JP5736117B2 - 防護柵およびその構成部材 - Google Patents
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Description
近年においては、防護柵が交通事故防止だけでなく「美しい国づくり」を進める上で道路景観の中において目立たず、周辺景観に融和し、風景の一部として違和感無く存在し得るように色彩や形状の工夫を行うことが求められ、これらを基本方針に含んだ景観ガイドライン(「景観に配慮した防護柵の整備ガイドライン」平成16年3月)が国土交通省監修のもとで示された。色彩については、ダークブラウン(色相10YR、明度2.0、彩度1.0程度)、グレーベージュ(色相10YR、明度6.0、彩度1.0程度)、ダークグレー(色相10YR、明度3.0、彩度0.2程度)、オフホワイト(色相10YR、明度8.5、彩度0.5程度)の4色が基本色として指定され、使用される地域や防護柵形状に応じて選定されることを基本としている。
ところで、夜間などにおける防護柵の視認性を高めるといった目的で、再帰反射性を利用する技術はすでに知られている。ここで、再帰反射性とは、外部から入射した光を入射方向と同じ方向に反射させる特性のことであり、例えば、自動車のヘッドライトを効率良く運転者のほうに反射させて注意を喚起することができる。例えば、金属粉顔料を含有する透明樹脂からなる反射層と、該反射層上に形成された定着層と、一部が反射層および定着層内に埋没・固着しかつ一部が定着層外に露出するように形成されたガラスビーズ層からなる再帰反射塗膜を表面に形成した道路標識柱が知られている(特許文献1参照)。
上に述べたように、近年、道路標識柱などの人工物には、環境に配慮して、景観を損ねない色調(例えば、ダークブラウン色など)が施されているのが一般的であるが、再帰反射性を利用する特許文献1の技術は、金属粉顔料を含有する透明樹脂からなる反射層が必須の技術であり、この反射層は、基材表面を覆い、基材表面の色調やツヤ(JIS K 5500では「ツヤ」と書く。「艶」を意味する。)を隠蔽するので、道路標識柱が本来有する色調やツヤが再帰反射性塗膜表面にまで現れてこず、そのために、景観に配慮した特定の色調やツヤを得ることが困難であった。また、反射層が必須である分だけ、塗膜形成工程が煩雑となるだけでなく、膜厚も厚くなり、また、ガラスビーズの底面が反射層にまで達していなければ、所望の再帰反射性は得られないので、結果として、ガラスビーズの粒径も大きくする必要があり、やはり、本来有する色調やツヤの現出を妨げ、景観に配慮した特定の色調やツヤを得ることが困難であった。特許文献2の技術も、光反射剤を含む樹脂塗膜が必須であるため、上記特許文献1の技術と同様の問題があった。
特許文献3に記載のこの従来技術においては、特許文献1,2の従来技術のように、光反射剤を含む樹脂塗膜を形成することがないため、環境保護を考慮して装飾されている防護柵の基材表面色が見えることが期待される。ところが、本発明者の検討したところによると、特許文献3の従来技術においても、基材表面色を十分に生かすことができないことが分かった。すなわち、特許文献3の技術では、ガラスビーズに反射膜を設けた自反射ビーズを用いて、反射膜をビーズ底面側に配置されるようにすることで反射輝度を向上させることのみにとらわれていて、基材表面の本来の色調やツヤを十分に現出させるための何らの工夫もなされていないこと、従って、環境に配慮した色調やツヤを有する近年の防護柵に適用した場合、やはり、自反射ビーズによって防護柵本来の色調やツヤが隠蔽されてしまうことが分かった。
上記第1の問題点について、さらに詳しく述べると、再帰反射材が、標識や反射体そのものである場合には、基材表面が照射される光の方向に対して垂直となるよう取り付けることができるため、ビーズの底面側に反射膜を設けることで反射輝度をより高くすることができる。これに対し、防護柵の場合には、通常、走行中の車のヘッドライトは防護柵の基材表面に斜め方向から当たり、自動車との距離によって入射角度は0〜90°の範囲で変化し、むしろ、直線道路では20°以上となってしまうことが多い。そのため、防護柵の構成部材に反射性能を付与する場合には、反射膜は、ビーズの底面側の位置にあるよりは、むしろ、ビーズの側面側の位置にあるなどの方が好ましいのであるが、特許文献3の技術による場合は、反射膜の位置がビーズの底面側にあるため、これを防護柵やその構成部材に適用した場合には、夜間の視認性能はむしろ劣るものとなると言うことである。
