JPS6324196A - 熱中性子吸収性有機繊維複合材料 - Google Patents
熱中性子吸収性有機繊維複合材料Info
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- JPS6324196A JPS6324196A JP27156084A JP27156084A JPS6324196A JP S6324196 A JPS6324196 A JP S6324196A JP 27156084 A JP27156084 A JP 27156084A JP 27156084 A JP27156084 A JP 27156084A JP S6324196 A JPS6324196 A JP S6324196A
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- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱中性子遮蔽材として有用な有機繊維複合材料
に関する。
に関する。
熱中性子遮蔽材として使用する繊維′X構造物の中には
、原子炉周辺などの熱中性子が漏洩している可能性のめ
る場所で用いる作業服、治療のため中性子を用いる際に
中性子照射を回避したい場所を仮榎する遮蔽材、中性子
爆弾に対する防護7]1tなどが要求さnているが、熱
中性子吸収断面積が大きい元素が少ない友めなかなか良
い材料が見出せないのが現状である。
、原子炉周辺などの熱中性子が漏洩している可能性のめ
る場所で用いる作業服、治療のため中性子を用いる際に
中性子照射を回避したい場所を仮榎する遮蔽材、中性子
爆弾に対する防護7]1tなどが要求さnているが、熱
中性子吸収断面積が大きい元素が少ない友めなかなか良
い材料が見出せないのが現状である。
熱中性子吸収断面積が大きい元素としてはリチウム、ホ
ウ素、カドミウムなどが知られている。
ウ素、カドミウムなどが知られている。
これらの元素を大量に含有する繊維質構造物の問題点は
リチウムの場合、空気中で安定で、水や有機溶剤に離溶
な物質が見当らないことでるる。ホウ素の場合も難溶性
物質が少なく、炭化ホウ素、窒化ホウ素および重金属の
ホウ化物など高融点で難加工性の物が若干矧らnでいる
のみである。リチウムやホウ素の場合、原子量が小さい
ため複雑な化合物にして安定化しても、含有率か低くな
る友め効果が乏しいという問題点がある。カドミウムの
場合、毒性が強いため人体に接触する場所にに使い交く
ないという問題がある。その他の元素については高価で
あり産出が少ないものであるため使用しにくいという問
題がある。
リチウムの場合、空気中で安定で、水や有機溶剤に離溶
な物質が見当らないことでるる。ホウ素の場合も難溶性
物質が少なく、炭化ホウ素、窒化ホウ素および重金属の
ホウ化物など高融点で難加工性の物が若干矧らnでいる
のみである。リチウムやホウ素の場合、原子量が小さい
ため複雑な化合物にして安定化しても、含有率か低くな
る友め効果が乏しいという問題点がある。カドミウムの
場合、毒性が強いため人体に接触する場所にに使い交く
ないという問題がある。その他の元素については高価で
あり産出が少ないものであるため使用しにくいという問
題がある。
従来の熱中性子遮蔽材として匣用する繊維質構造物とし
ては特開昭58−31117号に示すものがある。これ
はポリエチレン繊維にフッ化リチウムま之は炭化ホウ素
または窒化ボウ索全混会したものを芯成分とした夜会繊
維である。この方法は熱中性子遮蔽性繊維の製法として
丁ぐnたものでおるが、フッ化リチウム、炭化ホウ素、
あるいは窒化ホウ素はい丁れも微粉化が難かしい材料で
ある問題を有する。固体粉末全混合したポリマーを紡糸
する際、固体粉末が添加できる上限は粒子サイズが小さ
いほど大きくなるのであるが、これらの固体粉末は微粒
化が困難な定め、ポリエチレンに混合したものの成形性
は極めて悪く、さやに成形性の良い樹脂を用いて繊維化
しているが、さや成分の割合が太きいため、中性子吸収
成分の存在しない空間金小きくすることができず、中性
子の遮蔽効率を十分大さくするためには非常に厚くする
必要がある欠点がある。その友め作業服のような活動性
を要求される用途に対しては満足な品質のものが得らn
ていない。
ては特開昭58−31117号に示すものがある。これ
はポリエチレン繊維にフッ化リチウムま之は炭化ホウ素
または窒化ボウ索全混会したものを芯成分とした夜会繊
維である。この方法は熱中性子遮蔽性繊維の製法として
丁ぐnたものでおるが、フッ化リチウム、炭化ホウ素、
あるいは窒化ホウ素はい丁れも微粉化が難かしい材料で
ある問題を有する。固体粉末全混合したポリマーを紡糸
する際、固体粉末が添加できる上限は粒子サイズが小さ
いほど大きくなるのであるが、これらの固体粉末は微粒
化が困難な定め、ポリエチレンに混合したものの成形性
は極めて悪く、さやに成形性の良い樹脂を用いて繊維化
しているが、さや成分の割合が太きいため、中性子吸収
成分の存在しない空間金小きくすることができず、中性
子の遮蔽効率を十分大さくするためには非常に厚くする
必要がある欠点がある。その友め作業服のような活動性
を要求される用途に対しては満足な品質のものが得らn
ていない。
熱中性子吸収性の固体粉末全会成樹脂に混合して繊維質
構造物の上を被覆する方法が考えらnるが、この方法に
ついても固体粉末の粒子サイズが十分小さくできないた
め、高fIk度に固体粉末を混合し次合成樹脂の加工性
が劣9、満足できる品質の被覆層を形成することが困難
でめる。固体粉末の濃度が低い場合には、中性子遮蔽効
率を十分大きくするために相当厚い被覆を必要とするた
め、作業服材料としてはとうてい使用できないような性
質のものになってしまう。
構造物の上を被覆する方法が考えらnるが、この方法に
ついても固体粉末の粒子サイズが十分小さくできないた
め、高fIk度に固体粉末を混合し次合成樹脂の加工性
が劣9、満足できる品質の被覆層を形成することが困難
でめる。固体粉末の濃度が低い場合には、中性子遮蔽効
率を十分大きくするために相当厚い被覆を必要とするた
