JP4600253B2 - 発光性製品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、案内標識板、安全標識板や安全誘導表示板等の発光性製品及びその製造方法に関するものである。

従来、蓄光顔料を含む樹脂及びゴム製品の成形時、蓄光顔料の機能向上のため片面（発光面）に蓄光顔料濃度を高くする最も効率のよい方法として、熱硬化性樹脂に蓄光顔料を混合し遠心法により成形する方法が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、この方法で成形された蓄光材含有品には、すべてカール現象が発生していた。

これは、無機質である蓄光材を多く含む層は成形後の収縮が少ないが、蓄光材が少ない層は成形後の収縮が大きく、この収縮の違いにより蓄光材が少ない層の方向にカール現象が発生すると考えられる。

このため、上記のような遠心成形法により成形された成形品は平板状にならず、使用される用途が限定されていた（板状で使用される案内板、案内標識、道路標識等には使用できない）。

すなわち、蓄光顔料を含有する平板状の樹脂及びゴム製品を用いる場合には、熱硬化性樹脂に蓄光顔料を均一に混合して成形していた。

しかしながら、この場合には、樹脂、ゴム内部の蓄光顔料の発光を効率よく利用できないことが懸念されていた。

この対策として、蓄光性能を向上させるために、発光面の裏面に白色反射面を設ける技術が知られている（特許文献２参照）。

ここで、特許文献２では、蓄光層、白色層を接着剤で接着、又は、溶剤（ケトン系、エステル系）を含むコーティング剤により層を形成させているが、接着剤により各層を接着するような場合には、充分な接着強度の確保が困難となることが懸念される。又、コーティング剤により層を形成する場合においては、溶剤の除去及び作業の安全性に関して、充分留意する必要がある（コーティング剤に使用するケトン系、エステル系溶剤は共に吸入による中毒及び環境に悪影響をもたらすことが懸念される）ため、できるだけ使用を避けたい工程である。

また、特許文献３には、蓄光層、白色層等の屈折率の異なる半透明層を有する蓄光性シート又はフィルムについて開示されているが、この場合、各層を接着剤にて接着しているため、接着面の強度の確保が困難となることが懸念される。

なお、上記のような遠心成形法で製造されたシート状の発光性成形品に対しては、白色反射面を別工程で取り付ける必要があるが、発光性成形品がカールするために取り付け作業が非常に困難となることが懸念される。
特許第３２９５２２９号公報 特開２００２−３６６０６５号公報 特開平１０−３７１３８号公報

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、遠心成形法により成形される発光性製品のカール現象を抑えるとともに、接着剤により接着することなく、有機溶剤を含有するコーティング剤を使用することなく、蓄光性能を向上させる白色層を発光性製品に設けることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る発光性製品あっては、
熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂よりも比重が大きい第１無機物との第１混合物が、加熱かつ回転させる遠心成形法により成形された成形物に含まれる、前記第１無機物を多く含む層、及び前記第１無機物が少ない層の２つの層と、
前記２つの層が成形された後に、前記熱硬化性樹脂よりも比重が大きい物質であって前記第１無機物とは機能が異なる第２無機物と前記熱硬化性樹脂との第２混合物が前記成形物に注入され前記遠心成形法により前記第１混合物が遠心成形される場合の回転数よりも大きい回転数で遠心成形されることにより、前記２つの層に前記第２無機物を多く含む層、前記第２無機物が少ない層、及び、前記第２無機物を含まない層が順に積層された第２混合物層と、
を備えることを特徴とする。

このように、第１無機物の濃度が異なる２つの層に第２混合物層を積層することにより、第１無機物の濃度が異なる２つの層が形成されることで発生するカール現象を抑制することが可能となり、発光性製品の変形を抑制することができる。

また、第２混合物層を発光性製品の成形時に同時に成形することができるので、発光性製品本体に対する第２混合物層の接合力を高いものとすることができる。また、第２混合物層を接着剤により接着することはなく、より確実に接着強度を確保することができる。また、有機溶剤を含有するコーティング剤を使用することもないため、作業時の安全性に悪影響を及ぼすこともない。

