JP6519048B1 - 積層体及びスパッタシート - Google Patents

Abstract

【課題】耐燃性に優れ、スパッタシート等に応用することができる積層体、及びこれを用いたスパッタシートを提供する。【解決手段】高分子フィルム層１５と、高分子フィルム層１５の一面側に形成された第１接着剤層１４と、第１接着剤層１４の表面に形成された第１グラファイト層１３と、第１グラファイト層１３の表面に形成された第２接着剤層１２と、第２接着剤層１２の表面に形成された第２グラファイト層１１と、を備える積層体１、及び、これを用いたスパッタシート。【選択図】図１

Description

本発明は、スパッタシート等に応用することができる積層体及びこれを用いたスパッタシートに関する。

溶接作業を行う際に、飛散する高温の火花やノロから作業者や作業箇所の周囲を保護するため、スパッタシートが用いられている。

こうしたスパッタシートとして、従来、アクリロニトリル系繊維、レーヨン繊維、ピッチ系繊維、フェノール系繊維等の有機繊維を既知の手法で耐炎化処理した繊維材料から製造された布が用いられている（特許文献１参照）。

特開平１１−１７９５５０号公報

しかし、上述した布製のスパッタシートは、十分な耐燃性を備えているものとは言えず、厚い鉄板を溶接する際等に発生する高温かつ大量の火花やノロに晒されると、燃焼して穴が開いてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、耐燃性に優れ、スパッタシート等に応用することができる積層体、及びこれを用いたスパッタシートを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る積層体は、高分子フィルム層と、前記高分子フィルム層の一面側に形成された第１接着剤層と、前記第１接着剤層の表面に形成された第１グラファイト層と、前記第１グラファイト層の表面に形成された第２接着剤層と、前記第２接着剤層の表面に形成された第２グラファイト層と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る積層体によれば、耐燃性に優れた積層体を提供することができる。

上記発明においては、前記第１グラファイト層及び前記第２グラファイト層の少なくとも一方が人造グラファイトを含むように構成してもよい。これにより、安価で、放熱性及び耐熱性に優れ、機械的強度にも優れた積層体を提供することができる。

上記発明においては、前記高分子フィルム層の厚さは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、前記第１グラファイト層の厚さは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、前記第２グラファイト層の厚さは５μｍ以上１０００μｍ以下であるように構成してもよい。これにより、十分な耐燃性及び機械的強度を備えつつ、積層体の厚みの増加を防止することができる。

上記発明においては、前記高分子フィルム層がポリイミドからなるよう構成してもよい。これにより、積層体の機械的強度を増すことができ、折り曲げた際に破れてしまうことを防止することができる。

また、本発明は、上述した積層体を用いたスパッタシートであることを特徴とする。

本発明に係るスパッタシートによれば、耐燃性に優れ、高温の火花やノロが飛散しても穴が開くことが効果的に防止されると共に、機械的強度にも優れ、折り曲げた際に破れてしまうことも防止することができる。

上述した構成からなる本発明によれば、耐燃性に優れた積層体を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る積層体を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る積層体の製造の第１工程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る積層体の製造の第２工程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る積層体の製造の第３工程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る積層体の製造の第４工程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る積層体の製造の第５工程を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るスパッタシートに火を当てた様子を示す写真である。 本発明の実施形態に係るスパッタシートをノロ受けに用いた様子を示す写真である。 本発明の実施形態に係るスパッタシートを火花受けに用いた様子を示す写真である。 他のスパッタシートをノロ受けに用いた様子を示す写真である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る積層体１を示す模式図である。
なお、本願において「ノロ」とは、溶接部に生じる非金属物質のことを指す。「ノロ」は、一般に「スラグ」とも呼ばれており、通常は、溶接する部材の表面を覆う被覆材などに由来して発生する。

積層体１は、高分子フィルム層１５と、高分子フィルム層１５の一面側に形成された第１接着剤層１４と、第１接着剤層１４の表面に形成された第１グラファイト層１３と、第１グラファイト層１３の表面に形成された第２接着剤層１２と、第２接着剤層１２の表面に形成された第２グラファイト層１１と、を備えて構成されている。

