JP5997717B2 - 放射能防護服用布帛の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉛めっき膜の形成方法に関する。本明細書、本願の特許請求の範囲及び要約書において、「鉛めっき膜」は、鉛だけからなるめっき膜のみならず、鉛をその成分として含有する鉛合金のめっき膜をも意味するものとする。

放射性物質の存在下での作業時に、あるいは放射性レベルの高い現場からの避難時に着用するために、放射能防護服が開発されている。一般に、放射能防護服には、放射線遮蔽能力を有する原子番号が４０以上の鉛やバリウム等の重金属が付加されている。特許文献１には、これらの重金属による重量負担を軽減するとともに、通気性を確保することにより、作業員の作業効率を長時間維持できる放射線防護服が開示されている。

特開２０１４−００２０２９号公報

特許文献１に記載された放射線防護服は、通気性・クッション性に優れた軽量の上衣部と、遮蔽剤が含有された放射線遮蔽シートを有する下衣部により構成されている。遮蔽剤としては、セシウム、バリウム、鉛、等の原子番号の大きい元素の単体又は化合物が用いられる。放射線遮蔽シートは、これらの元素の単体又は化合物の微粒子を、熱可塑性樹脂と混合して成形するという方法により製造される。数平均粒子径が０．５〜３０μｍという微粒子を、熱可塑性樹脂中に均一に分散させることは極めて困難である。このため、製造された放射線遮蔽シートは遮蔽剤の微粒子が熱可塑性樹脂中に点在するものとなり、十分な放射線防護性能が得られない。また、熱可塑性樹脂を加熱して所定の粘度になるように溶解させ、微粒子と混練して混合物とし、混合物を射出成形や押出成形等の加熱成形によりシート状にするという、複雑かつ精密な製造工程が必要となる。この結果、放射線遮蔽シートの歩留まりが悪くなり、製造コストが高くなる。

かかる問題に対処する１つの有効な方法として、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、鉛、等の原子番号の大きい重金属からなる金属膜を布帛の表面に形成して、放射線遮蔽シートを製造する方法が考えられる。しかし、このような重金属の金属膜を、絶縁性基材である布帛の表面に、十分な厚さが得られるように効率的に形成する技術は、これまで開発されていない。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、鉛めっき膜を、布帛を始めとする絶縁性基材の表面に、十分な厚さが得られるように効率的に形成することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る放射能防護服用布帛の製造方法は、
ポリエステル布帛の表面に鉛めっき膜を形成してなる放射能防護服用布帛の製造方法であって、
前記ポリエステル布帛を２０〜９０℃の範囲内に保たれた０．１ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌのアルカリ性溶液に浸漬することによりポリエステル布帛の表面を粗化する工程と、
前記粗化されたポリエステル布帛の表面に電位を付与した後に金属化合物触媒が含まれた溶液に１〜３分間浸漬することにより前記ポリエステル布帛の表面に金属化合物触媒を吸着させる工程と、
前記金属化合物触媒が吸着したポリエステル布帛を、活性化剤を含む溶液に１〜３分間浸漬して前記金属化合物触媒を金属化させ、前記ポリエステル布帛の表面に第１の金属膜を形成する工程と、
前記第１の金属膜を置換めっきして第２の金属膜を形成する工程と、
前記第２の金属膜の上にＰｂ（ＢＦ _４ ） _２ 、ＨＢＦ _４ 、及び、Ｈ _３ ＢＯ _４ を配合した鉛めっき液を用いて鉛めっき膜を形成する工程と、
を含む。

前記ポリエステル布帛の表面を粗化する工程の前に、前記ポリエステル布帛の表面の汚れを除去する工程を含むことが好ましい。
また、前記ポリエステル布帛の表面を粗化する工程は、ポリエステル布帛を４０℃±５℃の範囲内に保たれた０．１ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム溶液に１〜３分間浸漬させた後に引き上げて水洗する工程であることが好ましい。

前記第２の金属膜は銅を含有することが好ましい。

前記第１の金属膜を置換めっきして第２の金属膜を形成する工程はポリエステル布帛を無電解銅めっき液に浸漬する無電解めっきによることが好ましい。
また、前記無電解めっきは無電解銅めっき液の温度を２０〜６０℃に制御して行うことが好ましい。

前記金属化合物触媒はパラジウム化合物であることが好ましい。

前記ポリエステル布帛はポリエステル１００％の布帛であることが好ましい。

本発明によれば、鉛めっき膜を、布帛を始めとする絶縁性基材の表面に、十分な厚さが得られるように効率的に形成することができる。これにより、十分な放射線防護性能を有する放射線遮蔽シートを歩留まり良く製造することができる。さらに、表面に鉛めっき膜が形成された絶縁性基材を有する製品を、効率良く製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態に係る鉛めっき膜の形成方法は、基本的には、絶縁性基材の表面を粗化する工程と、粗化した絶縁性基材の表面に触媒を吸着させる工程と、触媒を金属化して絶縁性基材の表面に金属膜を形成する工程と、金属膜の上に鉛めっき膜を形成する工程とからなる。

