JPS6067143A - 有機繊維と無機物の複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 物と無機物の溶射成形物とからなる新規な有機繊維と無
機物の複合材料に関する。本発明は、有機繊維材料の強
さ、軽さ、かさ高さ、柔軟ざと無機物の耐熱性、耐火性
、耐薬品性、耐光性、電導性とを兼ね備えた新規な複合
材料ならびにその製造方法で必シ、幅広い分野にわたっ
て新規な材料として栄は入れられる可能性かめる。

従来から有機繊維材料と無機物との複合材料には多くの
ものが知られている。しかし、それらの大部分は材料界
面に接着剤を有するもの、無機材料を有機物で接着して
いるもの、または無機物を繊維内部に混合してなるもの
であって、無機物の耐熱性、耐火性、耐薬品性、耐光性
、電導性などを利用する際、接着剤層または無機物の外
側に存在する接着剤や繊維物質などの性質の制約を受け
てその性能を十分に発揮していないのが現状でおる。

有機繊維材料と金属が直接接触している複合材料の製法
としては、メッキ、蒸着が知られ１いる繊維材料に対す
る保護作用は概して乏しく、薄いことが原因でこれらの
金ｓｐａは概して強さ、耐久性が小さい。またメッキ、
蒸着は時間がかがシ。

消費エネルギーが大きいために概してコストが高く、ご
く限られた月］途ＶＣしか使えなかった。また、４１機
繊維材料とセラミックスが直接接触している複合材料の
製法として５種々の無機化合物をコートして熱処理しセ
ラミックスを生成させる方法が知られている。この方法
の欠点は無機化合物のコーティングの際に水などの酸剤
を使用（−ないと均一に塗布できないため、コーテイン
グ液は必然的に低粘度かつ高浸透性のものになることで
おる。

そのためｋＣ、有機繊維材料の片面に塗布しｆｃ場合に
は深く没透しすぎて有機繊維材料をきわめて硬くもろい
ものにしてしまう傾向がある。また５両面に塗布した場
合にははとんど一体のシート状物になり、柔軟性に乏し
く、４１機繊維の存在する利点全はとんど有していない
ものＫなる。またコート層をセラミック化するための熱
処理温度は概して高く１時間が長いため使用できる有機
ｆｌ＃！維材料が少ないことも欠点である。まｌヒ、コ
ーティング′ｉｅｉ、Ｆｉ強アルカリ性であるものが多
いので、耐アルカリ性不足で使用できない繊維材料が多
いことも欠点である。

従来から無機物をコートする高能率の技術として、コー
トする物質を融着可能な高温微粒子とし、被カロエ材に
高温流体と共に吹きつけて成形物を作る溶射法が知られ
ておシ、とくに金属材料の表面加工技栃として広く行な
われている。最近ではセラミックスなどの表面加工にも
用いられるようになって来ているが、有機繊維材料のよ
うな熱伝導率の小さい、しかも耐熱性の低い材料に対し
ては加工時に熱移動が起きにくいために溶射材料の持ち
込む熱によって被溶射物の温度が上がり、繊維の劣化が
生じてうまく接合しないと−８われて来た。

またこれを避けようとして溶射流体の温度會下げたシ、
遠くから溶射するようにした場合、溶射粒子が一体化し
なくなシ繊維材料と接合し力いと言われて来た。そのた
め、繊維拐科の軟化点あるいは熱分解温度よシも低い融
点を持つ溶射材料てないと加工できないということが定
説になっている。

有ａ繊細に対するｔ６射加工の例としては、木綿の布の
上に鉛をｃｄ制して放射線遮蔽作業服とした例が知られ
ている。また特開昭５２−６６７９８号公報にはプラズ
マジェットによる浴射により、ビニロン布および綿布の
上にエポキシ樹脂プレポリマーｔ　ポリエチレン、ポリ
フロピレン、ナイロン１１を溶射用粉体として溶射加工
する例が開示されている。これらの例はすべて有機繊維
の融点が溶射材料の融点よりも高い例で勘って、プラズ
マの最高温度はＩ　Ｏ，０００℃前後の高温になってい
るものの、実質的な溶射加工温度は有機繊維の融点また
は熱分解温度より少し低温であると考えられて来た。本
発明省は、溶射技術の研究中に偶然この定説が誤まりで
あることを見出し１不発ｔｊ）ＪＫ到達したものである
。また、特開昭４８−５２６４４号公報には硬質塩化ビ
ニル板の上に直接、銅を溶射しｆｃ場合、接合力の弱い
溶射皮膜が得られるが。

硬質塩化ビニル板の上に熱硬化樹脂をコートして射皮膜
が得られると述べられている。この方法はプラスチック
板と金属の接合に対しては有利な方法と考えられるが、
布はく類と金純の接合に対してＶｉ、布はく類と金属フ
ィルムのンミ不−ト加工と品質的にもコスト的にも大差
ないため、工程の融通性が大きいシミネート加工のａう
が有利と考えられる。しかし、熱硬化性樹脂よシも耐熱
性。

