JPS6311983B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 本発明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からなる新規な有機繊維
と無機物の複合材料の製造方法に関する。本発明
は、有機繊維材料の強さ、軽さ、かさ高さ、柔軟
さと無機物の耐熱性、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
にその製造方法であり、幅広い分野にわたつて新
規な材料として受け入れられる可能性がある。

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つて、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あ
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、メツキ、蒸着が知られている
が、これらの金属膜は一般にきわめて薄く、有機
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属膜は概して強さ、耐久
性が小さい。またメツキ、蒸着は時間がかかり、
消費エネルギーが大きいために概してコストが高
く、ごく限られた用途にしか使えなかつた。ま
た、有機繊維材料とセラミツクスが直接接触して
いる複合材料の製法として、種々の無機化合物を
コートして熱処理しセラミツ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
のコーテイングの際に水などの溶剤を使用しない
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あ
る。そのために、有機繊維材料の片面に塗布した
場合には深く浸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、両面に塗布した場合にはほとんど一体のシー
ト状物になり、柔軟性に乏しく、有機繊維の存在
する利点をほとんど有していないものになる。ま
たコート層をセラミツク化するための熱処理温度
は概して高く、時間が長いため使用できる有機繊
維材料が少ないことも欠点である。また、コーテ
イング液は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、被加工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り、とくに金属材料の
表面加工技術として広く行なわれている。最近で
はセラミツクスなどの表面加工にも用いられるよ
うになつて来ているが、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
の持ち込む熱によつ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言われて
来た。またこれを避けようとして溶射流体の温度
を下げたり、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り繊維材料と接合しな
いと言われて来た。そのため、繊維材料の軟化点
あるいは熱分解温度よりも低い融点を持つ溶射材
料でないと加工できないということが定説になつ
ている。

有機繊維に対する溶射加工の例としては、木綿
の布の上に鉛を溶射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
にはプラズマジエツトによる溶射により、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、ポリエチレン、ポリプロピレン、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あつて、プラズマの最
高温度は10000℃前後の高温になつているものの、
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。
本発明者は、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、本発明に到達したも
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、銅を溶射した場合、
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半硬化状態
の時に銅を溶射すると接合力が強い溶射皮膜が得
られると述べられている。この方法はプラスチツ
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、布はく類と金属の接合に対しては、布は
く類と金属フイルムとラミネート加工と品質的に
もコスト的にも大差ないため、工程の融通性が大
きいラミネート加工のほうが有利と考えられる。
しかし、熱硬化性樹脂よりも耐熱性、耐薬品性の
すぐれた中間層を設ければ、中間層の存在による
布はく中の有機繊維に対する保護作用が大きいの
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り少し融点の低い金
属（合金）を用いた場合、高融点の金属を溶射し
た時、融解の潜熱によつて溶射材料の持ち込む熱
を吸収して保護作用を示す。このような中間層を
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
溶射し、その部分が中間層が存在する部分よりも
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りであることを知つた。

本発明は種々検討した結果、溶射に用いる高温
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より、主とし
て有機繊維からなるシート状物の上に、該有機繊
維の融点よりもはるかに高融点の金属やセラミツ
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れることがわかつた。
溶射によつて生成する成形物の厚さが不足する場
合には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回当り１秒以
下、好ましくは1/10〜1/10000秒とする。具体的
には、溶射ガン、シート状物またはその両方を移
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100ｍ／秒以下とする。具体的な装置として
は、布をゆつくり送りながら溶射ガンをシートと
ほぼ直交する方向にかなり高速で往復させて溶射
する装置、シートをエンドレスベルト状につない
で環状に高速で走行させながら溶射ガンをゆつく
り移動させて溶射する装置、逆転可能な巻取装置
と巻出装置の間にシートを往復させておき、ゆつ
くり移動する溶射ガンを用いて溶射する装置ある
いはシートを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
従がつ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に対し有効である。

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１
ｍ／秒以上、好ましくは10ｍ／秒以上音速以下で
ある。冷却はさらにシート状物の裏面からも行な
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
を設けた固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着させることによ
つて、シート状物が溶射および冷却のための流体
流によつて波打つて溶射が不均一になることが防
止できるためである。