ここで、熱硬化性樹脂としては、ウレタン材を用いることが好適である。

前記第２混合物層として、前記第２無機物を多く含む層、前記第２無機物が少ない層、及び、前記第２無機物を含まない層が成形された場合にも、カール現象が発生することが懸念される。しかしながら、第１無機物の濃度が異なる２つの層が設けられており、特に、第１無機物を多く含む層が存在することにより、カール現象の発生を抑制することができ、発光性製品の変形を抑制することができる。

また、表層に蓄光材を含まない層を形成させることができるので、摩耗による蓄光材の剥がれを防止し、蓄光材の剥がれによる輝度の低下を防止することができる。これにより、発光性製品の機能及び品質を向上させることができる。

また、前記第１無機物は、白色顔料であり、
前記第２無機物は、蓄光顔料であることも好ましい。

このように、前記第１無機物が少ない層を挟むようにして、前記第１無機物を多く含む層、及び第２無機物を多く含む層が積層されるので、第１無機物が少ない層の成形時の収縮による発光性製品の変形を抑制することができる。

本発明に係る発光性製品の製造方法にあっては、
熱硬化性樹脂よりも比重が大きい第１無機物を前記熱硬化性樹脂に混合した第１混合物から、加熱かつ回転させる遠心成形法により、前記第１無機物を多く含む層、及び前記第１無機物が少ない層の２つの層を有する成形物を成形する第１工程と、
前記第１工程後に行われ、前記熱硬化性樹脂よりも比重が大きい物質であって前記第１無機物とは機能が異なる第２無機物を前記熱硬化性樹脂に混合した第２混合物を、前記第１工程で成形された前記成形物に注入し、前記遠心成形法により前記第１混合物が遠心成
形される場合の回転数よりも大きい回転数で遠心成形することにより、前記２つの層に前記第２無機物を多く含む層、前記第２無機物が少ない層、及び、前記第２無機物を含まない層が順に積層された第２混合物層を積層させる第２工程と、
を含むことを特徴とする。

この製造方法によれば、第２混合物層を発光性製品の成形時に同時に成形することができる。

これにより、発光性製品本体に対する第２混合物層の接合力を高いものとすることができる。また、第２混合物層を接着剤により接着することはなく、より確実に接着強度を確保することができる。また、有機溶剤を含有するコーティング剤を使用することもないため、作業時の安全性に悪影響を及ぼすこともない。

また、第１無機物の濃度が異なる２つの層に第２混合物層を積層することにより、第１無機物の濃度が異なる２つの層が形成されることで発生するカール現象を抑制することが可能となり、発光性製品の変形を抑制することができる。

また、前記第２工程は、前記第１工程で成形された前記成形物が硬化し始めた時点から未反応の反応基が存在しなくなるまでの間に行われることも好ましい。

これにより、第１工程で成形された成形物に第２混合物層が一体化した発光性製品を得ることができ、発光性製品本体に対する第２混合物層の接合力をより高いものとすることができる。

本発明によれば、遠心成形法により成形される発光性製品のカール現象を抑えるとともに、接着剤により接着することなく、有機溶剤を含有するコーティング剤を使用することなく、蓄光性能を向上させる白色層を発光性製品に設けることが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る発光性製品１を示す概略断面図である。

発光性製品１は、図１に示すように、白色顔料を非常に多く含む白色反射層（機能層）１１と、白色顔料が少ない緩衝層１２と、蓄光顔料（以下、蓄光材という）を非常に多く含む蓄光材層（機能層）１３と、蓄光材が少ない緩衝層１４と、蓄光材を含まない（ほとんど含まない）表層（機能層）１５とが、順に積層されることにより構成されている。

また、発光性製品１においては、表層１５の表面が発光面１６となる。すなわち、発光性製品１においては、図１に示す矢印方向に向かって発光することとなる。また、図１に示すように、本実施例では、白色反射層１１と、緩衝層１２と、蓄光材層１３と、緩衝層１４と、表層１５とが積層されて構成される発光性製品１の厚さａは、１〜１０ｍｍとしている。

以下に、本実施例に係る発光性製品１の製造方法について説明する。

本実施例に係る発光性製品１の製造方法は、加熱かつ回転させる遠心成形法を用いるものであり、熱硬化性樹脂としてウレタン材を用いている。そして、ウレタン材よりも比重が大きい（比重１．３以上）無機物を該ウレタン材に混合した第１混合物から、遠心形成法により比重差を利用して無機物を多く含む層と、無機物が少ない層との２つの層を含む成形物を成形する。さらに、前記成形物（無機物を多く含む層と無機物が少ない層）が硬化し始めた時点から完全に硬化するまでの間に、前記ウレタン材と同一のウレタン材に前記無機物とは機能の異なる無機物を混合した第２混合物を前記成形物に注入し、遠心成形を行うものである。