耐薬品性のすぐれた中間層を設けれは、中間層の存在に
よる布はく中の有機繊維に対する採掘作用が大きいので
新規なものが得られると考えられる。

たとえば、中間層として有機繊維よシ少し融点の低い金
属（合金）を用いた場合、旨融点の金属を醒躬した時、
融解の潜熱によって溶射材料の持ち込む熱全吸収して保
護作用を示す。このような中間）ｆｓを用いた溶射の検
討中に、実験操作上のミスから中間層のない部分に有機
繊維よりも高融点の金属を浴射し、その部分が中間層が
存在する部分よシも剥離強度が大きいことがわかり、こ
のことから従来からの定説が誤まシであることを知った
。

流体との１回当りの接触時間を短かくすること、接触後
にできるだけ急冷することにょシ、主として有機繊維か
らなる７−ト状物の上に、該有機繊維の融点よりもはる
が罠高融点の金践やセラミックス等の無機物を溶射し、
布はく状、膜状あるいは薄板状の複合材料が得らｉしる
ことがわかった。

溶射によって生成する成形物の厚さが不足する場合ＫＩ
−，ｒこの操作を反復すればよい。

溶射に用いる高温流体と、主として有機繊維からなるシ
ート状物との接触時間は１回当９１秒以下１好ましく　
Ｖｉｌ／１０−１／１０，０００秒とする。

具体的には、溶射ガン、シート状物まｆｃｌｉその両方
を移動させ、その相対速度すなわちシート状物の送り速
度と高温流体の中心軸の相対速度を０．１ｍ／秒以上１
００ｔｏ／秒以下とする。具体的な装置としては、布を
ゆっくり送シながら溶射ガンをシートとほぼ直交する方
向にがなり高速で往復させて溶射する装置、ソートラエ
ンドレスベルト状につないで環状Ｋ　Ｒｒ速で走行させ
なから溶射ガンをゆっくり移動させて溶射する装置、逆
転口」能な巻取装置と巻出装置の間にシートを往復させ
ておき。

ゆっくり移動する溶射ガンを用いて溶射する装置るるい
は７−ト倉平らな台あるいは特定の形状の台の上に固定
しておき、溶射ガンを所定のパターンに従がって高速で
動かすことにより模様のある複合材料あるいは立体的な
形状を有する複合材料を作る装置が本発明の実施ＶＣ対
し有効である。

本発明の実施に際しては、溶射されるシート状物と溶射
゛に用いる高温流体とが離れた後にできる限り短時間で
急激に冷却する。冷却は溶射された成形物上へ気体また
は気体に種々の液体、固体を分散させたものを吹きつけ
て行なう。好ましくは空気または不活性気体を吹きつけ
る。流速は１ｍ／秒以上、好ましくはｌ　Ｑ　ｎｌ／ｌ
／上音速以下である。冷却はさらにシート状物の長面か
らも行なうことが好ましい。裏面からの冷却は回転ロー
ラー、種々の形の板状冷却装置など内部に除熱機構ｆ、
設けｌ上面体の冷却装置を用いることが好ましい。

これは固体の冷却装置に密Ｎさぜることによって、シー
ト状物が溶射および冷却のｆｃめの流体流によって波打
って溶射が不均一になることが防止できるｌζめでるる
。

本発明におい°Ｃ，浴射溶射るシート状物は多孔性であ
るので１ｍ溶射料が一部、ソート状ｖＩＪを透過して裏
まで出てしま９゜溶射されるソート状物を裏面から冷却
する装置は１ｍ射拐材料付着しない条件に保持する必要
があシ、そのためには光沢がある程度に表面を平滑化す
るとともに２表面温度を２００℃以下、好ましくは１０
０℃以下に保持する。該冷却装置には、溶射されるソー
ト状物を密着させるための補助装置を付屑させることが
好ましく、さらＶＣＭ射材料が付着した時にそれをかき
取る装置を付属させることか好ましい。

本発明の複合材料の特徴は、主として有機繊維からなる
シート状物と無機物の溶射成形物とが多層状に一体化し
′Ｃいることであり１画成分間の接合力は有機繊維表面
の接合力および画成分の界面ＶＣおける絡み合い構造に
よるものと見られる。このような構造ね無機物成形物に
かなシの不連続性不連続性の存在によって非常にｐ」撓
性にすぐれた耐久性の良い布はく状の複合材料が形成さ
れる。

筐だ、無機物成形物を連続性良く形成することによシ光
熱化学反応性の商い物質などに対する強力なバリヤーと
することが可能である。また、ノート状物の空隙率が大
きい場合には無機物成形物はシート背面まで被覆するよ
うに形成することが可能であり、両面からの溶射を行な
わなくても全面を溶射成形物で覆うことができる。

本発明の複合材料は、主として有機繊維からなるシート
状物の上に無機物を溶射して固化させ。

成形物を形成することによシ製造１−る。ここで、無機
物は放電等によって生じたプラズマや火焔の中で溶融ま
たは焼結可能な温度の微粒を形成させた後、プラズマ流
または高温気流に乗せて前記ノート状物に衝突させる。

そして該シート状物と溶射に用いる高温流体の中心軸の
相対速度が０．１ｍ／秒以上ｌｏ　ｏ　ｍ／秒以下とし
、該ノート状物が該高温流体から離ｔした直後に急冷す
る。これによシ。