絶縁性基材としては、実質的に絶縁性の（導電性の小さい）無機材料からなる基材及び有機材料からなる基材がある。絶縁性の無機材料としては、例えば、ケイ酸ガラス、アクリルガラス、カルコゲンガラス等のガラスや、シリカ、アルミナ、炭化窒素、炭化珪素等のセラミックスがある。

有機材料は一般的に絶縁性であり、木材、天然樹脂、合成樹脂、天然ゴム、合成ゴム、紙、天然繊維、合成繊維、及び天然繊維又は合成繊維からなる布帛等がある。合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル等がある。合成繊維としては、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維等がある。

天然繊維又は合成繊維からなる布帛としては、綿布帛、ポリエステル系の布帛、アクリル系の布帛、ポリウレタン系の布帛等がある。本発明者らは、本実施の形態に係る鉛めっき膜の形成方法において、ポリエステル系の布帛をめっきの対象とした場合に、より効率的に鉛めっき膜が形成されることを知見した。特に、ポリエステル１００％の布帛に鉛めっき膜を形成することが好ましい。

本実施の形態に係る絶縁性基材としては、これらの無機材料又は有機材料の単体からなる基材のみならず、複数の無機材料の混合物、複数の有機材料の混合物、及び無機材料と有機材料の混合物からなる基材も含まれる。このような無機材料及び／又は有機材料からなる絶縁性基材の表面に、本実施の形態に係る鉛めっき膜の形成方法により、鉛めっき膜を形成することができる。

以下、本実施の形態に係る鉛めっき膜の形成の手順について説明する。まず、絶縁性基材の表面を粗化する処理が行われる。絶縁性基材の表面を粗化する方法としては、サンドブラスト、プラズマ処理等の乾式法や化学薬品を用いる湿式法を適用することができる。粗化する絶縁性基材の化学的特性を考慮して最適な方法を選択することができる。

プラズマ処理によって、絶縁性基材の表面には、エッチングによる粗化、高エネルギー活性種による樹脂構成元素の脱離と分岐架橋化や不飽和化等が起こり、親水性が付与される。プラズマ処理装置としては、常温プラズマ処理装置やマイクロ波低温酸素プラズマ処理装置がある。

湿式法による絶縁性基材の表面を粗化する処理には、硫酸等の酸性溶液又は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性溶液が使用される。例えば、ナイロン（ポリアミド樹脂）やエポキシ樹脂の場合には、０．１ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム溶液又は０．１ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム溶液を使用することができる。酸性溶液又はアルカリ性溶液の温度は、２０〜９０℃の範囲内に保たれることが好ましい。酸性溶液又はアルカリ性溶液に絶縁性基材を浸漬する処理時間は、１０秒〜１０分の範囲とすることが好ましい。

なお、絶縁性基材の表面を粗化する前の処理として、絶縁性基材の表面の汚れを除去する処理を行うことが好ましい。絶縁性基材の表面の汚れを除去する方法としては、脱脂剤を用いて油性の汚れを除去する脱脂処理等がある。

粗化された絶縁性基材の表面に触媒を吸着させる方法としては、絶縁性基材の表面に電位を付与した後に、触媒付与剤の溶液に浸漬する方法がある。触媒としては、続く金属膜を形成する処理に用いられる金属に適した触媒を吸着させることが好ましい。例えば、無電解銅めっきの触媒としては、パラジウム、金、銀、白金等の金属からなる化合物が適している。

触媒を金属化して絶縁性基材の表面に金属膜を形成する方法としては、無電解めっきによることが好ましい。無電解めっき法においては、絶縁性基材を還元剤が含まれるめっき液に浸漬することで、めっき液に含まれる還元剤の酸化によって放出される電子により、絶縁性基材の表面に金属膜を析出させる。還元剤としては、一般的にホルムアルデヒドが用いられる。還元剤としてホルムアルデヒドを用いて、例えば無電解銅めっきを行う場合には、無電解銅めっき液の温度を好ましくは２０〜６０℃、より好ましくは３０〜５０℃に制御して行う。

還元剤としてホルムアルデヒドを含有しない無電解めっき液を使用してもよい。このような無電解めっき液としては、例えば、特開２０１３−２３４３４３号公報に開示された、水溶性銅塩と、還元剤としてアミノボラン又はその置換誘導体とを含み、錯化剤としてのポリアミノポリホスホン酸と、アニオン界面活性剤と、アンチモン化合物と、含窒素芳香族化合物とを含有する無電解銅めっき液がある。この無電解銅めっき液を用いた無電解銅めっき処理時の温度としては、無電解銅めっき液の浴温を２０〜９０℃、好ましくは４０〜８０℃、より好ましくは６０〜７０℃に制御して行う。