本発明において、溶射されるシート状物は多孔
性であるので、溶射材料が一部、シート状物を透
過して裏まで出てしまう。溶射されるシート状物
を裏面から冷却する装置は、溶射材料が付着しな
い条件に保持する必要があり、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、表面温
度を200℃以下、好ましくは100℃以下に保持す
る。該冷却装置には、溶射されるシート状物を密
着させるための補助装置を付属させることが好ま
しく、さらに溶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が好ましい。

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
層状に一体化していることであり、両成分間の接
合力は有機繊維表面の接合力および両成分の界面
における絡み合い構造によるものと見られる。こ
のような構造は無機物成形物にかなりの不連続性
が存在する条件でも形成可能であり、そのような
不連続性の存在によつて非常に可撓性にすぐれた
耐久性の良い布はく状の複合材料が形成される。
また、無機物成形物を連続性良く形成することに
より光熱化学反応性の高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、シー
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り製造する。ここで、
無機物は放電等によつ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シ
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0.1
ｍ／秒以上100ｍ／秒以下とし、該シート状物が
該高温流体から離れた直後に急冷する。これによ
り、前記シート状物は熱による劣化が進まないう
ちに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
付加することも可能である。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、溶射量が希望の値になるまでこの操作をく
り返えし、無機物をシート状物の上に膜状、スポ
ンジ状あるいは鱗片状等に形成する。ここで、プ
ラズマ流または高温気流に乗つた無機物微粒子
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衝突する。粒子は
それ自身の運動量によつ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
さつて固着する。また一部は繊維の間隙からシー
ト状物の内部に貫通し、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、持つている熱量によつて有機繊維の表面
付近を軟化、溶融させるが、これを十分な速度で
冷却することによつて、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が可能であること
を見出した。無機物粒子は溶射条件を選ぶことに
よつて、連続的な膜状物、断続した膜状物、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
ごく薄く溶射したも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つたことを示して
いる。

溶射は主として有機繊維からなるシート状物に
対し片面から行なつても、また両面から行なつて
もよい。両面から行なう場合、溶射材料は同一で
あつても異なつていてもよい。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、順次高融点のものを溶
射する方法によつてきわめて高融点の溶射材料を
高等率で溶射することができる。とくに金属を溶
射した場合、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、
順次硬度の高いものを溶射することによつて溶射
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。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、さらにその上にセラミツクスを溶射すること
によつてセラミツクス層のひび割れを大幅に少な
くすることができる。さらに、多層状に溶射する
際に、最外層に赤外線反射率の高い金属を溶射し
て主として赤外線の反射によつて効果を発揮する
断熱材を形成することもできる。この目的に好ま
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シート状物
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、紙などの平面的形状の物であ
り、起毛、植毛、フロツク加工、樹脂コーテイン
グ等を行なつ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、フイラー、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。

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は、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、セラミツクスおよび金属とセ
ラミツクスの複合材料であるサーメツトである。
さらに具体的には金属、合金、炭素、ホウ素、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
物である。

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
ジエツ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。

本発明の方法によつ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つている場合には表
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つて圧着するこ
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温度で展延性のある材料とし
ては、金属および合金の中から選ぶことができ
る。各層の材料が展延性を持つならば、多層に溶
射した成形物でも平滑化処理が可能である。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つた後に、その上
に溶射した場合、平滑性が改善される。ただし、
平滑化処理によつて溶射可能な温度条件がせまく
なり、溶射しにくくなる点注意を要する。

溶射成形物の表面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は必らずしも十
分とは言えない。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有効である。
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、シリコーン、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
てはほとんど寄与しないが、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イングは有効で
ある。その他、プラズマ重合による表面加工や熱
処理によつてセラミツクスを生じるような無機化
合物によるコーテイング、低融点のガラスによる
コーテイングも有効である。しかし、有機繊維の
劣化を避けられる条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。

