JP2019111685A - 蛍光ブロックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程において蛍光材の性能劣化を抑制するためのコーティング用の樹脂が縁部から垂れるのを防止できる蛍光ブロックおよびその製造方法を提供する。【解決手段】励起光を受けて蛍光を発する蛍光ブロック１００であって、セメント硬化体１１２中に無機粒子１１５が分散された材料からなり、一つの面に平面の底部１１９を有する座繰り１１８が形成され、底部１１９の表面に開口有底の複数の穴１１７が形成されたブロック本体１１０と、穴１１７に充填された蛍光材１２０と、蛍光材１２０が穴に充填された座繰り底部１１９の表面をコーティングする樹脂膜１３０と、を備える。このように座繰り１１８を設けているため製造工程で樹脂がブロック本体１１０の縁部から垂れるのを防止できる。【選択図】図１

Description

本発明は、励起光を受けて蛍光を発する蛍光ブロックおよびその製造方法に関する。

従来、蛍光材を含むコンクリート装飾板が知られている。特許文献１記載のシラスコンクリート装飾材は、夜光貝、白蝶貝などの真珠光沢面を有する貝殻、人工骨材、蓄光材（蓄光セラミックス粉末をプラスチックなどで固めたもの）を素材とする装飾粒を線図、字または絵になるように配置し、その上に装飾層を敷きならして、表面に線図、模様または色彩を施して形成されている。装飾層は、水を入れないシラスまたはシラスバルーンとセメント（シラス７１〜８５ｗｔ％、セメント１５〜２９ｗｔ％）を混合したゼロスランプ材料で構成されている。

特開２００５−７６６７号公報

上記のようなコンクリート装飾板は、表面に線図、絵などの意図した複雑な模様や色彩を施すのに有効である。しかしながら、装飾粒に蛍光材料を用いる場合には、蛍光材料が風雨に曝され、蛍光機能が短期間で消失するおそれがある。例えば、ユーロピウムおよびジスプロシウムをアクティベータとするアルミン酸ストロンチウムの蛍光材料は、水に暴露されると加水分解する。

シラスバルーンは、シラスを加熱炉内で熱処理して発泡軽量化した多孔質の材料である。上記のコンクリート装飾板に蛍光材料が用いられる場合、蛍光材料はシラスバルーンの孔に入るか、あるいはセメント硬化体の表面に固着し、いずれにしても外部に露出する。そして、外部に露出した蛍光材料は、蛍光特性が短期間で劣化しやすい。

このような問題に対し、蛍光材料の露出を防止するために部材表面をコーティングする対策が考えられるが、流動性を有するコーティング材料を部材表面に塗布すると硬化する前にコーティング材料が側面から垂れる。その場合には、コーティング厚さが減少するだけでなく、部材の寸法が仕様から外れてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、製造工程において蛍光材の性能劣化を抑制するためのコーティング用の樹脂が縁部から垂れるのを防止できる蛍光ブロックおよびその製造方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するため、本発明の蛍光ブロックは、励起光を受けて蛍光を発する蛍光ブロックであって、セメント硬化体中に無機粒子が分散された材料からなり、一つの面に平面の底部を有する座繰りが形成され、前記底部の表面に開口有底の複数の穴が形成されたブロック本体と、前記穴に充填された蛍光材と、前記蛍光材が前記穴に充填された前記座繰り底部の表面をコーティングする樹脂膜と、を備えることを特徴としている。

このように蛍光材を穴に充填した表面を樹脂でコーティングしたことにより、蛍光材が水や大気と直接に接触するのを防止でき性能劣化を抑制できる。また、座繰りを設けているため製造工程で樹脂がブロック本体の縁部から垂れるのを防止できる。

（２）また、本発明の蛍光ブロックは、前記座繰りの深さは、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴としている。これにより、十分に表面を覆えるだけの樹脂を座繰りに注入できるとともに、少ない負担で座繰りを形成し樹脂をコーティングできる。

（３）また、本発明の蛍光ブロックは、前記無機粒子は、閉気孔中空であり、前記無機粒子の切断面により前記穴が形成されていることを特徴としている。これにより、閉気孔中空の無機粒子を切断して形成された穴は開口有底になるため、屋外で使用しても蛍光材料が水に曝露されず、蛍光特性を維持できる。

（４）また、本発明の蛍光ブロックの製造方法は、励起光を受けて蛍光を発する蛍光ブロックの製造方法であって、閉気孔中空の無機粒子を骨材としてセメントおよび水に混練する工程と、前記混練された材料をブロック形状に成形し硬化して、底部の表面上に穴が形成された座繰りを一つの面に有するブロック本体を生成する工程と、前記穴に蛍光材を充填する工程と、前記蛍光材が前記穴に充填された前記座繰り底部の表面を樹脂でコーティングする工程と、を含むことを特徴としている。このように形成した座繰りの表面を樹脂でコーティングするため、樹脂がブロック本体の縁部から垂れるのを防止できる。

