JP2007509742A - 滑り止めフォトルミネッセントデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

滑り止めフォトルミネッセントデバイスの製造方法は、金属ストリップなどの基板（７）に設けられた各々のリセス（８、１３）に第１及び第２の粉末成分を供給するステップを含む。第１の粉末成分は樹脂と摩擦増強材料を含み、第２の粉末成分は樹脂とフォトルミネッセント顔料を含む。ついで、この粉末成分を加熱（４）して樹脂を溶融し、それらを各々のリセス（８、１３）の表面に付着させる。隣接するリセスからこぼれるかもしれない微量の第１及び第２の成分を受け取るために、第１のリセスと第２のリセス（８、１３）との間に溝（１５）を形成する。

Description

本発明は、段板などの表面用の滑り止めフォトルミネッセントデバイス（photo-luminescent devices）の製造に関し、特に粉末樹脂から作られるストリップ（strips）に関する。

暗闇でも見えるとともに、より一層の摩擦を有するマーキングを設けた表面を利用することによって、安全性や他の考慮すべき点が改善される環境が多く存在する。典型的な用途としては、停電の状況のときに建物の居住者を安全に誘導する助けとなるフォトルミネッセント材料と安全のための滑り止めコーティングとが混合されている、階段、床、てすり、はしごのためのマーキング、標識などがある。

米国特許第５，１０３，６０８号は、フォトルミネッセント塗料のストリップと滑り止め材料からなる隆起したストリップとが交互となっている押出物を含む階段の突出部分について記載している。このデバイスは、滑り止め材料からなるストリップを押出物のあり溝（dovetail grooves）に形成又は取り付けるのが困難なために、製造に比較的コストがかかる。

本出願人による米国特許第６，７２６，９５２号は、フォトルミネッセントストリップを形成するために熱硬化性樹脂（thermosetting resin）と顔料（pigment）が施される溝を有するセクションの形態の、階段の突出部分などのフォトルミネッセントデバイスを製造するため方法及び装置について記載している。粉末フォトルミネッセント顔料と粉末形態のキャリヤとを混合し、この粉末混合物を階段の突出部分のリセス（recess）に供給し、ついで粉末混合物を加熱して樹脂を溶融しリセスの表面に付着させることで、フォトルミネッセント顔料を階段の突出部分に施す。溝の縁が突出して、溝にあるルミネッセント材料の放射輝度と対照をなし、視認性を向上させる。この特許に記載した製造方法によってフォトルミネッセントストリップデバイスをコスト的に有効に製造することができるが、こういったデバイスの改良型の製造方法に対するニーズが絶えずあることを理解されたい。溝の縁が滑り止めストリップを形成し、ルミネッセントストリップより上に突出して、足に係合する表面を呈するが、このような方法が非常に多数の製造作業なしに米国特許第６，７２６，９５２号のデバイスよりも高い程度の滑り止めを有するデバイスを提供するならば有益である。

本明細書に引用したあらゆる特許又は特許出願を含む全ての文献は、参照によって本明細書中に援用される。どの文献も従来技術を構成することは許されていない。文献の説明は著者の主張を述べており、出願人は引用文献の正確性や妥当性に異議を申し立てる権利を留保している。多数の従来技術の文献が本明細書で参照されているが、この参照は、こういった文献のいずれかが当業界、ニュージーランド、又はあらゆる他の国において共通の一般的な知識の一部をなすという確認にはならないことを明確に理解されたい。

「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）という用語は種々の範囲内で排他的又は包括的いずれかの意味を持つものであることが認識されている。本明細書のために、特に断りのない限り「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）という用語は包括的な意味を持つ。即ち、本明細書が直接参照する列挙した構成要素だけでなく、他の指定されていない構成要素や要素も含むことを意味するものとする。「含まれた」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ）や「含んでいる」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）という用語が方法又はプロセスの１つ又はそれ以上のステップに関連して使用されている場合も、この原理を使用するものとする。

本発明の目的は、上述の問題を処理するか又は少なくとも有用な選択肢を一般の人々に提供することである。

本発明のさらなる態様及び利点は、ほんの一例として与えられた次の記述から明らかになるであろう。

本発明の１態様によると、滑り止めフォトルミネッセントデバイスの製造方法が提供されており、この方法は、
ａ）少なくとも樹脂と摩擦増強材料とを含む第１の粉末成分を調製するステップと、
ｂ）少なくとも樹脂とフォトルミネッセント顔料を含む第２の粉末成分を調製するステップと、
ｃ）第１の粉末成分を受け取るために構成された少なくとも１つの第１のリセスと、第２の粉末成分を受け取るために構成された少なくとも１つの第２のリセスを有する基板を提供するステップと、
ｄ）第１及び第２の粉末成分を第１及び第２のリセスに供給するステップと、
ｆ）粉末成分を加熱して樹脂を溶融し、それらを各々のリセスの表面に付着させるステップと、を含む。