溶射に用いる高温流体中から取出される。シート状物の
冷却は高温流体に接触する前の段階に付加することも５
工能である。この冷却により、シート状物の熱容量が増
加し劣化が抑制される。そして、溶射祉が希望の値にな
る菫でこの操作をくり返えし、無機物をシート状物の上
に膜状、スポンジ状あ丸いは鱗片状等に成形する。ここ
で、プラズマ流または高温気ｆａｉｌに乗った無ｍ物微
粒子は、全体−または粒子の表層部あるいはそのバイン
ダー成分が溶融され、音速に近い速度あるいは超音速に
加速されてシート状物に補欠する。粒子はそれ自身の運
動量によって繊維表面に圧着されて皮膜状になるととも
に、一部は繊維表面に突き刺さって固着する。筐だ一部
は繊維の間隙からシート状物の内部に頁通し、後続の粒
子と融着して網状構造を形成する。有機繊維の表面に圧
着された粒子は、持っている熱量によって有機繊維の表
面付近を軟化、溶融させるが、これを十分な速度で冷却
することによって、繊維の芯部まで軟化することなく無
機物を成形することかり能であることを見出した。無機
物粒子は溶射条件を選ぶことによって、連続的な膜状物
、断続しへ膜状物、膜状物の累層物として成形される。

また溶射時に、溶融しない粒子を含有させることにより
焼結体様の成形物やスポンジ状の成形物を得ることがで
きる。第１図に本発明の代表的な溶射成形物の表面の顕
微鏡写真を示す。鱗片状の膜状物の累層物であることが
わかる。第２図に繊維が見える程度にごく薄く溶射した
本のの顕微鏡写真を示す。繊維はビニロンであるが、熱
による変形は認められず、繊維の中心まで軟化しなかっ
たことを示している。

溶射は主として有機繊維からなるシート状物に対し片面
から行なっても、また両面から行なってもよい。両面か
ら行なう場合、溶射材料は同一であっても異なっていて
もよレジ。溶射材料は一種類である場合がもつとも簡便
でコスト的にも有利であるが、一種類では必要な機能を
満足させられない場合があり、二種以上を用いることが
好ましい場合がある。二種以上の材料の溶射に対しては
順次多層状に溶射してもよく、二種の材料の境界付近で
混合物を溶射することにより組成が漸次、一方から他方
へ移り変わるように成形することも可能である。

多層状に溶射する場合、Ｊ１次高融点のものを溶射する
方法によってきわめて高融点の溶射材料を高能率で溶射
することができる。とくに金属を溶射した場合１．溶射
皮膜が厚くなるにつれて急速に冷却が容易になる結果、
その後の溶射が高能率化する傾向がある。また、多層状
に溶射する場合、１１次硬度の畠いものを溶射すること
によって溶射皮膜にひび割れを生じる現象を抑制するこ
とが可能である０セラミツクスのように伸びの少ない材
料を溶射する場合には、まずアルミニウム等のやわらか
い金属を溶射し、その上に硬い金属を溶射し、さらにそ
の七にセラミックスを溶射することによってセラミック
ス層のひび割れを大幅に少なて主として赤外線の反射に
よって効果を発揮するしい金属としてはアルミニウム、
銀などがある。

本発明の、有機繊維と無機物の複合材料の一成分である
、主として有機繊維からなるソート状物とは、天然およ
び人造の有機繊維の織物、編物、不織布、組みもの、紙
などの平ｉｆｕ的形状の物であり、起毛、植毛、フロッ
ク加工、樹脂コーティング等を行なっているものを含ん
でいる。この中には若干の無機繊維、接着性樹脂、フィ
ラー、糊剤、種々の仕上加工剤を含有していることが可
能である０ 本発明の、有機繊維と無機物の複合材料の一成分である
、無機物の溶射成形物ｔよ、他成分である有機繊維の融
点または熱分解温度より高い融点の溶射可能な無機物の
溶射成形物である。ここで、無機物とは、金属、セラミ
ックスおよび金属とセラミックスの複合材料であるサー
メットである。

さらに具体的には金属、合金、炭素、示つ素、ケイ素、
酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物およびこれらの群か
らえらばれた二種以上の物質の混合本発明における溶射
方法としては従来から知られているいずれの方法も適用
できるが、プラズマジェットの中に粉体状で溶射材料を
導入して溶射する方法と、火焔またはアーク放電の中へ
棒状の溶射材料を導入して破砕溶融して溶射する方法お
よび火焔の中に粉体状で溶射材料を導入して溶射する方
法が、本発明の有機繊維と無機物の複合材料の製造に対
して好ましい。

本発明の方法によって得られた溶射成形物の表面は第１
図に示すように凹凸の激しい面であり、強い光沢を持た
ず、いわゆる梨地状の外観を示す。

溶射成形物が展延性を持っている場合には表面の平滑化
を容易に行なうことができる。表面の平滑化は平滑な面
に強い圧力によって圧着することで達成できる。好まし
くは平滑な表面を有する硬質材料のローラーにはさんで
加圧処理する。有機繊維が劣化しない部層で展延性のめ
る材料としては、金屑および合金の中から選ぶことがで
きる。各層の材料が展延＋１を持つならば、多層に一溶
射した成形物でも平滑化処理がＯｆ能である。展延性が
ない材料の場合でも、゛まず展延性を有する材料を溶射
して平滑化処理を行なった後に、その上に溶射した場合
、平滑性が改善される。ただし、平滑化処理によって溶
射可能な温度粂件がせまくなり、溶射しにくくなる点注
意を袈する。

