JP4388908B2 - 蓄光ワイヤロープ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はワイヤロープとりわけ暗所において光を放つワイヤロープおよびその製造方法に関する。

ワイヤロープは広い分野で汎用されているが、通常、ワイヤを撚り合せてストランドとし、そのストランドをより合わせて構成されたものであるので、鉄鋼材そのもの色調をなしており、夜間などの暗闇においてはその在りかがわからない。
そこで、安全対策や景観向上などのために、暗闇などにおいても光るワイヤロープが要望されている。その対策として、先行技術１（特開平１１−１４８１１５号公報）や、先行技術２（特開２０００−１２０６４８号公報）が提案されている。

先行技術１は、ワイヤロープの外周にリング状に発光材層を被覆したものであり、被覆材コンパウンドに蓄光材もしくは蛍光材を混合させ、被覆材に発光機能をもたせたものである。
先行技術２は、ワイヤロープの凹状溝に微細なパウダー状の蓄光性物質を装填し、ワイヤロープ外接円を囲んで光透過性樹脂被覆を施し、あるいは光透過性樹脂を積層構造にして、中間層にガラスビーズまたはガラスパウダーからなるガラス反射層を設けたものである。

しかし先行技術では、次のような問題があった。
１）先行技術１では発光材（蓄光材・蛍光材）を被覆材コンパウンドに混合させ、被覆しているが、被覆材にとって発光材はあくまで不純物であって、発光材の量を多くすると被覆が剥離しやすくなったり劣化を早めることになる。従って、混合比率を１０％程度に抑えなければならないので、明るくすることに限界がある。また、先行技術２ではパウダー状の蓄光性物質それ自体をロープの谷に装填するとしているが、落下させることなく均一に装填することは困難で在るから、輝度のばらつきや不均一化が生じやすい。

２）被覆材を介して発光を視認させる構想であり、直接視認するのと比較して、透明被覆といえども完全に透明であることは有り得ないので視認性の面で劣り、光の当たり具合により条件がさらに悪くなる場合も有り得る。
３）ワイヤロープはいずれの使用形態においても端末金具を備えることが必要であるが、先行技術１，２では外周に円筒状の被覆を有するので、端末金具との締結強度を高めるには被覆を剥かなければならない。このため端末加工の工数が増え、また、被覆を剥いだところから雨水や海水を毛細管現象により吸い込み、被覆がある分だけ抜け切れにくいので、ワイヤロープ本体を腐食環境にさらすことになり、断線などにより強度の低下を引き起こす可能性がある。
特開平１１−１４８１１５号公報 特開２０００−１２０６４８号公報

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その第１の目的は、明るく長時間発光が持続し、発光度合いのコントロールも容易であり、しかも曲げに対しても剥落しにくく発光性能の低下がおき難く、端末加工も容易である実用的な蓄光ワイヤロープを提供することにある。
また本発明の第２の目的は、上記性能を備えた蓄光ワイヤロープを容易に能率よく製造する方法を提供することにある。
本発明において「蓄光ワイヤロープ」はケーブルと称されるもの、コードと称されるものを含み、用途としては、たとえば、景観資材、港湾、道路、病院テラスなどにおける転落防止柵、駐車場などの進入防止柵、標識・照明器具吊り下げ手段、農事資材などが挙げられる。

上記目的を達成するため本発明の蓄光ワイヤロープは、素線またはストランドを複数本撚り合わせたロープ本体における素線またはストランド間のらせん状の谷間に、蓄光顔料と水性樹脂を混合した蓄光材を充填接着していることを特徴としている。
また、本発明の蓄光ワイヤロープの製造方法は、蓄光顔料と水性樹脂を混合した粘性液状蓄光材中に、素線またはストランドを複数本撚り合わせたロープ本体を通過させてロープ本体に粘性液状蓄光材を塗布浸潤させ、ついで絞り機構を通過させることによりロープ本体におけるストランド間のらせん状の谷間を越える蓄光材を除去し、乾燥させることを特徴としている。

