液面指示マーカー及びその製造方法
【課題】簡易な構成でありながら、容器内の液面位置を容易に視認可能な液面指示マーカー及び該液面指示マーカーの製造方法を提供する。
【解決手段】液面指示マーカー４０は、基材４２と、気体を保持するように構成された気体保持層４４と、気体保持層４４の上面に配置された透明又は半透明の保護層４６とを有する。指示マーカー４０はさらに、保護層４６の全面を覆うように配置されたライナーレジン等のライナー材４８を有してもよい。
【解決手段】液面指示マーカー４０は、基材４２と、気体を保持するように構成された気体保持層４４と、気体保持層４４の上面に配置された透明又は半透明の保護層４６とを有する。指示マーカー４０はさらに、保護層４６の全面を覆うように配置されたライナーレジン等のライナー材４８を有してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内の液面位置を視認できるようにした液面指示マーカー、及び該液面指示マーカーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カップ状の容器等に水等の液体が収容されている場合において、特に容器が不透明であるときは、液面の位置の視認が困難になることがあり、容器内の液面位置を容易に視認できる手段が求められている。
【０００３】
例えば、ドラム缶液面指示計を開示する特許文献１には、「上記外管１１は、その液面を外部から直接目視することができるように、例えば、透明合成樹脂ないしガラス等の透明または半透明等の内部液面を透視可能な材質のもので形成することができ」と記載されている。
【０００４】
また例えば、液面指示方法を開示する特許文献２には、「フロート３の中心部に内ネジ１を支持枠１９で支え内ネジ中心部にネジ付きシャフト２を貫通させ回転自在とする」と記載されている。
【０００５】
さらに例えば、液位ゲージ装置を開示する特許文献３には、「透明材による前部板と、可視情報を備えた後部板と、前記前部板と前記後部板との間に介在する空気層から成るゲージ板を前記タンク内に固定すると共に、前記タンクに備えられた視認エリア側に前記前部板を向け、前記ゲージ板が液体に浸かっているときに、前記前部板と前記空気層との境界で前記視認エリアからの光が全反射することで、その光の作用によって液面より下は前記前部板だけが前記視認エリアから見え、液面より上は前記前部板を透して前記後部板の可視情報が見えるようにした」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５０９４２号公報
【特許文献２】特開平３−２３８３２４号公報
【特許文献３】特開２００８−２９２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
容器が不透明でかつ比較的小型のものである場合は、特許文献１及び２に記載されるような大掛かりかつ複雑な構成の液面指示計は適用が難しい。また容器が炊飯器の釜のように耐熱性を要求される場合、液面指示マーカーも同等の耐熱性や耐久性を具備する必要があり、コストアップ要因となる。
【０００８】
また特許文献３では、厚みが０．４ｍｍ程度の空気層を画定するために厚み０．５ｍｍ程度の板材を使用して液位ゲージ装置を構成する旨が記載されているが、このような装置を構成するためには各部材の作製精度や強度に一定以上の水準が求められる。
【０００９】
そこで本発明は、簡易な構成でありながら、容器内の液面位置を正確に視認可能な指示マーカー及び該指示マーカーの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を有する、液面指示マーカーを提供する。
【００１１】
また本発明の他の態様は、容器の全体又は一部に、液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を設ける工程と、前記気体保持層上を透明又は半透明の保護層で被覆する工程とを有する液面指示マーカーの作製方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成でありながら耐久性に優れ、容器内の液面位置を明瞭に視認することができる液面指示マーカーが提供される。
【００１３】
本発明に係る液面指示マーカーの製造方法によれば、簡易な方法で、容器内の液面位置を明瞭に視認することができる液面指示マーカーを作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液面指示マーカーの基本構成を示す断面図である。
【図２】図１の液面指示マーカーを容器に適用した例を示す図である。
【図３】本発明の液面指示マーカーの作用原理を説明する図である。
【図４】（ａ）液面指示マーカーを、物理的構造を容器内面に向けて取り付けた例を示す図であり、（ｂ）液面指示マーカーを容器外面に取り付けた例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る液面指示マーカーの基本構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る液面指示マーカーの概略構成を示す図である。
【図７】実施例１の液面指示マーカーの物理的構造を示す図である。
【図８】実施例５の液面指示マーカーの物理的構造を示す図である。
【図９】実施例６の液面指示マーカーの物理的構造を示す図である。
【図１０】実施例７の液面指示マーカーの物理的構造を示す図である。
【図１１】実施例１６の液面指示マーカーの作製に使用するシリコーン型の表面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の液面指示マーカーは、液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を有することを特徴とする。気体保持層の具体的形態については、以下の各実施形態にて説明するが、少なくとも、気体保持層が備えた表面構造の物理的又は化学的性状に基づき、液体浸漬時に気体を保持し得る層をいう。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液面指示マーカー１０の基本構成を示す断面図である。液面指示マーカー１０は、少なくとも表面が撥水性材料等の撥液性材料からなる基材１２と、液体に浸漬されたときに気体を保持するように構成された表面構造である物理的構造１４とを有する。基材１２は、その全体が撥水性材料から構成されてもよいし、他の材料の表面に撥水性材料をライニングしたものでもよい。該撥水性材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が使用可能である。
【００１７】
物理的構造１４は、例えば基材１２の表面、すなわち撥水性樹脂又はライニングされた撥水性樹脂面に形成された複数の溝形状、又はレーザーアブレージョン、サンドブラスト又は切り込み等により形成された微細な凹凸構造である。溝形状の場合は、各々の溝深さが０．１μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以下であることが好ましい。また各々の溝幅は１μ以上であることが好ましく、５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
図２は、指示マーカー１０を容器２０に適用した例を示す図である。図示例では、物理的構造１４が基材１２の表面に帯状に形成されており、該帯状部分の長手方向と水深方向が概ね一致するように指示マーカー１２が略円筒形の容器２０の内表面２２に取り付けられているものとする。
【００１９】
図２に示すように、帯状の物理的構造１４が部分的に浸漬するように、容器２０内に二点鎖線２４の高さまで水を入れた場合、物理的構造１４の浸漬部分１４ａには空気保持層の表面に空気が保持（トラップ）された状態となり、換言すれば容器２０の内側に部分的に空気が保持される。すると、容器２０の底面２６の一部が該空気によって反射され、容器２０の上方から容器２０内を目視する人間の眼には、物理的構造１４の浸漬部分１４ａは、浸漬されていない部分１４ｂとは異なった状態で視認される。以下、その原理について説明する。
【００２０】