溶射成形物の表向の激しい凹凸のため、本発明の複合材
料の耐摩耗性や耐屈曲性ｔま必らずしも十分とは勇えな
い。これを改良するために、表面に有機ポリ゛マーを薄
く塗布することが不動である。

有機ポリマーとして種々のものが使用できるが、ポリウ
レタン、アクリルアミド、・／リコーン、エポキシ系樹
脂に使い易いものが多い。これらの樹脂は多量に使うと
表面の光沢を改善できるが、通気性が低下し耐火性が低
下する欠点が出てくる。

また、本発明の溶射成形物は表面の凹凸の他に皮膜を貫
通する方向に気孔があり、通気性を有している。これは
本発明の複合材料の通気性に対してはｔｌとんと寄与し
ないが、耐薬品性に対しては悪い影響を及ぼす。このよ
うな気孔をうずめるために前述の有機ポリマーのコーテ
ィングは有効である。その他、プラズマ重合による氷面
加工や熱処理によってセラミックスを生じるような無機
化合物によるコーティング、低融点のガラスによるコー
ティングも有効である。しかし、有機繊維の劣化を避け
られる榮件で加工する必要があるためきわめて高度の耐
蝕性は得られないようである。

本発明の複合材料は、断熱性が太きく　ｎＪ撓性のある
材料に高温の流体を用い微粒子状物を溶射して製造する
。従来の溶射加工は熱伝導が良く、比較的硬い材料に刻
して行なわれているため、加工装置は本発明の複合材料
の製造に対して好適な形になっていない。溶射材料およ
び溶射ガンの内部については特別な要求はないのである
か、溶射ガンを出たあとについてはまったく異なると言
ってもよい。本発明の複合材料の製造に対し好適な装置
の数例をつき゛に説明する。なお、本発明の複合材料の
製造装置がこれらの例に限定されるわけではない。

第３図に本発明の複合材料の製造に好適な装置繊維から
なるシート２は巻出装置７から送り出され、冷却ローラ
ー５の上をまわって巻取装置８により巻き上げられる。

図中には幅出し装置、張力調整装置を省略している。溶
射拐料は図面に垂直方向に往復運動する溶射ガン３（溶
射拐料の供給装置およびガス、電力の供給装置は省略）
によって粉砕溶融されてシート２の上に溶射され成形さ
れる。シート２が溶射高温流体流１を出た直後の位置に
向゛かつて冷却気体吹出装置４から冷却気体をシート２
に吹きつけて冷却する。７−トを透過した溶射拐料はか
き取り装置６により冷却ローラー５の上へ堆積すること
を防止するとともに収じん装＠（図示せず）により外部
へ排除するΩこのようなローラー、ガンの組合わぜを２
絹以ト設けてシートの両面からの溶射や２神以上の材料
の積層を行なうことができる。溶射成形物の厚みを均一
にするためには、溶射ガンを速く移動させて溶射皮膜が
電なり合う回数を増やすことが好ましい。

また、この目的のために溶射ガンを多数並べて配ｗｂ−
Ｊ−ｚ　ｙ−Ｌ　１１１Ｌｔ−ｈ　＋　ｌｚｔ　−７ｙ
　Ｑ　ｔｒ）ｌｌｌ：＃！−，＞、１４１１］Ｖ　わは
図示したドラム式のものである必要はなく、任意のもの
が使用可能である。

別の例として、第３図のような装置において巻出装＠７
、冷却ドラム５および巻取装置８を同時に逆転ｏＪ能と
し、シート２を往復運動させながら溶射する方式を採用
することも好ましい。この場合、溶射ガン３の移動速度
は小さく、シート２の移動速度は大きくなる。シート２
０走行方向が変わるときに溶射高温流体ｔｆ（ｔ、　１
によってシート２が痛まないような工夫が必要である。

たとえば、そのときだけ溶射ガン３の方向を変えるとか
、溶射ガン３と冷却ローラー５の間に遮蔽板のようなも
のを置くとかすればよい。この装置の利点は、溶射ガン
３の移動速此が小さくて無理がかからないことおよび厚
い溶射膜が容易に得られることである。欠点としては、
溶射成形物に傷を付けやすい慣 ことおよび往路と奈路で溶射効率に差を生じ易いために
溶射成形物に縞状の厚さむらを生じることである。

第４図に本発明の複合材料の製造に好適な装置の別の例
を示す。この例ではシート２は両端をつないでエンドレ
スベルト状にし、冷却ローラー５と送りローラー７．８
に掛けて走行させる。ゆっくりと移動する溶射ガン３に
より溶射成形を形成し、冷却気体吹出装置４により冷却
する。送りローラーの本数は図では２本であるがシート
２の長さにより１本以上の任意の本数をえらぶことかで
きる。この方法の長所は、小規模な設備を安価に作るこ
とができ溶射成形物が比較的均一であることである。こ
の方法の欠点は、複合材料を完成してからシート２をか
け直おしてつぎの加工にかかる寸でのｈａ待時間長いこ
とである。