本発明のロープは、ロープ本体における素線またはストランド間のらせん状の谷間に、蓄光顔料と水性樹脂を主材とする蓄光材を充填接着しているので、ワイヤロープの質感をそのまま生かしつつロープ自体から直接発光させることができる。そして、ロープの構成や撚りピッチなどにより蓄光材の付着量を調整できるので、発光する明るさをコントロールすることができる。
しかも、パウダー状の蓄光顔料を谷間に埋めるのではなく、蓄光顔料と水性樹脂を混合した蓄光材であるので、ストランドやこれを構成する素線の凹凸の隅々に密着した状態で接着される。したがってロープ本体との一体性がすぐれ、ロープを湾曲しても剥離したりせず、使用や用途の自由度を高くすることができる。
また、谷間に蓄光材が存するだけで、外周に筒状の被覆が存在しないので、端末加工が容易であるとともに、コストを安くすることができる。

本発明の製造法によれば、ロープ本体を移動させるだけで連続的に１工程で製造できるので前記特性を持つ「光るロープ」を安価に量産することができる。

好適には、水性樹脂は水性ウレタン系樹脂である。
これによれば、蓄光顔料とのなじみがよく、多量に配合することができるので、輝度を高くすることができる。しかも、柔軟性、強靭性、弾性がすぐれると同時にストランドや素線との接着性がすぐれるので、ロープが曲げられたり、振動されたりしても剥離を起こすことなく追従できる。したがって、明るさの低下なしに用途に応じたロープ形状にすることができる。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１ないし図３は本発明にかかる蓄光ワイヤロープの第１実施例を示している。
Ａは本発明ロープであり、１はワイヤロープ本体で、複数の素線１００を撚り合せたストランド１０を、１本中心に配し、他を中心のストランドの周りに配して撚り合せてなる。この例では７×１９の構造であり、各ストランド１０は１本の中心素線の周りに６本の素線を配しその外周に１２本の素線を配した１＋６＋１２の構成からなっている。
２は前記ワイヤロープ本体１の各ストランド１０,１０間に作られるらせん状の谷間３を埋めるように充填され、ストランド及びこれを構成している素線１００と接着している蓄光材である。

前記蓄光材２はパウダーではなく、図２（ｂ）で模式的に示すように、蓄光顔料２１と水性樹脂２０あるいはさらに有機又は無機顔料２２を混合した組成物からなり、図３のように、ワイヤロープ本体１の外接円に接する部分には存在していない。すなわち、各ストランド１０のもっとも外側に位置する頂点素線（これをいま１００−１とする）を覆っておらず、頂点素線１０１−１の頂面を含む所要範囲が鉄鋼素地のままになっている。頂点素線１０１−１に隣接する傍の素線１０１−２，１０１−３は蓄光材２で覆われていてもよいし、覆われずに頂面が露出していてもよい。
いずれにしても隣接するストランド１０,１０間の蓄光材２、２は縁が切られ、それぞれ単独の層の形態で谷間を埋めていて、素線と接する部分は素線間の山谷の形状に従い、谷間に侵入して接着されている。

蓄光顔料は、酸化物系蓄光剤と硫化物系蓄光剤のいずれかまたは双方を適宜ブレンドしたものが用いられる。前者は、アルカリ土類アルミン酸塩を母体結晶とし、ユウロピウム（Eu）を割賦剤とし、デスプロシウム（Dy）またはネジウム（Nd）を賦活助剤とした物質であり、後者は、ＣａＳ：Bi（紫青色発光）、ＣａＳｒＳ：Ｂｉ（青色発光）、ＺｎＳ：Ｂｉ（緑色発光）、ＺｎＣｄＳ：Ｂｉ（黄色〜橙色発光）などの硫化物蛍光体からなる物質である。これら蓄光顔料は、一般に、２０〜５０ミクロンサイズの微細なパウダーである。