上記のいずれの無電解銅めっき液を用いる場合でも、無電解銅めっき処理時間としては、特に限定されるものではなく、所望とする膜厚となるように適宜設定すればよい。具体的には、例えば３０秒〜１５時間程度とすることができる。

また、無電解銅めっき処理を行うにあたっては、めっき処理の進行により、銅イオンが還元剤によって金属銅に還元されて絶縁性基材上に析出していく結果、めっき液中の銅イオン濃度や還元剤濃度が低下し、またｐＨも変化することになる。したがって、連続的に又は定期的に、無電解銅めっき液中に、銅イオン源としての水溶性銅塩、還元剤、錯化剤、その他添加剤を補給して、それらの濃度を一定の濃度範囲に維持させておくことが好ましい。無電解銅めっき液は、必要に応じて、エアバブリング等の方法で攪拌することが好ましい。

以下、本発明が実施例によりさらに具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。

本実施例においては、鉛めっき膜を形成する対象となる絶縁性基材として、布帛が用いられた。布帛としては、ポリエステル系の布帛が使用された。

まず、ポリエステル布帛の表面の汚れを除去するために、脱脂処理が行われた。具体的には、脱脂剤を用いて、ポリエステル布帛の表面の油分等の汚れを膨油させて、浮かせて除去した。本実施例においては、脱脂剤として奥野製薬工業(株)のアルカリ性脱脂剤、エースクリーンＡ−２２０（商品名）が用いられた。エースクリーンＡ−２２０を３０〜５０ｇ／Ｌの割合で溶解させた溶液に、ポリエステル布帛を５分間浸漬させた。その後、ポリエステル布帛を引き上げて水洗した。

次に、脱脂されたポリエステル布帛の表面を粗化して、密着性を向上させる整面処理が行われた。整面処理として、ポリエステル布帛を、４００ｇ／Ｌの水酸化カリウム溶液に１〜３分間浸漬させた。この間、水酸化カリウム溶液は、４０℃±５℃の温度範囲に保たれた。その後、ポリエステル布帛を引き上げて水洗した。

次に、ポリエステル布帛の表面に電位を付与して、続く触媒吸着処理における触媒の吸着を促進させるために、第１活性化処理が行われた。本実施例においては、奥野製薬工業(株)のプラスチック用めっき処理薬品、コンディライザーＦＲコンク（商品名）が表面調整剤として用いられた。５０ｍｌ／ＬのコンディライザーＦＲコンク溶液に、ポリエステル布帛を１〜３分間浸漬させた。

次に、ポリエステル布帛の表面に触媒を吸着させる処理が行われた。本実施例においては、触媒として、塩化パラジウム(Ｐｄ(II)Ｃｌ_２)が用いられた。塩化パラジウム触媒をポリエステル布帛の表面に吸着させるため、奥野製薬工業(株)のプラスチック用めっき処理薬品キャタリストＣ（商品名）が、触媒付与剤として用いられた。６０ｍｌ／ＬのキャタリストＣ、１８０〜２００ｍｌ／Ｌの濃塩酸を含有する溶液に、ポリエステル布帛を１〜３分間浸漬させた。

次に、ポリエステル布帛の表面に吸着させた塩化パラジウムを金属化させる第２活性化処理が行われた。本実施例においては、活性化剤として、奥野製薬工業(株)のＯＰＣ−５５５アクセレーターＭ（商品名）が用いられた。１００ｍｌ／ＬのＯＰＣ−５５５アクセレーターＭの溶液に、塩化パラジウム触媒を吸着させたポリエステル布帛を１〜３分間浸漬させた。この処理によって、ポリエステル布帛の表面に吸着させた塩化パラジウムが金属化され、金属パラジウムとなった。

次に、ポリエステル布帛の表面の金属パラジウムを置換めっきすることにより、ポリエステル布帛の表面に銅めっき膜が形成された。表面に金属パラジウムが吸着されたポリエステル布帛を、ホルムアルデヒドを還元剤として含有する無電解銅めっき液に浸漬することによって、無電解銅めっき処理が行われた。無電解銅めっき液としては、ホルムアルデヒドを還元剤として含有するめっき液が用いられた。無電解銅めっき液の温度は、４０℃±５℃に制御された。銅めっき膜の形成速度は、１μｍ／１０ｍｉｎであった。