高分子フィルム層１５は、基材として役割を有するものであり、積層体１に機械的強度を与える。本実施形態においては、高分子フィルム層１５は、機械的強度と耐熱性を有する観点からポリイミドからなるが、機械的強度と耐熱性を有するものであれば、特に制限されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルファイド、ポリメチルメタクリレートなどを高分子フィルム層１５に用いることができる。
高分子フィルム層１５の厚さは、通常は１０μｍ以上１０００μｍ以下であるが、特に制限されず、例えば、１５μｍ以上５００μｍ以下、２０μｍ以上２００μｍ以下、２５μｍ以上１００μｍ以下、３０μｍ以上８０μｍ以下、３４μｍ以上７５μｍ以下などであってもよい。
このポリイミドからなる高分子フィルム層１５は、破壊強度が２００ＭＰａ以上６００ＭＰａ以下、伸度が４０％〜９０％、熱分解温度が５００℃以上と、高強度、耐熱性を有している。

第１接着剤層１４は、高分子フィルム層１５と第１グラファイト層１３とを接着する役割を有するものである。第１接着剤層１４は、上述した役割を有するものであれば、その材料は特に制限されないが、通常はポリウレタン系接着剤が用いられる。
第１接着剤層１４の厚さは、特に制限されないが、通常は１μｍ以上３０μｍ以下であり、５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。

第１グラファイト層１３は、天然のグラファイトと結着剤とを含む、厚さが４００μｍ以上５００μｍ以下の層である。第１グラファイト層１３は、高い柔軟性を有すると共に、高い熱伝導を有し、放熱性に優れている。結着剤としては、ポリアクリル酸等、既知の結着剤を用いることができる。結着剤を含むことにより、４００μｍ以上５００μｍ以下の厚さを実現することができ、かつ、安価に第１グラファイト層１３を形成することができる。
第１グラファイト層１３の厚さは、通常は１０μｍ以上１０００μｍ以下であるが、特に制限されず、例えば、１００μｍ以上９００μｍ以下、２００μｍ以上８００μｍ以下、３００μｍ以上７００μｍ以下、４００μｍ以上６００μｍ以下、４００μｍ以上５００μｍ以下などであってもよい。

第２接着剤層１２は、第２グラファイト層１１と第１グラファイト層１３とを接着する役割を有するものである。第２接着剤層１２は、上述した役割を有するものであれば、その材料は特に制限されないが、通常はポリウレタン系接着剤が用いられる。
第２接着剤層１２の厚さは、特に制限されないが、通常は１μｍ以上３０μｍ以下であり、５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。

第２グラファイト層１１は、本実施形態においてはポリイミドの高分子シートを炭化及び黒鉛化して形成された人造グラファイトからなる、厚さが１０μｍ以上５０μｍ以下の層である。人造グラファイトからなる第２グラファイト層１１は、天然グラファイトと結着剤からなる第１グラファイト層１３と比較して、グラファイトの純度が高い分、より高い熱伝導性に起因する放熱性や、より高い耐熱性、機械的強度を有している。なお、本実施形態においては人造グラファイトとしてポリイミドの高分子シートを炭化及び黒鉛化して形成されたものが用いられているが、本発明においてはこれに限らず、他の材料を炭化及び黒鉛化して形成した人造グラファイトであっても好適に用いることができる。
第２グラファイト層１１の厚さは、通常は５μｍ以上１０００μｍ以下であるが、特に制限されず、例えば、１０μｍ以上５００μｍ以下、１５μｍ以上１００μｍ以下、１７μｍ以上５０μｍ以下などであってもよい。
人造グラファイトとしては、例えば、ＧＵＡＲＤＮＥＣ社製のＧＤ−１７、ＧＤ−２５、ＧＤ−４０などが挙げられる。

次に、上述した構成を備える積層体１の製造方法について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る積層体の製造の第１工程を示す模式図である。図３は、本発明の実施形態に係る積層体の製造の第２工程を示す模式図である。図４は、本発明の実施形態に係る積層体の製造の第３工程を示す模式図である。図５は、本発明の実施形態に係る積層体の製造の第４工程を示す模式図である。図６は、本発明の実施形態に係る積層体の製造の第５工程を示す模式図である。

まず、図２に示すように、積層体１の製造装置２０に高分子フィルム層１５が載置される。製造装置２０は、載置されたフィルムを加圧及び加熱し、ラミネート加工を施す装置である。