（５）また、本発明の蛍光ブロックの製造方法は、励起光を受けて蛍光を発する蛍光ブロックの製造方法であって、閉気孔中空の無機粒子を骨材としてセメントおよび水に混練する工程と、前記混練された材料を平板形状に成形し硬化して、底部の表面上に穴が形成された座繰りを一つの面に有する平板状の中間体を生成する工程と、前記穴に蛍光材を充填する工程と、前記蛍光材が前記穴に充填された前記座繰り底部の表面を樹脂でコーティングする工程と、前記座繰りを有する面に垂直な面で中間体をブロック形状に切断する工程と、を含むことを特徴としている。

このように、形成した座繰りの表面を樹脂膜でコーティングするため、樹脂が平板状の中間体の縁部から垂れるのを防止できる。その後、中間体をブロック形状に切断するため、樹脂が垂れることなく座繰りの無い蛍光ブロックを製造できる。

本発明によれば、製造工程において蛍光材の性能劣化を抑制するためのコーティング用の樹脂が縁部から垂れるのを防止できる。

第１の実施形態の蛍光ブロックの構成を示す断面図である。 第２の実施形態における平板状の中間体の構成を示す断面図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
（蛍光ブロックの構成）
図１は、蛍光ブロック１００の構成を示す断面図である。蛍光ブロックは、ブロック本体１１０、蛍光材１２０および樹脂膜１３０を備え、表面に励起光を受けると蛍光を発する。このような蛍光ブロック１００は、道路上や道路の両脇の舗装に用い、誘導や注意喚起の表示に用いることができる。特に、道路両脇であれば表面が摩耗しにくいため好適である。

ブロック本体１１０は、セメント硬化体１１２中に中空構造を有する無機粒子１１５が分散された材料からなる。ブロック本体１１０の一つの面には座繰り１１８が形成され、座繰り１１８の底部１１９には、開口有底の複数の穴１１７が表面に形成されている。座繰り１１８が形成された「一つの面」は蛍光ブロック１００を道路等に応用した際には上向きになる面である。セメント硬化体１１２には、無機粒子１１５の他に川砂等の細骨材が混合されていてもよい。

座繰り１１８の深さは、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、十分に表面を覆えるだけの樹脂を座繰り１１８に注入できるとともに、少ない負担で座繰り１１８を形成し樹脂膜１３０をコーティングできる。座繰り１１８からブロック本体１１０の端面までの距離は、３ｍｍ以上であることが好ましい。このように十分な距離をとることで座繰り１１８の端部が欠損する等の不具合が生じ難くなる。

セメント硬化体１１２の原料となるセメントは、石灰を主成分とする結合材であり、石灰石や粘土などを粉砕し、か焼、焼成して製造される。セメントには、普通ポルトランドセメントを用いることが好ましいが、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント等であってもよい。

無機粒子１１５は、閉気孔中空であり、無機粒子１１５の切断面により蛍光ブロック表面の穴１１７が形成されていることが好ましい。閉気孔中空の無機粒子１１５を切断して形成された穴は開口有底になる。すなわち開口部を塞げば穴１１７を形成する無機物の被膜はセメント硬化体１１２から浸透する気体または水のアタックを遮断するため、屋外で使用しても蛍光材１２０が水に曝露されず、蛍光特性を維持できる。

無機粒子１１５は、例えば発泡パーライトである。発泡パーライトは、真珠岩と黒曜石を破砕して粒度を調整し、急速に加熱発泡させた粒径１〜５ｍｍ、比重０．０８〜０．１７の材料であり、入手しやすい。発砲パーライトは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびその他の無機酸化物で構成され、気密性の小気泡からなり、軽量性、不燃性、保温性および吸音性に優れている。用いられる発泡パーライトのすべてが閉気孔中空ではないが、発泡パーライトを用いる場合には閉気孔中空の発泡パーライトが無機粒子１１５として機能し、セメント硬化体１１２から浸透する気体または水のアタックを遮断できる。無機粒子１１５として、その他、火力発電所で生じるフライアッシュを用いてもよいが、その平均粒径は十数μｍなので発泡パーライトの方が扱いやすい。