その過程において、本発明者は、再帰反射性を有するために用いる自反射ビーズは、その使用量を、基材表面をすべて覆い尽くすほど多くする必要のないこと、そのため、自反射ビーズ間に隙間を空けても良く、むしろ、空けた方が良く、その結果、自反射ビーズの隙間から、基材表面色を見せることができるようになることを見出した。
すなわち、本発明にかかる防護柵は、少なくとも一部の構成部材がその基材表面の少なくとも一部に再帰反射性を付与してなる再帰反射性部材である防護柵であって、前記再帰反射性の付与が再帰反射性塗膜によるものであり、当該再帰反射性塗膜は、その表面の一部に反射膜が形成されている球形で透明のビーズである自反射ビーズと透明樹脂とを必須とし、前記自反射ビーズが、互いの間に隙間を空けた状態で前記透明樹脂により基材表面に固定されることにより前記基材表面に対するその面積率が40%以下となっていて再帰反射性を発揮するとともに基材表面色を生かすようにもなっており、かつ、固定状態での各自反射ビーズはその表面の反射膜の位置決めが無作為となっている、ことを特徴とする。
本発明にかかる防護柵の構成部材は、上記ガイドラインに基く防護柵に適用される前記再帰反射性部材であって、その表面の少なくとも一部に前記再帰反射性塗膜が形成されて再帰反射性が付与されている、ことを特徴とする。
本発明にかかる防護柵やその構成部材に適用される再帰反射性塗膜の構造を、図面を用いて具体的に説明する。
図1の例1と例2は、防護柵の構成部材上に再帰反射性塗膜を形成し、その表面を、キーエンス社製マイクロスコープを用いてレンズ200(同社の商品名)で観察し、写真撮影したものであり、それぞれ、本発明にかかる防護柵やその構成部材における再帰反射性塗膜の構造の一例を表すものである。
図1に示す例では、基材上において、自反射ビーズが透明樹脂により被覆された状態で、島状に存在していることが分かる。すなわち、一部のビーズは、接近し、時に、隙間のない状態になって島状を呈していることもあるが、多くのビーズ間で、そして、少なくとも島と島の間において、隙間が出来ている。本発明にいう「自反射ビーズが互いの間に隙間を空けた状態であること」とは、このような状態を指すのである。
図2に示す例では、3つの自反射ビーズ30および透明樹脂層20からなる集団と、2つの自反射ビーズ30および透明樹脂層20からなる集団が互いに隙間を空けて存在している。図2は一部断面図であるので、図には表れていないが、例えば、奥行き方向でさらに複数の自反射ビーズと集団を形成している場合もある。
本発明に適用される再帰反射性塗膜は、所定の自反射ビーズと塗膜形成要素である透明樹脂を必須成分として構成されている。そして、本発明に適用されるビーズはその一部に反射膜を有する自反射ビーズであることが必須である。
まず、自反射ビーズ30に光L1,L2が直接入射する場合、屈折率が1.8〜2.0である自反射ビーズAではビーズ底面で焦点を結び、屈折率が2.1〜2.5である自反射ビーズBではビーズ底面よりもやや中心に近い位置で焦点を結ぶ。したがって、このように自反射ビーズ30に光が直接入射する場合における再帰反射性は、図3に示すように、自反射ビーズAのほうが自反射ビーズBよりも優れるのである。
図4に示す例では、基材10表面に透明樹脂層20で固定された自反射ビーズ30の表面が、その球状外周面に沿うように、すなわち、断面で見たときに同心円状となるように、透明樹脂層20で僅かに覆われている。このような場合、透明樹脂層20の屈折率が影響して相対屈折率が変化するため、焦点位置も変化する。したがって、この場合、被覆層がない場合にビーズ底面で焦点を結ぶようになっている自反射ビーズAは、焦点位置がビーズ底面からずれて、より外側に位置することになるが、ビーズ底面に反射膜を付けてあるため、その膜面で反射し、さらに透明樹脂層20を通過して外へ出て行くことになる。この時ビーズ内に入った光は反射膜面では集光しておらず(焦点位置がズレているため。)、光の強さとしては弱い光が再帰反射とは違う方向へ出て行くことになる。従って、再帰反射性は著しく低下することになるが、自反射ビーズBでは、被覆されていない状態での焦点位置がビーズ底面より内部に位置するため、透明樹脂層20の屈折率の影響により、焦点位置はビーズの外側に位置するが、自反射ビーズAの時よりもよりビーズの底面側に近づくこととなり、再帰反射性は自反射ビーズAを使用した場合より有効に確認できるのである。
