JP2004082667A - 複合鉛板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線防御等に用いられる鉛板と鉄板等を接合させた複合鉛板であり、鉛板と鉄板等の接合と、接合後の機械加工その他の２次加工が容易で、耐久性を向上させて、用途を広汎にした複合鉛板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】鉛板２と鉄板や銅板からなる金属板３とに半田や錫、亜鉛等の低融点金属からなる介在金属４を介在させる。介在金属４を挟んで鉛板２と金属板３とを重畳させた積層板１０を、加熱装置１１等で加熱して介在金属４が溶融した状態で該積層板１０に加圧する。その後、放冷すれば、介在金属４が固化して、鉛板２と金属板３とが接合して複合鉛板１となる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｘ線等を含む高周波電磁線その他の放射線の防御や防音、耐食性等が要求される建造物や各種装置に用いられるのに適した複合鉛板及びその製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
原子力関連施設における建造物や構造物、装置、測定機器等、あるいは医療機器や医療用各種備品等に用いられる材料では放射線を防御する必要がある場合がある。また、構造物や装置等の用途によっては電波シールドを行う必要があり、建築用壁材や床材、屋根材、装飾パネル、事務用衝立、パーティッション、ダクトや配管用材料、自動車用部品その他の一般工業用材料では、防音や断熱が求められるものがある。また、化学装置用の液漕等の材料、自動車用部品その他の一般工業用材料、電気化学工業用合板電極等にあっては、耐食性が要求されるものがある。このように、放射線防御や防音、断熱、耐食性等が要求される構造物や装置の材料に、鉛板を主体とした複合鉛板が用いられる場合がある。
【０００３】
前記複合鉛板は、鉛板と銅板や鉄板とを接合して構成されており、これらの板材を接合する方法として、スポットホモゲンによる方法や接着剤による方法がある。スポットホモゲンによる接合では、鉛板と金属板とが部分的に接合され、接着剤によるものは鉛板と金属板に接着剤を塗布して行うため、全体で接合させることができる。
【０００４】
また、複合鉛板に切断や曲げ加工等の機械加工を行って所望の形状に加工する場合には、鉛板と金属板とを各別に機械加工を施して所望の形状にした後に接合することによって、複合鉛板の歪みや、鉛板と金属板との接合部が剥離する原因を除去することが一般的に行われている。これは、スポットホモゲンによる接合では、部分接合であるため強度が十分とならないおそれがあり、接合後に機械加工を施した場合、スポットホモゲン部分の切断が考えられるからである。また、接着剤による接合では、機械加工時に発生する熱や応力による接着部分の剥離が考えられるからである。このため、予め必要なサイズや形状に各別に加工した鉛板と金属板とを接合した後に、塗装その他の処理の２次加工が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スポットホモゲンによる接合方法では、以下のような問題がある。この接合方法では、手作業に依存する場合が多く、作業に熟練が要求されると共に、作業時間が長くなってしまっている。また、スポットホモゲン部以外は鉛板と金属板との間に隙間が形成された状態となっている。この隙間に水分等が浸入することにより、鉛板と鉄板の接合構造では錆が発生し、装置等の内外部を腐食させるおそれがある。しかも、錆が成長した場合には、鉛板と鉄板との接合部が剥離してしまい、複合鉛板としての機能を果たさなくなるおそれがある。また、複合鉛板のサイズや形状によりスポットホモゲン加工が困難な構造物や、加工できないものがあり、加工される構造物によってはその品質が施工者の技能等に左右されるものがあった。
【０００６】
他方、接着剤による接合方法では、接合強度が十分でないため、鉛板と金属板との接合後に機械加工を施すことが難しい。したがって、接合前の機械加工が必須となるが、加工精度が低い場合には接合部に空気が封入されてしまって、接合不良となるおそれがある。また、複合鉛板が複雑な形状の場合も、空気を封入させないようにして接合する作業が難しく、接合不良となるおそれがある。このため、加工精度を高くすると共に、形状を単純化する必要があり、コストが高くなって、用途が限られてしまっていた。また、通常の接着剤は焼き付け塗装による加熱温度（１２０°〜１３０°）に耐えられないため、焼き付け塗装処理が必要となる場合には耐熱性の接着剤を必要とすることになる。しかし、耐熱性接着剤は高価であり、固化時間が約１日かかることも問題となっていた。さらに、焼き付け塗装処理を接合前に行う場合には、塗装後の接合作業中に塗膜を損傷させてしまうおそれがある。しかも、接着剤は放射線等によって劣化させられ、鉛板と金属板との接合強度が低下し、これらが剥離してしまうおそれがあるから、放射線の防御に使用し難かった。