図３は、本発明の液面指示マーカーの作用原理を説明する図である。同図に示すように、空気が保持されていない場合、容器の内壁が液面の上方（浸漬されていない）か下方（浸漬されている）かに関わらず、人の眼２８には指示マーカー１０の基材１２（基材１２が透明であれば容器２０の内側面２２）の色彩や模様が視認される。一方、空気等の気体が保持されている場合は、液面２４の下方においては、気体と液体との屈折率の差に起因して、底面２６からの光の少なくとも一部が該液体と気体との境界面で反射するので、人の眼２８は容器２８の底面２６の色彩や模様を視認することができる。例えば、基材１２が黒色であり、容器の底面が白色である場合は、容器内の内壁の液面より下方の部分は、上方の部分に比べて白みがかって見えることになり、液面を境としたコントラストが明確となる。このようにして、容器内の液面の位置（高さ）が容易に視認可能となる。
【００２１】
なお液面位置を容易に識別するためには、容器の側面と底面の色彩は互いに異なることが好ましく、例えば白色と黒色、黄色と紫色、又は他の補色関係にある色彩のような、対比しやすい色彩であることがより好ましい。或いは、色彩が同じであっても模様を異なるようにしてもよいし、色彩及び模様の双方が異なるようにしてもよい。
【００２２】
なお、容器内の液体がアルコール等の濡れ性が高い（表面張力が小さい）液体の場合は、溝や傷等の物理的構造内に容易に液体が進入してしまうので、物理的構造が液体に浸漬されたときに気体を保持するためには、容器内の液体は水又は水に近い濡れ性の液体であることが好ましい。
【００２３】
図４は、液面指示マーカーの異なる使用形態を説明する図である。基材１２が透明又は半透明である場合は、図４（ａ）に示すように、物理的構造１４を容器２０の内側面２２に向けた状態で指示マーカー１０を容器２０に取り付けてもよい。このようにすれば、物理的構造１４内への液体の進入を確実に防止することが可能となるので、基材１２の作製に撥水性材料を使用する必要はなく、また容器内の液体も水又は水に近い濡れ性のものに限定されない。
【００２４】
また、容器２０の壁面の少なくとも一部が透明又は半透明である場合は、図４（ｂ）に示すように、容器２０の該透明又は半透明の部分に、容器２０の外側から、物理的構造１４を容器２０の外側面に向けた状態で指示マーカー１０を容器２０の外側に取り付けてもよい。このようにすれば、物理的構造１４に容器内の液体が進入することはないので、基材１２の作製に撥水性材料を使用する必要はなく、また容器内の液体も水又は水に近い濡れ性のものに限定されない。
【００２５】
なお液面指示マーカーは、容器の内壁に一体的に設けることもできる。例えば、容器をフッ素樹脂から作製し又はその内壁にフッ素樹脂コートを形成し、物理的構造として、例えばレーザーアブレージョンやサンドブラストによって容器の内表面に微細な傷や溝を形成して液面指示マーカーとすることが挙げられる。レーザーアブレージョンやサンドブラストを利用すると、簡単に所望の部位に物理的構造すなわち液面表示部を形成することができる。
【００２６】
或いは、指示マーカーとなる材料や容器の内面を構成する材料の成形時又はライニング製造時に、物理的構造に相当する形状が形成されるように型を使用し、該形状を転写するようにしてもよい。
【００２７】
次に、図５は本発明の第２の実施形態に係る液面指示マーカー３０の概略構成を示す断面図である。液面指示マーカー３０は、基材３２と、気体を保持するように構成された物理的構造３４と、物理的構造３４の上面に配置された透明又は半透明のフィルム等の保護層３６とを有する。物理的構造３４の形状は第１の実施形態の物理的構造１４と同等でよい。
【００２８】
第２の実施形態では、保護層３６により物理的構造３４内への液体の進入が確実に阻止されるので、表面張力の低い液体であっても液面表示が可能となり、また基材３２の作製に撥水性材料を使用する必要はない。また保護層３６により、サンドブラスト等で溝又は傷等の物理的構造３４の耐久性の向上を図ることができる。
【００２９】
保護層３６は例えば、物理的構造３４の上に粘着剤又は接着剤で貼り付けられ、物理的構造３４内の気体（空気）を保持するように構成された膜とすることができる。或いは粘着剤又は接着剤の替わりに、加熱されることにより物理的構造３４上に密着固定されるように構成された膜を使用してもよい。
【００３０】
液面支持マーカーを例えば炊飯器の釜のような高温に晒される対象物に適用するためには、耐熱性を具備する必要がある。そこで以下に説明する第３の実施形態では、基材又は容器の内壁をフッ素樹脂ライニングのような耐熱性樹脂で形成し、保護層を使用する場合はポリイミドフィルム又はガラスのような耐熱性材料を使用する。
【００３１】
図６は本発明の第３の実施形態に係る液面指示マーカー４０の概略構成を示す断面図である。液面指示マーカー４０は、基材４２と、気体を保持するように構成された物理的構造としての気体保持層４４と、気体保持層４４の上面に配置された透明又は半透明の保護層４６とを有する。基材４２はフッ素樹脂のような耐熱性樹脂で形成され、又は基材４２の表面にフッ素樹脂ライニングが施される。一方保護層４６としては、ポリイミドフィルム又はガラスのような耐熱性材料が使用される。また指示マーカー４０はさらに、保護層４６の全面を覆うように配置されたライナーレジン等のライナー材４８を有してもよい。
【００３２】
なお液面指示マーカー４０は、取付け対象の容器とは別の基材４２を用いて別途作製された後に該容器の内壁に取り付けられてもよいし、基材４２を省略し、気体保持層４４に相当する構成を容器の内壁に直接形成し、該構成の上に保護層４６を固着してなるものでもよい。
【００３３】
気体保持層４４を構成する材料としては、紙、不織布、繊維紙又は粉末より構成される、実質的に表面に凹凸構造を形成できる材料が使用可能である。粉末としては、種々の金属粉末、酸化物、炭化物、窒化物等のセラミックス粉末が使用可能であり、好ましくは、カーボン粉末が使用できる。なお粉末として、ガラスバブルと呼ばれる多数のガラス微小中空粉体を用いることもできる。これらの球状粉末層は表面に凹凸構造を形成できる。詳細は以下の実施例１５〜２２に説明されている。気体保持層４４内に保持された空気等の気体は、図３を用いて説明した気体と概ね同等の作用効果を有し、すなわち液面の下方においては、容器の底面からの光の少なくとも一部を反射して、人の眼が容器底面の色彩や模様を視認することができるようにする。
【００３４】
気体保持層４４は、図３に示したような原理を利用して容器底面の色彩又は模様を反射するためのものであるので、厚さ方向に大きな寸法を有する必要はなく、その厚さは０．１μｍ以上とすることができ、また１００μｍ以下とすることができる。また気体保持層４４の実質多孔質の表面における個々の孔は、表面に凹凸を形成できればどのような形状でもよいが、上述の好適な底面反射効果を得るためには、例えば０．１μｍの寸法部位を有することが好ましい。
【００３５】
第３の実施形態に係る指示マーカーは耐熱性を具備するので、炊飯器や浴槽等に使用可能であり、また保護層によって耐久性の向上も図られている。さらに、気体保持層として実質的に表面に凹凸構造を有する構成を採用することにより、気体保持層の上に保護層を固定した際に該保護層が部分的に凹んだり、局所的に高い応力が保護層に作用したりすることが防止され、長期に亘り安定した性能を発揮する液面指示マーカーが得られる。
【００３６】
図３にて説明したような容器底面の反射効果を得るためには、液面指示マーカーの指示部分は、全面的に気体となっている必要はなく、例えば上述の実質多孔質層のように、気体を含む微細な空隙や溝を多数有することで、表面に凹凸構造を形成できるものでもよい。この場合、空隙や溝の各々は１μｍ以上の幅を有するものであればよく、上記紙、不織布、カーボン繊維紙又はカーボン粉末より構成される実質的に表面に凹凸構造を有する材料はこのような指示部分を好適に提供するものである。
【００３７】
次に、上述の第３の実施形態に係る液面指示マーカーの一作製方法について説明する。先ず、基材又は容器の全体若しくは一部に、気体保持層を形成する。形成プロセスとしては、サンドブラストや粒子コーティングによって基材又は容器に気体保持層を形成してもよいし、紙、不織布、カーボン繊維紙、カーボン粉末又はガラスバブルを利用してもよい。
【００３８】