同じもしくは異なるクラス又は組成の樹脂を各粉末成分で使用可能であるが、樹脂は強度や耐摩耗性などの機械的特性の向上のために熱硬化性であることが好ましい。樹脂は両方とも熱硬化性ポリマーで、硬化剤との化学反応によって架橋するヒドロキシ又はカルボキシルポリエステルがもっとも好ましい。

摩擦増強材料は、炭化ケイ素又は酸化アルミニウムなどの粒子材料であるのが好ましい。或いは摩擦増強材料は他のグリット（grit；砂ないし砂状のもの）でもよいし、耐熱性の高い断片状の（ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ）材料でもよい。

基板は細長い金属ストリップが好ましく、リセスは平行で長手方向に延出しているが、別の構造も可能であることを理解されたい。第１及び第２の粉末成分を細長い基板に同時に供給するのが好ましく、そのことによって、例えばこれらの成分を別々の運転で１つのディスペンサーによって供給するのに比べて、製造の時間とコストが減る。

好ましくは、第１及び第２の粉末成分の供給時に第１及び第２のリセスは上を向いており、各粉末成分はホッパからダイを通って各々のリセスへと重力送りされる。このダイは、基板とスライド係合するように構成された面を有する。好ましくは、第１及び第２の粉末成分は、各リセスの上縁より上に広がるように、第１及び第２のリセスに小山状に盛られる。ホッパは、ダイの間でスライド移動させるために基板を直立状態で支持する手段の上において離間して固定されていてもよい。基板は、粉末成分をリセスへと供給するために、ダイとのスライド係合を維持しつつ各ダイを通過して送られる。

基板は、第１のリセスと第２のリセスとの間に溝を含むのが好ましい。この溝は、隣接するリセスからこぼれるかもしれない微量の第１及び第２の成分を受け取るために設けられたくぼみである。溝は、任意の２つの第１及び第２のリセスの間に延出するのが好ましく、リセスに平行でこれと同じ長さを持つ。

この滑り止めフォトルミネッセントデバイスは、隣接するリセスから微量の第１及び第２の成分がこぼれると生じる可能性のあるストリップの汚染を防ぐように、上述の方法によって製造されるのが特に適している。溝が、そこにこぼれる微量の成分を含むことができるため、最終的なデバイスの美しさは一層増す。

したがって、溝は、成分間の境界を視覚的にぼやけさせるような、第１と第２の成分の間での交差的な汚染の危険性を、低減させる。裏面にも、２つの成分の間にはっきりと分かる鮮明な縁を連続して形成しているため、制御や鮮明さ（control and definition）の観点からもデバイスの視覚的なインパクトを向上させている。

別の態様では、本発明はほぼ上述したような方法を実質的に実行するための装置を提供する。この装置は、以下を含む：
第１の粉末成分を含むように構成された第１のホッパ、この第１のホッパは、この粉末成分を第１のダイを通して第１のホッパから第１の少なくとも１つのリセスへと重力の作用によって連続的に移送するように構成されている；
第２の粉末成分を含むように構成された第２のホッパ、この第２のホッパは、この粉末成分を第２のダイを通して第２のホッパから第２の少なくとも１つのリセスへと重力の作用によって連続的に移送するように構成されている；
第１及び第２の粉末成分をリセスへと連続的に搬送することを可能にするために、基板を、ホッパの下で、第１及び第２のダイとのスライド係合の状態で保持するための運搬装置；及び
基板の少なくとも一部を受け取るように構成され、十分な熱を与えて第１及び第２の成分を溶融混合物にするオーブン。

好ましくは、各ダイの後縁（trailing edge）がリセスに供給される粉末成分の深さを決定し、この後縁は、リセスの一番高い縁より上に広がる小山状の粉末成分を提供するように形成されている。

