(57)【要約】【課題】水中でタイヤと摺動するライナーとして用いる部材において、タイヤとの摺動によって欠けが生じやすく、またタイヤが滑りやすい。【解決手段】水中でタイヤの走行面に配置するライナー用部材９であって、アルミナセラミックスからなる基台１上に複数の突起２を設け、該突起２のタイヤとの摺動面４と側面５との境界３が角状である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中でタイヤの走行面に配置するライナー用部材であって、アルミナセラミックスからなる基台上に複数の突起を設け、該突起のタイヤとの摺動面と側面との境界が角状であることを特徴とするライナー用部材。
【請求項２】
上記突起の摺動面と側面との境界における角状の角度が９０〜１１０度であることを特徴とする請求項１に記載のライナー用部材。
【請求項３】
主成分としてＡｌ２Ｏ３を８５重量％以上、ＭｇＯを５重量％以下含有してなり、その比重が３．５以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のライナー用部材。
【請求項４】
Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯをそれぞれ２〜８重量％含有し、その呈色が青色であることを特徴とする請求項３に記載のライナー用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プール型遊技施設等の水中で用いられる電動車の駆動タイヤのライナーとして敷設するライナー用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
遊戯施設等で用いられ、図４（ａ）に示すような乗用車型の電動車等の車両７が走行するためのライナー用部材９や、車道、歩道などの道路構造物や、公園その他の広場、駐車場、各種建造物（ビルなど）の外構の舗装として、コンクリートやセラミックブロックが用いられていた。
【０００３】
また、車両７との摺動面４に敷設するライナー用部材９として、硬度が高く、耐磨耗性に優れたアルミナセラミックスを用いることで、欠け等がなく、長期間使用できるものが提案されていた。
【０００４】
さらに、上記セラミックブロックをスイミング用のプール等で、歩行運動用等の多目的な用途に使用されるタイルとしても使用され、図４（ｂ）に示すように、表面に複数の突起６を設け、さらにこの凸部形状を半球状として、歩行時の滑りを防ぎ、足の裏が傷つかないように配慮されている。
【０００５】
このセラミックブロックは、例えば、下水汚泥溶融スラグ、ゴミ溶融スラグ等を主体とした骨材を焼結バインダーで一体化した透光性セラミックスからなり、さらに、Ｘ線回折により得られる回折ピークのＣａＯとＳｉＯ２あるいはＣａＯとＡｌ２Ｏ３とＳｉＯ２を含む複酸化物の結晶構造に起因する回折ピークから計算された結晶性成分の含有量が、５０〜１００重量％の範囲内にあることを特徴とする透光性セラミックスが用いることが提案されていた（特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−１３６５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなセラミックブロックは、粒状のスラグを骨材として固めたもので、その吸排水性などに主観は優れるものの、スラグを利用しているためＳｉＯ２などを多く含んでいる。したがって、図４（ａ）に示すような車両７を水中１０で使用する際のタイヤ８と接触するライナー用部材９として用いた際には、タイヤ８との摺動によって摩耗しやすく、短期間で交換が必要となるという問題を有していた。
【０００７】
また、図４（ｂ）に示すような突起６を有する歩行運動用のセラミックブロックを水中１０で車両用のライナー用部材９として用いた場合には、突起６の形状が歩行時の足を傷つけることがないように半球状の角のないものであり、タイヤ８との摺動面４として使用する場合は、その摩擦抵抗において平板状のものより滑りやすくなってしまう。
【０００８】
また、アルミナセラミックスからなるライナー用部材９は、表面側は平滑な面となっており、車両７との摺動面４としては摩擦抵抗が小さ過ぎて滑りが発生してしまう恐れがあった。
【０００９】
さらに、アルミナセラミックスは、硬度が高く、耐磨耗性に優れているが、一般的に白色を呈するため、表面の汚れが目立つことから、路面や人目に多くさらされる場所で使用しにくいという問題を有していた。
【００１０】
