JP7069576B2

JP7069576B2 - 床材

Info

Publication number: JP7069576B2
Application number: JP2017111511A
Authority: JP
Inventors: 聡史竹中; 祐二三木; 俊貴木下
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2037-06-06
Also published as: JP2018204325A

Description

本発明は床材に関し、特にセンサーを内蔵することにより、人の在不在や動きを検知することができる床材に関する。

センサーを用いて、人の在不在や人の動きあるいは健康状態などをモニターすることにより、安全や健康、福祉面におけるサービスの向上を図る試みが種々なされている。特許文献１に記載された生命徴候検知及びトイレ異常判断を行う装置は、トイレの床にバイタルセンサを装着する手段と、センサから人体の心拍信号を抽出する手段と、心拍数を表示器で表示する手段を有する生命徴候検知及びトイレ異常判断を行う装置である。
特許文献１に記載された装置は、トイレというごく狭い空間における異常の検知を目的としたものであるため、センサとしては、さまざまな原理に基づくさまざまな種類のセンサが使用可能であるとしているが、いずれもトイレマットのように元々あるトイレの床上に設置して用いる比較的小面積のものである。

特許文献２に記載された在席表示システムは、会社において役員の在不在を表示するシステムであり、従来のパイロットランプによる方式が球切れ等の問題を抱えていたものをＬＡＮを利用することで解消しようとしたものである。この在席表示システムは、端末機の電源を投入すると自動的に在席中である旨の表示ができるものであるが、センサ等を用いて自動的に在不在を検知するものではない。従って着席したとしても端末の電源を投入しない限り、在席とはみなされないという基本的な欠点がある。

特許文献３に記載された床センサシステムは、このような問題点を解消する目的でなされたものであり、圧電素子からなる検知センサを有する床材と、該床材から圧電素子の電圧値を取得し該電圧値に応じた処理を行う制御部とを備え、閾値を設けた制御により、床上に人が着席したか、離席したかを判断することができる床センサシステムである。

特許文献３に記載された床センサシステムは、特定の座席に人が着席しさえすれば、着席したという信号が発信されるものであるので、特別の操作を必要としない反面、あくまで特定の座席の場所に限って人が存在しているか否かを検知するためのものであり、特許文献１、２の技術と同様にごく限られた狭い範囲における在不在を検知するものである。

例えば高齢者の一人暮らしの安全を確保するような目的であれば、居間全体とか寝室全体とか場合によっては家全体における検知機能が必要となる。このような大面積に適用しようとした場合、これらの床材には、センサとしての機能だけでなく床材としての基本的な諸特性もバランス良く具備することが要求される。

一般的な床材として必要な特性としては、表面の耐摩耗性や耐傷性、耐凹み性等の表面耐性に加えて、歩行時のノンスリップ性、衝撃吸収性、クッション性、さらには耐水性、耐光性、耐薬品性なども必要とされる。

これらの諸特性を満足しようとすると、表面は耐傷付き性を得る為にある程度の硬度が必要であり、反面、歩行性を考慮するとある程度の衝撃吸収性を実現することが求められる。そのため、表面側に硬質層、床面側に軟質層を有するフローリング材が効果的であると考えられた。

しかしながら単純に硬質層の下に軟質層を設けただけでは、十分な衝撃吸収性を発現す
ることはできず、センサーにもダメージが伝わってしまう。逆に軟質層の効果が大き過ぎるとフワフワしたものとなり、歩行性に悪影響を及ぼすだけでなく、センサーによる検出も困難となってしまう。

床材に用いる構成材料や発泡などの加工方法だけでなく層厚なども影響するが、一番の問題は硬質層と軟質層のバランスにあるため、その条件設定が困難であった。このように、センサーの機能を十分に発揮しつつ、かつ床材として求められる一通りの機能を両立する床材は、十分に考慮されて来なかったのが実情である。

特許第３９６５４８１号公報特開平１０－２０７９３８号公報特開２０１４－２３２０８９号公報

本発明が解決しようとする課題は、しっかりした歩行感と表面の耐傷性を有し、さらに十分な衝撃吸収性を有しながらも、人を検出することが可能なセンサーを一体化させた床材を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、床下地面に敷設して用いる床材であって、表面側より化粧シートと硬質層を有し床下地面側に軟質層と、圧電・焦電性膜を有する検知センサーとを有し、前記硬質層のＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．７ＭＰａ以上２．６ＭＰａ以下であり、前記軟質層のＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．０１ＭＰａ以上０．０６ＭＰａ以下であることを特徴とする床材である。

