JP7374456B2

JP7374456B2 - 蓄光被覆金属撚線ワイヤ

Info

Publication number: JP7374456B2
Application number: JP2019150212A
Authority: JP
Inventors: 康全落合
Original assignee: 株式会社大同機械
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2023-11-07
Anticipated expiration: 2039-08-20
Also published as: JP2021031780A

Description

本発明は、日中や照明下でワイヤが吸収した光で夜間発光して視認性を持たせた被覆金属撚線ワイヤに関する。

建設現場、道路工事現場等で立ち入り禁止区域を分離する目的または高所の足場での手すり目的等で張る金属撚線ワイヤは、視認性の高い着色がなされた樹脂で被覆されている場合が多い。特許文献１では、スチールで形成された芯体部と、有機材料で形成され、前記芯体部を全周に亘って被覆する被覆部とを備えたゴム体に埋設されるゴム体補強用コードについての技術を開示している。特許文献１では日中の視認性だけでなく夜間での視認性を考えて蓄光顔料を含むことも提案している。特許文献２、特許文献３にも撚線ワイヤに樹脂皮膜を施した技術が開示されている。これらの文献でも夜間の視認性を高めるための蓄光顔料を含む提案がなされている。蓄光顔料は、日中の太陽光や人工の照明に晒されている間に顔料にエネルギーを溜め込んで夜間など周囲が暗くなった時にこのエネルギーを使って発光する材料である。

非特許文献では、JFE建材フェンス株式会社のハイブリッド・ラインという製品の特徴が紹介されている。この製品は芯材が撚線ワイヤではなく亜鉛メッキの鉄線であるが、オレフェン系高機能樹脂と蓄光顔料による樹脂皮膜とすることでこの線材を使ったネットは夜間でも視認性を保てる。

特開２０１２－１８４５１４号公報（第7頁、図２）特許第５２２０４０２号公報（第１０頁、図１）特許第４３８８９０８号公報（第１０頁、図１）

JFE建材フェンス株式会社ハイブリッド・ラインカタログ https://www.jfe-kenzai-fence.co.jp/products/hybrid-line/

従来の蓄光被覆金属撚線ワイヤでは、金属撚線ワイヤを被覆している樹脂自体に蓄光性のある顔料を混ぜ込んでいた。蓄光顔料からの発光はそれぞれの蓄光顔料粒子から全方位に放出される。芯材である金属撚線ワイヤの表面は特に反射率を上げる工夫がなされていないので、従来の蓄光被覆金属撚線ワイヤから内向きつまり芯材に向かって放出された光は無駄になってしまっていた。そもそも被覆樹脂自体の透明度が悪いので、蓄光被覆の表面近傍の蓄光顔料だけが明るい時に太陽光などの外光を吸収して、暗くなった時に発光に寄与し、奥の方の蓄光顔料は寄与しないという非効率な発光特性となってしまっていた。その上、前述の通り、芯材方向からの反射も期待できない構造になっていた。

本発明の光被覆金属撚線ワイヤは、金属撚線の側面に溶融状態にした第1の樹脂材料を塗布後に冷却することで第1の被覆層を前記金属撚線の側面に密着して形成した後に、溶融状態にした蓄光顔料を含んだ第２の樹脂材料を塗布後に冷却することで第２の被覆層を前記第１の被覆層に密着して形成した蓄光被覆金属撚線ワイヤにおいて、前記第２の被覆層が半透明樹脂であることを第1の特徴とし、
第２に、第１の特徴に加えて前記蓄光顔料の励起光波長に対して前記第２の被覆層の層透過率と前記第１の被覆層の反射率がそれぞれ３０％以上と７０％以上であることを第２の特徴とし、
第３に、第１の特徴に加えて、前記蓄光顔料の励起光波長に対して前記第２の被覆層の層透過率と前記第１の被覆層の反射率がそれぞれ３０％以上と７０％以上であることを第3の特徴とし、
第４に、第２と第３の特徴を両方兼ね備えていることを第4の特徴とし、
第５に、第１から第４のいずれかの特徴に加えて、前記第１の被覆層の外面が金属撚線側面の有する螺旋状の凹凸面に対応した位置で凹凸形状を有していることを第５の特徴とする。