本発明の複合条件は、断熱性が大きく可撓性の
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
較的硬い材料に対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
になつていない。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が、溶射ガ
ンを出たあとについてはまつたく異なると言つて
もよい。本発明の複合材料の製造に対し好適な装
置の数例をつぎに説明する。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
の一例について要部の略図を示す。主として有機
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の上をまわつて巻取装置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。溶射材料は図面に垂直
方向に往復運動する溶射ガン３（溶射材料の供給
装置およびガス、電力の供給装置は省略）によつ
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。シートを透過
した溶射材料はかき取り装置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
ん装置（図示せず）により外部へ排除する。この
ようなローラー、ガンの組合わせを２組以上設け
てシートの両面からの溶射や２種以上の材料の積
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
射皮膜が重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
て配置することも好ましい。シート２の供給、引
取り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
出装置７、冷却ドラム５および巻取装置８を同時
に逆転可能とし、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の走行方向が変
わるときに溶射高温流体流１によつてシート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の移動速度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
ことおよび往路と復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。ゆつ
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がで
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
るまでの所要時間が長いことである。

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を設け、その表面にシー
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８
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0.1〜100
ｍ／秒になるように回転させる。溶射材料は溶射
ガン３によつ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１をシート２が離れる付近
に向かつ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置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
相対速度はいずれの場合でも0.1〜100ｍ／秒に保
つ必要がある。0.1ｍ／秒未満の場合には溶射条
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、100
ｍ／秒に近い速度では溶射ガンの移動は難かし
く、第３図のような冷却ローラーを高速回転させ
る方法のみが実施可能であるが、相対速度が100
ｍ／秒を越すと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。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、装置のスタートアツプの増速時に走
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要が生じる欠点があ
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
が最高になる条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。５
ｍ／秒ま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
資材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炉過
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
合材料は有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劣化を防止
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。

本発明の複合材料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つて供給される
熱あるいは放散する熱を遮断する能力を有する。
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、保温材や断熱材の上張り、
ヒーター付きカーペツトの裏敷き、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。

本発明の複合材料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シート材料の両面に溶射す
ることにより、テント、寒冷紗、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
を示す。アルミニウム、銅、ニツケル、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、制
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、プラスチツクと積層構造にした成
形物が絶縁性を兼ね備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す。従来の可撓性面発熱体
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
布やカーペツトの場合、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つ
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ほ
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
やアスフア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ツ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
もつている。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属製導電材料の
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。セラミツクスの薄板
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。

セラミツ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材お
よび過材としてすぐれた性能を示す。

セラミツクスまたはサーメツトのような硬質の
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材を製造する
場合、通常まず布の目どめコーテイングを行な
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
合材料を研摩材とするためには、有機繊維のシー
ト材料にまずアルミニウム、コバルト、ニツケ
ル、銅のような展延性の良い金属を溶射したのち
セラミツクスまたはサーメツトを溶射すればよ
い。研摩材の粒度が小さい場合には中間にカレン
ダー加工を入れがほうがよい。従来法では研摩材
コーテイ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
明の複合材料で作つ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、溶射したくな
い部分を薄板材料で覆つ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。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、数cmないし数10
cmの間隔で縞状、格子状またはそれ以外のパター
ンで導電層を設ければよい。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、溶射加工後の冷却が非常に難かしい
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。

以下実施例によつて本発明を説明する。

実施例 １ ビニロン紡績糸の布（目付220ｇ／m²、平織、
密度42本／インチ×42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ツクス溶射粉体（メテコ
130SF融点1840℃）を約25μｍの厚みに溶射成形
した。溶射条件は電圧50ボルト、電流160アンペ
ア、アルゴン流量２ノルマル立方メートル／時、
布送り速度2.2ｍ／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
送り方向と直角）0.05ｍ／秒、溶射ガンと布の間
隔120〜140mm、溶射回数16回であつた。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、
手ざわり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
る距離によつて布の硬さを表現すると、原料のビ
ニロン布の７cmに対して10cmという値が得られ、
溶射により少し硬くなつていることがわかつた。
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。

この布の耐摩耗性をテーパー式摩耗試験機によ
つて調べた。摩耗の終点を布の表面の1/2がビニ
ロン繊維になる点として、摩耗輪CS−17、荷重
500ｇで摩耗試験を行なつたところ、摩耗寿命は
300回であつた。

