JP3161644U - 再帰反射部材 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐久性を備えて長期間の使用を可能とするとともに、反射性能の低下を抑制することができる再帰反射部材を提供する。【解決手段】ガラス又はセラミックスよりなる基材１１表面に、金属層２１とその上面の低融点ガラスペースト層２５よりなる反射層２０が形成され、反射層２０の上面に前記低融点ガラスペースト層２５の厚みの２〜３倍の粒径からなるガラスビーズ３０が埋設され一体に焼き付けられてなることを特徴とする。また、金属層２１がスパッタリングによって５０〜２００ｎｍの厚さで形成され、低融点ガラスペースト層２５がスクリーン印刷によって形成され、ガラスビーズ３０の球体赤道３５以下の部分が反射層２０に埋設されるとともにガラスビーズ３０が反射層２０の上面に４０〜９０％の表面分布で埋設される。【選択図】図１

Description

本考案は、基材表面にガラスビーズが散布された再帰反射部材に関する。

道路の視認誘導標や道路標識等の道路用反射板、車両の後部反射材、反射型センサーの反射材、建築物や法面の測定に利用されるターゲット反射板等の反射部分に使用される反射部材として、再帰反射部材が知られている。

この再帰反射部材は、樹脂製の基材表面にポリエステルやアクリル等の合成樹脂からなる接着剤を介してガラスビーズ又はキューブコーナーを一層に並べて保持してなり、表面のガラスビーズ又はキューブコーナーにより、任意の方向から照射された光を照射された方向に再帰反射することが可能に構成される。

この再帰反射部材にあっては、基材や接着剤に有機材料を使用しているため、耐ＵＶ性、耐水性、耐熱性、耐氷結サイクル性等の耐久性が十分に得られない。特に、この再帰反射部材は主として野外で使用されるものであり、長期にわたって使用し続けた場合、太陽光や風雨に晒されることにより表面劣化し、輝度の低下やクラックによる破損等の問題が発生しやすくなる。また、有機材料は汚れが付着しやすいため、視認性が低下しやすくなる問題もあった。そのため、定期的な交換や点検が必要となったり、防汚用の部材を別途設けなければならない等、コスト面や作業性に問題があった。

これに対し、有機材料を使用しない再帰反射部材として、ガラス、セラミックス、金属等の基材表面に、微細な反射材が分散配合された低融点ガラス層と低融点ガラス層表面に配列して埋め込まれた高融点ガラスビーズとが焼成されて融着一体化された再帰反射部材が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この再帰反射部材では、有機材料を使用した再帰反射部材と比較して耐久性や防汚性が向上し、野外での長期間の使用が可能となってコストの低減や作業性の改善を図ることができる。しかしながら、上記再帰反射部材では、有機材料を使用した再帰反射板と比較して輝度が不十分であり、長期的な使用が可能となっても反射性能が低いことが問題であった。

特開２００６−２６７４６０号公報

本考案は前記の点に鑑みなされたものであり、優れた耐久性を備えて長期間の使用を可能とするとともに、反射性能の低下を抑制することができる再帰反射部材を提供するものである。

すなわち、請求項１の考案は、ガラス又はセラミックスよりなる基材表面に、金属層とその上面の低融点ガラスペースト層よりなる反射層が形成され、前記反射層の上面に前記低融点ガラスペースト層の厚みの２〜３倍の粒径からなるガラスビーズが埋設され一体に焼き付けられてなることを特徴とする再帰反射部材に係る。

請求項２の考案は、前記金属層がスパッタリングによって５０〜２００ｎｍの厚さで形成されてなる請求項１に記載の再帰反射部材に係る。

請求項３の考案は、前記低融点ガラスペースト層がスクリーン印刷によって形成されてなる請求項１又は２に記載の再帰反射部材に係る。

請求項４の考案は、前記ガラスビーズの球体赤道以下の部分が前記反射層に埋設されてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の再帰反射部材に係る。

請求項５の考案は、前記ガラスビーズが前記反射層の上面に４０〜９０％の表面分布で埋設されてなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の再帰反射部材に係る。