次に、透明又は半透明のフィルムの一方の面の全面又は周囲のみに耐熱接着剤をコーティングする。該フィルムとしては、耐熱性を具備するポリイミドフィルム、フッ素化ポリイミドフィルム又はガラスリボン等が使用可能である。次に耐熱接着剤がコーティングされたフィルムを、上記気体保持層の上に一時的に接着させる。耐熱性接着剤により、フィルムは気体保持層に対して容易に位置決め可能となる。
【００３９】
さらに、上記フィルムの全面を透明又は半透明のライナー材でコーティング（好ましくは加熱固定）する。ライナー材としては、種々のポリマー（ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン等）が使用可能であるが、特に、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥフィルム等を使用する場合は、耐熱性及び耐久性に優れた液面指示マーカーが得られる。なお気体保持層を容器と別体の基材に形成した場合は、得られた指示マーカーを容器内側面の適当な位置に取り付ける。一方気体保持層を容器内側面に形成した場合は、容器と実質一体の液面指示マーカーが得られる。
【００４０】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４１】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がライニングされた金属板に、市販の炭酸ガスレーザー加工機を使用したレーザーアブレージョン（連続発振での加工時出力３Ｗ）によって、図７に示すように、切り込み幅１６０〜１７０μｍの複数の直線状溝５０を平行に形成し、隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分５２が形成されるようにし、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの面積の物理的構造５４を備えた横ライン指示マーカーを作製した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２】
【００４２】
実施例１と同様の構成であるが、図７において溝５０の幅（切り込み幅）を１５０μｍとし、隣接する溝間の畝状部分５２の幅を１３０μｍとした。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例３】
【００４３】
実施例１と同様の構成であるが、図７において溝５０の幅（切り込み幅）を１７０μｍとし、隣接する溝間の畝状部分５２の幅を５７０μｍとした。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例４】
【００４４】
実施例１と同様の構成であるが、図７において溝５０の幅（切り込み幅）を１７０μｍとし、隣接する溝間の畝状部分５２の幅を８７０μｍとした。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例５】
【００４５】
複数の直線状溝を平行に形成する点では実施例１〜４と共通であるが、図８に示すように、溝が形成されていない部分（畝状部分６０）の幅が交互に５０μｍ、３００μｍとなるようにした。なお、溝６２の幅（切り込み幅）は１７０μｍである。このような構成の幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの面積の物理的構造６４を有する横ライン指示マーカーを作製し、得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例６】
【００４６】
図９に示すように、実施例１〜５のような横方向の溝のみではなく、格子状に切り込みパターンを形成した。切り込まれていない（島状）部分７０の寸法は、縦１１０μｍ、横２８０μｍであり、縦溝７２の幅は２００μｍ、横溝７４の幅は１７０μｍであった。このような構成の幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの面積の物理的構造７６を有する横ライン指示マーカーを作製し、得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例７】
【００４７】
図１０に示すように、互いに隣接配置された複数の円環状に切り込みパターンを形成した。各円環８０の外径は５４０μｍ、内径は１８０μｍであった。このような構成の幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの面積の物理的構造８２を有する横ライン指示マーカーを作製し、得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例８】
【００４８】
ＰＴＦＥがライニングされた金属板にカッター刃によって約０．５ｍｍ間隔で切れ目を入れてなる物理的構造を備えた指示マーカーを作製した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例９】
【００４９】
ＰＴＦＥがライニングされた金属板の表面の、指示マーカー領域とすべき部分以外にマスキングテープを貼り、＃２８０のサンドペーパーで該金属板の表面を擦ってランダムな傷をつけてなる物理的構造を備えた指示マーカーを作製した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１０】
【００５０】
図７に示したように、フッ素樹脂がライニングされた金属板に、市販の炭酸ガスレーザー加工機を使用したレーザーアブレージョンによって、切り込み幅１６０〜１７０μｍの複数の直線状溝を平行に形成し、隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分が形成されるようにし、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの物理的構造を備えた横ライン指示マーカーを作製した。さらに、該指示マーカーの上にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１１】
【００５１】
実施例１０と同様の構成であるが、隣接する溝間の畝状部分の幅を５７０μｍとして指示マーカーを作製し、該指示マーカーの上にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１２】
【００５２】
フッ素樹脂がライニングされた金属板にカッター刃によって約０．５ｍｍ間隔で切れ目を入れてなる物理的構造を備えた指示マーカーを作製し、該指示マーカーの上にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１３】
【００５３】
住友スリーエム社製フッ素ゴム（ＥＣ−２１４４）に、レーザーアブレージョンによって、図７に示したように、切り込み幅１６０〜１７０μｍの複数の直線状溝を平行に形成し、隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分を形成し、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの物理的構造を備えた横ライン指示マーカーを作製した。さらに、該指示マーカーの上にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１４】
【００５４】
幅３５μｍの複数の直線状リブを、互いに平行にかつ１９０μｍ離れた状態で表面に有するポリプロピレン製フィルムの裏面を黒色で染色し、該表面にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定することにより、指示マーカーを作製した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１５】
【００５５】
フッ素樹脂がライニングされた金属板に、レーザーアブレージョンによって、図７に示したように、切り込み幅１６０〜１７０μｍの複数の直線状溝を平行に形成し、隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分を形成し、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの物理的構造を備えた横ライン指示マーカーを作製した。さらに、フッ素樹脂粉末（ＥＴＦＥ粉末）（ダイキン工業社製 ＥＣ−６５２０）を３ＭＰａ、２５０℃の環境下でホットプレスして作製したＥＴＦＥフィルム（厚み５０μｍ）を、該指示マーカーの上に配置し、２６０℃に加熱して融着させた。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。なお本実施例の指示マーカーは、低表面エネルギーのエタノールに浸漬した場合にも良好な液面視認性を呈することがわかった。