さらには、着色剤を添加して、色付けをすることも可能であるが、一般的な着色剤では、アルミナセラミックスの持つ硬度、強度が劣化しやすいという問題を有していた。
【００１１】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであってその目的は、水中１０でタイヤ８と摺動するライナー用部材９として用いる部材において、タイヤ８との摺動により発生する欠けやタイヤ８の滑りを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題点に鑑みて本発明のライナー用部材は、水中でタイヤの走行面に配置するライナー部材であって、アルミナセラミックスからなる基台上に間隔を開けて複数の突起を設け、該突起のタイヤとの摺動面と側面との境界が角状であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のライナー用部材は、上記突起の摺動面と側面との境界である角状の角度が９０〜１１０度であることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明のライナー用部材は、主成分としてＡｌ２Ｏ３を８５重量％以上、ＭｇＯを５％以下含み、その比重が３．５以上であることを特徴とする。
【００１５】
またさらに、本発明のライナー用部材は、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯをそれぞれ２〜８重量％含有し、その呈色が青色であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のライナー用部材は、アルミナセラミックスからなる基台上に間隔を開けて複数の突起を設け、該突起のタイヤとの摺動面と側面との境界が角状であることから、突起がタイヤとの摺動面において摩擦係数を高くできることで滑りを防ぎ、アルミナセラミックスで構成することで十分な強度と耐磨耗性を得ることができ、その耐久性が向上できる。
【００１７】
また、本発明のライナー用部材は、上記突起の摺動面と側面との境界である角状の角度が９０〜１１０度であることから、タイヤからの荷重による応力に対し、突起の破損を防ぐことができる。
【００１８】
さらに、本発明のライナー用部材は、主成分としてＡｌ２Ｏ３を８５重量％以上、ＭｇＯを５％以下含み、その比重が３．５以上であることから、さらに十分な強度及び耐磨耗性を実現でき、長期間欠け等が発生することなく使用することができる。
【００１９】
またさらに、本発明のライナー用部材は、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯをそれぞれ２〜８重量％含有し、その呈色が青色であることから、強度、硬度を高いものに保持したまま、水中で使用した際に、磨耗による色の剥離などを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明のライナー用部材９は、遊戯型施設等において水中１０で車両７のタイヤ８の走行面に配置するものであり、図１（ａ）に示す斜視図のように、アルミナセラミックスからなる基台１上に複数の突起２を設けてなり、このライナー用部材９を図２に示すように、水中１０で走行する車両７のタイヤ８の走行面に敷設してライナー用部材９として用いるものであり、突起２の上面をタイヤ８との摺動面４として作用させるものである。
【００２２】
本発明のライナー用部材９は、図１（ｂ）に示す部分拡大断面図のように、突起２の摺動面４と側面５との境界３が角状であることを特徴とする。
【００２３】
これにより、突起２の角状の境界３とタイヤ８とが接触するため、両者間の摩擦係数を高くでき、滑り、欠けのを十分に防止することができる。また、アルミナセラミックスで形成することから、曲げ強度が２５０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が１０ＧＰａ以上という特性を備え、車両７の重量を支える十分な強度を備えるとともに、タイヤ８との摺動面４においてその耐磨耗性を向上させることができる。
【００２４】
また、基台１上に間隔を開けて複数の突起２が設けられているため、突起２の摺動面４において、タイヤ８の食い付きを良好にして滑りを防止することができる。このとき、各突起２の間隔は、５〜１５ｍｍとすることが好ましく、突起２の高さは１〜５ｍｍとすることが好ましい。
【００２５】