さらに別の態様では、本発明は、以下を含む滑り止めフォトルミネッセントデバイスの装置を提供する：
少なくとも１つの第１のリセスと少なくとも１つの第２のリセスとを有する基板、
第１のリセスそれぞれに付着するフォトルミネッセント材料のストリップ、
第２のリセスそれぞれに付着する摩擦増強材料のストリップ、ここで
フォトルミネッセント材料のストリップと摩擦増強材料のストリップとが熱硬化性粉末樹脂から形成され、この樹脂が加熱されて溶融し、各々のリセスの表面に付着する。

本発明の方法によって、滑り止めフォトルミネッセントデバイスを経済的に製造することができ、そうすることで、追加的な形成や組み立てのステージのコストを回避することができる。この方法の平易さは、単純で低コストの設備を使用してそれが実行可能なことを意味する。

本発明のさらなる態様は、ほんの一例として与えられた次の記述と添付図面を参照して明らかになるであろう。

本発明は、滑り止めフォトルミネッセントデバイスを製造するための方法及び装置を提供し、それは、床や階段又は他の室内用（courtesy）や非常用の灯りなどを提供するために使用可能である。本発明による滑り止めフォトルミネッセントデバイスを形成するための装置が図１に概略的に示されており、この装置は、金属又はアルミニウムのストリップなどの細長い（elongate）基板７(図２ａ〜２ｄを参照)をローディングステーション２から、連続的に、ディスペンサー３、オーブン４及び冷却器５を通って、アンローディングステーション６へと移動させるための運搬装置１を含む。

運搬装置１は、ほぼ水平に保たれている基板７を支持するコンベヤ（例えば、ローラコンベヤ）であるのが好ましい。

図２ａ〜２ｄは、製造プロセスにおける連続的なステージでの基板７の横断図を示す。図２ａを参照すると、ステーション２で搭載された基板７は、上面１１と、これに対向し実質的に水平な面９の上に支持されている下面１０を有する。上面１１における３つの平行なリセス８は、最上端がほぼ同一平面上にあるようにほぼ同じ高さの直立縁１２によって囲まれている。上面１１におけるリセス１３は対向する直立縁１４によって囲まれており、隣接する縁１２と１４との間に形成された溝１５によってリセス８から分離している。厚さ１〜２ｍｍの基板が本発明の目的に理想的に適していることが分かっている。より厚い基板も使用できるが、厚みが増すとその表面で転んだりつまづいたりする危険性が増す。したがって、厚さは約２ｍｍを超えないことが好ましい。より薄い基板を使用すると、処理、取り扱い又は設置時に基板が曲がる可能性が高くなる。

基板７は、特にＵＶ領域での反射率が向上するように白で被覆された、アルミニウム押出粉末であることが好ましい。連続するステージで使用する好適な樹脂との適合性からすると、ポリエステル粉末コーティング樹脂が使用され、これは十分に硬化すると高い光沢をもたらす。

基板７を運搬装置１に搭載した後、第２のステップでは基板７がディスペンサー３を通過し、ここで、図２ｂ及び２ｃのそれぞれに示すように、リセス１３に第１の粉末成分を充てんし、リセス８に第２の粉末成分を充てんする。

ディスペンサー３は２つのホッパ１６、１７を含み、そこから第１及び第２の粉末成分がリセス８と１３のそれぞれへと運搬される。これらの成分は、基板７が運搬装置１上で、ホッパ１６、１７の下において方向３０に移動されると同時に、重力送りされる。

第１の粉末成分は、摩擦増強材料と混合された樹脂を含み、第２の粉末成分は、フォトルミネッセント顔料と混合された樹脂を含む。

本発明の好適な熱硬化性ポリマー樹脂はポリエステルであり、両方の成分で使用される樹脂は同じクラスのポリエステルでもよいし、異なるクラスのポリエステルでもよい。幾つかの異なる供給業者によって市場で入手可能なポリエステル樹脂が多くある。フォトルミネッセント顔料と混合するのに好適なポリエステルは、ある範囲の放射周波数を透過し、十分硬化した際の優れた強度と硬度を特徴とするものである。硬化した樹脂は、広い温度範囲にわたってこういった特性を有すると同時に、衝撃や亀裂に対する抵抗性を有する。樹脂は熱硬化性で、硬化剤との化学反応を通じて架橋するヒドロキシ又はカルボキシルポリエステルが好ましい。好ましくはシリカフューム（silica fume）の形態での、流動性向上添加剤や脱ガス剤も、粉末成分に添加される。