【実施例１６】
【００５６】
ダイキン工業社製ＥＴＦＥ粉末（ＥＣ−６５２０）１０ｇをカーボンブラック（三菱化学社製 ３０３０Ｂ）０．０５ｇと混合し、得られた混合粉末を、図１１に示すような表面構造を備えたシリコーン型（東レダウコーニング社製 ＳＨ９５５５）に載せ、３ＭＰａ、２５０℃の環境下でホットプレスして黒色のＥＴＦＥフィルムを得た。該黒色フィルムの上に、実施例１５にて得られたＥＴＦＥフィルムと同等のフィルムを重ね、１ＭＰａ、２３５℃の環境下で１２秒間ホットプレスを行い、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。なお本実施例の指示マーカーは、低表面エネルギーのハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）液体に浸漬した場合にも良好な液面視認性を呈することがわかった。
【実施例１７】
【００５７】
東レ社製カーボン繊維紙（ＴＧＰ−Ｈ−０３０）を長さ４０ｍｍ、幅５ｍｍに切断し、金属板上に配置した後、その上に東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム（３０ＥＮ）を貼付して試料を得た。一方、スリーエム社製フッ素樹脂（ＰＦＡ）ペレットに対して、１３ＭＰａ、３２５℃の環境下でホットプレスを行ってＰＦＡフィルムを得、該ＰＦＡフィルムを該試料上に配置して４００℃で１時間加熱し、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１８】
【００５８】
実施例１７におけるポリイミドフィルムの代わりに、日本電気硝子社製ガラスリボンを貼付したこと以外は、実施例１７と同様の処理により、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１９】
【００５９】
実施例１７における東レ・デュポン社製ポリイミドフィルムの代わりに、ＮＴＴアドバンステクノロジ社製フッ素化ポリイミドフィルムを貼付したこと以外は、実施例１７と同様の処理により、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２０】
【００６０】
実施例１７におけるポリイミドフィルムの代わりに、三菱ガス化学社製ポリイミドフィルム（Ｎｅｏｐｒｉｍ Ｌ−３４３０）を貼付したこと以外は、実施例１７と同様の処理により、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２１】
【００６１】
実施例１７におけるカーボン繊維紙の代わりに、三菱ガス化学社製カーボンパウダー（＃３０３０Ｂ）０．６７ｇをトルエン２．５ｇと混合したものを金属板上に帯状に配置し、１７０℃にて１０分間の乾燥処理を行った後、その上に東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム（３０ＥＮ）を貼付して試料を得た。一方、スリーエム社製フッ素樹脂（ＰＦＡ）ペレットに対して、１３ＭＰａ、３２５℃の環境下でホットプレスを行ってＰＦＡフィルムを得、該ＰＦＡフィルムを該試料上に配置して４００℃で１時間加熱し、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２２】
【００６２】
実施例２１におけるカーボンパウダーの代わりに、カーボンパウダー０．６７ｇ及びキンセイマテック社製セラミック（ＳｉＯ2）パウダー（Ｓｎｏｗｍａｒｋ ＳＰ−３）１ｇを、トルエン４ｇと混合したものを金属板上に帯状に配置し、１７０℃にて１０分間の乾燥処理を行った後、その上に東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム（３０ＥＮ）を貼付して試料を得た。一方、スリーエム社製フッ素樹脂（ＰＦＡ）ペレットに対して、１３ＭＰａ、３２５℃の環境下でホットプレスを行ってＰＦＡフィルムを得、該ＰＦＡフィルムを該試料上に配置して４００℃で１時間加熱し、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２３】
【００６３】
フッ素樹脂でコーティングされた金属板上に、ＣＯ2レーザーアブレージョンを長さ５０ｍｍ、幅３ｍｍの領域に施し、該領域内に切り込み幅１００μｍの複数の直線状溝を平行に、かつ隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分が形成されるようにした。該領域上にポリイミドフィルムを配置し、さらにＰＦＡフィルムで覆った後、４００℃にて１時間の加熱処理を行い、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２４】
【００６４】
フッ素樹脂でコーティングされた金属板上の長さ５０ｍｍ、幅３ｍｍの領域に、金属製のやすりで軽く傷を付けた。該領域上にポリイミドフィルムを配置し、さらにＰＦＡフィルムで覆った後、４００℃にて１時間の加熱処理を行い、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２５】
【００６５】
三菱ガス化学社製カーボンパウダー（＃３０３０Ｂ）０．１５ｇをトルエン０．８ｇと混合したものをアルミニウム板上に塗布し、１５０℃にて乾燥処理を行ってカーボンコート板を得た。一方スリーエム社製フッ素化エラストマ（Ｄｙｎｅｏｎ ＦＴ−２４３０）７ｇを、２８ｇのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解して２０％溶液を得、得られた溶液を、Ｎｏ．１０のワイヤバーを用いたコーティング処理により、東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム（３０ＥＮ）上に塗布してフィルムを得、得られたフィルムを上記カーボンコート板上に配置して試料を得た。該フィルムは、上記コーティング処理により可撓性が増しており、さらに帯電しにくいために扱いやすい。
【００６６】
一方、スリーエム社製フッ素樹脂（ＰＦＡ）ペレットに対して、１３ＭＰａ、３２５℃の環境下でホットプレスを行ってＰＦＡフィルムを得、該ＰＦＡフィルムを上記試料上に配置して４００℃で１時間加熱し、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【００６７】
なお実施例２５において、コーティング処理に使用するワイヤバーの直径（型番）を種々変更し、具体的にはＮｏ．７、１６、２０、２４及び３０のワイヤバーを用いて得られた指示マーカーについても、同様に水面位置の視認が容易になっていることを確認できた。
【符号の説明】
【００６８】
１０、３０、４０ 液面指示マーカー
１２、３２、４２ 基材
１４、３４ 物理的構造
１６、３６、４６ 保護層
２０ 容器
４４ 気体保持層
４８ ライナー材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内の液面位置を視認できるようにした液面指示マーカー、及び該液面指示マーカーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カップ状の容器等に水等の液体が収容されている場合において、特に容器が不透明であるときは、液面の位置の視認が困難になることがあり、容器内の液面位置を容易に視認できる手段が求められている。
【０００３】
例えば、ドラム缶液面指示計を開示する特許文献１には、「上記外管１１は、その液面を外部から直接目視することができるように、例えば、透明合成樹脂ないしガラス等の透明または半透明等の内部液面を透視可能な材質のもので形成することができ」と記載されている。
【０００４】
また例えば、液面指示方法を開示する特許文献２には、「フロート３の中心部に内ネジ１を支持枠１９で支え内ネジ中心部にネジ付きシャフト２を貫通させ回転自在とする」と記載されている。
【０００５】