第５図に本発明の複合材料の製造に好適な装置の、さら
に別の例を示す。この例では溶射されるシート材料を移
動させる装置全体をＡ　−Ａ’軸を中心として回転させ
、そのほぼ中央部に回転軸と同軸の円筒状冷却装置９を
設り、その表面に７−ト２の長さ方向を軸とした円筒状
にシート２を巻きこみ、巻き出し装置７から送り出して
円筒状冷却装置９の上を滑らせて移動させ巻き取り装置
６８で巻き取る。溶射されるシート材料を移動させる装
置は円筒状冷却装置９の表面速度が０．１〜１００ｍ／
秒になるように回転させる。溶射材料は溶射ガン３によ
って液化され微粒化されてシート２の上に溶射される。

この例では溶射ガン３は固定される。溶射高温流体流ｌ
をシート２が離れる付近に向かって冷却流体を噴射して
シート２を急冷する。溶射ガン３および冷却気体吹出装
ｆｆ　４は、第５図では各１台の例を示したが、多数並
列して使用することも可能である。この方法の長所は高
速で均一な加工が可能であり、原料、製品の着脱が容易
であることである。一方、この方法の欠点は装置が高価
であることおよび両面加工を一回でできないことである
。

本発明においては、シート２と溶射ガン３との相対速贋
はいずれの場合でも０．１〜１００　ｍ７秒に保つ必要
がある。０．１　ｎ１７秒未満の場合には涜射条件をど
のように変えても冷却不足になり、有機繊維の劣化は避
けることができない。一方、１００ｍ／秒に近い速度で
は溶射ガンの移動は＆＞＝しく、第３図のような冷却ロ
ー２−を高速回転させる方法のみが実施可能であるが、
相対速度が１００ｍ／秒を越す春遠心力のために溶射粒
子が固着しにくくなる。シート２と溶射ガン３との相対
速度は０、５〜２０ｍ／秒が好ましい０相対速度が０．
５ｍ／秒以下の場合には、溶射材料および溶射条件の限
定が強く、コスト的に不利である。２０ｍ／秒以上の場
合には、装置のスタートアップの増速時に走行す゛るシ
ート２の長さが著しく長くなり、この部分の溶射成形物
の均一性を保つためにきわめて複雑な溶射量制御を行な
う必をが生じる欠点がある。シート２と溶射ガン３の相
対速度はさらに好ましくは１〜５ｍ／秒である。１ｍ／
秒以上になると多くのタイプの溶射材料で、溶射ガンの
能力が最高になる栄件で溶射可能になり、これ以上相対
速度を上げても生産速度は上らなくなる。５ｍ／秒葦で
は溶射ガンの移動が可能であり、これ以下の速度では前
述の各タイプの溶射加工装置がいずれも操作可能である
。

本発明の複合材料の耐熱性は、ごく短時間の場合には溶
射した無機物の耐熱性に等しい。そのためときどき火の
粉をかぶるような作業に用いる被服および可撓性資材、
あるいは短時間火焔に接触する危険性のある作業に用い
る被服および可撓性質相として優れた性能を発揮する。

具体的には炉前作業服、火の粉よけカーテン、火の粉よ
け手袋、火の粉よけ靴、火の粉を含んだ気体用濾過布、
溶接作業服、溶接用前掛、溶接用腕抜き、消防作業服、
消防ホース、研摩作業服、研摩用前掛、研摩用腕抜き、
研摩用防塵カバー、防炎カーテン、自動車レーサー服、
戦車乗りの服、火炎放射器用作業服などに用いられる。

また本発明の複合材料は崩機繊維の軟化点付近での寸法
安定性がすぐれており、有機繊維の使用可能な条件を拡
大する。また衣料の摩擦発熱による溶融省化を防止する
。具体的にはアイロン台や保温材の表面材、モトクロス
用パンツ、子供服のひざやしりの摩擦溶融防止加工、床
上をすべることがある運動用の衣服の摩擦溶融防止加工
などに用いられる。

本発明の複合羽科は赤外線反射率の高い金属、たとえば
、銀、アルミニウムあるいはこれを主体とする合金など
を溶射層の表面に配置することにより、赤外線および可
視光線によって供給される熱あるいは放散する熱を遮断
する能力を有する０有機繊維層は柔軟で保温性に富み、
すぐれた保温材、断熱材を形成する。具体的な用途とし
ては、テント、遮光カーテン、ブラインド、消防作業服
、保温材、断熱材、保温材や断熱月の上張り、ヒーター
付き゛カーペットの裏敷き、農業用等の地温上昇防止シ
ート、防草シート、太陽光の反射による利用率改良シー
ト、土中水分蒸発防止シート、貯水池の水蒸発防止シー
トなどがある。

本発明の複合材料は赤外線吸収率の高い物質、たとえば
炭素、黒鉛、種々の黒色の金属酸化物、種々の黒色顔料
などを要すればバインダーと共に溶射することにより、
赤外線や可視光を効率良く熱に変換できる能力を持たせ
ることができ、耐久性が良好である。具体的には太陽熱
温水器、太陽熱暖房装置の吸熱板に用いられ、従来品よ
り軽量化、低コストが可能である。