図7に示す例では、図4に示す例において、さらに、透明樹脂層20表面が水膜40で覆われている点で図6に示す例と共通であるが、この例では、水膜40の厚みが厚く、水膜40の表面は平坦になっており、自反射ビーズ30の球状外周面に沿うように、すなわち、断面で見たときに同心円状となるようにはなっていない。この場合、図5に示す例と同様に、自反射ビーズAでは焦点位置がビーズ底面から大きくずれて、特に防護柵の側面からの入射光において、再帰反射性の低下が著しくなる。そして、自反射ビーズBでは上述のように、塗装物の存在が確認できる程度の視認性が得られるのである。
上に述べた理由から、自反射ビーズAを用いる場合であっても、自反射ビーズの突出部分の表面が完全に露出している状態や、自反射ビーズの突出部分の表面がその球状外周面に沿うように、すなわち、断面で見たときに同心円状に透明樹脂で薄く覆われている状態のように「その頂部を周囲の透明樹脂層から突出させている状態」であれば、十分な再帰反射性を確保することができる。また、自反射ビーズBを用いる場合は、自反射ビーズの全体を透明樹脂層内に埋没させた状態としても十分な再帰反射性を確保することができる。
自反射ビーズAと自反射ビーズBは、上に述べた点を考慮しながら、使用目的に応じて、例えば、以下のように使い分けることができる。
(a)自反射ビーズAを単独で用いる場合は、非常に優れた再帰反射性が期待できる。ただし、自反射ビーズAは、被覆物質による再帰反射性の低下を招きやすいことに留意すべきである。また、実使用時においても、雨天時などに水が付着した状態や、長期間の使用でゴミ、ホコリ、排気ガスによる塵埃などが付着した状態となった場合には、再帰反射性が低下するので、表面に撥水性や防汚性を付与することが好ましい。これら撥水性や防汚性については、これらの性能を付与するための具体的物質の例示とともに、後述する。
(b)自反射ビーズBを単独で用いる場合は、非常に安定した再帰反射性が期待できる。具体的には、自反射ビーズBは、被覆物質による再帰反射性の低下が自反射ビーズAを使用した場合よりも少なく、また、雨天時など、水が付着した状態であっても、再帰反射性への影響は少ない。また、表面が平滑となって、汚れが付着し難い再帰反射性塗膜を得ることができる。上記(a)と同様、汚染物質の付着防止や除去のために、防汚性を付与するようにしても良い。ただし、被覆物質がない場合には自反射ビーズAよりも再帰反射性が低いことに留意する。したがって、高い再帰反射性は必要ないが、安定した再帰反射性を重視する場合には特に有用である。
(c)自反射ビーズAと自反射ビーズBを併用する場合は、自反射ビーズAに基づく優れた再帰反射性と、自反射ビーズBに基づく安定した再帰反射性の両方が期待できる。例えば、晴天時には、自反射ビーズAに基づく優れた再帰反射性が得られ、雨天時には、自反射ビーズBに基づく安定した再帰反射性が得られるので、全天候型の再帰反射性防護柵あるいはその構成部材として適用することができる。上記(a)と同様、汚染物質の付着防止や除去のために、防汚性を付与するようにしても良い。ただし、自反射ビーズAは、被覆物質による再帰反射性の低下を招きやすいので、再帰反射性塗膜における透明樹脂の乾燥膜厚を、再帰反射性を失わない限度に調整する必要がある。
なお、図8〜13に示す再帰反射性塗膜においては、各自反射ビーズが均等に配置された状態となっているが、実際には、図1,2に示すように、単独のものもあれば複数の自反射ビーズが島状に配置されるものもあるのが通常である。図8〜13は、各態様の比較の簡便化のため、模式的に表したものであるに過ぎず、本発明にかかる防護柵やその構成部材が、自反射ビーズが均等に配置された再帰反射性塗膜を有するものに限定されるものでないことはいうまでもない。
透明樹脂層は、図8,11,12に示す形態のように単層であっても良いし、図9,10,13に示す形態のように複層であっても良い。複層である場合、上層による補強効果などが期待できるとともに、自反射ビーズの脱落防止も可能となる。
本発明で用いる自反射ビーズは、上述のように所定の屈折率を有するものであることが好ましいが、その材料は特に限定されない。例えば、一般的にはガラスビーズが良く知られているが、アクリル樹脂などの透明樹脂ビーズを用いても良い。ビーズの形状は、真球状であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