蛍光材１２０は、数〜数十μｍの粒径を有し、粉末として穴１１７に充填されている。蛍光は基底状態にある元素が特定の波長の電磁波（紫外線、Ｘ線、電子線）の照射により励起し、元の基底状態に戻る際に発光を生じる現象である。励起光の照射を止めると直ちに消光する。これに対して、蓄光（燐光）は、入射エネルギー（励起光）が途絶えた後も発光が持続する現象である。

このように厳密には蛍光と蓄光は異なる現象を指すが、蛍光材１２０には、蛍光性を有するもののみならず蓄光性を有するものも含まれる。道路での表示に用いられる場合には、蛍光ブロック１００は、励起光が照射されてから長時間残光を生じることが好ましく、その点では蓄光性であることが適している。また、蛍光材１２０は、道路での発光を検知しやすいように例えば波長４８０〜５４０ｎｍの黄色の光を発する種類であることが好ましい。

無機物の蓄光材としては、（１）ＥｕおよびＤｙをアクティベータとするアルミン酸ストロンチウム、（２）Ｃｕをアクティベータとする硫化亜鉛が挙げられる。（１）の蓄光材は、水と接すると加水分解する、アクティベータが高価である等の欠点がある。（２）の蓄光材は安価であるが、長時間の紫外線照射により劣化するため屋内での使用に限定される。

屋外の道路に使用する場合には、紫外線照射に劣化しない（１）の蓄光材、すなわちＥｕおよびＤｙをアクティベータとするアルミン酸ストロンチウムが好ましい。ただし、この蓄光材は水に暴露されると加水分解するため、樹脂膜１３０により水に曝されないことが重要となる。また、ユーロピウムは高価な希土類元素であるところ、蛍光ブロック１００では表面に露出した開口有底の穴部のみ蛍光材１２０を施すため、製造コストを低く抑えることができる。

なお、蛍光材１２０としては、上記のような蛍光材そのものではなく、蛍光材とガラスとの複合材であるガラス固化体であってもよい。そのような蛍光材のガラス固化体は、廃瓶ガラスを半々で混ぜて還元雰囲気でガラス固化し、粉砕することで製造できる。

樹脂膜１３０は、蛍光材１２０を穴１１７に充填されたブロック本体１１０の表面をコーティングする。樹脂膜１３０は、例えばウレタンやアクリル、ポリエステルを主原料とした樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などで形成できる。開口有底の複数の穴１１７に蛍光材１２０が充填されて表面が樹脂膜１３０でコーティングされているため、蛍光材１２０が水や大気と接触し、蛍光特性が劣化するのを抑制できる。樹脂膜１３０は密着性があり、ブロックの強度を向上する効果もある。

樹脂膜１３０は、透光性を有し、可視光を透過する。「透光性」とは、「透明」のように光が透過する場合だけでなく、透過する光が拡散され、磨りガラスや乳白色のようにその材質を通して向こう側の形状等を明確に認識できない場合も含む。特に波長３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の励起光に対する透過性に優れていることが好ましい。上記範囲の波長の励起光に対する透過率（ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１：１９９７）が７０％以上であることが好ましい。これにより、樹脂膜１３０は励起光を透過させ蛍光を生じさせる。

（蛍光ブロックの製造方法）
上記のように構成される蛍光ブロック１００の製造方法を説明する。まず、発泡パーライトのような閉気孔中空の無機粒子（１１５）１０重量部に普通ポルトランドセメント１２２重量部および水５５重量部を投入し、混錬する。無機粒子１１５と共に細骨材を混合してもよい。

そして、矩形の型枠を準備し、型枠に、混練された上記のセメントモルタル材料を充填する。そして、流し込んだ材料を、座繰り形成用の台形体が突出したプレス板により押さえながら振動を与える。その後すぐに形成された矩形材料をプレス板で押さえながら型枠を上方に引き抜く。そして、そのまま材料を養生室へ運び所定の期間、養生する。台形体が当接した部分は座繰り１１８として形成される。材料が硬化したら座繰り１１８の底部１１９の表面を研磨または切断し、その表面上に穴１１７を形成することでブロック本体１１０を生成できる。このようにして形成された穴１１７に必要とされる所定の蛍光色や残光輝度を有する蛍光材１２０を充填する。

次に、蛍光材１２０が穴１１７に充填された表面を樹脂でコーティングする。例えばウレタンやアクリル、ポリエステルを主原料とする樹脂膜１３０を形成する場合には、主原料の液体を何重にも塗り重ねる方法がある。塗装用ローラーまたは刷毛を用いてシリコン樹脂やエポキシ樹脂を塗布してもよい。また、座繰り１１８を設けているため製造工程で樹脂がブロック本体１１０の縁部から垂れるのを防止できる。このようにして開口有底の複数の穴１１７に蛍光材１２０が充填されて表面を樹脂膜１３０でコーティングされた蛍光ブロック１００を製造できる。その結果、蛍光ブロック１００の水や大気との接触による蛍光特性の劣化を抑制できる。