請求項６の考案は、前記反射部材が測定用ターゲット反射板又は道路用反射板である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の再帰反射部材に係る。

請求項１の考案に係る再帰反射部材は、ガラス又はセラミックスよりなる基材表面に、金属層とその上面の低融点ガラスペースト層よりなる反射層が形成され、前記反射層の上面に前記低融点ガラスペースト層の厚みの２〜３倍の粒径からなるガラスビーズが埋設され一体に焼き付けられてなるため、従来の有機材料を使用した再帰反射部材と比較して耐久性が格段に向上して長期間の使用が可能となるとともに、従来の有機材料を使用した再帰反射部材の反射性能と遜色がない反射性能を発揮することができ、さらに、防汚性にも優れる。

請求項２の考案は、請求項１において、前記金属層がスパッタリングによって５０〜２００ｎｍの厚さで形成されてなるため、金属層を効率的に形成することができるとともに基材へ良好に密着させることができる。

請求項３の考案は、請求項１又は２において、前記低融点ガラスペースト層がスクリーン印刷によって形成されてなるため、容易かつ効率的に低融点ガラスペースト層を形成することができる。

請求項４の考案は、請求項１ないし３において、前記ガラスビーズの球体赤道以下の部分が前記反射層に埋設されてなるため、ガラスビーズの露出を十分に確保することができるとともに、ガラスビーズを強固に密着させることができる。

請求項５の考案は、請求項１ないし４において、前記ガラスビーズが前記反射層の上面に４０〜９０％の表面分布で埋設されてなるため、実用的で優れた反射性能を発揮することができる。

請求項６の考案は、請求項１ないし５において、前記反射部材が測定用ターゲット反射板又は道路用反射板であるため、長期的な使用が可能となって経済的に有利であるとともに、メンテナンス等の作業を大幅に軽減することができる。

本考案の一実施例に係る再帰反射部材の要部断面図である。 ターゲット反射板の斜視図である。 道路用反射板の斜視図である。

図１に示す本考案の一実施例に係る再帰反射部材１０は、ガラス又はセラミックスよりなる基材１１表面に、金属層２１とその上面の低融点ガラスペースト層２５よりなる反射層２０が形成され、反射層２０の上面にガラスビーズ３０が埋設され一体に焼き付けられてなる。この再帰反射部材１０において、基材１１は用途に応じて厚みや形状が適宜決定される。

金属層２１は、基材１１表面に反射性を有する適宜の金属膜を形成して、輝度を高めて反射性能を向上させる。この金属層２１は、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング、無電解メッキ等の公知の方法によって形成可能であるが、効率や基材への密着性の観点からスパッタリングによって形成することが好ましい。また、金属層２１の厚さとしては、５０〜２００ｎｍが好ましい。金属層２１の厚さが５０ｎｍより薄い場合、十分な輝度を得ることができない問題がある。２００ｎｍより厚い場合、経済的に不利となる。なお、金属層２１としては、金、銀、アルミニウム等が好適に使用される。

低融点ガラスペースト層２５は、低融点ガラスペーストを金属層２１表面に塗布した後、加熱（焼き付け）により金属層２１表面に融着されて形成され、後述するガラスビーズ３０を固着するための接着剤として作用する。低融点ガラスペーストは、低融点のガラス粉末等のフラックスと適量のワックスまたはオイルにより構成され、必要に応じて適宜の無機系顔料が混合される。低融点ガラスペーストの融点は、ガラス又はセラミックスよりなる基材１１の軟化温度より低い温度とされ、例えば４００〜６２０℃程度である。融点が４００℃より低い場合、耐熱性が不十分となり、使用環境によっては固着したガラスビーズ３０が剥がれる等の不具合が生じやすくなる。６２０℃より高い場合、ガラスビーズ３０が軟化する等の問題がある。低融点ガラスペーストとしては、例えば、公知のセラミックカラー等を使用することができる。

この低融点ガラスペースト層２５は、金属層２１表面にスクリーン印刷によって容易かつ効率的に形成することができる。また、低融点ガラスペースト層２１の厚さは、後述するガラスビーズ３０の粒径との兼ね合いもあるが、１５〜３２５μｍであることが好ましい。低融点ガラスペースト層２１の厚さが１５μｍより薄い場合、低融点ガラスペースト層２１を良好に形成することが困難であり、３２５μｍより厚い場合、経済的に不利となる。

