JP6168542B2 - 絵柄付き蓄光体及びこれを用いた避難誘導標識 - Google Patents

Description

本発明は、絵柄付き蓄光体及びこれを用いた避難誘導標識に関する。さらに詳しくは、蓄光材料とガラス材料を含有する絵柄付き蓄光体及びこれを用いた避難誘導標識に関する。

従来、上述の如き絵柄付き蓄光体及びそれを用いた避難誘導標識としては、例えば特許文献１に示す如き蓄光式避難誘導板が知られている。この避難誘導板は、ステンレス基板の表面に釉薬層を設け、次いでペースト状ガラスフリット層を塗布し、更にその上に蓄光材粒子を稠密状に保持させ、保持した蓄光材粒子からなる蓄光材層の上にペースト状ガラスフリット層を塗布し、その上に絵柄層とガラスフリット層をさらに塗布して焼成することで得られる。そのため、製造工程が煩雑で複雑であった。しかも、ステンレス基板とガラスフリットとは熱膨張率を大きく異なるので、ヒビ、割れ、反り等の発生を抑制するために、材料間の熱膨張率の調整が必須となっていた。

特開２００６−２８５８８０号公報

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、簡便且つ簡素な発光（蓄光）性能に優れた絵柄付き蓄光体及びこれを用いた避難誘導標識を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る絵柄付き蓄光体の特徴は、蓄光材料とガラス材料を含有する絵柄付き蓄光体において、少なくとも前記蓄光材料及び前記ガラス材料の混合物を焼成してなる焼成成型体を基板として備え、前記基板の面状部は、光を透過しない材料よりなる絵柄部と前記蓄光材料により発光する発光部を有し、前記絵柄部は、画像を構成する印刷層よりなり、前記印刷層は、カバーコート層に覆われてなり、前記カバーコート層は、前記ガラス材料と同一材料よりなり、前記絵柄部と前記発光部を覆うコーティング層となることにある。

上記構成によれば、焼成してなる焼成成型体を基板として備え、その面状部に光を透過しない材料よりなる絵柄部と蓄光材料により発光する発光部を有し、絵柄部は、画像を構成する印刷層よりなり、印刷層は、カバーコート層に覆われてなり、カバーコート層は、ガラス材料と同一材料よりなり、絵柄部と発光部を覆うコーティング層となるので、成型体としての基板がコーティング層の焼成で縮小せず、絵柄の精度を保つことができる。また、基板を先に焼成しているので、水は基板内部に含浸せず、基板の劣化・変形が生じない。しかも、従来技術の如き熱膨張率の調整も必要とせず、簡素に製造することができる。さらに、基板が規格外であっても、粉砕して再利用できる。

前記混合物は、水溶性バインダーを含むものであるとよい。水溶性バインダーなので、焼成時に排ガスの問題を生じにくく、また、焼成後に残留物が成型体に残りにくい。よって、残留物による輝度の低下を抑制することができる。前記水溶性バインダーとしては、例えばメチルセルロースを含有するものが用いられる。

前記蓄光材料の粒径は、前記ガラス材料の粒径よりも大であるとよい。これにより、蓄光材料の粒径を大きくすることで、より多くの光を蓄積でき、発光性能は向上する。しかも、ガラス材料の粒径を小さくすることで、ガラス材料が融けやすく、低温短時間焼成が可能となる。

係る場合、前記蓄光材料の粒径は１００μｍ以上３００μｍ以下であり、前記ガラス材料の粒径は２０μｍ以上４０μｍ以下であるとよい。蓄光材料の粒径が上記数値範囲内であれば、蓄光材料が十分に光を蓄えることができ発光（蓄光）性能が低下することなく、蓄光材料によって表面が平滑にならずに凹凸面となって転写紙の絵柄を破損することもない。また、ガラス材料の粒径が上記数値範囲内であれば、短時間の焼成が可能となり且つ流動性も確保でき焼成後の成型体の表面を平滑にすることができる。