【０００７】
そこで、この発明は、鉛板と金属板との接合を容易にし、接合後の機械加工や所望の加工処理等の２次加工が容易で、耐久性を向上させると共に、外観の見栄え等を良好にした複合鉛板及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る複合鉛板は、鉛板と金属板とが接合してなる複合鉛板において、鉛板と金属板との間に溶融金属を介在させ、該溶融金属によって鉛板と金属板とを接合したことを特徴としている。
【０００９】
鉛板と金属板とは前記溶融金属が介在されて接合しているから、これら鉛板と金属板とは全面で接合される。また、これら鉛板と金属板とは強固に接合された状態にあり、接合後の切断や曲げ加工等の機械加工や、塗装等の加工処理を容易に行うことができる。
【００１０】
また、請求項２の発明に係る複合鉛板は、前記金属板は鉄板または銅板であることを特徴としている。
【００１１】
ここで、鉄板には、例えばステンレス材その他、組成の如何に拘わらず合金鋼板等を含み、銅板には銅合金板や銅箔を含む。すなわち、鉛板と鉄板または銅板とを接合した複合鉛板である。
【００１２】
また、請求項３の発明に係る複合鉛板は、前記溶融金属は、鉛板または金属板の少なくともいずれか一方に対し密着度が高く、融点が低いものであることを特徴としている。
【００１３】
これらの溶融金属は、例えば焼き付け塗装処理を施した場合に、焼き付け温度でも溶融しない程度の低融点であることが望ましい。このため、溶融金属としては、半田、錫、亜鉛等が用いられる。
【００１４】
そして、この発明に係る複合鉛板を製造する方法としては、鉛板と金属板とが接合してなる複合鉛板の製造方法において、前記金属板の表面を溶融金属主体で、前記鉛板の表面を溶融金属副体で、それぞれメッキまたはコーティングし、鉛板と金属板との接合面に溶融金属副体の粉末または箔を介在させ、または介在させずに、鉛板と金属板とを接合面で重畳させた状態で加熱して、前記溶融金属主体及び溶融金属副体からなる介在金属を溶融させ、加熱とほぼ同時に、または加熱後にこれら鉛板と金属板とを加圧して鉛板と金属板とを接合することを特徴としている。
【００１５】
鉛板と金属板とを重畳させた状態で加熱する際には、ハロゲン炉を含む電気炉や高周波誘導加熱装置、ガス炉等を利用して、介在金属を溶融させる。また、炉内をローラに挟持させて搬送させながら加熱すれば、加熱と加圧とをほぼ同時に行うことができる。あるいは、別途加圧装置を炉内に配置して、鉛板と金属板とに加圧する。または、介在金属が適宜に溶融した状態で炉から取り出し、その直後にローラ間を通過させたりプレス装置等に供して加圧する。加圧によって介在金属が鉛板と金属板とに密着して、冷却されることによりこれらが接合される。鉛板と金属板とは介在金属を介して接合されているから、接合が強固であり、接合後の機械加工等も容易に行うことができる。
【００１６】
また、請求項５の発明に係る複合鉛板の製造方法は、前記金属板は鉄板または銅板であることを特徴としている。
【００１７】
ここで、鉄板には、例えばステンレス材その他、組成の如何に拘わらず合金鋼板等を含み、銅板には、銅合金板や銅箔を含む。すなわち、鉛板と鉄板または銅板とを接合した複合鉛板となる。
【００１８】
また、請求項６の発明に係る複合鉛板の製造方法は、前記溶融金属主体は半田あるいは錫、亜鉛のいずれかであり、前記溶融金属副体は半田あるいは錫であることを特徴としている。
【００１９】
溶融金属主体及び溶融金属副体は、例えば接合後に焼き付け塗装処理を行う場合には、焼き付け温度によっても容易に溶融しない金属であることが望ましい。このため、半田や錫、あるいは亜鉛を用いることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図示した好ましい実施形態に基づいて、この発明に係る複合鉛板及びその製造方法を具体的に説明する。図１〜図３には、この複合鉛板のそれぞれ第１〜第３実施形態の概略の構造を断面図で示してある。
【００２１】
図１に示す第１実施形態に係る複合鉛板１は、鉛板２に金属板３を接合した構造とされており、これら鉛板２と金属板３との間に介在金属４が介在されている。また、図２に示す第２実施形態に係る複合鉛板６は２枚の鉛板２の間に金属板３が挟まれた構造とされており、鉛板２のそれぞれと金属板３との間に介在金属４が介在されている。さらに、図３に示す第３実施形態に係る複合鉛板８は２枚の金属板３の間に鉛板２が挟まれた構造とされており、金属板３のそれぞれと鉛板２との間に介在金属４が介在されている。