ガラスビーズ３０は、照射された光を照射された方向に再帰反射するための透明球体であって、反射層２０上面に散布されて埋設され、反射層２０とともに加熱（焼き付け）されることにより低融点ガラスペースト層２５が融着されて固着される。ガラスビーズ３０は、焼き付け時の軟化を防止するために低融点ガラスペーストの融点よりも十分に高い融点を有することが好ましく、例えば、７００℃以上である。

このガラスビーズ３０の粒径は、低融点ガラスペースト層２１との密着性と輝度の観点から、低融点ガラスペースト層２１の厚みの２〜３倍とされる。ガラスビーズ３０の粒径が低融点ガラスペースト層２１の厚みの２倍より小さい場合、ガラスビーズ３０が反射層２０内に埋まりすぎて露出が減少し、反射性能を低下させる問題がある。３倍より大きい場合、ガラスビーズ３０の密着強度が低下して剥がれやすくなる問題がある。なお、実施例では、公知のスプレー乾燥等の適宜の手法により形成される。

また、ガラスビーズ３０は、反射層２０上面に散布された際に自重によって反射層２０に埋設されるが、適宜ガラスビーズ３０上方から均等に押圧することによって、埋設深さを均一にしてもよい。特に、このガラスビーズ３０は、球体赤道３５以下の部分が反射層２０に埋設されていることが好ましい。これにより、ガラスビーズ３０の露出を十分に確保することができるとともに、ガラスビーズ３０を強固に密着させることができる。

反射層２０上面に散布されたガラスビーズ３０にあっては、反射層２０上面の表面積に対する表面分布の割合が高いほど正面（入射角０°）方向から照射された光に対する反射時の輝度が増加する。特に、実用性の観点から４０〜９０％の表面分布とすることが好ましい。表面分布が４０％より低い場合、反射層２０上面のガラスビーズ３０がまばらで照射された光を十分に再帰反射することが困難となり、反射性能が低下する問題がある。また、ガラスビーズ３０は球形状であるため、表面分布を９０％より高くすることは構造上極めて困難であり、実用的ではない。

さらに、ガラスビーズ３０の表面分布は、反射層２０表面に対して斜め（入射角が大きい）方向から照射された光を良好に再帰反射するために、６０〜７０％であることがより好ましい。表面分布が６０％より低い場合、斜め方向からの照射に対してガラスビーズ３０の分布が低くまばらになってしまうことにより、輝度が低下する恐れがある。７０％より高い場合、反射層２０上面のガラスビーズ３０が密集するため、光の照射方向に対して隣接するガラスビーズ３０同士が重なり合うように配置される割合が多くなり、輝度が低下する恐れがある。

次に、本考案の再帰反射部材１０の製造工程の一例を説明する。まず、基材１１表面に公知のスパッタリングにより厚さ５０〜２００ｎｍの金属層２１を形成した後、低融点ガラスペーストがスクリーン印刷により厚さ１５〜３２５μｍで塗布される。

続いて、低融点ガラスペースト層２５が生乾き状態のまま粒径３０〜９７５μｍのガラスビーズ３０を比較的目の細かいふるいを用いて反射層２０上面に散布し、基材１１を傾け軽く払う等して反射層２０上の余剰ガラスビーズを取り除いた後、公知の焼成炉にて４００〜６２０℃で所定時間焼き付けし、再帰反射部材１０が完成する。

ここで、再帰反射部材１０の具体的な実施例について説明する。以下の実施例において、成形品１は、金をターゲットとしてスパッタリングにより２００ｎｍの金属膜を形成し、１６５メッシュのスクリーンメッシュを用いてＡＦＢ３２１１Ｔ１２（セントラル硝子株式会社製ガラスペースト）を４０μｍの厚さで塗布し、ＵＢ−５６Ｍ（株式会社ユニオン製ガラスビーズ、粒径７５〜９０μｍ、屈折率１．９）を表面分布約６５％となるように散布した後、４２０℃で１５分間焼き付けを行って得られた再帰反射部材である。また、比較品１として、住友スリーエム株式会社製のスコッチライトハイゲイン反射シート７６１０（反射層は直径６０ｍｍの円形状）を使用した。なお、成形品１及び比較品１の反射層は、それぞれ直径６０ｍｍの円形状である。

