜることができる。また、両者の比率が上記範囲を外れると、紫外線のカットが十分でない。具体的には、図３のように、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３の比率が多いと、長波長側の反射率の立ち上がりが遅く、その比率が少ないと立ち上がりが早くなる。なお、図３は単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が９：１の場合の紫外線遮断材料による膜の反射率と波長との関係を示す特性図である。また、図中の符番（ａ）は本発明による曲線、符番（ｂ）は単斜晶Ｂｉ２Ｏ３の比率が９未満の場合の曲線（一点鎖線）、符番（ｃ）はその比率が９を超える場合の曲線（点線）を示す。
【００１６】
本発明の紫外線遮断材料は、前記単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とするものが直接７００〜６００℃で熱処理されていてもよいし、あるいは前記単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とするものが膜の状態で７００〜６００℃で熱処理されていることを特徴とする。ここで、「膜の状態」とは、各々の酸化物を分散した液を混合し、これを膜にしたものを意味する。
【００１７】
本発明の可視選択透過フィルターは、前記単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とするものを粉砕したものに、無機又は有機バインダーを混ぜて成膜することにより得られる。また、前記単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を粉砕したものを金属酸化物で表面処理し、これを透光性樹脂に混合して成型することにより、例えばＵＶカットフィルムやＵＶカットシート等の可視選択透過透明樹脂材料が得られる。ここで、金属酸化物としては、Ｓｉ，Ａｌ，Ｚｒの少なくとも一種からなる金属酸化物が挙げられる。
【００１８】
本発明の実施形態としての光源は、例えば白熱電球やＨＩＤランプ、蛍光ランプが挙げられるが、これらに限定されない。  
本発明において、透光性容器の内面または外面に、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物を主成分とし、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の質量比率が１２〜６：１である紫外線遮断材料から形成された紫外線遮断層が設けることにより、３９５ｎｍ以下の紫外線をほぼ１００％カットでき、４００〜４１０ｎｍの可視光も６０％以上カットできるため、誘虫性が低く、従来の光源よりも虫が集まりにくくなる。また、５００〜７８０ｎｍの可視光は殆ど吸収しないため、本発明の紫外線遮断層が設けられていない光源と比べて光束の低下が少ない。更に、蛍光ランプ取替え時にプラスチックや樹脂のチューブ等で覆う必要がないため、取り付けが簡単である。
【００１９】
（第１の実施形態）  
本発明の第１の実施形態に係る紫外線遮蔽材料は、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の混合酸化物からなり、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が９：１であることを特徴とする。この紫外線遮断材料は次のようにして製造した。即ち、まず、平均粒径約３０ｎｍの単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と平均粒径約５０ｎｍの立方晶ＣｅＯ２の比率を９：１で混合した。次に、この混合物をルツボ内に入れ、大気中６００℃以上例えば６５０℃で５時間熱処理し反応させることにより、粒径約１００ｎｍの紫外線遮断材料を得た。  
これにより、短波長吸収端側の透過率５０％波長が４００〜４３０ｎｍであり高紫外線カットと熱線カット機能を有する紫外線遮断材料の粉末を得た。
【００２０】
得られた粉末をＸ線回折したところ、主成分は単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２であることが確認された。また、反射特性を測定したところ、粉末試料の短波長吸収端側の透過率５０％波長が４００〜４３０ｎｍであり、優れた紫外線カット機能および熱線カット機能を有することが確認された。なお、実際に紫外線遮断材料として使用する場合には、前述の製法で得られた粉末を所定の粒径に粉砕、分級し、必要に応じて所定の表面処理が施されたものが好適である。また、コーティング材料として使用する場合には、有機系または水溶性の分散液等に分散して利用する。
【００２１】
このように、第１の実施形態の紫外線遮断材料によれば、短波長吸収端側の透過率５０％波長が４００〜４３０ｎｍで、ＺｎＯよりも紫外線カット波長を長波長側にシフトさせて紫外線カット能力を向上させ、かつ熱線カット機能を有するという効果が得られた。既述した図３は、第１の実施形態で得られた紫外線遮断材料に無機または有機バインダーを使用して堆積して膜とし、この膜の透過特性を調べたものである。  