め、作業服材料としてはとうてい使用できないような性
質のものになってしまう。
本発明は従来技術のこのような問題点を改善し友、熱中
性子吸収性のすぐれた有機繊維複合材料でおる。本発明
は熱中性子吸収断面積の大きい元素を含有する溶射成形
物と該溶射成形vIJより低融点の有機繊維を生成分と
する繊維15L構造物とから成ることを特徴とする熱中
性子吸収性有機繊維複合材料でらる。中性子吸収材料を
溶射底形物とする目的に中性子吸収材料相互間および繊
維材料との間のバインダー層を省略ないしは着しく少量
化が可能とすること、および中性子吸収材料の成形コス
トを重ifりで低減することでるる。溶射加工は繊維質
構造物金シート状に形成して行な′)。
性子吸収性のすぐれた有機繊維複合材料でおる。本発明
は熱中性子吸収断面積の大きい元素を含有する溶射成形
物と該溶射成形vIJより低融点の有機繊維を生成分と
する繊維15L構造物とから成ることを特徴とする熱中
性子吸収性有機繊維複合材料でらる。中性子吸収材料を
溶射底形物とする目的に中性子吸収材料相互間および繊
維材料との間のバインダー層を省略ないしは着しく少量
化が可能とすること、および中性子吸収材料の成形コス
トを重ifりで低減することでるる。溶射加工は繊維質
構造物金シート状に形成して行な′)。
要すnばシート状物を原形に復する加工あるいは用途に
応じ次形態とする刀ロエをさらに実施する。
応じ次形態とする刀ロエをさらに実施する。
従来から無機物全コートする高能率の技術として、コー
トする物質をmi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全作る溶射法が知らn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。i&近ではセラミックスなどの表頗加工にも
用いら才りるようになって米ているが、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、溶射材料の持
ち込む熱によって被溶射物の温度が上がri、lIl、
mの劣化が生じてうまく接合しないと言われて来た。
トする物質をmi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全作る溶射法が知らn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。i&近ではセラミックスなどの表頗加工にも
用いら才りるようになって米ているが、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、溶射材料の持
ち込む熱によって被溶射物の温度が上がri、lIl、
m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2″Lを避けようとして溶射流体の温度を下げ几
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eわnて来た。そ
の几め、繊維材料の軟化点あるいは熱分解温度よりも低
い融点金持つ溶射材料でないと加工できないということ
が定説になっている〇有機繊維に対する溶射加工の例と
し°〔は、木綿の布の上に鉛全溶射して放射線遮蔽作業
服とし次側が知らnている。また特開[52−slQs
号公報にはプラズマジェットによる溶射により、と二〇
7布および門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tL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
であってプラズマの最高温度は10000℃前後の高温
になっているものの、実質的i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n
て米た。
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eわnて来た。そ
の几め、繊維材料の軟化点あるいは熱分解温度よりも低
い融点金持つ溶射材料でないと加工できないということ
が定説になっている〇有機繊維に対する溶射加工の例と
し°〔は、木綿の布の上に鉛全溶射して放射線遮蔽作業
服とし次側が知らnている。また特開[52−slQs
号公報にはプラズマジェットによる溶射により、と二〇
7布および門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tL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
であってプラズマの最高温度は10000℃前後の高温
になっているものの、実質的i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n
て米た。
不発明者は躊射孜術の研究中に114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友ものである。ま
fc特開昭48−52644号公報には硬質塩化ビニル
板の上に直接鋼を溶射しt44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對脂を
コートして半硬化状態の時に銅?溶射すると接合力が強
い溶射皮膜が得らnると述べらnている。この方法はプ
ラスチック板と金属の接金に対しては有利な方法と考え
られるが亜はく類と金属の接合に対しては、布はく類と
余I14フィルムのうξネート加工と比較すると工程の
融通性が大きいラミネート加工のほりが概して有利と考
えられる。しかじ熱硬化性樹脂工0も耐熱性耐薬品性の
すぐ2″した中間層を設けnは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nる。
りであることを見出し本発明に到達し友ものである。ま
fc特開昭48−52644号公報には硬質塩化ビニル