成形品１と比較品１について、耐候試験（ＵＶ照射試験、熱湯浸漬試験、氷結サイクル試験）を順次実施した。また、同様の手順で成形品１と比較品１を用意して密着試験（引っかき試験、スチーム洗浄試験）、耐熱試験をそれぞれ個別に実施した。

ＵＶ照射試験は、ＵＶ照射機（ＬＩＳＨＩＯ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＩＮＣ．製のＵＶＨ−４５０）を用いて９．５ｍＷ／ｃｍ²で２４時間１０日連続照射して行った。熱湯浸漬試験は、１００℃の熱湯に１時間浸漬して行った。氷結サイクル試験は、８０℃、湿度８５％で２０時間静置後、２時間かけて−４０℃まで降温し、さらに−４０℃で１０分間静置後、２時間かけて８０℃まで昇温する工程を１サイクルとして１０サイクル行った。引っかき試験は、鉛筆硬度ＨＢの鉛筆を用いて円柱状の芯を反射層表面に対し４５°の角度で当てて１ｋｇの荷重を加えたまま突き出す方向に押し出して引っかき、傷が付いた場合は順次柔らかい鉛筆を用いて同様の手順を繰り返し、傷が付かなかった場合は順次硬い鉛筆を用いて同様の手順を繰り返し行った。スチーム洗浄試験は、８５℃，０．２５ＭＰａで０．５ｍ離れた位置から垂直に当たるようにスチーム噴射して行った。耐熱試験は、３００℃に昇温した電気炉内に１５分間静置して行った。なお、ＵＶ照射試験、沸騰水暴露試験、氷結サイクル試験は、それぞれ自然界の１０年以上に相当するものとして設定されている。

成形品１について、ＵＶ照射試験、熱湯浸漬試験、氷結サイクル試験、スチーム洗浄試験、耐熱試験の全てで変化は見られなかった。また、引っかき試験は９Ｈだった。

比較品１について、ＵＶ照射試験では、マスキング部分にひび割れが見られた。熱湯浸漬試験では、水ぶくれが発生した。氷結サイクル試験では、反射層を指で触るとガラスビーズが容易に剥離された。引っかき試験では、Ｂ鉛筆でも反射層表面が削られて傷が付き反射性能が失われた。スチーム洗浄試験では、反射層表面に劣化が見られ反射性能が失われた。耐熱試験では、燃焼した。

表１の試験結果から理解されるように、比較品１では各試験により著しい劣化が見られたのに対し、成形品１では劣化が見られず、比較品１と比較して成形品１の耐ＵＶ性、耐水性、耐氷結サイクル性、表面強度、耐熱性が格段に優れていることがわかった。

さらに、比較品２として、１６５メッシュのスクリーンメッシュを用いてミラベル（メルクジャパン株式会社製）が５重量％含有されたＡＦＢ３２１１Ｔ１２（セントラル硝子株式会社製ガラスペースト）を４０μｍの厚さで塗布し、ＵＢ−５６Ｍ（株式会社ユニオン製ガラスビーズ、粒径７５〜９０μｍ、屈折率１．９）を表面分布約６５％となるように散布した後、４２０℃で３０分間焼き付けを行って得られた再帰反射部材を使用し、比較品１を基準（１００％）として成形品１と比較品２の輝度（％）の測定を行った。

表２の測定結果から理解されるように、比較品２の輝度が比較品１の輝度の５４．１％であるのに対し、成形品１の輝度は比較品１の輝度の９８．０％であり、比較品２と比較して成形品１の輝度が格段に向上していることがわかった。また、成形品１の輝度は、比較品１の輝度と比較しても遜色がない良好な輝度の値を示すことがわかった。