本発明の複合１オ科は金属のすぐれた遮光性能を利用で
きるためきわめて高い耐光性を示す。具体的には金属を
有機繊維ソート材相の両面に溶射することにより、テン
ト、塞冷紗、養生シート、水路用の洗堀防止シートなど
に用いられ、従来の有機繊維素材に対して格段にすぐれ
た耐候性を示す。

本発明の複合材料は半導体あるいは金属を溶射層に配置
することにより、広い範囲の電気伝導性ヲ示ス。アルミ
ニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼などを用いたもの
では、大きな電導性を示し、布状の導電材料、電磁波遮
蔽材、電磁波反射材などに用いられる。具体的には導電
作業服、訓電作業服、防塵作業服、電磁波漏洩防止構造
物、パラボラアンテナ材料、マイクロ波用可撓性導波管
などに用いることができる。電磁波漏洩防止構造物とし
ては、プラスチックと積層構造にした成形物が絶縁性を
兼ね俯えていてすぐれた特性を示す。

電気抵抗の大きい合金あるいは半導体を溶射層に配置し
た本発明の複合材料は電気抵抗発熱体としてすぐれた性
能を示寸−従ヰの可棉性面亮軌仕は有機繊維材料よりも
耐熱劣化性の劣る材料を導電材料の周辺に配置している
ためヒーター付の毛布やカーペットの場合、表面の繊維
材料に比べて発熱体の寿命が著しく短かいことが欠点で
あった。

本発明の複合材料の場合、発熱体の寿命が長く、表面の
繊維材料との寿命差が少なくなる＃牙か、柔軟性、耐折
性などが大幅に改良される。また耐光性が大幅に改良さ
れるので、コンクリートやアスファルトに埋め込んで道
路、飛行場等の融雪、融氷に用いることができる。

電気絶縁性のセラミックスを溶射層に配した本発明の複
合材料は絶縁物として注目すべき用途をもっている。有
機繊維として炭化しにくい繊維を用いた本発明の複合材
料は種々の形に成形したのち有機繊維を焼却することに
より、きわめて耐熱性の良いしかも軽量の絶縁層を金Ｆ
Ａ製導電材料の周囲に形成できる。有機繊維を溶剤抽出
しても似たようなものが形成される。セラミックスの薄
板を作り成形しようとしても均一な変形が困難であるた
め電線に巻きつけるような加工は不可能であるが、本発
明の複合材料は限定された条件下で大きな変形が可能で
ある。

セラミックスを溶射層に配した本発明の複合材料から有
機繊維を除去したものは多孔質であり、表面の凹凸が大
きいのできわめて軽量の断熱祠および濾過材としてすぐ
れた性能を示す。

セラミックスまたはサーメットのような硬質の材料を溶
射層に配した本発明の複合材料はシート状の研摩材とし
て優れた性能を示す。布に粉体状の研摩材を塗布してシ
ート状の研摩詞を製造する場合、通常寸ず布の目どめコ
ーティングを行ない、続いて一次接着層をコートしたの
ち二次接着剤と共に粉体状の研摩剤を塗布する。本発明
の複合材料を４’ｌＪｆ摩相とするためには、有機繊維
のシート材”ｌ＋Ｋまずアルミニウム、コバルト、ニッ
ケル、銅のような展延性の良い金属を溶射したのちセラ
ミックスまたはサーメットを溶射すればよい。研摩材の
粒度が小さい場合には中間にカレンダー加工を入れたほ
うがよい。従来法では研摩材コーティングの前処理が乾
燥を含め４工程を要したのに対し、本発明の複合材料で
は１〜２工程でよい。

溶射層に銅、錫、カドミウムを多量に含有する場合、本
発明の複合材料は一海中で使用する場合、海中生物の付
着が顕著に少ない特徴がある。本発明の複合材料で作っ
た網は海中で使用するいけすとしてきわめてすぐれた防
汚性能を示す。

溶射層にホウ素、カドミウムを多量に含有する場合、本
発明は中性子遮蔽材としてすぐれた性能を示す。゛具体
的な用途としては、原子炉周辺において熱中性子が漏洩
している可能性のある場所で用いる作業服などである。

本発明において、溶射材料の固有の色を利用し特定の形
になるように溶射して装飾的効果を与えることができる
。特定の形に溶射するには、その形に溶射ガンを動かし
てもよいが、特定の形を耐熱性の薄板材料を切り抜いて
作り、溶射しだくない部分を薄板材料で憶って溶射炎が
接触しないようにすることが好ましい。

特定の形の溶射は制電加工として実施することもできる
０静電気の抑制に対しては導電層を複合材料の全面に設
ける必要はなく、故国ないし数１ｏｒＩｎの間隔で縞状
、格子状またはそれ以外のパターンで導電ｊ螢を設けれ
ばよい。全面に導電層を設けるのに対し、特定パターン
で局部的に導電層を設ける利点は材料の軽量化、柔軟化
などである。

本発明の複合材料はシート状を成形加工したのち無機物
を溶射加工して製造することができる。

とくに被服とする場合、溶射層を針が通りにくいので縫
製後に溶射加工したほうが良い物ができる。

ただし、溶射力１ビ［後の冷却が非常に錐かしいために
被服のサイズごとに冷却装置を調整する必要があり、コ
スト的には不利である。被服などを縫製した後で溶射加
工する場合、とくに耐火性を要求される部位に局部的に
行なうことも好ましい。