次に、表面に銅めっき膜が形成されたポリエステル布帛に対して、鉛めっき処理が行われた。鉛めっき処理により形成される鉛めっき膜の厚さは、通電時間及び通電量により変化するので、銅めっき膜が形成されたポリエステル布帛について、最適な条件が決定される。本実施例においては、鉛めっき処理を行うための鉛めっき液として、下記の配合を有するめっき液を用いた。
Ｐｂ（ＢＦ_４）_２ ３００ｇ／Ｌ
ＨＢＦ_４ ３０ｇ／Ｌ
Ｈ_３ＢＯ_４ ４０ｇ／Ｌ

このめっき液に銅めっき膜が形成されたポリエステル布帛を浸漬し、槽電圧６Ｖ、めっき液温度３０℃±５℃の条件下で鉛めっき処理が行われた。１００ｃｍ^２あたり１７．４Ａの電流を通電させた場合の鉛めっき膜の形成速度は、１０μｍ／ｍｉｎであった。このように、本実施例の鉛めっき膜の形成方法においては、高い形成速度で効率的に、ポリエステル布帛に鉛めっき膜を形成することができた。

以上説明したように、本実施の形態及び実施例に係る鉛めっき膜の形成方法は、鉛めっき膜を、布帛を始めとする絶縁性基材の表面に十分な厚さが得られるように効率的に形成することができる。これにより、十分な放射線防護性能を有する放射線遮蔽シートを始めとする、表面に鉛めっき膜が形成された絶縁性基材を有する製品を、歩留まり良く製造することができる。

上記実施例では、布帛としてポリエステル系の布帛を用いた場合について説明した。これに限られるものではなく、ポリエステル系以外のナイロン系、ポリウレタン系、ビニロン系、等の布帛の表面に鉛めっき膜を形成することもできる。

上記実施例では、絶縁性基材として布帛を用いた場合について説明した。これに限られるものではなく、実質的に絶縁性の無機材料及び／又は有機材料からなる他の基材の表面にも、鉛めっき膜を形成することができる。

上記実施の形態及び実施例においては、鉛めっき膜として鉛のみからなるめっき膜を形成する方法について説明した。これに限られるものではなく、鉛めっき膜として、鉛をその成分として含有する鉛合金のめっき膜を形成することもできる。例えば、鉛−アンチモン合金めっき膜を形成することもできる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態及び実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明に係る鉛めっき膜の形成方法は、十分な放射線防護性能を有する放射線遮蔽シートの製造に適している。さらに、表面に鉛めっき膜が形成された絶縁性基材を有する製品の製造に適している。

Claims (8)

1. ポリエステル布帛の表面に鉛めっき膜を形成してなる放射能防護服用布帛の製造方法であって、
   前記ポリエステル布帛を２０〜９０℃の範囲内に保たれた０．１ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌのアルカリ性溶液に浸漬することによりポリエステル布帛の表面を粗化する工程と、
   前記粗化されたポリエステル布帛の表面に電位を付与した後に金属化合物触媒が含まれた溶液に１〜３分間浸漬することにより前記ポリエステル布帛の表面に金属化合物触媒を吸着させる工程と、
   前記金属化合物触媒が吸着したポリエステル布帛を、活性化剤を含む溶液に１〜３分間浸漬して前記金属化合物触媒を金属化させ、前記ポリエステル布帛の表面に第１の金属膜を形成する工程と、
   前記第１の金属膜を置換めっきして第２の金属膜を形成する工程と、
   前記第２の金属膜の上にＰｂ（ＢＦ _４ ） _２ 、ＨＢＦ _４ 、及び、Ｈ _３ ＢＯ _４ を配合した鉛めっき液を用いて鉛めっき膜を形成する工程と、
   を含む、放射能防護服用布帛の製造方法。
2. 前記ポリエステル布帛の表面を粗化する工程の前に、前記ポリエステル布帛の表面の汚れを除去する工程を含む、請求項１に記載の放射能防護服用布帛の製造方法。
3. 前記ポリエステル布帛の表面を粗化する工程は、ポリエステル布帛を４０℃±５℃の範囲内に保たれた０．１ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム溶液に１〜３分間浸漬させた後に引き上げて水洗する工程である請求項１又は２に記載の放射能防護服用布帛の製造方法。
4. 前記第２の金属膜は銅を含有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射能防護服用布帛の製造方法。
5. 前記第１の金属膜を置換めっきして第２の金属膜を形成する工程はポリエステル布帛を無電解銅めっき液に浸漬する無電解めっきによる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射能防護服用布帛の製造方法。
6. 前記無電解めっきは無電解銅めっき液の温度を２０〜６０℃に制御して行う請求項５に記載の放射能防護服用布帛の製造方法。
7. 前記金属化合物触媒はパラジウム化合物である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射能防護服用布帛の製造方法。
8. 前記ポリエステル布帛はポリエステル１００％の布帛である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射能防護服用布帛の製造方法。