以上図示し説明したように、本考案の再帰反射部材では、従来の有機材料を使用した再帰反射部材と比較して耐ＵＶ性、耐水性、耐氷結サイクル性、表面強度、耐熱性等の耐久性が格段に向上しているため、より長期間にわたって野外で使用することが可能となる。また、金属層２１とその上面の低融点ガラスペースト層２５よりなる反射層２０にガラスビーズ３０を埋設して構成したため、従来の有機材料を使用した再帰反射部材の反射性能と遜色がない良好な反射性能を発揮することができる。また、本考案の再帰反射部材は、有機材料が使用されていないため、防汚性にも優れる。

次に、本考案の再帰反射部材１０の使用例について説明する。図２は、本考案の再帰反射部材１０を測定用ターゲット反射板５０として用いた例である。測定用ターゲット反射板５０は、基板１１表面の所定部分に反射層２０と該反射層２０上面に散布され埋設されたガラスビーズ３０とが一体に焼き付けられてなる。なお、図示しないが、必要に応じて基板１１表面から反射層２０の外周上面にわたって公知のマスキング印刷を施して、反射部の境界をはっきりさせるようにしてもよい。マスキング印刷としては、黒色顔料（例えば、酸化銅、二酸化マンガン等）を含む公知のガラスペーストが好適に使用される。

この測定用ターゲット反射板５０では、ビルやトンネル等の建築物や法面等の被測定物の複数の所定位置に適宜設置され、定点に設置されたカメラ及びストロボを用いて反射光を観測することにより、複数の反射板５０の３次元的位置を計測して被測定物の構造を測定することができる。また、特に、この測定用ターゲット反射板５０は、優れた耐久性や防汚性を有することにより、一度被測定物に設置すれば交換等が不要となるため、長期的な使用が可能となって経済的に有利であるとともに、メンテナンス等の作業を大幅に軽減することができる。

図３は、本考案の再帰反射部材１０を道路用反射板６０として用いた例である。道路用反射板６０は、基材（図示せず）表面の全体に反射層２０と該反射層２０上面に散布され埋設されたガラスビーズ３０とが一体に焼き付けられて形成された再帰反射部材１０Ｂを所定形状の枠部材６１内に固着してなる。図において、符号６２は、道路用反射板６０の支柱部材である。

この道路用反射板６０では、道路等に適宜設置され、特に夜間等の点灯が必要な時間帯等において、通行車両のライトを良好に再帰反射することができて安全性に優れる。また、この道路用反射板６０は、優れた耐久性を有することにより、一度被測定物に設置すれば交換等が不要となるため、長期的な使用が可能となって経済的に有利であるとともに、メンテナンス等の作業を大幅に軽減することができる。さらに、防汚性に優れるため、防汚用プロペラ等の部材が不要となり、簡易な構成とすることができる。

なお、本考案の再帰反射部材は、前述の実施例のみに限定されるものではなく、考案の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜に変更して実施することができる。

１０ 再帰反射部材
１１ 基材
２０ 反射層
２１ 金属層
２５ 低融点ガラスペースト層
３０ ガラスビーズ
３５ 球面赤道
５０ 測定用ターゲット反射板
６０ 道路用反射板

Claims (6)

1. ガラス又はセラミックスよりなる基材表面に、金属層とその上面の低融点ガラスペースト層よりなる反射層が形成され、前記反射層の上面に前記低融点ガラスペースト層の厚みの２〜３倍の粒径からなるガラスビーズが埋設され一体に焼き付けられてなることを特徴とする再帰反射部材。
2. 前記金属層がスパッタリングによって５０〜２００ｎｍの厚さで形成されてなる請求項１に記載の再帰反射部材。
3. 前記低融点ガラスペースト層がスクリーン印刷によって形成されてなる請求項１又は２に記載の再帰反射部材。
4. 前記ガラスビーズの球体赤道以下の部分が前記反射層に埋設されてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の再帰反射部材。
5. 前記ガラスビーズが前記反射層の上面に４０〜９０％の表面分布で埋設されてなる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の再帰反射部材。
6. 前記反射部材が測定用ターゲット反射板又は道路用反射板である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の再帰反射部材。

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