ここで、完全に硬化するまでの間とは、未反応の反応基が存在しなくなるまでの間を意味するものである。本実施例のウレタン材は、注型ウレタン材であり、プレポリマーと言われる反応基（−ＮＣＯ）を持つ主材と硬化剤（アミン系）とが反応してウレタンゴムになるものである。第１混合物を構成するウレタン材においては、主材と硬化剤とが混合され、注入された後、硬化することとなるが、未反応の反応基が存在している間に第２混合物が注入されることにより、第１混合物（成形物）の未反応の反応基と第２混合物とが反応する。これにより、第１混合物から成形された成形物と第２混合物とが一体化した成形物が成形されることとなる。

以下、発光性製品１の製造方法について具体的に説明する。

（工程１）
ウレタン材としての無黄変ポリウレタンプレポリマー ３０質量部（以下、単に部という）と、アミン系硬化剤 ３部と、第１無機物としての無機系白色顔料（チタンホワイト、平均粒子径２０μｍ） ３部とを混合し攪拌して得られた第１混合物を遠心成形機に投入して、温度１１０℃、回転数１０００ｒｐｍの条件で遠心成形を行う。

（工程２）
工程１に示す条件で１０分間遠心成形を行った後、無黄変ポリウレタンプレポリマー １００部と、アミン系硬化剤 １０部と、第２無機物としての蓄光材（平均径３０μｍ）
２０部とを混合し攪拌して得られた第２混合物を遠心成形機に投入して、温度１１０℃、回転数１５００ｒｐｍの条件で２分間遠心成形を行った後、１０００ｒｐｍに回転数を低下させて２０分成形後、遠心成形機から取り出す。

ここで、蓄光材としては、例えば、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化希土類等を好適に適用することができる。

（工程３）
工程２で遠心成形機から取り出した後、温度８０℃で、１２時間熱処理を行うことにより、シート状の発光性製品１を得る。

以上のように、工程１に示す条件で遠心成形を行うことにより、白色顔料を非常に多く含む白色反射層１１と、白色顔料が少ない緩衝層１２との２つの層を有する成形物が成形される。

ここで、工程１の条件では、回転数を１０００ｒｐｍとして遠心成形を行っているが、２００〜２０００ｒｐｍの回転数であればよい。

また、工程２の条件で遠心成形を行うことにより、白色反射層１１及び緩衝層１２に加えて、蓄光材を非常に多く含む蓄光材層１３と、蓄光材が少ない緩衝層１４と、蓄光材を含まない表層１５とが成形される。このように、工程２において、工程１の場合の回転数よりも大きい回転数で成形を行うことにより、蓄光材を含まない層（表層１５）を成形することができる。なお、蓄光材を非常に多く含む蓄光材層１３と、蓄光材が少ない緩衝層１４と、蓄光材を含まない表層１５とは、本発明に係る第２混合物層を構成している。

なお、工程２では、工程１の場合の回転数よりも、２〜５割上げた回転数（２２０〜３０００ｒｐｍの回転数）で、１〜３分成形後、前の回転数（２００〜２０００ｒｐｍの回転数）に戻して１０〜３０分成形し、その後、遠心成形機から取り出すものであればよい。

また、ウレタン材（無黄変ポリウレタンプレポリマー）に対する無機物（白色顔料、蓄光材）の割合は、２〜７０％が好ましく、１０〜５０％であるとより好ましい。

なお、図１においては、説明の便宜上、各層の間を破線で区切っているが、実際には各層の境界は明瞭となるものではなく混ざり合うこととなる。

本実施例においては、上述したように、発光性製品１を遠心成形法により成形している。

ここで、蓄光材を多く含む層と、蓄光材が少ない層とを遠心成形法により成形した場合、成形後の収縮は、蓄光材を多く含む層と、蓄光材が少ない層とでは異なるものとなる。

蓄光材として用いられる、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化希土類等は、熱処理温度が１００℃前後では収縮することはほとんどない。したがって、このような蓄光材を多く含む層が収縮するようなことはほとんどない。これに対して、蓄光材が少ない層では、収縮が生じてしまう。