上述のとおり、自反射ビーズ30表面の反射膜31は、前記ビーズ表面の一部に形成される。上記ビーズ表面の全部に形成したのでは、反射膜31がビーズへの光の入射を妨げ、光がビーズに入射できない。他方、反射膜31を形成する領域が少なすぎると効率的に再帰反射させることができない。したがって、入射、反射の両方が効率的になされるように、反射膜の領域を設定することが好ましく、このような観点から、反射膜を、ビーズ表面の30〜70%の領域に形成することが好ましく、40〜60%の領域に形成することがより好ましく、図8に示すごとく、概ね50%の領域、すなわち、ビーズの半球部分に反射膜31が形成される自反射ビーズ30が特に好ましい。ビーズ表面の半球部分に反射膜31を形成しておけば、50%の確率で再帰反射が起こり、十分な視認性が得られる。反射膜の方向はランダムであることが必要である。防護柵構成部材の一部として形成させる皮膜であるため、車のヘッドライトからの入射角は車との距離によって変化するからである。
反射膜31の材料となる金属や金属酸化物としては、反射膜としての機能を発現するものであれば特に限定されないが、白色から銀白色の金属や金属酸化物、例えば、アルミニウム、ニッケル、銀、スズ、亜鉛などの金属やこれらの酸化物などが好ましく挙げられ、アルミニウムが特に好ましい。
図8,11の透明樹脂層20は、従来公知の方法により形成することができる。具体的には、自反射ビーズ30を透明樹脂液に分散させ、これを従来公知の塗装方法(例えばスプレー塗装など)により塗装すればよい。図8,11では、透明樹脂による固定状態が異なっているが、これは、例えば、塗装時の吐出量によって調整することができ、すなわち、吐出量が少なければ図8に示すように皮膜表面がビーズの各球状外周面に沿うように凹凸状となり、吐出量を多くしていくと、図11に示すように自反射ビーズの全体が完全に埋没して塗装面が平らになる。
図12の透明樹脂層20や図13の1層目の透明樹脂層20Aのように、自反射ビーズ30の頂部が透明樹脂層20から突出し、かつ、露出した状態とするためには、例えば、透明樹脂を主成分とする塗料を塗布し、透明樹脂層20表面が固化する前に、自反射ビーズを散布して付着させたのち、透明樹脂層20の固化を行う方法が挙げられる。図13の場合には、自反射ビーズ30の頂部が突出し、かつ、露出した状態の透明樹脂層20Aの上に、別の透明樹脂層20Bを積層し、自反射ビーズ30の表面を保護するようにしている。図13の2層目の透明樹脂層20Bは、1層目の透明樹脂層20Aの塗装面上に、透明樹脂を造膜成分とするクリヤー塗料を従来公知の塗装方法により塗装すればよい。
自反射ビーズ30を散布して固着させる方法としては、単に落下散布するだけでもよいし、静電粉体塗装法による噴射やエアー噴射による散布や攪拌羽根、揺動ノズルなどの機械的散布手段を採用することもできる。
自反射ビーズ30の散布は、透明樹脂層20の表面が固化する前に行う。透明樹脂層20の固化形態は様々であるが、塗工後の一定時間は固化が進行せず、流動性を有していたり、軟化状態であったり、変形容易な状態である。表面には、他の物体を付着させる付着性を有している状態である。少なくとも透明樹脂層20の表面に自反射ビーズ30が付着しても、直ぐには脱落せずに留まることができる状態のときに、自反射ビーズ30を散布する。
透明樹脂層20の固化を促進させるために、空気を送風したり、温風やヒータで加熱したり、架橋促進剤を加えたりすることができる。
透明樹脂層20を硬化させる場合、加熱硬化処理を行ったり、紫外線照射などによる硬化処理を行ったりすることもできる。
本発明では、塗装基材の色調やツヤを確保するために、自反射ビーズと自反射ビーズの間に隙間を空けることを必須条件としている。
隙間を空けて自反射ビーズを分散させる割合は、自反射ビーズの面積率(以下、単に「ビーズ面積率」という)が50%以下となるようにし、好ましくはビーズ面積率が40%以下が良い。ビーズ面積率が50%を超えてしまうと、自反射ビーズと自反射ビーズの隙間がほとんど無くなり塗装基材の色調やツヤを維持することができなくなるおそれがあり、特にダークブラウン色の場合、色調が明るくなってしまう可能性があるので、この点を重視する場合には、50%以下、特に好ましくは40%以下が良いのである。また、ビーズ面積率が5%よりも低い場合、反射はするが、濃色の場合には自反射ビーズの隙間の塗装部分における反射輝度が著しく劣るため、夜間の視認性を確保するには、通常、5%以上必要であり、好ましくは10%以上である。