次に、図３に示すように、高分子フィルム層１５の上面に接着剤が塗布され、第１接着剤層１４が形成される。

次に、図４に示すように、第１接着剤層１４の上面に第１グラファイト層１３が載置される。

次に、図５に示すように、第１グラファイト層１３の上面に接着剤が塗布され、第２接着剤層１２が形成される。

次に、図６に示すように、第２接着剤層１２の上面に第２グラファイト層１１が載置される。

次に、高分子フィルム層１５、第１接着剤層１４、第１グラファイト層１３、第２接着剤層１２及び第２グラファイト層１１がこの順で積層された積層体１に対して、製造装置２０が所定の圧力及び温度で加圧と加熱を行うことで、積層体１が完成する。

上述した構成を有する積層体１は、第１グラファイト層１３及び第２グラファイト層１１が高い耐熱性と放熱性、機械的強度を備え、かつ高強度で耐熱性を有する高分子フィルム層１５が第１グラファイト層１３及び第２グラファイト層１１を支持する構造を備えているため、放熱性及び耐熱性に優れ、機械的強度にも優れている。

そのため、積層体１は、高温環境下で保護対象物を保護する各種シートとして用いることができる。

例えば、積層体１は、高温環境下であって、火花やノロが飛び散る溶接作業現場において、床や周囲の構造物を保護するスパッタシートとして用いることができる。また、積層体１は、暖房器具において高温となるヒータ部の熱から周囲にある他の部品を保護する保護シートとして用いることもできる。

ここで、積層体１をスパッタシートとして用いた場合の実施例について説明する。本実施例は本発明の実施形態のうちの１つを示すものにすぎず、本発明は本実施例の範囲に限定されるものではない。

下記の表１に示すような実施例及び比較例のスパッタシートを用意した。

図７は、実施例のスパッタシートに火を当てた様子を示す写真である。図７では、ガスバーナとスパッタシートの距離を５ｃｍとして、ガスバーナの火を２０秒間当てた後の、スパッタシートの様子が撮影されている。

図７に示すように、ガスバーナの火を２０秒間、５ｃｍの至近距離から当てた場合であっても、本実施形態に係るスパッタシートは、燃えたり、穴が開いたりすることはなかった。

図８は、実施例のスパッタシートをノロ受けに用いた様子を示す写真である。図８では、溶断する金属板の厚みを１０ｍｍ、金属板とスパッタシートの距離を５ｃｍとして、溶断の際に発生するノロを２０秒間当てた後のスパッタシートで受けた後の、スパッタシートの様子が撮影されている。

図８に示すように、スパッタシートでノロを受けた場合であっても、実施例のスパッタシートは、燃えたり、穴が開いたりすることはなかった。

図９は、実施例のスパッタシートを火花受けに用いた様子を示す写真である。図９では、溶断する金属板の厚みを１０ｍｍ、金属板とスパッタシートの距離を２０ｃｍとして、発生する火花をスパッタシートで受けた後の、スパッタシートの様子が撮影されている。

図９に示すように、実施例のスパッタシートを火花受けとして用いた場合、火花は跳ね返されてスパッタシートに付着することはなく、火花の貫通や、スパッタシートの変形等も見られなかった。

図１０は、比較例のスパッタシートを火花受けに用いた様子を示す写真である。図１０では、溶断する金属板の厚みを１０ｍｍ、金属板とスパッタシートの距離を２０ｃｍとして、発生する火花をスパッタシートで受けた後の、スパッタシートの様子が撮影されている。

図１０に示すように、比較例のスパッタシートを火花受けとして用いた場合、スパッタシートに貫通穴が生じてしまっており、実施例のスパッタシートを用いた場合と比較して耐熱性が劣ることがわかる。

１ 積層体
１１ 第２グラファイト層
１２ 第２接着剤層
１３ 第１グラファイト層
１４ 第１接着剤層
１５ 高分子フィルム層
２０ 製造装置

Claims (2)

1. 高分子フィルム層と、
   前記高分子フィルム層の一面側に形成された第１接着剤層と、
   前記第１接着剤層の表面に形成された第１グラファイト層と、
   前記第１グラファイト層の表面に形成された第２接着剤層と、
   前記第２接着剤層の表面に形成された第２グラファイト層と、
   を備え、
   前記第１グラファイト層は、グラファイトと結着剤とを含み、
   第２グラファイト層は、ポリイミドの高分子シートを炭化及び黒鉛化して形成された人造グラファイトからなり、
   前記第２グラファイト層のグラファイトの純度は、第１グラファイト層のグラファイトの純度よりも高く、
   前記第２グラファイト層側からノロおよび／または火花が当てられる、
   スパッタシート。
2. 前記高分子フィルム層がポリイミドを含む、請求項１に記載のスパッタシート。