本発明に係る床材は、表面側の硬質層と床下地面側の軟質層の圧縮弾性率を最適な範囲に特定することにより、しっかりした歩行感と十分な衝撃吸収性を有しながらも、人を検出するセンサーの使用を可能としたものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記硬質層が、厚さが３ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して木粉を１０重量部以上３０重量部以下、タルクを５重量部以上１５重量部以下配合し、溶融押出成形してなる木質樹脂基材からなることを特徴とする請求項１に記載の床材である。

また、請求項３に記載の発明は、前記軟質層が、厚さが３ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、発泡倍率が５倍以上８倍以下のポリオレフィン系樹脂シートからなることを特徴とする請求項１または２に記載の床材である。

また、請求項４に記載の発明は、ＪＩＳ６５１９に定めるＧｓ値が６０以上１００以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の床材である。

また、請求項５に記載の発明は、前記化粧シートが、ポリオレフィン系樹脂シートを基材とする化粧シートであって、前記硬質層の表面に積層されてなるものであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の床材である。

本発明に係る床材は、表面側より化粧シートと硬質層を有し床下地面側に軟質層と検知センサーを有し、前記硬質層のＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．７ＭＰａ以上２．６ＭＰａ以下であり、前記軟質層のＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．０１ＭＰａ以上０．０６ＭＰａ以下であることを特徴とする床材であり、硬質層の圧縮弾性率と軟質層の圧縮弾性率を特定の範囲に限定することにより、しっかりした歩行感と適度な衝撃吸収性を兼ね備えながら、圧電素子からなるセンサーによる人の在不在を適確に検知することが可能となったものである。

請求項２に記載の発明のように、硬質層が、厚さが３ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して木粉を１０重量部以上３０重量部以下、タルクを５重量部以上１５重量部以下配合し、溶融押出成形してなる木質樹脂基材からなるものである場合には、近年火災時における有毒ガスの発生や、廃棄処理時における焼却炉の損傷などで問題となっている塩化ビニル樹脂を使用していないため、これらの問題を回避することができる。

また、上記配合比の木質樹脂基材は、木材の長所と樹脂の長所を兼ね備えており、寸法安定性や耐久性に優れ、品質が安定していて、さらにのこぎり等による加工性にも優れているため、センサー付き床材の基材として最適である。

請求項３に記載の発明のように、軟質層が、厚さが３ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、発泡倍率が５倍以上８倍以下のポリオレフィン系樹脂シートからなるものである場合には、前述の通り塩化ビニル樹脂を用いない構成に寄与するばかりでなく、可塑剤を用いていないため、仮に床下に敷設された塩化ビニル樹脂被覆電線が接触したとしても悪影響を及ぼすことがない。またポリウレタン樹脂発泡体等と比較しても経年劣化が少なく、長期間使用する床材として最適である。

請求項４に記載の発明のように、ＪＩＳ６５１９に定めるＧｓ値が６０以上１００以下である場合には、床材としての適度な衝撃吸収性と好適な施工適性を両立することができる。

さらに請求項５に記載の発明のように、化粧シートが、ポリオレフィン系樹脂シートを基材とする化粧シートであって、前記硬質層の表面に積層されてなるものである場合には、上記非塩ビ化に貢献すると共に、硬質層にポリオレフィン系木質樹脂押出基材を用いた場合に、押出しと同時に積層することも可能となり、製造面においてもメリットとなる。

図１は、本発明に係る床材の断面構成を示した断面模式図である。図２は、本発明に係る床材を床下地面に施工した状態を示した断面模式図である。

以下図面を参照しながら、本発明に係る床材について詳細に説明する。図１は、本発明に係る床材１０の断面構成を示した断面模式図である。また図２は、本発明に係る床材１０を床下地１１面に施工した状態を示した断面模式図である。

本発明に係る床材１０は、床下地１１面に敷設して用いる床材である。床下地１１としては、木材、合板、パーティクルボード、木質繊維板、木毛セメント板、ＯＳＢ等の木質材料の他、ＡＬＣ、セメント系ボード類、モルタル施工面、コンクリート打設面等の無機系の下地、あるいは鋼板、デッキプレート等の金属系下地、あるいはこれらを組み合わせ
たものが用いられる。いずれにしても床下地は、段差や凹凸のない平坦な面であることが好ましいことは言うまでもない。