水性樹脂２０を用いるのは、蓄光顔料を分散させるともにストランド１０や素線１００の隅々まで浸潤させて接着を図り、かつ蒸発乾燥で工程を終えて固化できるようにするためである。
かかる水性樹脂としては、水系飽和ポリエステルなどの水性ポリエステル樹脂系、水性エポキシ樹脂などでもよいが、好ましくは軟質なものたとえば水性ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂を含む水性ウレタン系樹脂が用いられる。

水性ウレタン系樹脂は、ポリウレタン骨格の主鎖中に水に安定分散させるために必要な親水成分を導入するかまたは外部乳化剤で分散することにより得られる水分散体である。
かかる水性ウレタン系樹脂を蓄光材の基材として用いることにより、ウレタンという凝集力のきわめて高いポリマー骨格に起因して、鉄鋼基材に対するすぐれた接着性、強靭性が得られると同時に、すぐれた柔軟性と弾性が得られる。このため、ワイヤロープ本体１に曲げや引っ張りが与えられても、蓄光材２はワイヤロープ本体との一体化状態をよく保ち、剥離が抑制される。

蓄光顔料２１と水性樹脂２０からなる組成物は、明るい状態において乳白色ないし半透明であり、有機又は無機顔料２２はその状態でのロープに色付けして、美観を向上するためであり、したがって、用途によって使用されない場合もある。有機又は無機顔料２２は任意であり、たとえば、二酸化チタン、沈降性硫酸バリウム、沈降性炭酸カルシウム、レーキレッドC,ウオッチングレッド、フタロシアニングリーン、フタロシアニンブルー、ジスアゾエローなど公知の所望のものが選択的に用いられる。また、染料であってもよい。

前記蓄光顔料と水性樹脂配合比は、通常、重量比で２０〜４０％：６０〜８０％：とし、この配合に必要とあらば、０．５〜３％程度の有機又は無機顔料を添加する。
水性樹脂の下限を６０％、蓄光顔料の上限40％としたのは、輝度や残光特性はよいものになるが、水性樹脂がこれを下回る量ではストランドやワイヤに対する接着性などが不十分になるからであり、水性樹脂の上限を８０％、蓄光顔料の下限２0％としたのは、ストランドやワイヤに対する接着性はよいものの、蓄光顔料が少ないので、輝度や残光特性が低くなるからである。
前記範囲で蓄光顔料の酸化物系蓄光剤と硫化物系蓄光剤の選定と最適配合比を決定してブレンドすることにより、経過時間に対する残光輝度を良好なものにすることができる。

図４は本発明の第２実施例を示している。この実施例においては、ワイヤロープ本体１が、７×７構造からなっており、側の各ストランド１０,１０のスパイラルの谷間に、蓄光顔料２１と水性樹脂２０と有機又は無機顔料２２を混合した組成物からなる蓄光材２を充填接着させている。蓄光材２は少なくともストランド１０の頂部の素線１００１−１の外周を覆っていない。
他の構成は第１実施例と同様であるから、説明は援用することとし、同じ部分に同じ符号を付し、省略する。

なお、ワイヤロープ本体１の材質は限定されるものではなく、ステンレス、炭素鋼など任意であり、また、亜鉛、アルミ・亜鉛、真鍮などのメッキが施されていてもよい。
また、いわゆる金心のほか繊維心のものでもよく、単層撚り、複層撚りのいずれでもよい。撚り形式も点接触より、面接触より、フィラー形、シール形、ウオーリントン形、ストランドロープ、ＩＷＲＣ入り、ＣＦＲＣ入りなど任意であり、構造としては、たとえば、６×７、６×２４、６×Ｆｉ(２９),IWRC６×Ｆｉ(２５),T６×7、３×７、３×S(１９),３×ＳＦｉ（41）、４×２４、4×S(１９),４×Ｆｉ(22+7)など多種のものに適用できる。

場合によっては、蓄光材２を施した図３や図４の外側を透明なセラミッククリアーで覆ってもよい。その場合、セラミッククリアーの皮膜は円筒形ではなく、図３や図４の形状に沿った多角状となり、ストランドの頂点には被覆されないようにすることが好ましい。この構成とした場合には、耐候性、耐磨耗性に優れ、汚れが付着しにくくなるなどの利点がある。