【００２２】
前記金属板３としては、鉄板や銅板が用いられる。鉄板としては、一般構造用圧延鋼材や溶接用圧延鋼材、ステンレス鋼材等、組成の如何に拘わらず合金鋼板も含むものである。また、銅板としては、銅合金や銅箔も含むものである。介在金属４としては、加熱することによって溶融し、固化することによって鉛板２と金属板３とを接合させると共に、接合されて形成された複合鉛板１、６、８を焼き付け塗装等の加工処理のために再加熱した場合でも容易に溶融しないものである。例えば、介在金属４は、半田や錫等の単層、または半田と亜鉛、錫と亜鉛等の複合層で構成される。
【００２３】
前記鉛板２と金属板３とを接合するに際して、予め、鉛板２の接合面に半田または錫による溶融金属副体をメッキまたはコーティング処理を施し、金属板３の接合面には半田または錫、亜鉛による溶融金属主体をメッキまたはコーティング処理を施す。コーティングの例として、鉛板２または金属板３の接合面の酸化皮膜を除去するためのフラックスと、半田または錫からなる溶融金属副体の粉末あるいは箔を接合面に載せ、融点まで加熱して溶融金属副体を接合面上で溶融させる。冷却後、腐食の原因となるフラックスを除去して、鉛板３または金属板２へのコーティングが完了する。
【００２４】
そして、コーティングした鉛板２または金属板３のコーティング面の酸化物等を除去し、アセトン脱脂により清浄化する。この接合面間に半田または錫からなる溶融金属副体の粉末あるいは箔を介在させるか、介在させずに直接重畳させて積層板を構成させ、加熱する。
【００２５】
図８及び図９は、積層板１０の製造段階おける積層構造の好ましい例を示しており、図８には積層板１０ａ　を、図９には積層板１０ｂ　を形成する場合を、それぞれ示している。すなわち、図８に示す積層板１０ａ　の場合には、鉛板２の接合面に半田または錫による溶融金属副体１７をメッキあるいはコーティング処理が、金属板３の接合面には半田または錫、亜鉛による溶融金属主体１９をメッキまたはコーティング処理が、それぞれ施される。この場合には、図８に示すように、メッキまたはコーティング処理が施された鉛板２と金属板３との間に、半田または錫からなる溶融金属副体１８の粉末あるいは箔を介在させてある。また、図９に示すように、鉛板２と金属板３との間に溶融金属副体１８を介在させないで、直接重畳させて積層板１０ｂ　とすることもできる。
【００２６】
図４〜図７は前記積層板を加熱し、加圧する実施形態を示す図で、それぞれ第１〜第４実施形態を示している。
【００２７】
図４に示す加熱のための第１実施形態では、鉛板２と金属板３とを重畳させて、図８に示すように前記溶融金属副体１８を介在させた積層板１０ａ　、あるいは図９に示すように該溶融金属副体１８を介在させない積層板１０ｂ　のいずれかの積層板１０（以下、同様に積層板１０ａ　、積層板１０ｂ　のいずれも含む）を電気炉またはガス炉、高周波誘導加熱装置等の加熱装置１１に供する。加熱装置１１には積層板１０を挟持して加圧する一対の搬送ローラ１２が、加熱装置の内部又は外部に設けられており、積層板１０がこの搬送ローラ１２を通過する際に加圧されて、接合面が押圧される。すなわち、加熱装置１１内で加熱されることにより介在金属４が溶融され、搬送ローラ１２を通過後に押圧されて接合面が密着する。そして放置すると冷却され、鉛板２と金属板３との接合が果たされる。なお、介在金属４には、前述したように、前記溶融金属副体１７や溶融金属主体１９、及び必要に応じて介在させた溶融金属副体１８を含んでいる。
【００２８】
また、図５に示す加熱のための第２実施形態では、加熱装置１１に積層板１０を供して介在金属４を溶融させる。この状態で加熱装置１１から取り出し、プレス装置１３で加圧して、鉛板２と金属板３とを接合させるようにしたものである。
【００２９】
また、図６に示す加熱のための第３実施形態では、プレス装置１４の型板１４ａ　にヒータ１４ｂ　を内蔵させてある。すなわち、プレス装置１４で積層板１０を加圧しながら加熱するようにしたもので、加熱することによって介在金属４が溶融し、加圧されることにより該介在金属４が鉛板２と金属板３とに密着して、鉛板２と金属板３とが接合されるものである。
【００３０】
そして、図７に示す加熱のための第４実施形態では、加熱装置１５内に加圧装置１６を収容して、積層板１０を加熱しながら同時に加圧するようにしたものである。適宜に加熱し、介在金属４を溶融させて、加圧することにより介在金属４が鉛板２と金属板３とに密着して、これら鉛板２と金属板３とが接合される。
【００３１】