さらに例えば、液位ゲージ装置を開示する特許文献３には、「透明材による前部板と、可視情報を備えた後部板と、前記前部板と前記後部板との間に介在する空気層から成るゲージ板を前記タンク内に固定すると共に、前記タンクに備えられた視認エリア側に前記前部板を向け、前記ゲージ板が液体に浸かっているときに、前記前部板と前記空気層との境界で前記視認エリアからの光が全反射することで、その光の作用によって液面より下は前記前部板だけが前記視認エリアから見え、液面より上は前記前部板を透して前記後部板の可視情報が見えるようにした」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５０９４２号公報
【特許文献２】特開平３−２３８３２４号公報
【特許文献３】特開２００８−２９２６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
容器が不透明でかつ比較的小型のものである場合は、特許文献１及び２に記載されるような大掛かりかつ複雑な構成の液面指示計は適用が難しい。また容器が炊飯器の釜のように耐熱性を要求される場合、液面指示マーカーも同等の耐熱性や耐久性を具備する必要があり、コストアップ要因となる。
【０００８】
また特許文献３では、厚みが０．４ｍｍ程度の空気層を画定するために厚み０．５ｍｍ程度の板材を使用して液位ゲージ装置を構成する旨が記載されているが、このような装置を構成するためには各部材の作製精度や強度に一定以上の水準が求められる。
【０００９】
そこで本発明は、簡易な構成でありながら、容器内の液面位置を正確に視認可能な指示マーカー及び該指示マーカーの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を有する、液面指示マーカーを提供する。
【００１１】
また本発明の他の態様は、容器の全体又は一部に、液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を設ける工程と、前記気体保持層上を透明又は半透明の保護層で被覆する工程とを有する液面指示マーカーの作製方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成でありながら耐久性に優れ、容器内の液面位置を明瞭に視認することができる液面指示マーカーが提供される。
【００１３】
本発明に係る液面指示マーカーの製造方法によれば、簡易な方法で、容器内の液面位置を明瞭に視認することができる液面指示マーカーを作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液面指示マーカーの基本構成を示す断面図である。
【図２】図１の液面指示マーカーを容器に適用した例を示す図である。
【図３】本発明の液面指示マーカーの作用原理を説明する図である。
【図４】（ａ）液面指示マーカーを、物理的構造を容器内面に向けて取り付けた例を示す図であり、（ｂ）液面指示マーカーを容器外面に取り付けた例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る液面指示マーカーの基本構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る液面指示マーカーの概略構成を示す図である。
【図７】実施例１の液面指示マーカーの物理的構造を示す図である。
【図８】実施例５の液面指示マーカーの物理的構造を示す図である。
【図９】実施例６の液面指示マーカーの物理的構造を示す図である。
【図１０】実施例７の液面指示マーカーの物理的構造を示す図である。
【図１１】実施例１６の液面指示マーカーの作製に使用するシリコーン型の表面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の液面指示マーカーは、液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を有することを特徴とする。気体保持層の具体的形態については、以下の各実施形態にて説明するが、少なくとも、気体保持層が備えた表面構造の物理的又は化学的性状に基づき、液体浸漬時に気体を保持し得る層をいう。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液面指示マーカー１０の基本構成を示す断面図である。液面指示マーカー１０は、少なくとも表面が撥水性材料等の撥液性材料からなる基材１２と、液体に浸漬されたときに気体を保持するように構成された表面構造である物理的構造１４とを有する。基材１２は、その全体が撥水性材料から構成されてもよいし、他の材料の表面に撥水性材料をライニングしたものでもよい。該撥水性材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が使用可能である。
【００１７】
物理的構造１４は、例えば基材１２の表面、すなわち撥水性樹脂又はライニングされた撥水性樹脂面に形成された複数の溝形状、又はレーザーアブレージョン、サンドブラスト又は切り込み等により形成された微細な凹凸構造である。溝形状の場合は、各々の溝深さが０．１μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以下であることが好ましい。また各々の溝幅は１μ以上であることが好ましく、５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
図２は、指示マーカー１０を容器２０に適用した例を示す図である。図示例では、物理的構造１４が基材１２の表面に帯状に形成されており、該帯状部分の長手方向と水深方向が概ね一致するように指示マーカー１２が略円筒形の容器２０の内表面２２に取り付けられているものとする。
【００１９】
図２に示すように、帯状の物理的構造１４が部分的に浸漬するように、容器２０内に二点鎖線２４の高さまで水を入れた場合、物理的構造１４の浸漬部分１４ａには空気保持層の表面に空気が保持（トラップ）された状態となり、換言すれば容器２０の内側に部分的に空気が保持される。すると、容器２０の底面２６の一部が該空気によって反射され、容器２０の上方から容器２０内を目視する人間の眼には、物理的構造１４の浸漬部分１４ａは、浸漬されていない部分１４ｂとは異なった状態で視認される。以下、その原理について説明する。
【００２０】
図３は、本発明の液面指示マーカーの作用原理を説明する図である。同図に示すように、空気が保持されていない場合、容器の内壁が液面の上方（浸漬されていない）か下方（浸漬されている）かに関わらず、人の眼２８には指示マーカー１０の基材１２（基材１２が透明であれば容器２０の内側面２２）の色彩や模様が視認される。一方、空気等の気体が保持されている場合は、液面２４の下方においては、気体と液体との屈折率の差に起因して、底面２６からの光の少なくとも一部が該液体と気体との境界面で反射するので、人の眼２８は容器２８の底面２６の色彩や模様を視認することができる。例えば、基材１２が黒色であり、容器の底面が白色である場合は、容器内の内壁の液面より下方の部分は、上方の部分に比べて白みがかって見えることになり、液面を境としたコントラストが明確となる。このようにして、容器内の液面の位置（高さ）が容易に視認可能となる。
【００２１】
なお液面位置を容易に識別するためには、容器の側面と底面の色彩は互いに異なることが好ましく、例えば白色と黒色、黄色と紫色、又は他の補色関係にある色彩のような、対比しやすい色彩であることがより好ましい。或いは、色彩が同じであっても模様を異なるようにしてもよいし、色彩及び模様の双方が異なるようにしてもよい。
【００２２】
なお、容器内の液体がアルコール等の濡れ性が高い（表面張力が小さい）液体の場合は、溝や傷等の物理的構造内に容易に液体が進入してしまうので、物理的構造が液体に浸漬されたときに気体を保持するためには、容器内の液体は水又は水に近い濡れ性の液体であることが好ましい。
【００２３】
図４は、液面指示マーカーの異なる使用形態を説明する図である。基材１２が透明又は半透明である場合は、図４（ａ）に示すように、物理的構造１４を容器２０の内側面２２に向けた状態で指示マーカー１０を容器２０に取り付けてもよい。このようにすれば、物理的構造１４内への液体の進入を確実に防止することが可能となるので、基材１２の作製に撥水性材料を使用する必要はなく、また容器内の液体も水又は水に近い濡れ性のものに限定されない。