前記混合物は、前記蓄光材料と前記ガラス材料とが１０：９０以上３５：６５以下の重量比で混合攪拌されるものであるとよい。数値範囲内であれば、蓄光材料による発光性能が低下することなく、ガラス材料の溶解によって成型体面状部の表面を平滑することができる。

前記基板は、平板状であるとよい。この絵柄付き蓄光体は、例えば避難誘導標識として用いられる。

上記本発明に係る絵柄付き蓄光体及びこれを用いた避難誘導標識の特徴によれば、簡便且つ簡素な製造工程で発光（蓄光）性能に優れた絵柄付き蓄光体を提供することが可能となった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明に係る絵柄付き蓄光体を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 粒径１６０μｍの蓄光顔料と粒径３０μｍのガラスフリットとの配合比率ごとの時間と残光輝度との関係を示すグラフである。 粒径２５０μｍの蓄光顔料と粒径３０μｍのガラスフリットとの配合比率ごとの時間と残光輝度との関係を示すグラフである。 プレス成型工程を説明する図である。 焼成工程を説明する図である。 転写工程を示す図であり、（ａ）は水転写紙の断面図、（ｂ）は水転写紙から台紙を分離した図、（ｃ）転写部分を焼成成型体に位置決めした図、（ｄ）は再焼成後の状態を示す。

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る絵柄付き蓄光体１は、図１に示すように、蓄光材料としての蓄光顔料とガラス材料としてのガラスフリットを含有する平板状を呈する。この絵柄付き蓄光体１は、例えば避難誘導標識１Ａとして実施される。避難誘導標識１Ａは、焼成した成型体４（以下、焼成成型体４とも称する。）が基板として機能し、面状部１０はその表面に後述の転写による転写部（絵柄部）１１を有する。本実施形態では、転写部１１が光を透過しない材料により構成され、転写部１１が形成されていない非転写部が発光（蓄光）部１２となる。そして、表面には、コーティング層１３が形成されている。

ここで、蓄光顔料としては、例えばアルカリ土類金属のアルミン酸塩化合物を主成分に希土類元素の賦活剤、共賦活剤を添加焼成して得られたものを用いる。アルカリ土類金属としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等の少なくとも１以上の金属元素やこれらの金属元素とマグネシウムの合金が挙げられる。希土類元素の賦活剤としては、ユウロピウム、ジスプロシウム等が挙げられる。共賦活剤としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、カドミウム、テルビウム、ジスプロシウム等の元素が挙げられる。また、蓄光顔料には、上述の如き酸化物蛍光体の他、ＣａＳ：Ｂｉ（紫青色発光），ＣａＳｒＳ：Ｂｉ（青色発光），ＺｎＳ：Ｃｕ（緑色発光），ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ（黄色〜橙色発光）等の硫化物蛍光体を用いることも可能である。なお、上述の化合物を適宜混合して用いてもよく、さらに他の無機蛍光顔料や有機蛍光顔料において蓄光性を有するものも用いることが可能である。

また、ガラスフリットの材料には、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素及びアルカリ酸化物を主成分とし且つ酸化カルシウム、酸化ストロンチウム及び酸化マグネシウムからなる群より選択された少なくとも１種のアルカリ土類金属酸化物を含むものが用いられる。なお、ガラスフリットの材料は、先の材料に限定されるものではないが、上述の蓄光顔料が固体で存在可能な温度で溶融（液化）するものを用いるとよい。また、焼成後において、透明度の高いガラスフリットの材料を用いることが望ましい。蓄光顔料の発光が阻害されることがなく、発光性能の低下を防止する。

蓄光顔料の粒径は１００μｍ以上３００μｍ以下であり、好ましくは、１６０μｍ以上２５０μｍ以下が望ましい。１００μｍ未満では粒径が小さく十分に光を蓄えることができず、発光（蓄光）性能が低下する。他方、３００μｍを超えると、後述の混合物２を焼成すると蓄光顔料の粒により面状部１０の表面が平滑にならず、後述の転写紙５（画像部１２）が表面から突出した蓄光顔料によって破損される恐れがある。なお、本明細書で示す「粒径」は、粒度分布における平均粒径ｄ₅₀の値を示すものとする。