これは、タイヤ８がこれらの複数の突起２と摺動する際、突起２の摺動面４と基台１の上面との間に深く食い込み、滑りを防止できるためである。突起２の間隔が５ｍｍより狭い場合は、タイヤ８が突起２の間に食い込む隙間がなくなり、滑りを生じてしまう。一方、間隔が１５ｍｍを超えると、タイヤ８が突起２の設けていない基台１部分まで食い込んで支えられることになり、突起２の効果がなくなってしまう。
【００２６】
また、突起２の高さが１ｍｍ未満では、タイヤ８の引っかかりが少ないため、滑りを生じてしまい、５ｍｍを超えると突起２が摺動時の応力に耐えきれずに破損する可能性がある。またタイヤ８は突起２の摺動面４で支えることが望ましいため、必要以上に深くする必要はない。
【００２７】
なお、突起２の配置は自由に変えることができ、形状も円柱状や角柱状、角錐台状などでもよい。
【００２８】
また、図１（ｂ）に示すように、突起２の摺動面４と側面５との境界３における角状の角度αが９０〜１１０度であることが好ましい。
【００２９】
これにより、タイヤ８との摺動により繰り返し摺動面４にタイヤ８からの荷重による応力が印加されても、突起２の破損を十分に防ぐことができる。
【００３０】
上記角状の角度αが９０度未満であると、境界３が鋭角になり、タイヤ８との接触によって欠けやクラックが生じてしまう。一方、１１０度を超えると、この角部が鈍角となるために、タイヤ８の引っかかりが弱く滑りを生じる恐れがある。
【００３１】
この角状の角度αは、摺動面４と側面５との境界３の近傍で、この角度内であれば良く、摺動面４と側面５との境界面はＣ面やＲ面に面取りを施してもよいが、このとき面取り量は多くても０．１ｍｍ以下とすることでタイヤ８の食い込みを大きくして滑りを防止できる。
【００３２】
また、本発明のライナー用部材９の表面は、Ｒａで２〜５μｍとすることが好ましく、タイヤ８との滑りを防止し、且つタイヤ８に損傷を与えることも防止できる。表面を上記粗さにするには、成形体に加工を施す方法や、ブラスト処理を用いて加工することで得られる。
【００３３】
このようなライナー用部材９は、アルミナセラミックスからなり、主成分としてＡｌ２Ｏ３を８５重量％以上、ＭｇＯを５重量％以下含有し、その比重が３．５以上であることが好ましい。
【００３４】
アルミナの純度を８５重量％以上とすることで、曲げ強度が２００ＭＰａ以上、ビッカース硬度が８ＧＰａ以上の高いものとでき、耐摩耗性の優れたライナー用部材９を得ることができる。強度や硬度はアルミナの純度に影響され、純度が高いほど良好な特性が得られる傾向にある。
【００３５】
アルミナの含有量が８５重量％未満となると、焼結助剤として添加するＣａＯ、ＭｇＯ、Ｓｉ２Ｏ３等の含有率が高くなるため、硬度も低く、耐磨耗性の低くなるため、欠け等が生じやすい。また、アルミナは９０重量％以上含有することがより好ましい。
【００３６】
ここで、焼結助剤として添加するＭｇＯは５重量％以下であることが好ましい。ＭｇＯは粒成長を抑制して焼結体を緻密化させる作用をなすが、含有量が５重量％を越えると、焼成温度が１２５０℃より低い場合に析出してしまい耐摩耗性が低下するためである。焼成温度が１２５０℃以下の場合は、ＭｇＯはアルミナ粒界中にＭｇＯ粒子として存在することがあり、水中１０で長期間使用された場合にはＭｇＯと水分が反応し、Ｍｇ（ＯＨ）２からなる水酸化マグネシウムが生成され、これが劣化原因となり、クラックや欠け等が生じ易い。したがって水酸化マグネシウムを生成させないためには、１２５０℃以上の高温で焼成することがより好ましく、さらに耐磨耗性を向上させるためには、１３５０℃以上の高温で焼成することがより好ましい。
【００３７】
このようにアルミナの含有量を高くし、さらに焼成温度を高く設定することで、耐磨耗性をより向上させることができる。
【００３８】
また、ライナー用部材９の比重としては、３．５以上とすることが好ましく、この比重が３．５未満となると、焼結段階における緻密化が不足しているため、硬度や強度が低いものとなり、高い耐磨耗性を得ることができない。なお、比重を３．５以上とするためには、焼成温度を１２５０℃以上の高温で１時間以上維持することで得られる。
【００３９】
また、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯをそれぞれ２〜８重量％含有し、その呈色が青色とすることが好ましい。
【００４０】
アルミナセラミックスの製造過程において、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯをそれぞれ２〜８重量％、合計でも１５重量％以下含有させることにより、焼成工程において発色し、青色を呈するとともに、強度、硬度を高いものに保持したライナー用部材９を得ることができる。