本発明に係る床材１０は、表面側より化粧シート７と硬質層５を有し床下地面側に軟質層３と検知センサー１を有する。それぞれの層の間には、必要に応じて接着層６、４、２が用いられる。

本発明に係る床材１０の特徴としては、硬質層５のＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．７ＭＰａ以上２．６ＭＰａ以下であり、軟質層３のＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．０１ＭＰａ以上０．０６ＭＰａ以下であることを特徴とする。

硬質層５と軟質層３とが、このような圧縮弾性率の範囲にある場合、しっかりした歩行感と適度な衝撃吸収性を兼ね備えながら、圧電素子からなる検知センサー１によって人の在不在を適確に検知することが可能となる。

軟質層３としては、ＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．０１ＭＰａ以上０．０６ＭＰａ以下であるものであれば、材質は特に限定されない。この値の範囲内であれば、後述する硬質層５との組み合わせにより、十分な衝撃吸収性を有する床材とすることが可能となる。

軟質層３に用いられる材料としては、発泡プラスチック材料や軟質プラスチック材料、ゴム材料等が用いられる。発泡プラスチック材料としては、発泡ポリオレフィン樹脂、発泡ポリウレタン樹脂、発泡ポリスチレン樹脂等が用いられる。軟質プラスチック材料としては、軟質シリコーン樹脂、軟質ポリウレタン樹脂エラストマー等が用いられる。

これらの中で耐久性や価格等の面で最も好適に用いられるのは、厚さが３ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、発泡倍率が５倍以上８倍以下のポリオレフィン系樹脂シートである。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ホモポリプロピレン樹脂、ランダムポリプロピレン樹脂、ブロックポリプロピレン樹脂、プロピレン－αオレフィン共重合体、エチレン－プロピレン共重合体、ポリブテン樹脂、エチレン－ビニルアルコール共重合体やこれらの２種以上の混合体が用いられる。

これらのポリオレフィン系樹脂発泡シートは、発泡後に電子線照射等によって架橋することで、耐久性が向上する。

硬質層５としては、ＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．７ＭＰａ以上２．６ＭＰａ以下である材料を用いる。この値の範囲内であれば、前記軟質層３との組み合わせにより、十分な衝撃吸収性を有しながら、しっかりした歩行感を備えた床材とすることが可能となる。
硬質層５の材質としては、上記圧縮弾性率の範囲に入るものであれば特に限定されないが、木粉と熱可塑性樹脂の混合物は好適に用いられるものである。特に、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して木粉を１０重量部以上３０重量部以下、タルクを５重量部以上１５重量部以下配合し、溶融押出成形してなる木質樹脂基材は、本発明に係る床材に最も好適に用いられる。

ポリオレフィン系樹脂としては、前記軟質層で用いたものと同様のものが使用可能である。また圧縮弾性率が前記範囲内に収まる範囲であれば、発泡剤を添加して１～２倍程度の発泡を行っても良い。さらにはマイカ、熱安定剤、これらの相溶化剤などを適宜添加しても良い。

化粧シート７としては、基材シート上に意匠性を付与する絵柄模様層、床材表面の耐傷性や各種物性を付与する表面保護層等からなる公知のものであれば適宜使用可能であり、特に限定しないが、前記硬質層５がポリオレフィン系樹脂からなるものであれば、ポリオレフィン系樹脂シートを基材シートとするものが好適に用いられる。ポリオレフィン系樹脂としては、前記硬質層で用いたものと同様のものが使用可能である。

検知センサー１としては、圧電素子を形成した面状センサーを好適に使用することができる。面状センサーの形成方法については、実施例において詳述する。

以上の各層を接着するための接着層２、４、６としては、接着可能となるものであれば、特に限定されるものではない。２液ウレタン水性接着剤や１液酢酸ビニル樹脂エマルジョン系接着剤、湿気硬化型ウレタン樹脂系ホットメルト接着剤などが挙げられる。化粧シート７の基材シートがポリオレフィン系であり、硬質層５、軟質層３がともにポリオレフィン系であれば、湿気硬化型ウレタン系ホットメルト接着剤が好適に用いられる。接着層の厚さとしては、乾燥後の膜厚において１０μｍ～１００μｍ程度が好適である。