セラミツクス層の耐剥離性を調べた。セロテー
プのはり付けおよび剥離を20回くり返えしたが、
実質的な剥離は認められなかつた。

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青空）により、合成洗剤
0.5％溶液中で10分間洗たくしたが、実質的な変
化はなかつた。

この布の上に重量４ｇ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つた。ま
た、この布の上にタバコ（ハイライト）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つた。こ
の変化は、同程度の目付のノメツクス（デユポン
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。

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4.8
mmのアルミニウム線を供給して溶射を行なつた。
溶射条件は、酸素流量2.2ノルマル立方メート
ル／時、アセチレン流量1.0ノルマル立方メート
ル／時、線材供給速度７Kg／時、布送り速度2.2
ｍ／秒、溶射ガンの移動速度0.1ｍ／秒、溶射ガ
ンと布の距離200mm、溶射回数６回であつた。溶
射炎から布が脱出する点へ向けて10ｍ／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35μｍ、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距離によ
つ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18cmという値が得られ、溶射により
かなり硬くなつていることがわかつた。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ー式摩耗試験機によ
つて調べた。摩耗の終点として、布の表面の1/2
がビニロン繊維になる点として、摩耗輪CS−17、
荷重500ｇで摩耗試験を行なつたところ、摩耗寿
命は1000回であつた。

アルミニウム層の耐剥離性を調べるためにセロ
テープのはり付けおよび剥離を20回くり返えした
が、実質的な剥離は認められなかつた。

この布の耐洗濯性を調べるために市販電気洗濯
機（日立製作所PF2500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
はなかつた。

この布の上に重量４ｇ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つた。ま
たこの布の上にタバコ（ハイライト）を燃やした
まま放置したが、実質的な変化は生じなかつた。
またこの布に市販ガスライターの炎を炎長２cm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
形は生じなかつた。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10cm、長さ30cmのものの電気抵抗は
約５オームであつた。この布は厚さ50μｍのアル
ミニウムはくとほぼ同様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、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
くは衣服として使用可能な範囲の柔軟性、通気性
を示した。得られた布はくはすぐれた耐熱性、耐
炎性を有していた。

比較例 １ 実施例１において布送りを停止し、溶射ガンと
布の距離を加減して処理を行なつたが、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
の溶融が起つた。

溶射ガンの速度を0.1ｍ／秒まで上げるとビニ
ロン繊維が溶融せずに溶初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
が大きく皮膜の成長が遅かつた。

実施例 ４ 実施例２のビニロン布の代りにほぼ同じ目付の
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80〜100
ｇ／m²のポリエステル、ナイロン、ビニロン、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のビニロン布の代りに寒冷紗（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ツクス
粉体の代りに、アルミナ（メテコ105SF）、酸化
クロム（メテコ106F）、ジルコニア（メテコ
201NS）、モリブデン（メテコ63）、17％コバルト
−タングステンカーバイド系サーメツト（メテコ
73FNS−１）の溶射を行なつたところ、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りに、亜鉛、
銅、ニツケル、炭素鋼（メテコ社スプラスチール
＃10）、ステンレス（SUS304）の溶射を行なつ
たところ、い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（SUS304）を供給して溶射を行なつた。溶
射条件はアルミニウムの場合と同一であつた。得
られたステンレス膜の厚さは平均10μｍであつ
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り状であつた。布は
実施例２で得られたものよりもさらに若干硬くな
つていたが衣服に使用できる範囲の柔軟性を保つ
ていた。テーバー摩耗試験機によるステンレス皮
膜の摩耗寿命は800回であつた。

【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つたと
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加工装置の
要部略図である。第５図はさらに別の態様の加工
装置の要部略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主として有機繊維からなるシート状物に、該
   有機繊維の融点よりも高い融点を有する無機物の
   融着性微粒子を高温流体により溶射して該シート
   状物上に成形物を形成させるに際し、該シート状
   物と高温流体の中心軸の相対速度を0.1〜100ｍ／
   秒とし、かつ該シート状物が前記高温流体から離
   れた直後に急冷することを特徴とする有機繊維と
   無機物の複合材料の製造方法。