すなわち、ビーズ面積率の調整のため一々自反射ビーズを含む透明樹脂塗料を調合することは管理面、作業面で多大な時間と労力を要し、実用的ではない場合があるため、透明樹脂と溶剤の合計体積と自反射ビーズの体積との比率を一定にした塗料で、塗装回数、吐出量、基材とガンとの距離、ガンの移動速度などの塗装条件を変更することでビーズ面積率の調整を図ることが望ましい。
なお、本発明において、上記「ビーズ面積率」は、後述の実施例に記載の方法で算出される値をいうこととする。
ビーズ面積率は、防護柵全体において一様である必要はなく、使用される構成部材ごとに適切なビーズ面積率を設定してもよい。
一方、再帰反射性部材の一部の構成部材において、隣り合う自反射ビーズが互いに密接していることがあってもよく、例えば、防護柵構成部材のうち、ボルト、ナットといった塗装面積が小さく、不連続な部材の場合には、反射輝度が小さい場合には視認性が劣る反面、昼間の景観への影響は小さいため、このような一部の構成部材において、ビーズ面積率を高めの60%〜85%としてもよく、その方がむしろ好ましい。
透明樹脂としては、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂の何れも使用できる。湿気硬化型や紫外線硬化型の樹脂も使用できる。水系樹脂、有機溶剤系樹脂、それらの混合溶媒系樹脂も何れもが使用できる。一般的な接着性樹脂材料が使用できる。また、市販の接着用樹脂がそのまま使用できる場合もある。具体的には、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、シリコン系、アルキド系、フッ素系、メラミン系、ポリエステル系などの樹脂やこれらの樹脂の共重合体が挙げられる。
また、一般に防護柵やその構成部材にはポリエステル系の粉体塗装をしてある場合が多い。
塗料成分として、自反射ビーズの固着力を高めるシランカップリング剤や、ひび割れ防止剤、粘度調整剤、硬化剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、溶剤、消泡剤、架橋剤、粘性付与剤、安定剤など、一般的な成分を配合してもよい。
上記溶剤としては、例えば、水、トルエン、キシレン、メチルアルコールなどのアルコール類、メチルエチルケトン類などのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、ジメチルホルムアミド、ベンゼンなどが挙げられる。
上記消泡剤としては、例えば、シリコン系の消泡剤などが挙げられる。
上記架橋剤としては、例えば、透明樹脂によっても異なるが、例えば、イソシアネート系、オキサゾリン系の化合物が挙げられる。
上記安定剤としては、例えば、「アンチゲル」(商品名、BERND SCHWEGMANN社製)などのポリメリックアルコキシレートなどが挙げられる。
上記において、自反射ビーズの配合割合は、樹脂固形分100重量%に対して、100〜600重量%とすることが好ましい。
塗料の塗布方法としては、エアスプレー塗装法、エアー霧化静電塗装法、エアレス静電塗装法、刷毛やローラーによる直接塗装法、スクリーン印刷法など、従来公知の方法が採用できる。
具体的には、透明樹脂層20の乾燥膜厚が、前記自反射ビーズの粒径の2倍以下であることが好ましい。ここにいう乾燥膜厚とは、後述の実施例に記載の方法で測定される値、すなわち、Kett社製の電磁膜厚計「LZ−300C(同社の商品名)」を用いて測定される値とする。
自反射ビーズ30として、粒径の異なる2種以上の自反射ビーズを用いることもできる。例えば、自反射ビーズA,Bを併用する場合において、自反射ビーズAの粒径を大きくし、自反射ビーズBの粒径を小さくすることができる。このようにすれば、自反射ビーズAは透明樹脂層から突出した状態、そして、自反射ビーズBは透明樹脂層などに被覆された状態となり、それぞれの自反射ビーズが有する特質が十分に発揮される。
前記撥水性は、例えば、フッ素、シリコンやこれらの化合物などの撥水性物質の1種または2種以上を主成分とする塗膜を積層することにより付与することができる。
前記防汚性は、表面に親水性を付与したり、汚染物質の分解除去作用を付与したりすることによって発現させることができる。
前記親水性は、例えば、珪素やその化合物である酸化ケイ素などの親水性物質の1種または2種以上を主成分とする塗膜を積層することにより付与することができる。その原理を、酸化ケイ素を例に説明すれば、この物質は、ナノサイズの粒径で、基材表面に単分子膜状に結晶が連なった状態で化学結合しており、この皮膜は、非常に水を取り込み易く、表面に汚れが付着し難いとともに、付着しても、その汚れの下に水分子を取り込み、結果として、放水などによる水洗や雨などの自然現象によって汚れを浮かして容易に洗い落とすことができるのである。