また、ガラスフリットの粒径は２０μｍ以上４０μｍ以下が望ましく、蓄光顔料の粒径よりガラスフリットの粒径が小さい。ガラスフリットの粒径を小さくすることで、７００〜８００℃の比較的低温での加熱で絵柄付き蓄光体を製造することができ、加熱時間も２〜５時間程度と短時間となる。また、蓄光顔料の周辺に多くのガラスフリット粒子が存在できるので、加熱することで焼成成型体４の表面を平滑にすることができる。２０μｍ未満となると、蓄光顔料がガラスフリットと十分に混ざらずに混合物２の表面近傍に位置し、表面が平滑とならない。他方、４０μｍを超えると溶解する時間が長くなり製造効率が低下する。

ここで、絵柄付き蓄光体１としての避難誘導標識１Ａの製造工程について説明する。
この製造工程は、大略、混合物２を作成する混合物作成工程と、作成した混合物２を金型２１に充填して面状部１０を有するようにプレス成型して成型体３を作成するプレス工程と、プレス成型して得られた成型体３を焼成し徐冷する焼成工程と、成型体３を焼成して得られた焼成成型体４に水転写の転写紙５を貼付し再焼成する再焼成工程とからなる。

混合物作成工程では、蓄光顔料及びガラスフリットの各粉末と水溶性バインダーとを攪拌混合して混合物２を作成する。蓄光顔料とガラスフリットとが１０：９０以上３５：６５以下の重量比で混合攪拌される。好ましくは、蓄光顔料とガラスフリットとの重量比は、２０：８０以上３０：７０以下である。この比率より蓄光顔料が少ないと発光（蓄光）性能が十分に確保できない。他方、この比率より蓄光顔料が多いと、ガラス材料が相対的に少なくなるため、プレス成型時に成型性を確保できず焼成時においても面状部１０の表面を平滑に形成することができない。

ここで、表１，２に、蓄光顔料とガラスフリット（粒径３０μｍ）との配合比（蓄光顔料：ガラスフリット）とコーティング層１３の成形状態及び表面状態の結果の一例を示す。なお、試料１（Ｓａｍｐｌｅ１）にはネモトマテリアル社製蓄光顔料（粒径１６０μｍ、グリーン）、試料２（Ｓａｍｐｌｅ２）には菱晃社製蓄光顔料（粒径１５０μｍ、ブルー）、試料３（Ｓａｍｐｌｅ３）にはネモトマテリアル社製蓄光顔料（粒径２５０μｍ、グリーン）、試料４（Ｓａｍｐｌｅ４）には菱晃社製蓄光顔料（粒径２５０μｍ、ブルー）を用いた。表中の●は表面粗さが良好であることを示し、×は表面粗さが不良であることを示す。

蓄光顔料とガラスフリットとの配合比が４：６では、ガラスフリットが相対的に少ないため、焼成後の成型体の表面が平滑にならないものが多く発生した。他方、配合比が３：７、２：８及び１：９では、ガラスフリットが相対的に増加したので、表面は平滑に形成された。

ここで、図２，３に、配合比率ごとの時間と残光輝度との関係を示す。図の縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ²）、横軸は時間（分）を示す。同図に示すように、蓄光顔料の割合が少なくなるに従い、ほとんどの時間で輝度が低下する。特に、蓄光顔料とガラスフリットとの配合比が１：９の場合、他と比較し輝度が低い。また、粒径１６０μｍの蓄光顔料よりも粒径２５０μｍの蓄光顔料とでは、粒径が大きい分、粒径２５０μｍの蓄光顔料を用いた蓄光体の方が輝度を向上させることができる。しかし、粒径が大きいために、プレス成型後の焼成成型体４の面状部１０の表面の平滑性は低下するので、転写紙５の貼付精度や仕上がりが低下する。そのため、例えば、ガラスフリットの配合量を増加させることで平滑性を向上させることができる。このように、残光輝度及び蓄光体の表面状態から短時間で低温で成形することができ、蓄光顔料とガラスフリットとの重量比は２：８以上３：７以下が好ましい。