【００２４】
また、容器２０の壁面の少なくとも一部が透明又は半透明である場合は、図４（ｂ）に示すように、容器２０の該透明又は半透明の部分に、容器２０の外側から、物理的構造１４を容器２０の外側面に向けた状態で指示マーカー１０を容器２０の外側に取り付けてもよい。このようにすれば、物理的構造１４に容器内の液体が進入することはないので、基材１２の作製に撥水性材料を使用する必要はなく、また容器内の液体も水又は水に近い濡れ性のものに限定されない。
【００２５】
なお液面指示マーカーは、容器の内壁に一体的に設けることもできる。例えば、容器をフッ素樹脂から作製し又はその内壁にフッ素樹脂コートを形成し、物理的構造として、例えばレーザーアブレージョンやサンドブラストによって容器の内表面に微細な傷や溝を形成して液面指示マーカーとすることが挙げられる。レーザーアブレージョンやサンドブラストを利用すると、簡単に所望の部位に物理的構造すなわち液面表示部を形成することができる。
【００２６】
或いは、指示マーカーとなる材料や容器の内面を構成する材料の成形時又はライニング製造時に、物理的構造に相当する形状が形成されるように型を使用し、該形状を転写するようにしてもよい。
【００２７】
次に、図５は本発明の第２の実施形態に係る液面指示マーカー３０の概略構成を示す断面図である。液面指示マーカー３０は、基材３２と、気体を保持するように構成された物理的構造３４と、物理的構造３４の上面に配置された透明又は半透明のフィルム等の保護層３６とを有する。物理的構造３４の形状は第１の実施形態の物理的構造１４と同等でよい。
【００２８】
第２の実施形態では、保護層３６により物理的構造３４内への液体の進入が確実に阻止されるので、表面張力の低い液体であっても液面表示が可能となり、また基材３２の作製に撥水性材料を使用する必要はない。また保護層３６により、サンドブラスト等で溝又は傷等の物理的構造３４の耐久性の向上を図ることができる。
【００２９】
保護層３６は例えば、物理的構造３４の上に粘着剤又は接着剤で貼り付けられ、物理的構造３４内の気体（空気）を保持するように構成された膜とすることができる。或いは粘着剤又は接着剤の替わりに、加熱されることにより物理的構造３４上に密着固定されるように構成された膜を使用してもよい。
【００３０】
液面支持マーカーを例えば炊飯器の釜のような高温に晒される対象物に適用するためには、耐熱性を具備する必要がある。そこで以下に説明する第３の実施形態では、基材又は容器の内壁をフッ素樹脂ライニングのような耐熱性樹脂で形成し、保護層を使用する場合はポリイミドフィルム又はガラスのような耐熱性材料を使用する。
【００３１】
図６は本発明の第３の実施形態に係る液面指示マーカー４０の概略構成を示す断面図である。液面指示マーカー４０は、基材４２と、気体を保持するように構成された物理的構造としての気体保持層４４と、気体保持層４４の上面に配置された透明又は半透明の保護層４６とを有する。基材４２はフッ素樹脂のような耐熱性樹脂で形成され、又は基材４２の表面にフッ素樹脂ライニングが施される。一方保護層４６としては、ポリイミドフィルム又はガラスのような耐熱性材料が使用される。また指示マーカー４０はさらに、保護層４６の全面を覆うように配置されたライナーレジン等のライナー材４８を有してもよい。
【００３２】
なお液面指示マーカー４０は、取付け対象の容器とは別の基材４２を用いて別途作製された後に該容器の内壁に取り付けられてもよいし、基材４２を省略し、気体保持層４４に相当する構成を容器の内壁に直接形成し、該構成の上に保護層４６を固着してなるものでもよい。
【００３３】
気体保持層４４を構成する材料としては、紙、不織布、繊維紙又は粉末より構成される、実質的に表面に凹凸構造を形成できる材料が使用可能である。粉末としては、種々の金属粉末、酸化物、炭化物、窒化物等のセラミックス粉末が使用可能であり、好ましくは、カーボン粉末が使用できる。なお粉末として、ガラスバブルと呼ばれる多数のガラス微小中空粉体を用いることもできる。これらの球状粉末層は表面に凹凸構造を形成できる。詳細は以下の実施例１５〜２２に説明されている。気体保持層４４内に保持された空気等の気体は、図３を用いて説明した気体と概ね同等の作用効果を有し、すなわち液面の下方においては、容器の底面からの光の少なくとも一部を反射して、人の眼が容器底面の色彩や模様を視認することができるようにする。
【００３４】
気体保持層４４は、図３に示したような原理を利用して容器底面の色彩又は模様を反射するためのものであるので、厚さ方向に大きな寸法を有する必要はなく、その厚さは０．１μｍ以上とすることができ、また１００μｍ以下とすることができる。また気体保持層４４の実質多孔質の表面における個々の孔は、表面に凹凸を形成できればどのような形状でもよいが、上述の好適な底面反射効果を得るためには、例えば０．１μｍの寸法部位を有することが好ましい。
【００３５】
第３の実施形態に係る指示マーカーは耐熱性を具備するので、炊飯器や浴槽等に使用可能であり、また保護層によって耐久性の向上も図られている。さらに、気体保持層として実質的に表面に凹凸構造を有する構成を採用することにより、気体保持層の上に保護層を固定した際に該保護層が部分的に凹んだり、局所的に高い応力が保護層に作用したりすることが防止され、長期に亘り安定した性能を発揮する液面指示マーカーが得られる。
【００３６】
図３にて説明したような容器底面の反射効果を得るためには、液面指示マーカーの指示部分は、全面的に気体となっている必要はなく、例えば上述の実質多孔質層のように、気体を含む微細な空隙や溝を多数有することで、表面に凹凸構造を形成できるものでもよい。この場合、空隙や溝の各々は１μｍ以上の幅を有するものであればよく、上記紙、不織布、カーボン繊維紙又はカーボン粉末より構成される実質的に表面に凹凸構造を有する材料はこのような指示部分を好適に提供するものである。
【００３７】
次に、上述の第３の実施形態に係る液面指示マーカーの一作製方法について説明する。先ず、基材又は容器の全体若しくは一部に、気体保持層を形成する。形成プロセスとしては、サンドブラストや粒子コーティングによって基材又は容器に気体保持層を形成してもよいし、紙、不織布、カーボン繊維紙、カーボン粉末又はガラスバブルを利用してもよい。
【００３８】
次に、透明又は半透明のフィルムの一方の面の全面又は周囲のみに耐熱接着剤をコーティングする。該フィルムとしては、耐熱性を具備するポリイミドフィルム、フッ素化ポリイミドフィルム又はガラスリボン等が使用可能である。次に耐熱接着剤がコーティングされたフィルムを、上記気体保持層の上に一時的に接着させる。耐熱性接着剤により、フィルムは気体保持層に対して容易に位置決め可能となる。
【００３９】
さらに、上記フィルムの全面を透明又は半透明のライナー材でコーティング（好ましくは加熱固定）する。ライナー材としては、種々のポリマー（ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン等）が使用可能であるが、特に、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥフィルム等を使用する場合は、耐熱性及び耐久性に優れた液面指示マーカーが得られる。なお気体保持層を容器と別体の基材に形成した場合は、得られた指示マーカーを容器内側面の適当な位置に取り付ける。一方気体保持層を容器内側面に形成した場合は、容器と実質一体の液面指示マーカーが得られる。
【００４０】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４１】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がライニングされた金属板に、市販の炭酸ガスレーザー加工機を使用したレーザーアブレージョン（連続発振での加工時出力３Ｗ）によって、図７に示すように、切り込み幅１６０〜１７０μｍの複数の直線状溝５０を平行に形成し、隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分５２が形成されるようにし、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの面積の物理的構造５４を備えた横ライン指示マーカーを作製した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２】