上記において、撥水性や防汚性を付与するための塗膜の乾燥膜厚は、5μm以下であることが好ましい。塗膜の乾燥膜厚が5μm以下であれば、この塗膜中での屈折は殆ど無視することができ、他方、5μmを超えると、この塗膜中での屈折の影響が大きくなり、再帰反射性を低下させるおそれがある。
本発明にかかる防護柵およびその構成部材は、上記再帰反射性塗膜が形成されていることで優れた再帰反射性を有する。防護柵としては、ガードレール、ガードパイプ、フェンスなどが挙げられ、その構成部材としては、ボルト、ナット、キャップ、ブラケット、支柱、ベースプレート、ワイヤーケーブル、ビーム、パイプ、スクリーンパネルなどが挙げられる。防護柵もその構成部材も、その材質は特に限定されず、プラスチックや金属など、いずれであっても良い。これらの表面に再帰反射性塗膜を形成することで、夜間などの暗闇においても優れた視認性を発揮し、例えば、自動車のヘッドライトで照らした場合には、運転者のほうに確実に光を反射させることができる。このような防護柵あるいはその構成部材には、あらかじめ、防錆処理を施しておいたり、環境を配慮した景観色調の塗装を施しておいたりしてよい。例えば、前記再帰反射性部材中の少なくとも一部の基材表面に明度4未満の塗装がなされていてもよく、そのような塗装色の例としては、ダークブラウンやダークグレーなどが好ましく挙げられる。
〔実施例1〕
板厚2.3mm×幅70mm×150mmのZ27亜鉛めっき鋼板に、リン酸亜鉛処理により化成皮膜を形成させ、続けて、粉体塗装機を用いてガードレール用景観色ダークブラウン粉体塗料を塗装し、175℃の温度で20分間焼付けすることによってダークブラウン塗装材を作成した。このダークブラウン塗装材を基材として、以下のようにして、図8に示すごとく、再帰反射性塗膜を形成し、再帰反射性を付与した。
塗料組成や塗装条件(スプレー塗装の往復回数)、塗膜構造を後述の表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、再帰反射性塗膜を形成してなる塗装材を得た。
ここで、実施例3,5において、図9に示すごとき積層塗膜を形成する場合には、透明樹脂(架橋剤を内包しウレタン結合を生成させる反応基を有するアクリル樹脂)、重量比では固形分:溶剤(芳香族炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤の混合物)=50:50)を粘度調整を行い粘度を200cps(B型粘度計、ローターNo.2、60rpm、15℃での測定)としてなる塗料組成物を、実施例1記載の方法により得られた自反射ビーズを含有する塗膜の上に、スプレー塗装により塗布し、得られた2層塗膜に対し、160℃の温度で20分間の焼付けを行うようにした。スプレー塗装は、スプレーのノズルと基材の距離を30cmとし、ノズル径1.5mm、エアー圧2Kg/cm2、ノズルスピード50cm/2secで4往復の条件にて行った。
比較例2は、再帰反射性塗膜の形成されていない、ダークブラウン塗装材そのものである。
透明樹脂により固定された状態は、全ての実施例、比較例で自反射ビーズの各球状外周面に沿うように凹凸状となっていた。
<性能評価>
上記実施例1〜13、参考例1、比較例1〜4について、下記の評価方法により、性能を評価した。結果を表1に、表1に記載のビーズの詳細を表2に示す。表1では、これらの実施例、参考例および比較例について、ビーズ面積率を併記してある。
再帰反射性は、JIS−Z−9117に準じた以下の方法で再帰反射輝度係数(cd/Lux・m2)を測定して評価した。ただし、光源としては250Wハロゲン電球を用い、被測定物からの距離4mの位置に置いて使用した。また、受光器としてはミノルタ社製輝度計「CS−100(同社の商品名)」を用い、被測定物からの距離3.5mの位置において使用した。光の入射角度を30°、反射光の観測角度を2°とした。この時の被測定物における照度は800Luxであった。
得られた再帰反射輝度係数(cd/Lux・m2、用語の定義については、「JIS−Z−8713」を参照)を以下の基準に基づき、1〜5点で評価した(点が高いほど再帰反射性に優れる)。
再帰反射輝度係数(cd/Lux・m2)が0.20以上 :5
再帰反射輝度係数(cd/Lux・m2)が0.14以上0.20未満:4