なお、第１の実施形態の紫外線遮断材料の粒径は特に限定されないが、光学特性の関係から好ましくは平均粒径１０ｎｍ〜１μｍ、最適には３０ｎｍ〜１００ｎｍである。
【００２２】
また、比較例として、単斜晶Ｂｉ２Ｏ３を使用して第１の実施形態と同様な操作手順で紫外線遮断材料を得た場合、５５０ｎｍ前後から透過率が低下しはじめ、４００ｎｍ付近のカットが低いので、使用困難であることが判明した。
【００２３】
（第２の実施形態）  
図１及び図２は、本発明の第２の実施形態に蛍光ランプ（光源）の説明図であり、図１（Ａ）は同蛍光ランプの一部を切欠して示す全体図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。また、図１は図２（Ａ）の蛍光ランプのバルブ断面を拡大して示す膜構造の模式図である。
【００２４】
蛍光ランプ１１は、直管状のソーダガラス製のガラスバルブ（透光性容器）１２とこのバルブ１２の両端に設けられた口金１３，１３とから構成されている。バルブ１２の内面には、図１（Ｂ）及び図２に示すように、紫外線遮断層としての紫外線カット層１４、蛍光体層１５が順次形成されている。ここで、紫外線カット層１４は単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２からなり、膜厚は１〜５μｍである。前記蛍光体層１５は、ＪＩＳ  Ｚ  ９１１２に規定される３波長域発光形の複数の蛍光体が塗布されたものである。即ち、蛍光体層１５は、波長が約４５０ｎｍ（青色）、５４０ｎｍ（緑色）及び６１０ｎｍ（赤色）の少なくとも３つの単色光が組み合わされる。その結果、蛍光ランプ１１は、色温度がおよそ５０００Ｋの昼白色区分の白色光を照射するようになっている。
【００２５】
上記蛍光ランプ１１は、次のようにして製造した。即ち、まず、平均粒径約３０ｎｍの単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と平均粒径約５０ｎｍの立方晶ＣｅＯ２の比率を９：１で混合した後、６５０℃で５時間熱処理し、粒径約１００ｎｍの単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２による複合酸化物粉体を生成した。次に、この粉体を水溶液にした後、粒径（約１００ｎｍ）の複合酸化物粉体の水溶液をバルブ１２の内面にコーティングした。つづいて、コーティングした層が乾燥した後、３波長蛍光体を塗布し、ベーキング、封止、排気工程を経てバルブ１２の内面に膜厚１μｍの紫外線カット層１４，蛍光体層１５が順次形成された蛍光ランプ（形名ＦＬ２０ＳＳＥＸＤ）を作製した。また、比較例１として実施形態の紫外線カット層を形成していない蛍光ランプも作製した。
【００２６】
なお、第２の実施形態において、紫外線カット層１４はバルブ１２の外面に形成してもよいことはいうまでもないが、ガラス１２への紫外線照射量を少なくしてガラス成分の劣化を抑えるためには、やはりバルブ１２の内面に成膜した方がよい。
【００２７】
第２の実施形態の蛍光ランプによれば、３９５ｎｍ以下の紫外線をほぼ１００％カットでき、４００〜４１０ｎｍの可視光も６０％以上カットできるため、誘虫性が低くなる。屋外評価試験の結果、蛍光ランプよりも虫が集まりにくくなっていることが確認された。また、実施形態の紫外線カット層は５００〜７８０ｎｍの可視光を殆ど吸収しないため、比較例の蛍光ランプと比べて光束の低下が少ない。更に、蛍光ランプの外面に取替え時にプラスチックや樹脂のチューブ等で覆う必要がないため、取り付けが簡単である。
【００２８】
この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的には、上記実施形態では単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２の比率が９：１である場合について述べたが、これに限らず、その比率は１２〜６：１の範囲にあればよい。また、紫外線遮断層の構成は単斜晶Ｂｉ２Ｏ３と立方晶ＣｅＯ２が主成分であるが、これらに例えば酸化亜鉛を混合した層を用いてもよい。更に、紫外線遮断層を構成する酸化物の粒径や紫外線遮断の厚みも、上記実施形態に記載されたものに限らず、適宜組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第２の実施形態に係る蛍光ランプの説明図である。
【図２】図２は、図１の蛍光ランプに使用される膜構造の概略断面図である。
【図３】図３は、図１の蛍光ランプに使用される膜の反射率と波長との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１…蛍光ランプ（光源）、１２…ガラスバルブ、１４…紫外線カット槽（紫外線遮断層）、１５…蛍光体層。
【図１】
2007169538.tif 000002
【図２】
2007169538.tif 000003
【図３】
2007169538.tif 000004