本発明に係る床材としては、その転倒衝突時の床のかたさ試験（ＪＩＳ６５１９）におけるＧｓ値が６０以上１００以下であることが好適である。この試験は体育館用鋼製床下地構成材に関するものであり、１００が体育館床、６０が柔道用畳床の規格範囲となっているが、本発明の床材としては、６０より低いものであると柔らかすぎて施工適性を著しく欠くものとなり、１００を超えるものであると硬すぎて十分な衝撃吸収性があるものとはいえなくなる。

＜実施例１＞
＜検知センサーの作成＞
厚さ１ｍｍの鋼板の上に圧電・焦電性膜を形成する為の電界コーティング及び電界分極において、被コーティング物をプラス電極（アース状態）に保ち、コーティング噴霧機の先端に付属している電極針にマイナス１～９０ｋＶの高電圧を供給して被コーティング物とコーティング噴霧機との両極間に電界を形成保持した。次にコーティング噴霧機の不活性気体噴出ノズルから不活性気体を被コーティング物に向けて噴射し、これと同時に誘電性物質を溶媒に溶解して得た溶液を誘電性溶液ノズルより噴射し、この誘電性溶液の液滴にマイナスの電荷を与えてコーティング噴霧機に付属する電極針を被コーティング物に対向し、移動させながら微粒化噴霧を行う事により、被コーティング物上に前駆分極膜を形成した。

その後、電界コーティングを一旦停止し、被コーティング物に向けていたコーティング噴霧機の位置を被コーティング物より外側に移動し、コーティング噴霧機の誘電性溶液ノズルに不活性気体を注入して誘電性溶液ノズル内に残存する誘電性溶液を全て排出した。次に被コーティング物とコーティング噴霧機との両極間に電界のみを形成保持し、前駆分極膜を分極させて被コーティング物上に圧電・焦電性膜を形成した。

その後、電界コーティング及び電界分極において、電界コーティング及び電界分極して形成した分極膜に熱エネルギーを与えて乾燥させ、その後さらに電界分極のみを行い被コーティング物上に圧電・焦電性膜を形成し、圧電センサーを得た。

＜硬質層の作成＞
ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレン（プライムポリマー社製Ｅ１０５）７０重量部を用い、これにタルク１０重量部、木粉２０重量部を２００℃に設定した二軸押出機で溶融加熱混合した。一方、厚さ５ｍｍ、幅１５０ｍｍ、本実形状金型を押出機の先端に
取り付けておき、これで前記溶融加熱混合した樹脂を発泡倍率１．６倍で押出し、冷却水を循環させた前記金型と同型の冷却金型に引き込み、冷却固化した後、９００ｍｍの長さに切断、堆積し、８０℃のオーブンで６時間加熱した後、外気冷却を行い、木質樹脂基材からなる硬質層とした。これをＪＩＳＫ７２２０に準拠して圧縮弾性率を測定すると１．３ＭＰａの測定値を得た。

＜軟質層の作成＞
低密度ポリエチレン樹脂（密度：０．９２ｇ／ｃｍ^３、メルトインデックス：３．６ｇ／１０分）１００重量部と、発泡剤としてのアゾジカルボンアミド１０重量部をヘンシェルミキサーに投入し、３００ｒｐｍで３分間回転させ、さらに１０００ｒｐｍで３分間回転させた。これを１６０℃でＴダイから押し出し、２３０℃の縦型熱風発泡機に連続的に導入し、厚さ６．５ｍｍ、発泡倍率５．０倍のポリエチレンフォームを作成し、軟質層とした。これをＪＩＳＫ７２２０に準拠して圧縮弾性率を測定すると０．０３ＭＰａの測定値を得た。

＜化粧シートの作成＞
厚さ７０μｍのポリプロピレン樹脂着色シート（リケンテクノス社製ＲＩＶＥＳＴＴＰＯ）に絵柄模様層として２液ウレタン樹脂系バインダーのグラビアインキを用いて木目柄を印刷し、この上に透明熱可塑性樹脂層として透明ポリプロピレン樹脂を押出しラミネートし、更にこの表面に２液ウレタン樹脂系リコート層を１．３ｇ／ｍ^２（ｄｒｙ）塗布し、この上に表面保護層として紫外線硬化型塗料を１０ｇ／ｍ^２塗布し、硬化させて化粧シートを作成した。