図４に示す実施形態に係る製造方法により、長さ１８２０ｍｍ、幅９１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの純鉛板２と、金属板３として長さ１８２０ｍｍ、幅９１０ｍｍ、厚さ２．３ｍｍ　の鉄板を使用し、介在金属４として半田を用いて、電気炉にて約２５０℃前後で約３０分間加熱し、ローラによって加圧して接合させて、その後室温にて放冷して試料である複合鉛板１を製造した。この複合鉛板１について、接合状況の確認を破壊試験により行った。その結果、試料用の複合鉛板１にあっては、鉛板２と金属板３との界面が９０％以上の接合を果たし、フラックスや空気の内包がほとんど存しないことを確認した。
【００３２】
また、試料用の複合鉛板１について、ニブラ、シャーリング、コンタマシン、レーザー、ウォータージェットによる切断試験を行い、接合面で剥離が生じないことを確認した。
【００３３】
また、プレス装置を使用してほぼ９０°に折曲して曲げ試験を行った結果、鉛板２を内側と外側のいずれの側にした場合でも接合面に剥離が生じないことを確認した。
【００３４】
さらに、耐熱試験として、切断試験と曲げ試験を行った試料、即ち機械加工後の試料用の複合鉛板１を、焼き付け塗装時の温度である約１３０℃で約１時間加熱したところ、接合面の剥離その他の異常は発生しなかった。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る複合鉛板及びその製造方法によれば、鉛板と金属板とを全面にて強固に接合させられるから、接合後に機械加工を容易に行うことができる。したがって、複合鉛板を所望の形状に加工することが容易となり、熟練を必要とすることなく複雑な形状に成形することができる。しかも、接合には半田や錫、亜鉛などの溶融金属で接合させるから、接合後に焼き付け塗装などの加熱による加工処理を行うことができ、美観を損なうことのない複合鉛板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る複合鉛板の概略構造を示す断面図である。
【図２】この発明の第２実施形態に係る複合鉛板の概略構造を示す断面図である。
【図３】この発明の第３実施形態に係る複合鉛板の概略構造を示す断面図である。
【図４】この発明に係る複合鉛板の製造方法に適した加熱装置及び加圧装置の第１実施形態に係る構造を説明する図である。
【図５】この発明に係る複合鉛板の製造方法に適した加熱装置及び加圧装置の第２実施形態に係る構造を説明する図である。
【図６】この発明に係る複合鉛板の製造方法に適した加熱装置及び加圧装置の第３実施形態に係る構造を説明する図である。
【図７】この発明に係る複合鉛板の製造方法に適した加熱装置及び加圧装置の第４実施形態に係る構造を説明する図である。
【図８】この発明に係る複合鉛板の製造方法に用いられる積層板を製造する際の積層構造の一の例を示す分解図である。
【図９】この発明に係る複合鉛板の製造方法に用いられる積層板を製造する際の積層構造の他の例を示す分解図である。
【符号の説明】
１　複合鉛板
２　鉛板
３　金属板
４　介在金属
６　複合鉛板
８　複合鉛板
１０　積層板
１１　加熱装置
１２　搬送ローラ
１３　プレス装置
１４　プレス装置
１５　加熱装置
１６　加圧装置
１７　溶融金属副体（メッキまたはコーティング）
１８　溶融金属副体（粉末または箔）
１９　溶融金属主体（メッキまたはコーティング）

Claims (6)

1. 鉛板と金属板とが接合してなる複合鉛板において、
   鉛板と金属板との間に溶融金属を介在させ、該溶融金属によって鉛板と金属板とを接合したことを特徴とする複合鉛板。
2. 前記金属板は鉄板または銅板であることを特徴とする請求項１に記載の複合鉛板。
3. 前記溶融金属は、鉛板または金属板の少なくともいずれか一方に対し密着度が高く、融点が低いものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合鉛板。
4. 鉛板と金属板とが接合してなる複合鉛板の製造方法において、
   前記金属板の表面を溶融金属主体で、前記鉛板の表面を溶融金属副体で、それぞれメッキまたはコーティングし、
   鉛板と金属板との接合面に溶融金属副体の粉末または箔を介在させ、または介在させずに、
   鉛板と金属板とを接合面で重畳させた状態で加熱して、前記溶融金属主体及び溶融金属副体からなる介在金属を溶融させ、
   加熱とほぼ同時に、または加熱後にこれら鉛板と金属板とを加圧して鉛板と金属板とを接合することを特徴とする複合鉛板の製造方法。
5. 前記金属板は鉄板または銅板であることを特徴とする請求項４に記載の複合鉛板の製造方法。
6. 前記溶融金属主体は半田あるいは錫、亜鉛のいずれかであり、前記溶融金属副体は半田あるいは錫であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の複合鉛板の製造方法。

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