本発明の光被覆金属撚線ワイヤは、金属撚線の側面に溶融状態にした第1の樹脂材料を塗布後に冷却することで第1の被覆層を前記金属撚線の側面に密着して形成した後に、溶融状態にした蓄光顔料を含んだ第２の樹脂材料を塗布後に冷却することで第２の被覆層を前記第１の被覆層に密着して形成した蓄光被覆金属撚線ワイヤにおいて、前記第２の被覆層が半透明樹脂である第1の特徴を有している場合には、前記第２の被覆層に分布する全ての蓄光顔料が太陽光などの外光からの光エネルギーを蓄積することができ、また、これらの蓄光顔料からの発光がたとえ前記第２の被覆層の奥の方すなわち芯材に近い方からの発光であっても表面すなわち芯材から遠い方で視認することができ、蓄光被覆金属撚線ワイヤが暗時に明るく浮かび上がって見える。
第１の特徴に加えて前記蓄光顔料の励起光波長に対して前記第２の被覆層の層透過率と前記第１の被覆層の反射率がそれぞれ３０％以上と７０％以上である第２の特徴を備える場合には、前記第２の被覆層の透過率が３０％以上と高い透明性を有しているために前記第２の被覆層の奥の方すなわち芯材に近い方に分布する蓄光顔料の発光も表面で視認することができる。前記第１の被覆層の反射率が７０％以上と高い反射特性を有しているために、前記第２の被覆層中に分散している蓄光顔料粒子から奥の方すなわち芯材に近い方に放出された光が反射されて表面で発光を視認することができる。これらの総合的な効果で暗い環境でも明るい発光が視認できる。
第１の特徴に加えて、前記蓄光顔料の励起光波長に対して前記第２の被覆層の層透過率と前記第１の被覆層の反射率がそれぞれ３０％以上と７０％以上である第3の特徴を備えている場合には、蓄光顔料が外部からの光を受けてエネルギーを貯めるために必要な励起光に対して前記第２の被覆層の層透過率が３０％以上と高い透過特性を有しているので前記第２の被覆層中に分布している蓄光顔料に効果的に励起光を届けることができる。励起光波長に対して第１の被覆層の反射率が７０％以上と高いことで外部からの励起光が前記第２の被覆層の奥まで到達した後、第１の被覆層表面で反射されて再度前記第２の被覆層中を通過して蓄光顔料を励起できるので効果的にエネルギーを貯められて、長時間明るく光らせることができる。
第２と第３の特徴を両方兼ね備えている第4の特徴を有している場合には、上記した第２と第３の特徴を有する場合の効果の両方を期待することができる。すなわち、暗示で長時間明るく視認性高く発光し続けることが期待される。
第１から第４のいずれかの特徴に加えて、前記第１の被覆層の外面が金属撚線側面の有する螺旋状の凹凸面に対応した位置で凹凸形状を有している第５の特徴を有している場合には、前記第２の被覆層が、前記第１の被覆層の螺旋状の凹凸面による摩擦効果によってずれて剥がれたりする懸念が少なくなることが期待される。

本発明の実施例の斜視図である。本発明の励起光吸収の仕組みを示す断面模式図である。本発明の発光の視認の仕組みを示す断面模式図である。

本発明の第1の実施例を図1に示す。蓄光被覆金属撚線ワイヤ１の構成を示す斜視図である。鋼やステンレスまたはそれらに亜鉛メッキなどを施したものなど金属線２を複数束ねたバンドルを１つの単位としてそのバンドルをさらに例えば７本集めて撚って金属撚線ワイヤ３を作ります。これが芯材となります。この芯材の表面に溶融した樹脂を連続的に付着させてその後冷却して樹脂製の第１の被覆層４を形成します。第１の被覆層と金属撚線ワイヤとは密着していて、第１の被覆層材料である溶融した樹脂が前記金属撚線ワイヤへの接着剤の役割も兼ねていて、全面をきれいに覆った層を形成します。次に少なくとも蓄光顔料を含んだ第２の被覆層５をこの第１の被覆層の表面をきれいに覆うように形成したものが本発明の蓄光被覆金属撚線ワイヤとなります。第２の被覆層はある程度の透明性を有していて層の表面つまり外面から前記第１の被覆層を視認することができます。第２の被覆層は第１の被覆層の形成と同様に溶融した樹脂を第１の被覆層で覆われた表面に連続的に堆積しその後冷却することで形成する場合がある。この場合、溶融した第２の被覆層の材料が第１の被覆層と第２の被覆層を接着する接着剤の役割を担っている。このようにして形成した蓄光被覆金属撚線ワイヤは、金属撚線ワイヤとしての強度としなやかさを有し、また、２つの被覆層により外部からの水や液体を遮断しているので金属撚線ワイヤの酸化や劣化が防がれている。さらに、第２の被覆層中に含まれている蓄光顔料によって、日中に太陽光などによりエネルギーを貯めてそのエネルギーで暗くなった夜間に発光することで夜間でも視認性を保ったワイヤとすることができる。