なお、上記の製造方法では、プレス板側の形状で座繰り１１８を形成しているが、型枠にセメントモルタル材料を充填する際の型枠内の底部に座繰り形成用の台形体を設けてもよい。また、座繰り無しの矩形体のブロックを作製した上で切削加工により座繰りを形成してもよい。

［第２の実施形態］
上記の実施形態では、型枠で矩形の蛍光ブロックの形状を形成しているが、型枠で平板の中間体を形成した上で、その中間体を切断して蛍光ブロックを形成してもよい。図２は、平板状の中間体２００の構成を示す断面図である。まず、混練されたセメントモルタル材料とブロックを切り出し可能な平板形成用の型枠を準備し、その型枠に、混練されたセメントモルタル材料を充填する。そして、座繰り形成用の台形体が突出したプレス板により充填した材料を押さえながら振動を与える。

その後すぐに形成された平板材料をプレス板で押さえながら型枠を上方に引き抜く。養生された平板状の中間体２００は、セメント硬化体１１２および無機粒子１１５からなる。平板状の中間体２００の一つの面において台形体が当接した部分は座繰り２１８として形成される。材料が硬化したら座繰り２１８の底部２１９の表面を研磨または切断し、その表面上に穴１１７を形成する。そして、形成された穴１１７に蛍光材１２０を充填する。

次に、蛍光材１２０が穴１１７に充填された表面を樹脂膜１３０でコーティングする。このとき、座繰り２１８を設けているため、塗布した樹脂が中間体２００の表面から垂れることがない。そして、コーティングされた平板状の中間体２００を所要の寸法のブロックに切り出す。例えば図２における破線を切断面とすることができる。このようにして開口有底の複数の穴に蛍光材が充填されて表面を樹脂膜１３０でコーティングされた蛍光ブロック３００を製造できる。このようにして樹脂膜１３０のコーティングを容易にして蛍光ブロック３００を製造できる。

なお、型枠にセメントモルタル材料を充填する際の型枠内の底部に座繰り形成用の台形体を設けてもよいし、座繰り無しの中間体の原型を作製した上で切削加工により座繰りを形成してもよい。また、図２に示すような切断により蛍光ブロック３００に座繰り２１８が残らないように切り出す方が応用面では好ましいが、座繰り２１８が残るように切り出してもよい。

１００ 蛍光ブロック
１１０ ブロック本体
１１２ セメント硬化体
１１５ 無機粒子
１１７ 穴
１１８ 座繰り
１１９ 座繰りの底部
１２０ 蛍光材
１３０ 樹脂膜
２００ 中間体
２１８ 座繰り
２１９ 座繰りの底部
３００ 蛍光ブロック

Claims (5)

1. 励起光を受けて蛍光を発する蛍光ブロックであって、
   セメント硬化体中に無機粒子が分散された材料からなり、一つの面に平面の底部を有する座繰りが形成され、前記底部の表面に開口有底の複数の穴が形成されたブロック本体と、
   前記穴に充填された蛍光材と、
   前記蛍光材が前記穴に充填された前記座繰り底部の表面をコーティングする樹脂膜と、を備えることを特徴とする蛍光ブロック。
2. 前記座繰りの深さは、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ブロック。
3. 前記無機粒子は、閉気孔中空であり、前記無機粒子の切断面により前記穴が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の蛍光ブロック。
4. 励起光を受けて蛍光を発する蛍光ブロックの製造方法であって、
   閉気孔中空の無機粒子を骨材としてセメントおよび水に混練する工程と、
   前記混練された材料をブロック形状に成形し硬化して、底部の表面上に穴が形成された座繰りを一つの面に有するブロック本体を生成する工程と、
   前記穴に蛍光材を充填する工程と、
   前記蛍光材が前記穴に充填された前記座繰り底部の表面を樹脂でコーティングする工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
5. 励起光を受けて蛍光を発する蛍光ブロックの製造方法であって、
   閉気孔中空の無機粒子を骨材としてセメントおよび水に混練する工程と、
   前記混練された材料を平板形状に成形し硬化して、底部の表面上に穴が形成された座繰りを一つの面に有する平板状の中間体を生成する工程と、
   前記穴に蛍光材を充填する工程と、
   前記蛍光材が前記穴に充填された前記座繰り底部の表面を樹脂でコーティングする工程と、
   前記座繰りを有する面に垂直な面で中間体をブロック形状に切断する工程と、を含むことを特徴とする製造方法。

Images