＜床材の作成＞
前記化粧シートの裏面に湿気硬化型ウレタン樹脂系ホットメルト接着剤（ＤＩＣ社製タイフォース）を乾燥後の塗布厚が５０μｍとなるように塗布し、前記硬質層の表面に貼り合わせた。その後、前記軟質層の表面に湿気硬化型ウレタン樹脂系ホットメルト接着剤（ＤＩＣ社製タイフォース）を乾燥後の塗布厚が５０μｍとなるように塗布し、硬質層の裏面と貼り合わせた。次に軟質層の裏面と先に作成した検知センサーである鋼板とを同様の接着剤を用いて貼り合わせ、床材を作成した。

＜実施例２＞
検知センサーとして、ポリフッ化ビニリデンポリマーをフィルム状にし、引き伸ばして高電圧をかけて厚さ１１０μｍに製膜した強誘電体フィルム（クレハ社製ＫＦピエゾ）を用いたセンサーを使用した以外は、実施例１と同様にして床材を作成した。

＜比較例１＞
軟質層として、厚さ２．０ｍｍで発泡倍率１０倍のポリエチレンフォームを用いた以外は、実施例１と同様にして床材を作成した。ＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した軟質層の圧縮弾性率は、０．００１ＭＰａであった。

＜比較例２＞
硬質層として、発泡倍率を３．０倍で押出しした以外は、実施例１と同様にして床材を作成した。ＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した硬質層の圧縮弾性率は、０．５ＭＰａであった。

＜比較例３＞
比較例１の硬質層と軟質層を入れ替え、化粧シートを軟質層の表面に貼った以外は実施例１と同様にして床材を作成した。

＜耐傷付き性の評価＞
耐傷付き性の評価として鉛筆硬度試験を実施した。試験方法は、ＪＩＳＫ５６００－５－４塗料一般試験方法引っかき硬度（鉛筆法）に準拠した。評価方法としては、傷
がつき始めた鉛筆の硬さを目視にて確認した。

＜耐凹み性の評価＞
落下物が落ちた際の床材の凹み方の評価として、ＪＩＳＫ５４００に準拠したデュポン衝撃試験を実施した。撃ち型半径６．３５ｍｍ、重り５００ｇ、高さ５００ｍｍの条件下で、床材にできた凹みを目視にて確認した。

＜転倒衝突時の床の硬さ試験＞
ＪＩＳ６５１９に準拠した転倒衝突時の床の硬さ試験によるＧｓ値を測定した。

＜検知センサーによる電流検知＞
予め検知センサーの電極に配線しておいたものをパーソナルコンピューターと接続し、ソフトであるAudacity（音声録音ソフト）において強度（→電流の波長強弱測定）を可能な環境を整えた。なお、測定値の単位はｍＶである。
床材のサイズは幅２１ｃｍ、長さ３０ｃｍのＡ４サイズとした。その床材の上を、歩行する際の右足の着地点として設置した。歩行者は、体重７５ｋｇの健康な成人男性とした。

試験結果を表１にまとめて示す。

表１の結果から分かるように、本発明に係る床材は、表面の耐傷付き性、耐衝撃性、転倒衝突時の硬さにおいてバランスが取れており、しかも検知センサーに対する適性も兼ね備えたものである。

１・・・検知センサー
２・・・接着層
３・・・軟質層
４・・・接着層
５・・・硬質層
６・・・接着層
７・・・化粧シート
８・・・信号線
１０・・・床材
１１・・・床下地
１２・・・接着層

Claims

床下地面に敷設して用いる床材であって、表面側より化粧シートと硬質層を有し床下地面側に軟質層と、圧電・焦電性膜を有する検知センサーとを有し、前記硬質層のＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．７ＭＰａ以上２．６ＭＰａ以下であり、前記軟質層のＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した圧縮弾性率が０．０１ＭＰａ以上０．０６ＭＰａ以下であることを特徴とする床材。
前記硬質層は、厚さが３ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して木粉を１０重量部以上３０重量部以下、タルクを５重量部以上１５重量部以下配合し、溶融押出成形してなる木質樹脂基材からなることを特徴とする請求項１に記載の床材。
前記軟質層は、厚さが３ｍｍ以上９ｍｍ以下であり、発泡倍率が５倍以上８倍以下のポリオレフィン系樹脂シートからなることを特徴とする請求項１または２に記載の床材。
ＪＩＳ６５１９に定めるＧｓ値が６０以上１００以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の床材。
前記化粧シートは、ポリオレフィン系樹脂シートを基材とする化粧シートであって、前記硬質層の表面に積層されてなるものであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の床材。