そして、調合した固形成分（粉状の蓄光顔料及び粉状のガラスフリット）の総量に対して、水溶性バインダーを所定量添加し、攪拌混合して混合物２を作成する。水溶性バインダーとして、例えば、メチルセルロース水溶液が用いられる。この水溶液の濃度は２％以上３％以下であり、固形成分の総量に対し６％以上８％以下添加するとよい。上記数値範囲であれば、混合物２の成型性を保つことができ且つ焼成時においてバインダーアウト時間が短く、水溶性バインダーの残留を抑制し輝度の低下を防止する。

次に、プレス成型工程では、例えば図４に示すように、上述の混合物２をプレス機２０の金型２１の凹部に充填し、例えば６００ｋｇｆ／ｃｍ²〜８００ｋｇｆ／ｃｍ²でプレス成型する。そして、下型２１ｂを側型２１ｃに沿って上昇させて、プレス成型された成型体３を取り出す。本実施形態において、平板状の成型体３は平板状に成型され、その面状部１０は略平面となる。

そして、焼成工程では、例えば図５に示すように、成型体３を焼成炉６の棚板６１に複数配置して窯入れし、所定の温度（例えば８００℃）で焼成する。焼成工程は、バッチ方式の他、ラインで連続焼成してもよく、以下同様である。この焼成温度では、ガラスフリットは溶解して液状のガラス成分となる。一方、蓄光顔料はガラスフリットよりも融点が高く、ガラスフリットの溶融温度では固体で存在する。よって、焼成により溶解したガラスフリットが蓄光顔料を取囲み、焼成成型体４の面状部１０の表面は平滑となる。しかも、プレス成型によって蓄光顔料が互いに密な状態で成型体３内に存在するので、成型体３を焼成した焼成成型体４の輝度は蓄光顔料自体の輝度と同等に維持され、成型、焼成による輝度の低下を抑制することができる。そして、所定時間徐冷した後に、棚板６１を取り出す。なお、棚板６１には、例えばアルミナシートが用いられるが、成形体３と焼結しない材料や構造のものであれば、特に限定されるものではない。

再焼成工程では、焼成炉６より取り出した焼成した成型体４の面状部１０表面に水転写の転写紙５を貼付する。ここで、水転写紙５は、図６（ａ）に示すように、大略、ＰＥＴ紙等からなる台紙５１と、水溶性レジン層５２と、画像を構成する印刷層５３と、水溶性レジン層５２及び印刷層５３を覆うカバーコート層５４よりなる。カバーコート層５４は先のガラスフリットと同様のガラス材料より形成されている。これらの層は、台紙５１上に、例えばスクリーン印刷等の方法によって積層形成される。なお、水溶性レジン層５２と印刷層５３又はカバーコート層５４の間にカバーコート層５４と同様のガラスフリットの層をさらに設けてもよい。これにより、水溶性レジン層５２が溶解した後に印刷層５３を保持できるので、印刷層５３の変形、位置ずれ、破損等を防止することができる。

この水転写紙５を水に浸し、台紙５１の表面に形成された水溶性レジン層５２を溶解させ、台紙５１を分離する（図６（ｂ））。そして、分離した印刷層５３及びカバーコート層５４を焼成した成型体４に位置合わせをして貼付する（図６（ｃ））。ここで、焼成成型体４は、蓄光顔料とガラスフリットと水溶性バインダーからなる混合物２をプレス成型、焼成したものである。よって、焼成成型体４に水転写紙５を用いても焼成成型体４内部に水が含浸することはなく、発光性能が低下することがない。印刷層５３が焼成成型体４の面状部１０の所定の位置に配置される。