再帰反射輝度係数(cd/Lux・m2)が0.07以上0.14未満:3
再帰反射輝度係数(cd/Lux・m2)が0.03以上0.07未満:2
再帰反射輝度係数(cd/Lux・m2)が0.03未満 :1
再帰反射輝度係数が大きいほど、暗闇における視認性が高いものであることを意味する。再帰反射輝度係数は、白色ガードレールでは普通0.17(cd/Lux・m2)程度(実測値)であり、ダークブラウン色では0.009(cd/Lux・m2)程度である。したがって、実用に供した場合において、再帰反射輝度係数が0.17cd/Lux・m2以上であれば白色ガードレールと同等以上の視認性があると言え、本来視認性に乏しいダークブラウン色(国交省のガイドラインで規定)のガードレールやガードパイプの防護柵が白色ガードレール並みの優れた視認性を発揮していると言えるが、再帰反射輝度係数が0.17cd/Lux・m2未満であっても、再帰反射輝度係数が0.07cd/Lux・m2以上であれば、十分な視認性があると言える。
(色調の評価)
明度はミノルタ社製色彩計「CR−300(同社の商品名)」を用いて景観ガイドラインに示されたマンセル値による測定を行った。
すなわち、基材として用いたダークブラウン塗装材表面の明度を基準として、その上に再帰反射性塗膜を形成した後の明度差によって1〜5点で評価した。
評価 外観色 指定色との明度差
5 指定色と同じ 0.5未満
4 指定色に近い 0.5以上1.0未満
3 やや指定色 1.0以上1.5未満
2 指定色から外れる 1.5以上2.0未満
1 指定色とは言えない 2.0以上
明度差が小さいほど塗装材表面の色調が生かされていることを意味する。一般的な基準では、明度差が1.5未満であれば類似系、明度差が2.0以上であれば対照系と評価する。類似系と評価される明度差1.5未満では、観測者において、塗装材表面に施された本来の色調との差が殆んど感じられず、対照系と評価される明度差2.0以上では、観測者において、塗装材表面に施された本来の色調との差が明確に感じられるものである(やや白っぽく感じられる)。その中間では、僅かに白っぽく感じられるが、塗装材表面に施された本来の色調と比べて、殆んど違和感が感じられないものである。
(ツヤの評価)
ツヤは、目視判断により、再帰反射性塗膜の形成されていない比較例2のダークブラウン塗装材と対比して、以下のように評価した。
◎:基材本来のツヤが生きている。
○:基材本来のツヤがほとんど生きている。
×:基材本来のツヤがなくなっている。
(塗膜性能の評価)
塗膜性能として、(1)碁盤目密着性、(2)沸騰水密着性、(3)耐水密着性、(4)耐候性、(5)耐衝撃性を評価した。
碁盤目密着性、沸騰水密着性、耐水密着性はいずれも、基材であるダークブラウン塗装材と再帰反射塗膜の界面密着性を判定するものである。
(1)碁盤目密着性は、「JIS−K−5600−5−6」に準拠して評価した。
(2)沸騰水密着性は、「JIS−K−5400(1990)−8−20」に準拠し、沸騰水に1時間浸漬、2時間放置後、上記の碁盤目密着性試験を行った。
(3)耐水密着性は、「JIS−K−5600−6−1」に準拠して評価した。
具体的には、試料をイオン交換水に500時間浸漬(浸漬温度23℃)、2時間放置後、上記の碁盤目密着性試験を行った。
(4)耐候性は、「JIS−D−0205−5−4」に準拠したサンシャインカーボンアーク灯式耐候性試験機を用い、300時間試験後の外観および反射性能の劣化の有無を評価した。
(5)耐衝撃性試験は、「JIS−K−5600−5−36」に準拠して評価した。重りは500g、高さ50cmの条件にて試験し、塗膜の剥離や割れの有無、ならびに、ビーズの脱落の有無で判定した。
再帰反射性塗膜を形成した試料の表面をキーエンス社製マイクロスコープを用いレンズ200で観察し、写真撮影した(操作1)。写真から自反射ビーズの輪郭を取りだし(操作2、3)、画像解析により自反射ビーズ部を塗りつぶした後に2値化処理(操作4)し、黒色部の面積率を求めてこれをビーズ面積率とした。ビーズ面積率は同一試料で3ヶ所測定し、その平均値とした。
測定方法の理解を助けるため、図1に示した写真を操作1に供するとともに、操作2、3での輪郭の取り出し、操作4での塗りつぶし、の各例を、それぞれ、図14〜16に示した。
Kett社製の電磁膜厚計「LZ−300C(同社の商品名)」を用いて測定した値を乾燥膜厚とした。
<考察>