摩擦増強材料はグリットであるのが好ましい。炭化ケイ素、酸化アルミニウム、シリカが使用可能な３つのタイプのグリットであるが、好適な実施形態では、酸化アルミニウムが一般に好まれるグリットである。こういった化合物の２つ又はそれより多くの混合物を使用することもできる。頻繁かつ商業的な使用を意図した本発明の実施形態では、酸化アルミニウムグリットは３０〜８００μｍの粒子サイズ分布を有するが、６００〜８００μｍの範囲に偏っている。市場ほど要求の厳しくない用途のために本発明の製品を販売するならば、より小さなグリットサイズの粒子を使用することができるため、それほど研磨されていない（less abrasive）表面が製造される。フォトルミネッセント顔料と同様に、最終的に得られる粉末成分にわたって均一に分散するように、グリットを粉末樹脂や添加剤と混合する。

図２ｂ、２ｃ、３及び４を参照すると、ホッパ１６、１７は、リセス１３及び８の上方において開口１９を有するダイ１８及び２８へと流し込む。基板７は、ガイド（図示せず）の間で横方向に保持され、運搬装置１の被駆動ローラ（図示せず）に支持される。２つのダイ１８、２８は、基板７の上面１１の一部にスライド係合する下面２５と２６をそれぞれ有する。

２つのダイ１８、２８は、後縁２７及び２９が基板７の前縁と両側部とにきちんと（粉末成分がこぼれないように）当接することを除いては、使用中の基板７に適応するように構成されている。各ダイ１８、２８の後縁２７及び２９は縁１１に軽くこすり合い（wipes）、リセス８、１３における粉末成分の深さを決定する。示されているように、後縁２７、２９は、リセス８とリセス１３のそれぞれに、各縁１２及び１４の上に広がる、平滑で丸みを帯びた小山状の粉末成分をもたらすように形成される。ダイ２８の後縁２７は、３つのリセス８のそれぞれに第１の粉末成分を小山状に盛るのに３つのアーチ状部分を有する。粉末成分の層の厚さは、約０．５〜約２ｍｍである。種々のダイを交換して種々の基板のために提供することができる。

次に、樹脂は、例えば１６０〜２００℃の温度までオーブン４で１０〜２０分間加熱することで硬化し、その間に粉末成分は溶融して基板７に付着する。図２ｄに示すように、最終的に得られるデバイスは３つのフォトルミネッセントストリップ２２と滑り止めストリップ２３を含み、この間に溝１５がある。成分が溶融すると、粒子間の空気が除かれる。続いて溶融した材料が厚い層を形成し、この層が基板７のリセス８、１３の水平方向と垂直方向両方の表面を平滑に被覆する。結果として得られるフォトルミネッセントストリップ２２は、隣接するストリップ２２の間にほこりの集まるくぼみのないようにリセス８を充てんしている。滑り止めストリップ２３はリセス１３の縁より上に突出しており、より一層の滑り止めとなっている。

溝１５は、隣接するリセス８、１３からこぼれた微量の（溶融した）第１及び第２の成分を含む可能性がある。溝１５は幅約１ｍｍで、深さ約約０．５ｍｍである。したがって溝１５は、このようにこぼれたものから生じ得るリセス８と１３（そして溝１５によって分離されている、出来上がった隣接するストリップ２２と２３)の間の交差的な汚染を防ぐ役目を果たす。このような汚染はデバイスの外観を損ねるかもしれないが、溝１５にあるような微量では最終的なデバイスの美しさを損ねることはない。したがって、視覚的に先鋭に画定された境界がストリップ２２と溝１５の間に設けられる。第４のステップはデバイスの冷却で、これに続いてデバイスを運搬装置から取り外す。

本発明のデバイスは、踊り場、歩道、キャットウォーク（catwalks）、ワークステーション（work stations）、プラットフォーム、傾斜路などでの滑りを防止することで安全性を向上させるように設計されている。このデバイスを、階段（各ステップの縁に隣接して上に向けて)又は床に適用することができる。基板は、下面１０を床、段板などに接着することで定位置に固定される。このようなデバイスを本発明の方法によって非常に費用効率よく製造できるため、追加の形成ステージや組み立てステージの時間とコストを回避することができ、単純で低コストの設備を利用することができる。