このため、蓄光材を多く含む層、及び蓄光材が少ない層のみからなる成形品では、この
収縮の違いにより蓄光材が少ない層の方向にカール現象が発生してしまう。

本実施例では、上述した製造方法により発光性製品１を製造することにより、図１に示すように、蓄光材を多く含む層及び蓄光材が少ない層に加えて、白色反射層１１を積層している。ここで、白色反射層１１に用いられる酸化チタンは、蓄光材と同様に、金属酸化物のために収縮が発生することはない。したがって、成形物のカール現象を抑制することができ、発光性製品１の変形を抑制することができる。

また、発光性製品１において、発光面１６の裏側に白色反射層１１が形成されることにより、蓄光性能を向上させることが可能となり、発光してから２４０分後の輝度５ｍｃｄ／ｍ^２以上を確保することができる。ここで、輝度５ｍｃｄ／ｍ^２は、明るくはっきり物体を確認できる輝度である。

また、本実施例の製造方法によれば、発光性製品１の輝度を向上させる白色反射層１１を、発光性製品１の成形時に同時成形することができる。これにより、発光性製品１本体に対する白色反射層１１の接合力を高いものとすることができる。

また、発光性製品１において白色反射層は、上述した製造方法により発光性製品１の成形時に同時成形されるものであって、接着剤により接着するものではないため、より確実に接着強度を確保することができる。また、発光性製品１は、有機溶剤を含有するコーティング剤を使用するものでもないため、作業時の安全性に悪影響を及ぼすこともない。

また、本実施例に係る発光性製品１においては、表層１５に、蓄光材を含まない層を形成させている。

表層に蓄光材が存在する場合には、摩耗により蓄光材が剥がれてしまい、蓄光材が剥がれた部分が凹凸面になることにより曇りが発生し、輝度を著しく低下させてしまうおそれがある。

本実施例の表層１５には蓄光材が含まれないので、通行路面上などの耐摩耗性が要求されるような場所においても、発光性製品１を好適に適用することが可能となる。

また、本実施例においては、緩衝層１２，１４が形成されることにより、発光性製品１の強度向上、ゴム弾性機能向上という効果も得ることができる。

図２は、本発明の実施例２に係る発光性製品２を示す概略断面図である。

発光性製品２は、図２に示すように、蓄光材を非常に多く含む蓄光材層２１と、蓄光材が少ない緩衝層２２と、白色顔料を非常に多く含む白色反射層２３とが、順に積層されることにより構成されている。

また、発光性製品２においては、蓄光材層２１の表面が発光面２４となる。すなわち、発光性製品２においては、図２に示す矢印方向に向かって発光することとなる。

上述した実施例１では遠心成形法を用い、白色反射層１１と白色顔料が少ない緩衝層１２を成形した後、蓄光材層１３と蓄光材が少ない緩衝層１４を成形するものであった。これに対して、本実施例では、実施例１同様の遠心成形法を用いるものであるが、蓄光材層と蓄光材が少ない緩衝層を成形した後で、白色反射層を形成している。

以下、本実施例に係る発光性製品２の製造方法について説明する。

（工程１）
ウレタン材としての無黄変ポリウレタンプレポリマー １００部と、アミン系硬化剤 １０部と、第１無機物としての蓄光材 ２０部とを混合し攪拌して得られた第１混合物を遠心成形機に投入して、温度１１０℃、回転数１０００ｒｐｍの条件で遠心成形を行う。

（工程２）
工程１に示す条件で５分間遠心成形を行った後、無黄変ポリウレタンプレポリマー ３０部と、アミン系硬化剤 ３部と、第２無機物としての無機系白色顔料（チタンホワイト） ３部とを混合し攪拌して得られた第２混合物を遠心成形機に投入して、温度１１０℃、回転数１０００ｒｐｍの条件で３０分間遠心成形を行った後、遠心成形機から取り出す。