実施例１において、第１の被覆層と第２の被覆層のそれぞれについて詳細に説明する。第１の被覆層は、白色の顔料を含んだ樹脂で形成されている。可視光域を中心に360nmから830nmの波長帯で７０％以上の表面反射率となるように顔料を調整してある。第２の被覆層は、同様に可視光域を中心に360nmから830nmの波長帯で層の透過率が３０％以上となるように樹脂の組成と添加物としている蓄光顔料の添加比率を調整してある。層の透過率とは、第２の被覆層の表面から入射した光が裏面から出る時の強度の比率である。

本発明の第２の実施例について図２を使って説明する。図２は、蓄光被覆金属撚線ワイヤの断面模式図である。図の右側が同ワイヤの外側で左側が同ワイヤの中心軸方向である。金属線２の表面を覆う第１の被覆層４があり、その表面を覆う第２の被覆層５がある構造である。この蓄光被覆金属撚線ワイヤに、太陽光などの入射外来励起光１００が入射する。この入射光の一部が透明性を備えた第２の被覆層中に入っていく。第２の被覆層中を通る外来光を層透過一次外来励起光１０１と呼ぶことにする。この第２の被覆層には蓄光顔料粒子が分散されており、層透過一次外来励起光によってそれぞれの粒子は励起されてエネルギーを貯めていく。層透過一次外来励起光は、入射面、つまり第２の被覆層の図の右端で最も強度が強く、左に進むに従って弱くなる。第２の被覆層の層透過率が４０％の場合、第２の被覆層と第１の被覆層との境界に到達する光強度は右端の入射光強度の４０％となっている。そして第１の被覆層の反射率が８０％の場合、４０％ｘ８０％＝３２％の強度の光が今度は図の左方向から右方向に進むことになる。この光を反射外来励起光１０２と呼ぶ。反射外来励起光は第２の被覆層の中で蓄光顔料粒子による吸収などの影響を受けて第２の被覆層の表面に到達するまでに、３２％ｘ４０％＝１２．８％に強度が落ちている。本発明の実施例２の蓄光被覆金属撚線ワイヤはこのように外来光を蓄光顔料粒子で十分に吸収できる工夫がなされている。

本発明の実施例３について説明する。図３は図２と同様に蓄光被覆金属撚線ワイヤの断面模式図である。同ワイヤの基本的な構造は図２と同様である。第２の被覆層中に分散している蓄光顔料粒子は外来光によって発光しており、周囲の環境が暗くなるとその発光をよく視認できる。図３では図示を省略しているが、第２の被覆層から外部つまり図の右方向に放射される発光は透明性を有する第２の被覆層を通して右方向からよく視認できる。一方、図で１０３の矢印で示した奥方向放出発光は、外部とは反対方向に向かって放射される光なので直接視認することは難しい。図３の構造では、奥方向放出発光は透明性を有する第２の被覆層をそのまま左方向に進み、第１の被覆層の表面で反射されて、折り返して右方向に進む層透過反射放出光１０４となる。ここで第２の被覆層の層透過率が５０％で奥方向放出発光が第２の被覆層のほぼ表面位置で発光されたものとすると、第１の被覆層表面に到達するまでに５０％に強度が低下する。第１の被覆層の反射率が９０％の場合、第１の被覆層近傍での層透過反射放出光の強度は５０％ｘ９０％＝４５％となっている。層透過反射放出光が第２の被覆層の表面に到達した場合の強度は４５％ｘ５０％＝２２．５％となる。第２の被覆層表面を通過する際の減衰がないと仮定するとこの経路をたどって視認される光つまり視認反射放出光１０５の強度は２２．５％となる。つまり第３の実施例の構造では、奥方向に向かってしまった発光も反射して暗闇での視認性を高める工夫がなされている。