次に、本発明による蓄光ワイヤロープ及びその製造方法について説明すると、図５と図６はその一例を示しており、供給機４と巻取り機５の間の経路に蓄光材塗布装置６と乾燥機７を配しており、蓄光材塗布装置６には、槽体６０に攪拌手段６３を配し、槽内にはロープ本体１を誘導する複数のロール６２を配し、出口側には絞り手段６１を配している。絞り手段６１は図５（b）のように、たとえば内径をロープ本体１の外径より適度に小さくしたリング状硬質スポンジなどの弾性変形材質が用いられる。
乾燥機７はトンネル炉が用いられ、熱媒体としては高周波などでもよいが、通常は、雰囲気たとえば熱風が用いられる。乾燥機７は図示するものでは横型であるが、縦型とすることも効果的である。

蓄光ワイヤロープを得るにあたっては、調量した蓄光顔料２１と水性樹脂２０あるいはされに有機又は無機顔料２２を槽体６０に装入するか、予め調合機にて調合したものを槽体６０に装入し、攪拌手段６３たとえばスクリューなどで攪拌する。このときの蓄光材２´は通常１００〜５００ｃｐｓの粘稠液の状態を呈しており、ロープ本体１が槽体６０内に進入することにより表面全体に蓄光材２´が付着される。この状態でロープ本体１は移動し、出口付近で絞り手段６１を通過する。
絞り手段６１は適度の弾性を有し、内径が小さめにとなっているので、図５（b）と図６のように、ロープ本体１は各ストランドの谷間部分を除いてほぼ全周が絞り手段６１に接し、外接円を越えて表面に付着している蓄光材２´が絞られて取り除かれる。これにより、ストランドの最外側の素線半径方向表面には蓄光材は付着されなくなり、各ストランド間の蓄光材は相互に縁切り状態にされる。

こうして絞られたロープ本体１は直ちに乾燥機７に挿入され、ここに供給されている熱風により加熱され、水性樹脂２０に含まれている水分が蒸発されて固化され、ストランドや素線の表面に接着される。これにより図３や図４のような蓄光ワイヤロープＡとなり、巻取り機５に巻収される。したがって、連続した一工程で製造でき、生産性が高いものとなる。また、本発明の蓄光ワイヤロープＡは、ストランドの谷間にのみ蓄光材２が埋められて一体化しているので、多層に巻収されても蓄光材が圧迫で損傷されることがない。

なお、外周にセラミッククリアーの皮膜を設ける場合には、乾燥機７に続いてセラミッククリアー塗布槽を設けておき、前記蓄光ワイヤロープＡを通過させて付着させるとともに同槽内の絞りで余剰分を払拭し、乾燥機に通して乾燥させ、巻き取ればよい。あるいは、セラミッククリアー塗布槽と乾燥機を別ラインに設けて、蓄光ワイヤロープＡを通過させてもよい。

本発明の蓄光ワイヤロープはその特性を活かしてさまざまな用途に用いることができ、昼間などにおいてはストランドの頂部が露出して金属調をなしているので、通常のワイヤロープと変わらないが、蓄光材２は太陽光や蛍光灯などの紫外線を浴びることにより蓄光し、暗闇となったときに蓄光している光を放出して存在を視認させる。このときに、蓄光材２はストランド１０のスパイラル状の谷間に沿っているので、スパイラル状の面白味のある発光状態となる。
また、本発明の蓄光ワイヤロープは、接着性と柔軟性がすぐれているので、曲げを与えても蓄光材の剥離が生じにくく、単純な直線状の使用形態にとどまらず種々の形状で使用できる。たとえば、図７（ａ）のように上下の母線Ａ１，Ａ２間にらせん状に巻回して捕獲網やイルミネーションを構成でき、図７（ｂ）のように、円形状に巻いてキーホルダーやバンド類に使用できる。
また、従来の被覆タイプやテーピングタイプと違って被覆を剥いたり、テープを剥がしたりする必要がないので、端末加工が容易である。