実施例4、5以外の実施例では屈折率1.93の自反射ビーズAを用いているため、水の付着により、塗膜表面が被覆されると、再帰反射性が低下すると考えられるが、実施例4、5のように屈折率2.2の自反射ビーズを用いれば、水の付着による再帰反射性への影響が少なく、安定した再帰反射性が得られる。そして、屈折率1.93の自反射ビーズAを用いても、撥水性を付与することで水の付着を防ぎ、再帰反射性の低下を回避できる。また、長期間の使用で、ゴミ、ホコリ、排気ガスによる塵埃などが付着した場合にも再帰反射性が低下することが懸念されるが、防汚性を付与することで、このような再帰反射性の低下を回避できる。
また、いずれの実施例も、上記のように十分な再帰反射性を有していながら、ビーズ面積率を抑えることで、塗装材本来の色調やツヤを生かすこともできている。これらの実施例1〜14に対し、比較例1では、ビーズ面積率が本発明の範囲から外れるため、塗装材本来の色調やツヤを生かすことはできていない。これを詳しく述べれば、ビーズ面積率は、色調を決定する3要素である明度、色相、彩度の全てに影響を与えるものではあるが、色相、彩度への影響は軽微であり、明度への影響が本質的影響であることが分かり、これは、比較例1のようにビーズ面積率が高すぎる場合には、自反射ビーズの存在によって白っぽくなって明度が高くなってしまうためであることが分かった。ツヤに関しては、ビーズ面積率が本発明の範囲内であれば、塗装材が本来有するツヤが十分に生かされるのに対して、比較例1のようにビーズ面積率が高すぎると、自反射ビーズが過剰に存在することによって塗装面の滑らかさが広い範囲で損なわれるために、塗装材が本来有するツヤが生かせなくなることが分かった。
比較例3は、表面に反射膜を有しないガラスビーズを用いているため、十分な反射輝度が得られていない。
比較例4は、比較例3において、透明樹脂にマイカを添加したものであるが、反射輝度が僅かに向上するものの不十分であり、しかも、マイカによって、基材本来の色調が隠蔽されている。
ここで、上記実施例で作製した各塗装材のそれぞれについて、ビーズ面積率を横軸、再帰反射輝度係数を縦軸にとり、各塗装材における測定結果をプロットしたグラフを図17に示し、また、ビーズ面積率を横軸、明度を縦軸にとり、各塗装材における測定結果をプロットしたグラフを図18に示す。
また、同様に、図18の結果からは、ビーズ面積率(x)のみを変化させた場合の明度(y)の変化も、ほぼ直線状の関係(図18に示す結果では、y=0.0281x+1.7591)となる実験式を得ることができた。
上の結果から、ビーズ面積率が再帰反射輝度係数および明度と相関する事実、ならびに、本発明のように再帰反射性に優れた自反射ビーズを用いれば、ビーズ面積率を少なくしても、十分な反射輝度が見込めるという事実が認められる。
20 透明樹脂層
30 自反射ビーズ
31 反射膜
40 水膜
Claims (6)
- 少なくとも一部の構成部材がその基材表面の少なくとも一部に再帰反射性を付与してなる再帰反射性部材である防護柵であって、前記再帰反射性の付与が再帰反射性塗膜によるものであり、当該再帰反射性塗膜は、その表面の一部に反射膜が形成されている球形で透明のビーズである自反射ビーズと透明樹脂とを必須とし、前記自反射ビーズが、互いの間に隙間を空けた状態で前記透明樹脂により基材表面に固定されることにより前記基材表面に対するその面積率が40%以下となっていて再帰反射性を発揮するとともに基材表面色を生かすようにもなっており、かつ、固定状態での各自反射ビーズはその表面の反射膜の位置決めが無作為となっている、ことを特徴とする、防護柵。
- 再帰反射性塗膜表面に撥水性および/または防汚性が付与されている、請求項1に記載の防護柵。
- 前記再帰反射性部材中の一部の構成部材において、隣り合う自反射ビーズが互いに密接していることがある、請求項1または2に記載の防護柵。
- 前記再帰反射性部材中の少なくとも一部の基材表面に明度4未満の塗装がなされている、請求項1から3までのいずれかに記載の防護柵。
- 請求項1から4までのいずれかに記載の防護柵に適用される前記再帰反射性部材であって、その表面の少なくとも一部に前記再帰反射性塗膜が形成されて再帰反射性が付与されている、防護柵用の構成部材。
- ボルト、ナット、キャップ、ブラケット、支柱、ベースプレート、ワイヤーケーブル、ビーム、パイプおよびスクリーンパネル等から選ばれる、請求項5に記載の防護柵用の構成部材。
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