本発明の実施例４を図を使わずに説明する。蓄光顔料にエネルギーを貯める励起光の波長と蓄光顔料の発光の波長の両方の波長に対する第２の被覆層の層透過率と第１の被覆層の反射率の両方を高めた実施例である。蓄光顔料としてネモト社のLumiNova（製品名）を使用した場合、その励起光波長は２００－４５０nmで、発光のピーク波長は４９０nmである。励起光の光源として太陽光を前提とするとそのスペクトル分布を合わせて考えた高効率励起光は４５０nm近傍となる。これらを考え合わせて、４５０nmから５００nmの波長領域での第２の被覆層の透過率を極大にするように第２の被覆層の樹脂材料を選択した。また、第１の被覆層の反射率もこの波長領域で極大になるように第１の被覆層の樹脂材料と顔料を調整した。

本発明の実施例５について説明する。実施例１の説明で使用した図１をここで再び用いる。金属撚線ワイヤに密着して覆っている図１の第１の被覆層の表面が、金属撚線ワイヤの螺旋状の凹凸を反映して凹凸形状になっている。図１はこの様子がよくわかるように詳しく描いてある。そして、第２の被覆層は螺旋状の凹凸の第１の被覆層の表面に密着して形成してあるので凹凸形状により摩擦係数が高まって、ずれにくくなっている。本発明の蓄光被覆金属撚線ワイヤを高所での足場に敷設する手すりワイヤとして使用すると作業員はこの撚線ワイヤを握りながら通過するので第２の被覆層がずれたり剥がれたりするリスクがある。しかし、図１に詳細に描いたように第１の被覆層と第２の被覆層の界面が螺旋状の凹凸形状になっていればそのリスクが大幅に低減される。

１蓄光被覆金属撚線ワイヤ
２金属線
３金属撚線ワイヤ
４第１の被覆層
５第２の被覆層
１００入射外来励起光
１０１層透過一次外来励起光
１０２反射外来励起光
１０３奥方向放出発光
１０４層透過反射放出光
１０５視認反射放出光

Claims

金属撚線の側面に溶融状態にした第1の樹脂材料を塗布後に冷却することで第1の被覆層を前記金属撚線の側面に密着して形成した後に、溶融状態にした蓄光顔料を含んだ第２の樹脂材料を塗布後に冷却することで第２の被覆層を前記第１の被覆層に密着して形成した蓄光被覆金属撚線ワイヤにおいて、前記蓄光顔料の励起光波長に対して前記第２の被覆層の層透過率と前記第１の被覆層の反射率がそれぞれ３０％以上と７０％以上であることを特徴とする蓄光被覆金属撚線ワイヤ。
金属撚線の側面に溶融状態にした第1の樹脂材料を塗布後に冷却することで第1の被覆層を前記金属撚線の側面に密着して形成した後に、溶融状態にした蓄光顔料を含んだ第２の樹脂材料を塗布後に冷却することで第２の被覆層を前記第１の被覆層に密着して形成した蓄光被覆金属撚線ワイヤにおいて、前記蓄光顔料の発光波長に対して前記第２の被覆層の層透過率と前記第１の被覆層の反射率がそれぞれ３０％以上と７０％以上であることを特徴とする蓄光被覆金属撚線ワイヤ。
金属撚線の側面に溶融状態にした第1の樹脂材料を塗布後に冷却することで第1の被覆層を前記金属撚線の側面に密着して形成した後に、溶融状態にした蓄光顔料を含んだ第２の樹脂材料を塗布後に冷却することで第２の被覆層を前記第１の被覆層に密着して形成した蓄光被覆金属撚線ワイヤにおいて、前記蓄光顔料の励起光波長に対して前記第２の被覆層の層透過率と前記第１の被覆層の反射率がそれぞれ３０％以上と７０％以上であり、且つ、前記蓄光顔料の発光波長に対して前記第２の被覆層の層透過率と前記第１の被覆層の反射率がそれぞれ３０％以上と７０％以上であることを特徴とする蓄光被覆金属撚線ワイヤ。
請求項１から請求項３のいずれか１項において、前記第１の被覆層の外面が金属撚線側面の有する螺旋状の凹凸面に対応した位置で凹凸形状を有していることを特徴とする蓄光被覆金属撚線ワイヤ。