本発明の蓄光ワイヤロープを試作した例を示す。
ロープ本体は構造が７×１９の、直径が６mmのステンレスロープを用いた。水性樹脂としては、水性ウレタン樹脂を使用し、蓄光顔料としては、青色の発光色を得るべく、酸化物系蓄光顔料のブルーパウダーを使用した。
水性ウレタン樹脂を８０wt％、蓄光顔料を２０wt％均一に混合して粘度が約３００ｃｐｓの蓄光材とした。この蓄光材を槽体に収容し、常温で攪拌しておき、前記ロープ本体を速度１０ｍ/secで槽体を通過させ、硬質ウレタン製のリング状絞り手段で絞り、続いて、乾燥機中を通過させ、６０℃の熱風を連続的に作用させて乾燥した。

得られた蓄光ワイヤロープでは、蓄光材が断面においてストランドごとに分断されてスパイラル状をなし、それぞれの蓄光材は弾性を有し、しっかりとストランド間に接着されていた。
蓄光ワイヤロープを、曲げ方向が反対となるように直径が２００mmの２つのローラ間にヘアピン状に順次経由させ、１００回の繰り返し曲げを行なって蓄光材の剥離の有無を目視で調べたが、剥離箇所は確認されなかった。

試作蓄光ワイヤロープについて輝度試験を行った。この輝度試験は２０W 昼白色を用い、これの中央に試料を装着し、１０分間点灯励起、消灯後蓄光面の輝度を色彩輝度計（Ｆ６５Ｄ−Ａ）で測定することで行なった。残光輝度（ｍｃｄ／ｍ^２）を実測し、評価のため、蓄光安全標識板の残光輝度規格（ＪＩＳ Z９１０７）と比較した。その結果を表１と表２に示す。
なお、残光輝度が５（ｍｃｄ／ｍ^２）以上は非常に明るく、物体をはっきりと認識することができる状態、３は物体の輪郭まで確認できる状態、２は薄くぼやけて物体を何とか確認できる状態とされている。

この測定結果から明らかなように、本発明によれば、初期輝度がＪＩＳ規格よりも高く、しかも２０分以後は、規格値を上回り推移し、１８０分後においても、ロープのスパイラルの輪郭をはっきり認識できる輝度を維持できている。なお、暗闇であれば、１０時間後でもロープの存在を確認できた。初期輝度をさらに上げるには、蓄光顔料の量あるいは使用成分調整することで容易に達成できることが確認された。

本発明にかかる蓄光ワイヤロープに第１実施例を示す部分的側面図である。 （ａ）は図１の部分拡大図、（ｂ）はその部分拡大図である。 図１の拡大断面図である。 本発明による蓄光ワイヤロープの第２実施例を示す拡大断面図である。 （a）は本発明の蓄光ワイヤロープ製造工程を示す説明図、（b）は絞り機構の正面図である。 塗布槽中でのワイヤロープの側面図である。 （a），（b）は本発明によるロープの適用例を示す側面図である。

符号の説明

１ ワイヤロープ本体
２ 蓄光材
６ 蓄光材塗布装置
７ 乾燥機
１０ ストランド
２０ 水性樹脂
２１ 蓄光顔料
２２ 有機または無機顔料
１００ 素線

Claims (3)

1. 素線またはストランドを複数本撚り合わせたロープ本体における素線またはストランド間のらせん状の谷間に、蓄光顔料と水性樹脂を混合した蓄光材を充填接着していることを特徴とする蓄光ワイヤロープ。
2. 水性樹脂が水性ウレタン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の蓄光ワイヤロープ。
3. 蓄光顔料と水性樹脂を混合した粘性液状蓄光材中に、素線またはストランドを複数本撚り合わせたロープ本体を通過させてロープ本体に粘性液状蓄光材を塗布浸潤させ、ついで絞り機構を通過させることによりロープ本体におけるストランド間のらせん状の谷間を越える蓄光材を除去し、乾燥させることを特徴とする蓄光ワイヤロープの製造方法。

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