【００４２】
実施例１と同様の構成であるが、図７において溝５０の幅（切り込み幅）を１５０μｍとし、隣接する溝間の畝状部分５２の幅を１３０μｍとした。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例３】
【００４３】
実施例１と同様の構成であるが、図７において溝５０の幅（切り込み幅）を１７０μｍとし、隣接する溝間の畝状部分５２の幅を５７０μｍとした。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例４】
【００４４】
実施例１と同様の構成であるが、図７において溝５０の幅（切り込み幅）を１７０μｍとし、隣接する溝間の畝状部分５２の幅を８７０μｍとした。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例５】
【００４５】
複数の直線状溝を平行に形成する点では実施例１〜４と共通であるが、図８に示すように、溝が形成されていない部分（畝状部分６０）の幅が交互に５０μｍ、３００μｍとなるようにした。なお、溝６２の幅（切り込み幅）は１７０μｍである。このような構成の幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの面積の物理的構造６４を有する横ライン指示マーカーを作製し、得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例６】
【００４６】
図９に示すように、実施例１〜５のような横方向の溝のみではなく、格子状に切り込みパターンを形成した。切り込まれていない（島状）部分７０の寸法は、縦１１０μｍ、横２８０μｍであり、縦溝７２の幅は２００μｍ、横溝７４の幅は１７０μｍであった。このような構成の幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの面積の物理的構造７６を有する横ライン指示マーカーを作製し、得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例７】
【００４７】
図１０に示すように、互いに隣接配置された複数の円環状に切り込みパターンを形成した。各円環８０の外径は５４０μｍ、内径は１８０μｍであった。このような構成の幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの面積の物理的構造８２を有する横ライン指示マーカーを作製し、得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例８】
【００４８】
ＰＴＦＥがライニングされた金属板にカッター刃によって約０．５ｍｍ間隔で切れ目を入れてなる物理的構造を備えた指示マーカーを作製した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例９】
【００４９】
ＰＴＦＥがライニングされた金属板の表面の、指示マーカー領域とすべき部分以外にマスキングテープを貼り、＃２８０のサンドペーパーで該金属板の表面を擦ってランダムな傷をつけてなる物理的構造を備えた指示マーカーを作製した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１０】
【００５０】
図７に示したように、フッ素樹脂がライニングされた金属板に、市販の炭酸ガスレーザー加工機を使用したレーザーアブレージョンによって、切り込み幅１６０〜１７０μｍの複数の直線状溝を平行に形成し、隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分が形成されるようにし、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの物理的構造を備えた横ライン指示マーカーを作製した。さらに、該指示マーカーの上にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１１】
【００５１】
実施例１０と同様の構成であるが、隣接する溝間の畝状部分の幅を５７０μｍとして指示マーカーを作製し、該指示マーカーの上にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１２】
【００５２】
フッ素樹脂がライニングされた金属板にカッター刃によって約０．５ｍｍ間隔で切れ目を入れてなる物理的構造を備えた指示マーカーを作製し、該指示マーカーの上にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１３】
【００５３】
住友スリーエム社製フッ素ゴム（ＥＣ−２１４４）に、レーザーアブレージョンによって、図７に示したように、切り込み幅１６０〜１７０μｍの複数の直線状溝を平行に形成し、隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分を形成し、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの物理的構造を備えた横ライン指示マーカーを作製した。さらに、該指示マーカーの上にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１４】
【００５４】
幅３５μｍの複数の直線状リブを、互いに平行にかつ１９０μｍ離れた状態で表面に有するポリプロピレン製フィルムの裏面を黒色で染色し、該表面にポリプロピレン製フィルムを粘着剤で固定することにより、指示マーカーを作製した。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１５】
【００５５】
フッ素樹脂がライニングされた金属板に、レーザーアブレージョンによって、図７に示したように、切り込み幅１６０〜１７０μｍの複数の直線状溝を平行に形成し、隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分を形成し、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの物理的構造を備えた横ライン指示マーカーを作製した。さらに、フッ素樹脂粉末（ＥＴＦＥ粉末）（ダイキン工業社製 ＥＣ−６５２０）を３ＭＰａ、２５０℃の環境下でホットプレスして作製したＥＴＦＥフィルム（厚み５０μｍ）を、該指示マーカーの上に配置し、２６０℃に加熱して融着させた。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。なお本実施例の指示マーカーは、低表面エネルギーのエタノールに浸漬した場合にも良好な液面視認性を呈することがわかった。
【実施例１６】
【００５６】
ダイキン工業社製ＥＴＦＥ粉末（ＥＣ−６５２０）１０ｇをカーボンブラック（三菱化学社製 ３０３０Ｂ）０．０５ｇと混合し、得られた混合粉末を、図１１に示すような表面構造を備えたシリコーン型（東レダウコーニング社製 ＳＨ９５５５）に載せ、３ＭＰａ、２５０℃の環境下でホットプレスして黒色のＥＴＦＥフィルムを得た。該黒色フィルムの上に、実施例１５にて得られたＥＴＦＥフィルムと同等のフィルムを重ね、１ＭＰａ、２３５℃の環境下で１２秒間ホットプレスを行い、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。なお本実施例の指示マーカーは、低表面エネルギーのハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）液体に浸漬した場合にも良好な液面視認性を呈することがわかった。
【実施例１７】
【００５７】
東レ社製カーボン繊維紙（ＴＧＰ−Ｈ−０３０）を長さ４０ｍｍ、幅５ｍｍに切断し、金属板上に配置した後、その上に東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム（３０ＥＮ）を貼付して試料を得た。一方、スリーエム社製フッ素樹脂（ＰＦＡ）ペレットに対して、１３ＭＰａ、３２５℃の環境下でホットプレスを行ってＰＦＡフィルムを得、該ＰＦＡフィルムを該試料上に配置して４００℃で１時間加熱し、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１８】