（工程３）
工程２で遠心成形機から取り出した後、温度８０℃で、１２時間熱処理を行うことにより、シート状の発光性製品２を得る。

以上のように、工程１に示す条件で遠心成形を行うことにより、蓄光材を非常に多く含む蓄光材層２１と、蓄光材が少ない緩衝層２２との２つの層を有する成形物が成形される。

また、工程２の条件で遠心成形を行うことにより、蓄光材層２１及び緩衝層２２に加えて、白色顔料を非常に多く含む白色反射層２３が成形される。ここで、白色反射層２３は、本発明に係る第２混合物層を構成している。

なお、図２においては、説明の便宜上、各層の間を破線で区切っているが、実際には各層の境界は明瞭となるものではなく混ざり合うこととなる。

本実施例においては、上述したように実施例１同様、発光性製品２を遠心成形法により成形することにより、図２に示すように、蓄光材を多く含む層、及び蓄光材が少ない層に加えて、白色反射層２３を順に積層しているため、実施例１同様、成形物のカール現象を抑制することができ、発光性製品２の変形を抑制することができる。

また、発光性製品２において、発光面２４の裏側に白色反射層２３が形成されることにより、蓄光性能を向上させることが可能となり、発光してから２４０分後の輝度５ｍｃｄ／ｍ^２以上を確保することができる。

また、本実施例の製造方法によれば、発光性製品２の輝度を向上させる白色反射層２３を、発光性製品２の成形時に同時成形することができる。これにより、発光性製品２本体に対する白色反射層２３の接合力を高いものとすることができる。

このように、発光性製品２において白色反射層は、上述した製造方法により発光性製品２の成形時に同時成形されるものであって、接着剤により接着するものではないため、より確実に接着強度を確保することができる。また、発光性製品２は、有機溶剤を含有するコーティング剤を使用するものでもないため、作業時の安全性に悪影響を及ぼすこともない。

図１は本発明の実施例１に係る発光性製品を示す概略断面図である。 図２は本発明の実施例２に係る発光性製品を示す概略断面図である。

符号の説明

１，２ 発光性製品
１１ 白色反射層
１２ 白色顔料が少ない緩衝層
１３ 蓄光材層
１４ 蓄光材が少ない緩衝層
１５ 表層
１６ 発光面
２１ 蓄光材層
２２ 蓄光材が少ない緩衝層
２３ 白色反射層
２４ 発光面

Claims (4)

1. 熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂よりも比重が大きい第１無機物との第１混合物が、加熱かつ回転させる遠心成形法により成形された成形物に含まれる、前記第１無機物を多く含む層、及び前記第１無機物が少ない層の２つの層と、
   前記２つの層が成形された後に、前記熱硬化性樹脂よりも比重が大きい物質であって前記第１無機物とは機能が異なる第２無機物と前記熱硬化性樹脂との第２混合物が前記成形物に注入され前記遠心成形法により前記第１混合物が遠心成形される場合の回転数よりも大きい回転数で遠心成形されることにより、前記２つの層に前記第２無機物を多く含む層、前記第２無機物が少ない層、及び、前記第２無機物を含まない層が順に積層された第２混合物層と、
   を備えることを特徴とする発光性製品。
2. 前記第１無機物は、白色顔料であり、
   前記第２無機物は、蓄光顔料であることを特徴とする請求項１に記載の発光性製品。
3. 熱硬化性樹脂よりも比重が大きい第１無機物を前記熱硬化性樹脂に混合した第１混合物から、加熱かつ回転させる遠心成形法により、前記第１無機物を多く含む層、及び前記第１無機物が少ない層の２つの層を有する成形物を成形する第１工程と、
   前記第１工程後に行われ、前記熱硬化性樹脂よりも比重が大きい物質であって前記第１無機物とは機能が異なる第２無機物を前記熱硬化性樹脂に混合した第２混合物を、前記第１工程で成形された前記成形物に注入し、前記遠心成形法により前記第１混合物が遠心成形される場合の回転数よりも大きい回転数で遠心成形することにより、前記２つの層に前記第２無機物を多く含む層、前記第２無機物が少ない層、及び、前記第２無機物を含まない層が順に積層された第２混合物層を積層させる第２工程と、
   を含むことを特徴とする発光性製品の製造方法。
4. 前記第２工程は、前記第１工程で成形された前記成形物が、硬化し始めた時点から未反応の反応基が存在しなくなるまでの間に行われることを特徴とする請求項３に記載の発光性製品の製造方法。

Images