以下実施例によって本発明を説明する。

以下余白 実施例１ ビニロン紡績糸の布（目付２２０９／ｄ、平織、密度４
２本／インチＸ４２本／インチ）に米国メテコ社製のプ
ラズマ溶射システム７Ｍ装置を用いてアルミナチタニア
系セラミックス溶射粉体（メテコ１３０８Ｆ融点１，８
４０℃）を約２５　ｐｍの厚みに溶射成、形した。溶射
条件は電圧５０ポルト、電流１６０７ンベア、アルゴン
流ＪＩｔ２ノルマル立方メートル／時、布送り速度２．
２　ｐｘ　／秒（溶射流体炎に対する１回の接触時間０
．０１４秒）、溶射ガンの移動速度（布の送シ方向と直
角）０．０５ｍ１秒、溶射ガンと布の間隔１２０〜１４
０＋ｕ、溶射回数１６回であった。溶射流体炎から布が
脱出する点へ向けて１２ｍ／秒の流速で冷却空気を送り
急冷した。

こうして得られた布の表面状態は良好であり、手ざわシ
は原料のビニロン布よりも若干硬いがザラツキは示さな
い。水平に突き出した布が支持台先端から４５°斜め下
方にひいた線上まで垂れ下がる距離によって布の硬さを
表現すると、原料のビニロン布の７αに対して１０ｍと
いう値が得られ、溶射により少し硬くなっていることが
わかった。

しかし、この値は布の特性としてとくに問題とするほど
大きい値ではない。

ロン繊維になる点として、摩耗輪ｃｓ−１７、荷重５０
０ｆで摩耗試験を行なったところ、摩耗寿命は３００回
であった。

セラミックス層の耐剥離性を調べた。セロテープのはシ
付けおよび剥離を２０回くり返えしたが。

実質的な剥離は認められなかった。

この布の耐洗たく性を調べるため市販電気洗濯機（日立
製作所ＰＦ２５００−Ｗ空）により、合成洗剤０．５％
溶液中でｌＯ分間洗たくしたが、実質的な変化はなかっ
た。

この布の上にＮ量４ｖの鋼球を５００℃に加熱して乗せ
たが、実質的な変化は見られなかった。

また、この布の上にタバコ（）−イライト）を燃やした
まま放置したところ、若干の黄変とビニロン繊維の硬化
が生じたが布の変形は生じなかった。

この変化は、同程度の目付のノメツクス（デュポン社登
録商標）の布に比べて同程度ないしは若干軽微であると
判定された。一 実施例２ 実施例１と同様のビニロン布に、米国メテコ社製のフレ
ームスプレーガン１２Ｅ型を用いて直径４、’８ｍ、の
アルミニウム線を供給して溶射を行なった。溶射条件は
、酸素流量２．２ノルマル立方メートル／時°、アセチ
レン流ｉ１１．ｏハレマル立方メートル／時、線材供給
速度７Ｋｐ１時、布送り速度２．２ｍ／秒、溶射ガンの
移動速度（１，ｔ　ｍ　／秒、溶射ガンと布の距離２０
０ｍ５．溶射回数６回であった。溶射炎から布が脱出す
る点−・向けて１０＋１１／秒の流速で冷却空気を送り
布を冷却した。

こうして得られた布上のアルミニウム膜の平均厚さは約
３５μｍ１表面は梨地仕上した金属材料のような外観を
示した。手ざわりは原料のビニロン布より若干硬く少し
ザラツキがあるが、不快なほどではない。水平に突き出
した布が支持台先端から４５°下方にひいた線上まで垂
れ下がる圧部によって布のかたさを表面すると、原料の
ビニロン布の７ｃｍに対し１８ぼという値が得られ、溶
射によりかなり硬くなっていることがわかった。しかし
、この値は作業服などに用いて着用上問題になるほどに
大きい値ではない。

この布の耐摩耗性をテーパ一式摩耗試験機にょ坏 ってｍべた。摩耗の鯵点として、布の表面の１／２がビ
ニロン繊維になる点として、摩耗輪Ｃ８−１７、荷重５
００１で摩耗試験を行なったところ、摩耗寿命はｉ、ｏ
ｏｏ回であった。

アルミニウム層の耐剥離性を峙べるためにセロテープの
はＤｆ＝ｊけおよび剥離を２０回くり返えしたが、実質
的な剥離は認められなかった。

この布の耐洗潤性を調べるため市販電気洗濯機（日立製
作所Ｐｌｉ’２５００青空）を用いて合成洗剤０．５％
溶液中で１０分間洗濯したが、実質的な変化はなかった
。

この布の上に重量４ｆの鋼球を５００℃に加熱して乗せ
たが、実質的な変化は見られなかった。

またこの布の上にタバコ（ハイライト）を燃やしたｔま
放置したが、実質的な変化は生じなかっねまたこの布に
市販ガスライターの炎を炎長２鑞に調節したのち接触さ
せ１分間加熱したが、ビニロン繊維の硬化がわずかに認
められたのみで布の変形は生じなかった。この変化は同
程度の目付のノメツクスの布に比べて軽微であると判定
された。