本発明の態様をほんの一例として説明してきた。添付の特許請求の範囲で定められた本発明の範囲から逸脱せずに変更や追加を施すことができることを理解されたい。

本発明のプロセスを実行するための装置の概略図である。 本発明のプロセスの第１ステージよりも前の、デバイスの基板の横断図である。 本発明のプロセスの第１ステージよりも後の、デバイスの横断図である。 本発明のプロセスの第２ステージよりも後の、デバイスの基板の横断図である。 本発明のプロセス終了時のデバイスの基板の横断図である。 図２ａからの部分ＡＡの切り抜き図である。 図１の装置のディスペンサーの側面図である。 部分的に切り取られたホッパとダイを示す、図３のディスペンサーの説明図である。

Claims (15)

1. ａ）少なくとも樹脂と摩擦増強材料とを含む第１の粉末成分を用意するステップと、
   ｂ）少なくとも樹脂とフォトルミネッセント顔料とを含む第２の粉末成分を用意するステップと、
   ｃ）前記第１の粉末成分を受け取るために構成された少なくとも１つの第１のリセスと、前記第２の粉末成分を受け取るために構成された少なくとも１つの第２のリセスとを有する基板を提供するステップと、
   ｄ）前記第１及び第２の粉末成分を前記第１及び第２のリセスに供給するステップと、
   ｅ）前記粉末成分を加熱して樹脂を溶融し、それらを各々のリセスの表面に付着させるステップと、
   を含む滑り止めフォトルミネッセントデバイスの製造方法。
2. 樹脂が両方とも熱硬化性ポリマーである、請求項１記載の方法。
3. 樹脂が両方ともヒドロキシ又はカルボキシルポリエステルである、請求項２記載の方法。
4. 前記基板が細長い金属ストリップで、前記リセスが平行で長手方向に延出している、前述の請求項のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第１及び第２の粉末成分が同時に供給される、前述の請求項のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１及び第２の粉末成分が、各リセスの上縁より上に広がるように、第１及び第２のリセスに小山状に盛られる、前述の請求項のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第１及び第２の粉末成分の供給時に前記第１及び第２のリセスは上を向いており、各粉末成分はホッパからダイを通って各リセスへと重力送りされる、前述の請求項のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記基板は、前記粉末成分をリセスに供給するために、各ダイとのスライド係合を維持しつつ当該各ダイを通過して送られる、請求項７記載の方法。
9. 前記基板は、隣接するリセスからこぼれうる微量の前記第１及び第２の成分を受け取るために、前記第１のリセスと前記第２のリセスとの間に溝を含む、前述の請求項のいずれか１項に記載の方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法によって形成された、滑り止めフォトルミネッセントデバイス。
11. 少なくとも１つの第１のリセスと少なくとも１つの第２のリセスを有する基板と、
    第１のリセスそれぞれに付着するフォトルミネッセント材料のストリップと、
    第２のリセスそれぞれに付着する摩擦増強材料のストリップと、
    を含む滑り止めフォトルミネッセントデバイスであって、
    前記フォトルミネッセント材料のストリップと前記摩擦増強材料のストリップとの両方が熱硬化性粉末樹脂から形成され、当該樹脂を加熱して溶融し、それらを各々のリセスの表面に付着させる、滑り止めフォトルミネッセントデバイス。
12. 前記基板が、隣接するリセスからこぼれうる微量の粉末樹脂を受け取るために、前記第１のリセスと前記第２のリセスとの間に溝を含む、請求項１１記載の滑り止めフォトルミネッセントデバイス。
13. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法を実行するための装置であって、以下を含む：
    前記第１の粉末成分を含むように構成された第１のホッパ、この第１のホッパは、当該粉末成分を第１のダイを通して第１のホッパから前記第１の少なくとも１つのリセスへと重力の作用によって連続的に移送するように構成されており；
    前記第２の粉末成分を含むように構成された第２のホッパ、この第２のホッパは、当該粉末成分を第２のダイを通して第２のホッパから前記第２の少なくとも１つのリセスへと重力の作用によって連続的に移送するように構成されており；
    前記第１及び第２の粉末成分の前記リセスへの連続的な搬送を可能にするために、前記基板を前記ホッパの下において前記第１及び第２のダイとスライド係合させた状態で保持するための前記運搬装置；及び
    前記基板の少なくとも一部を受け取るように構成されたオーブン、このオーブンは、十分な熱を与えて前記第１及び第２の成分を溶融混合物にする。
14. 各ダイの後縁が、前記リセスに供給される前記粉末成分の深さを決定しており、前記後縁は、前記リセスの一番高い縁より上方に広がる小山状の粉末成分を提供するように形成された、請求項１４記載の装置。
15. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法によって形成され、図２ｄに実質的に示されている滑り止めフォトルミネッセントデバイス。
    

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