そして、転写紙５を貼付した焼成成型体４を再度焼成する（図６（ｄ））。この時、先の焼成工程における焼成温度よりも低い温度で焼成する。例えば７００℃未満である。これは、一般的な上絵の焼成温度（７２０℃〜８２０℃）よりも低い。焼成成型体４は一度焼成しているので、その焼成温度より低い温度で再焼成しても焼成成型体４が縮小することはない。一方、カバーコート層５４は同じガラスフリットより構成されているので、約７００℃で溶解する。従って、これらの層は溶解してコーティング層５５となる。その際、焼成成型体４が縮小することはないので、熱膨張率の違いによる位置ずれや印刷層５３の接着不良、亀裂等が生じることはなく、精度よく印刷することができる。このように、蓄光体１が生成される。

次に、最後に他の実施形態の可能性について言及する。なお、以下の実施形態において、上記実施形態と同様の部材等には同一の符号を付してある。
上記実施形態において、絵柄部１１として人型及びその周辺部分を印刷層５３により形成し発光させない部分とした。しかし、人型及びその周辺部分を発光部１２としても構わない。

上記実施形態において、印刷層５３（絵柄部１１）をピクトグラムとし、絵柄付き蓄光体１を避難誘導標識１Ａとして構成した。しかし、絵柄はピクトグラムに限られるものではなく、各種図形、模様、記号、文字、画像等が含まれる。

上記実施形態では、混合物２をプレス成型して、略平面の面状部１０を有する平板状の成型体を作成し、その面状部１０の表面に絵柄部１１を形成した。しかし、上述の如き転写を行える限りにおいて、面状部１０は平面に限られない。例えば、球形や卵形などの湾曲面を有する成型体に転写を行い絵柄付き蓄光体とすることも可能である。

本発明は、絵柄付き蓄光体及びこれを用いた避難誘導標識として利用することができる。また、避難誘導標識に限らず、広告や案内板等の各種情報表示手段としても利用することが可能である。本発明は、蓄光顔料とガラス材料とにより構成されるので、耐候性、耐水性、耐熱性、耐摩擦性、耐薬品性に優れ、屋内に限らず屋外でも長期にわたり使用することができる。

１：絵柄付き蓄光体、２：混合物、３：成型体、４：焼成成型体、５：水転写紙、６：焼成炉、１Ａ：避難誘導標識、１０：面状部、１１：転写部（絵柄部）、１２：発光（蓄光）部、１３：コーティング層、２０：プレス機、２１：金型、２１ａ：上型、２１ｂ：下型、２１ｃ：側型、５１：台紙、５２：水溶性レジン層、５３：印刷層、５４：カバーコート層、５５：コーティング層、６１：棚板

Claims (8)

1. 蓄光材料とガラス材料を含有する絵柄付き蓄光体であって、
   少なくとも前記蓄光材料及び前記ガラス材料の混合物を焼成してなる焼成成型体を基板として備え、
   前記基板の面状部は、光を透過しない材料よりなる絵柄部と前記蓄光材料により発光する発光部を有し、
   前記絵柄部は、画像を構成する印刷層よりなり、
   前記印刷層は、カバーコート層に覆われてなり、
   前記カバーコート層は、前記ガラス材料と同一材料よりなり、前記絵柄部と前記発光部を覆うコーティング層となる絵柄付き蓄光体。
2. 前記混合物は、水溶性バインダーを含むものである請求項１記載の絵柄付き蓄光体。
3. 前記水溶性バインダーは、メチルセルロースを含有する請求項２記載の絵柄付き蓄光体。
4. 前記蓄光材料の粒径は、前記ガラス材料の粒径よりも大である請求項１記載の絵柄付き蓄光体。
5. 前記蓄光材料の粒径は１００μｍ以上３００μｍ以下であり、前記ガラス材料の粒径は２０μｍ以上４０μｍ以下である請求項４記載の絵柄付き蓄光体。
6. 前記混合物は、前記蓄光材料と前記ガラス材料とが１０：９０以上３５：６５以下の重量比で混合攪拌されるものである請求項１、４及び５のいずれかに記載の絵柄付き蓄光体。
7. 前記基板は、平板状である請求項１記載の絵柄付き蓄光体。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の絵柄付き蓄光体を用いた避難誘導標識。

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