この布の幅１０ｃＷＬ、長さ３０ぼのものの電気抵抗は
約５オームであった。この布は厚さ５０μｍのアルミニ
ウムはくとほぼ同等の電波遮蔽能を有していた。

実施例３ 実施例１のビニロン布の代りに、はぼ同じ目付の木綿、
羊毛、ポリエステル、ナイロン、アクリルの紡績糸の布
を用いて実施例１と同様の条件で処理した。溶射ガンと
布の距離を加減して処理したところ、各材料に対して好
適な距離が存在し、その距離で得られた溶射皮膜はいず
れもすぐれた耐摩耗性、耐剥離性を示した。また得られ
た布はくけ衣服として使用可能な範曲の柔軟性、通気性
を示した。得られた布はくけすぐれた耐熱性、耐炎性を
有してい／こ。

比＠例１ 実施例１において布速シを停止し、溶射ガンと布の距離
を加減して処理を行なったが、ビニロン繊維が溶融しな
い距離では溶射皮膜が形成されず、溶射皮膜が形成され
る条件ではビニロン繊維の溶融が起った。

溶射ガンの速紋全０．１　ｍ　／秒まで上げるとビニロ
ン繊維が溶融せずに溶射皮膜が形成される条件が出て来
る。この時には溶射材料の飛散する割合が犬きく皮膜の
成長が遅かった。

実施例４ 実施例２のビニロン布の代シにほぼ同じ目付の木綿、羊
毛、ポリエステル、ナイロン、アクリルの紡績糸の布を
用い実施例２と同様の条件で処理したところ、いずれも
耐摩耗性、耐剥離性のすぐれた溶射皮膜が得られた。ま
た、得られた布は衣服として使用可能な範囲の柔軟性、
通気性を示し、すぐれた耐熱性、耐炎性を有していた。

実施例５ 実施例２のビニロン布の代りに目付８０〜１００ｆ／ｒ
ｌのポリエステル、ナイロン、ビニロン智アクリルの長
繊維の布を用い実施例２と同様の条件で処理したところ
、いずれも耐摩耗性、耐剥離性のすぐれた溶射皮膜が得
られた。

実施例６ 実施例２のビニロン布の代シに寒冷紗（密度８本／イン
チ×８本／インチ）を用い、実施例２と同様の条件で処
理したところ、アルミニウムの溶射皮膜は布の背面まで
皮覆し、すぐれた耐光性および電波遮蔽性を示した。

実施例７ 実施例１のアルミナチタニア系のセラミックス粉体の代
シに、アルミナ（メテコ１０５　Ｓ　Ｆ’　）、酸化ク
ロム（メテコ１０６Ｆ）、ジルコニア（メテコ２０１Ｎ
Ｓ　）、モリブデン（メチコロ３）、１７％コバルト−
タングステンカーバイ）”　系？　−メット（メチコア
３ＦＮＳ−１）の溶射を行なったところ、いずれの場合
にも均一良好な溶射皮膜が形成された。

実施例８ 実施例２のアルミニウム線の代シに、亜鉛、銅、ニッケ
ル、炭素鋼（メテコ社スズラスチールナ１０）、ステン
レス（ｓＵｓａｏ４）の溶射を行なったところ、りずれ
の場合にも良好な溶射皮膜が形成された。

実施例９ 実施例２で得られたアルミニウム溶射したビニロン布に
、さらに同じ溶射ガンを用いてステンレス線（ＳＵＳ３
０４）を供給して溶射を行なった。

溶射条件はアルミニウムの場合と同一であった。

得られたステンレス膜の厚さは平均１０μｍであった。

表面は梨地仕上した金属材料のような外観を示すが、手
ざわりは粗硬でやすシ状であった。布は実施例２で得ら
れたものよりもさらに若干硬くなっていたが衣服に使用
できる範囲の柔軟性を保っていた。テーパー摩耗試験機
によるステンレス皮膜の摩耗寿命は８００回であった。

・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合材料の表面の電子顕微鏡写真であ
る。第２図はごく少量溶射を行なったときに繊維に付着
した無機物粒子が示す形態の電子顕微鏡写真である。第
３図は本発明を実施する際に用いる加工装置の要部略図
である。第４図は本発明を実施する際に用いる別の態様
の力ｌ工装置の要部略図である。第５図はさらに別の態
様の力■工装置の要部略図である。 特許出願人　株式会社　り　ラ　し 代理人弁理士本多　堅 第２１゛に１ 茅ｑ圓 −−−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）主として有機繊維からなるシート状物と。 該有機繊維の融点よシも高い融点を有する無機物の溶射
   成形物からなることを特徴とする有機繊維と無機物の複
   合材料。 ２）主として有機繊維からなるソート状物に。 該有機繊維の融点よシも＾い融点を有する無機物の融着
   性微粒子を関温流体により溶射して該シート状物上に成
   形ｖｌＪｆ、形成させるに際し、該シート状物と高温流
   体の中心軸の相対速度な（Ｊ−１−１０Ｑ　ｍ　／秒ト
   Ｌ、　カｌ；）ｉ！Ｅ’−ト状物カ前記高温流体から離
   れた直後に急冷することを％徴と１−る有機繊維と無機
   物の複合材料の製造方法。