【００５８】
実施例１７におけるポリイミドフィルムの代わりに、日本電気硝子社製ガラスリボンを貼付したこと以外は、実施例１７と同様の処理により、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例１９】
【００５９】
実施例１７における東レ・デュポン社製ポリイミドフィルムの代わりに、ＮＴＴアドバンステクノロジ社製フッ素化ポリイミドフィルムを貼付したこと以外は、実施例１７と同様の処理により、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２０】
【００６０】
実施例１７におけるポリイミドフィルムの代わりに、三菱ガス化学社製ポリイミドフィルム（Ｎｅｏｐｒｉｍ Ｌ−３４３０）を貼付したこと以外は、実施例１７と同様の処理により、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２１】
【００６１】
実施例１７におけるカーボン繊維紙の代わりに、三菱ガス化学社製カーボンパウダー（＃３０３０Ｂ）０．６７ｇをトルエン２．５ｇと混合したものを金属板上に帯状に配置し、１７０℃にて１０分間の乾燥処理を行った後、その上に東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム（３０ＥＮ）を貼付して試料を得た。一方、スリーエム社製フッ素樹脂（ＰＦＡ）ペレットに対して、１３ＭＰａ、３２５℃の環境下でホットプレスを行ってＰＦＡフィルムを得、該ＰＦＡフィルムを該試料上に配置して４００℃で１時間加熱し、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２２】
【００６２】
実施例２１におけるカーボンパウダーの代わりに、カーボンパウダー０．６７ｇ及びキンセイマテック社製セラミック（ＳｉＯ2）パウダー（Ｓｎｏｗｍａｒｋ ＳＰ−３）１ｇを、トルエン４ｇと混合したものを金属板上に帯状に配置し、１７０℃にて１０分間の乾燥処理を行った後、その上に東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム（３０ＥＮ）を貼付して試料を得た。一方、スリーエム社製フッ素樹脂（ＰＦＡ）ペレットに対して、１３ＭＰａ、３２５℃の環境下でホットプレスを行ってＰＦＡフィルムを得、該ＰＦＡフィルムを該試料上に配置して４００℃で１時間加熱し、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２３】
【００６３】
フッ素樹脂でコーティングされた金属板上に、ＣＯ2レーザーアブレージョンを長さ５０ｍｍ、幅３ｍｍの領域に施し、該領域内に切り込み幅１００μｍの複数の直線状溝を平行に、かつ隣接する溝間に５０μｍ幅の畝状部分が形成されるようにした。該領域上にポリイミドフィルムを配置し、さらにＰＦＡフィルムで覆った後、４００℃にて１時間の加熱処理を行い、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２４】
【００６４】
フッ素樹脂でコーティングされた金属板上の長さ５０ｍｍ、幅３ｍｍの領域に、金属製のやすりで軽く傷を付けた。該領域上にポリイミドフィルムを配置し、さらにＰＦＡフィルムで覆った後、４００℃にて１時間の加熱処理を行い、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【実施例２５】
【００６５】
三菱ガス化学社製カーボンパウダー（＃３０３０Ｂ）０．１５ｇをトルエン０．８ｇと混合したものをアルミニウム板上に塗布し、１５０℃にて乾燥処理を行ってカーボンコート板を得た。一方スリーエム社製フッ素化エラストマ（Ｄｙｎｅｏｎ ＦＴ−２４３０）７ｇを、２８ｇのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解して２０％溶液を得、得られた溶液を、Ｎｏ．１０のワイヤバーを用いたコーティング処理により、東レ・デュポン社製ポリイミドフィルム（３０ＥＮ）上に塗布してフィルムを得、得られたフィルムを上記カーボンコート板上に配置して試料を得た。該フィルムは、上記コーティング処理により可撓性が増しており、さらに帯電しにくいために扱いやすい。
【００６６】
一方、スリーエム社製フッ素樹脂（ＰＦＡ）ペレットに対して、１３ＭＰａ、３２５℃の環境下でホットプレスを行ってＰＦＡフィルムを得、該ＰＦＡフィルムを上記試料上に配置して４００℃で１時間加熱し、指示マーカーを得た。得られた指示マーカーを水中に部分的に浸漬させ、浸漬した部分としていない部分とで見え方に大きな差が生じ、水面位置の視認が容易になっていることを確認した。
【００６７】
なお実施例２５において、コーティング処理に使用するワイヤバーの直径（型番）を種々変更し、具体的にはＮｏ．７、１６、２０、２４及び３０のワイヤバーを用いて得られた指示マーカーについても、同様に水面位置の視認が容易になっていることを確認できた。
【符号の説明】
【００６８】
１０、３０、４０ 液面指示マーカー
１２、３２、４２ 基材
１４、３４ 物理的構造
１６、３６、４６ 保護層
２０ 容器
４４ 気体保持層
４８ ライナー材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を有する、液面指示マーカー。
【請求項２】
前記表面構造は、凹凸を有しかつ撥液性を示す、請求項１に記載の液面指示マーカー。
【請求項３】
さらに、前記気体保持層の上に透明又は半透明の保護層を有する、請求項１又は２に記載の液面指示マーカー。
【請求項４】
前記気体保持層は、紙、不織布、又は粉末のいずれかにより構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液面指示マーカー。
【請求項５】
前記気体保持層は、カーボン繊維紙又はカーボン粉末より構成される、請求項４に記載の液面指示マーカー。
【請求項６】
前記保護層の上にコーティングされたライナー材をさらに有する、請求項３に記載の液面指示マーカー。
【請求項７】
容器の全体又は一部に、液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を設ける工程と、
前記気体保持層を透明又は半透明の保護層で被覆する工程と、
を有する、液面指示マーカーの作製方法。
【請求項８】
さらに、ライナー材で前記保護層の全面をコーティングする工程を有する、請求項７に記載の液面指示マーカーの作製方法。
【請求項１】
液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を有する、液面指示マーカー。
【請求項２】
前記表面構造は、凹凸を有しかつ撥液性を示す、請求項１に記載の液面指示マーカー。
【請求項３】
さらに、前記気体保持層の上に透明又は半透明の保護層を有する、請求項１又は２に記載の液面指示マーカー。
【請求項４】
前記気体保持層は、紙、不織布、又は粉末のいずれかにより構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液面指示マーカー。
【請求項５】
前記気体保持層は、カーボン繊維紙又はカーボン粉末より構成される、請求項４に記載の液面指示マーカー。
【請求項６】
前記保護層の上にコーティングされたライナー材をさらに有する、請求項３に記載の液面指示マーカー。
【請求項７】
容器の全体又は一部に、液体浸漬時に気体を保持し得る表面構造を持つ気体保持層を設ける工程と、
前記気体保持層を透明又は半透明の保護層で被覆する工程と、
を有する、液面指示マーカーの作製方法。
【請求項８】
さらに、ライナー材で前記保護層の全面をコーティングする工程を有する、請求項７に記載の液面指示マーカーの作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１０８０６８（Ｐ２０１２−１０８０６８Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８６７９（Ｐ２０１０−２５８６７９）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
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