【００４１】
このＣｒ２Ｏ３、ＮｉＯの添加量は、それぞれ２〜８重量％とすることで、水中１０で使用しても綺麗な青色を呈することができる。、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯの含有量がそれぞれ２重量％未満ではその呈色が薄すぎて白色に近似してしまい、また８重量％を超えるとその呈色が濃すぎて黒色化してしまう。
【００４２】
また、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯの含有量は、１重量％以内の比率差とすることがより好ましく、このような比率とすることで、安定した色彩の青色とすることができる。
【００４３】
さらに、このように青色を呈したライナー用部材９は、万が一欠けが発生しても欠けた部分も青色を呈するため、水中１０で欠けが目立つこと無く、綺麗な色調を維持することができる。
【００４４】
また、助剤としてＹ２Ｏ３を２〜５重量％含有することにより、ライナー用部材９の破壊靱性値が２．８ＭＰａ√ｍ以上にすることができ、突起２の破損をより十分に防止することができる。
【００４５】
なお、硬度の測定は、ビッカース硬度計を用い正四角すいダイヤモンド圧子を試料表面に負荷荷重９．８Ｎの条件で押し込み、それによりできたくぼみの大きさより算出した。
【００４６】
また、曲げ強度の測定は、ファインセラミックスの室温曲げ試験方法（ＪＩＳ  Ｒ１６０１）により測定した。破壊靱性値は、ＪＩＳ  Ｒ１６０７ファインセラミックスの破壊靭性試験方法に指定されている圧子圧入方法により、ビッカース硬度計を用い試料１３にくぼみをつけた時のくぼみの大きさ、亀裂の長さから算出した。
【００４７】
ここで、本発明のライナー用部材９の製造方法について説明する。
【００４８】
所定のアルミナセラミック原料を金型プレス成形によって成形する。この金型プレス成形は、外周形状を決める臼と、平面状の押圧面を有する下パンチと、複数の突起２の形状を転写した凹部を有する上パンチとによって形成されるキャビティ内にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする原料粉末を充填し、約１００ＭＰａの成形圧力によりプレス成形することによって、基台１上に間隔を開けて複数の突起２を有するライナー用部材９の成形体を得ることができる。
【００４９】
なお、その数量が少ない場合などにおいては、湿式静水圧成形により得られた成形体に切削加工で突起２を施すこともできる。
【００５０】
そして、この成形体を電気炉やガス炉で１０００℃以上の高温で焼成することでアルミナセラミックスからなるライナー用部材９を得ることができる。
【００５１】
このようにして得られたライナー用部材９は、プール型遊技施設等の水中１０で用いられる車両７のタイヤ８の走行面に敷設されるライナー用部材９として好適に用いられるが、水中１０でタイヤ８と摺動するものであれば種々のライナー用部材９として用いることができ、例えば、火力発電用微粉炭搬送ライン、ホッパー、ブロワー保護材、製鐵用、粉体搬送用ベルトコンベアータイル、粉砕装置用ライニング材、外壁防御用ライニング材等に広く用いることができる。
【実施例１】
【００５２】
次に本発明の実施例を示す。
【００５３】
表１に示すようにアルミナセラミックス原料として、純度が７５〜９５重量％の６種類の原料を使用し、助剤としてＭｇＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯの各含有率を表１に示す如く値とした原料粉末を準備した。
【００５４】
それぞれの原料粉末を金型プレスで成形し、突起部分は成形後の切削加工で所定の形状を設けるように加工した。
【００５５】
また、突起の摺動面と側面との境界の加工は、切削用の工具に角度を付けて９０〜１３０°まで変化させたものを作製した。
【００５６】
このようにして得られた成形体を、約１４００℃の温度で焼成し、ライナー用部材の試料を得た。
【００５７】
それぞれの試料には、図１のようにその表面にφ５ｍｍで高さが２ｍｍの突起を１０ｍｍの間隔を開けて配置した。試料のサイズは、５０ｍｍ×５０ｍｍで厚みが１５ｍｍの角形状とした。
【００５８】
また、比較例として、試料１にスラグから製造したブロック材で製造したものとした。同様に比較例として、試料２にコンクリート材で製造したものとした。また、試料３はアルミナセラミックスで突起のないものを準備した。さらに、試料４はアルミナセラミックスで、その表面にＲ状の突起を設けたものとした。
【００５９】
そして、各試料の比重、ビッカース硬度、曲げ強度を測定した。
【００６０】
先ず、比重の測定は、アルキメデス法を用いて測定し、硬度の測定はビッカース硬度計を用い正四角すいダイヤモンド圧子を試料表面に負荷荷重９．８Ｎの条件で押し込んだ際のくぼみの大きさより算出した。また、曲げ強度の測定は、ファインセラミックスの室温曲げ試験方法（ＪＩＳ  Ｒ１６０１）により測定した。
【００６１】
さらに、各試料について図４に示すような静摩擦試験機１１に、ゴム製の回転体１２を設け、各試料１３に回転させながら押し付けてその摩擦抵抗値を測定した。
【００６２】
さらに、各試料について、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯを添加することで青色が得られるため、ＪＩＳ  Ｚ  ８７２９にも示されているＬ、ａ、ｂ表色系によるもので、分光測色系を用いて各色の波長の分光反射率から色を数値化して、この値から呈色を求めた。そして、青色系の呈色を示すものを○、緑系、灰色系のものを△、その他の呈色を×として評価した。
【００６３】
これら評価結果より、硬度が１０ＧＰａ以上、曲げ強度が２８０ＭＰａ以上、摩擦抵抗値が４００ｋｇ・Ｆ以上、呈色が○のものを判定◎とし、硬度が１０ＧＰａ以上、曲げ強度が２５０ＭＰａ以上、摩擦抵抗値が３５０ｋｇ・Ｆ以上４００ｋｇ・Ｆ未満で、その呈色が○のものを判定○とし、硬度が８ＧＰａ以上、曲げ強度が２００ＭＰａ以上、摩擦抵抗値が３００ｋｇ・Ｆ以上で、その呈色が○または△のものを判定△とし、また、硬度が１０ＧＰａ未満、曲げ強度が２８０ＭＰａ未満で、摩擦抵抗値が３００ｋｇ・Ｆ未満で、呈色も△または×であるものを判定×とした。
【００６４】
表１に評価結果を示す。
【表１】
2005281989.tif 000003
【００６５】
表１の結果より、本発明の実施例である試料（Ｎｏ．５〜１９）は、角状の突起を備えており、硬度が８ＧＰａ以上、曲げ強度が２００ＭＰａ以上、摩擦抵抗値が３００ｋｇ・Ｆ以上、その呈色も△以上であった。
【００６６】
特に、突起の摺動面と側面の境界の角度が９０〜１１０°の範囲である試料（Ｎｏ．５、７〜９、１１、１２、１４〜１６、１８）は、その摩擦抵抗値が３５０ｋｇ・Ｆ以上を備えており、その中でもＡｌ２Ｏ３純度が８５％以上で、ＭｇＯの含有量が５％以下、比重が３．５以上である試料（Ｎｏ．１１、１２、１４）は、そのビッカース硬度が１１．６ＧＰａ以上、曲げ強度が３００ＭＰａ以上、摩擦抵抗値が４１０ｋｇ・Ｆ以上と耐摩耗性に非常に優れ、さらに、呈色が安定した青色を示し、特にＣｒ２Ｏ３とＮｉＯの添加比率が１％以内である場合が鮮やかな青色を示した。
【００６７】
これに対し、比較例であるブロックやコンクリートからなる試料（Ｎｏ．１、２）は、摩擦抵抗値が１１０ｋｇ・Ｆ以下と低く、色調も灰褐色であるため判定は×となった。
【００６８】
また、突起がない試料（Ｎｏ．３）は、Ａｌ２Ｏ３が８５重量％の純度であるが、摩擦抵抗値が１２０ｋｇ・Ｆ以下と低いため、これも判定は×であった。
【００６９】
さらに、突起の摺動面と側面との境界が曲面状の試料（Ｎｏ．４）は、摩擦抵抗値が１９０ｋｇ・Ｆと低く、タイヤの噛み込みを十分にするための値には至らなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】（ａ）は本発明のライナー用部材の一実施形態を示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の突起の部分拡大断面図である。
【図２】本発明のライナー用部材の用途を説明するための概略図である。
【図３】静摩擦試験機の試験状況を示す概略図である。
【図４】（ａ）は従来のセラミックブロックの用途を説明するための概略図であり、（ｂ）は従来のセラミックブロックを示す傾斜図である。
【符号の説明】
【００７１】
１：基台
２：突起
３：境界
４：摺動面
５：側面
６：突起
７：車両
８：タイヤ
９：ライナー用部材
１０：水中
１１：静摩擦試験機
１２：回転体
１３：試料
α：角度
Ｆ：摩擦力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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