板の上に直接鋼を溶射しt44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對脂を
コートして半硬化状態の時に銅?溶射すると接合力が強
い溶射皮膜が得らnると述べらnている。この方法はプ
ラスチック板と金属の接金に対しては有利な方法と考え
られるが亜はく類と金属の接合に対しては、布はく類と
余I14フィルムのうξネート加工と比較すると工程の
融通性が大きいラミネート加工のほりが概して有利と考
えられる。しかじ熱硬化性樹脂工0も耐熱性耐薬品性の
すぐ2″した中間層を設けnは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n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7(場合、高融点の金属全溶射した時、
甑解の7η熱によつ”C溶射材料の侍ち込む熱を吸収し
て保厭作用を示す。このような中間層を用い几溶射の検
討中に、実線操作上のミスから中間層のない部分に有機
繊維よOも高融点の笠属を溶射し、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vA″1.0であること
を知った。
(合金)を用い7(場合、高融点の金属全溶射した時、
甑解の7η熱によつ”C溶射材料の侍ち込む熱を吸収し
て保厭作用を示す。このような中間層を用い几溶射の検
討中に、実線操作上のミスから中間層のない部分に有機
繊維よOも高融点の笠属を溶射し、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vA″1.0であること
を知った。
本発明者は槌々検討した箱来、d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、王として有機繊維からなる
繊維質構造物の上に、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ックス等の無機物f!:浴射溶射
糸状、綱状、布にく状、膜状あるいは薄板状の複合材料
が得らγLることがわかつ友。溶射によって生成する敢
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。
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、王として有機繊維からなる
繊維質構造物の上に、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ックス等の無機物f!:浴射溶射
糸状、綱状、布にく状、膜状あるいは薄板状の複合材料
が得らγLることがわかつ友。溶射によって生成する敢
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。
繊維質構造物に溶射加工するに当ってf″i該構造物を
シート状に成形した状態で行なう。シート状とは織物、
編物、不織布、紙の工うなものおよび繊維、糸、網、綱
の類を挙笑上平行な状態でひきそろえ次ものおよびこn
らを圧力により平面的に圧縮したものである。(以後こ
のような構造@全シート状物と称することにする)溶射
加工全長つ之シート状物はそのま1あるいは通常に用い
らnる繊維加工工程を通した後使用されるが、シート状
物のひきそろえ状態を解き光調などt−本つつ使用する
ことができる。1fc−本の糸、mrローラー等に平行
的にらせん状に巻きつけ°C浴射加工し巻きもどすこと
も可能である。網の場合にμ目の方向にひき伸ばして平
面状にして加工することができる。ま友シート状物に溶
射加工したものをスリットしてテープ状とし加熱もしく
はIA紐して綱状とすることもできる。シート状物に溶
射加工の前後もしくは同時に通常の繊維質材料に実施で
きる檀々の刀ロエを実施することが可能である。
シート状に成形した状態で行なう。シート状とは織物、
編物、不織布、紙の工うなものおよび繊維、糸、網、綱
の類を挙笑上平行な状態でひきそろえ次ものおよびこn
らを圧力により平面的に圧縮したものである。(以後こ
のような構造@全シート状物と称することにする)溶射
加工全長つ之シート状物はそのま1あるいは通常に用い
らnる繊維加工工程を通した後使用されるが、シート状
物のひきそろえ状態を解き光調などt−本つつ使用する
ことができる。1fc−本の糸、mrローラー等に平行
的にらせん状に巻きつけ°C浴射加工し巻きもどすこと
も可能である。網の場合にμ目の方向にひき伸ばして平
面状にして加工することができる。ま友シート状物に溶
射加工したものをスリットしてテープ状とし加熱もしく
はIA紐して綱状とすることもできる。シート状物に溶
射加工の前後もしくは同時に通常の繊維質材料に実施で
きる檀々の刀ロエを実施することが可能である。
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
、シート状物ま几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溶射用高温流体中心軸
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っくり送りながら、溶射
ガンをシートとほぼ直交する方向にかなり昼速で往復さ
せて溶射する装置、シートラ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、溶射ガンをゆっくり
移動させて溶射する装置、わるいは逆転可能な巻取装置
と巻出装置の間にシート七′6.復させておきゆっくり
移動する溶射ガ/金用いて溶射する装置、糸もしくは綱
をローラーにらせん状に平行に巻きつけたものを高速回
転させ、溶射ガンを糸もしくは綱とほぼ直交する方向に
ゆっくり移動させながら溶射する装置、糸もしくに綱を
ネルソンローラーに掛けておきローラーを高速@転させ
一台もしくは複数台の溶射ガンを固定状態もしくは移動
させながら溶射する装置などが使用できる0 本発明の実施に際してil′j、溶射されるシート状物
と溶射に用いる高温流体とが離′nfc後できる限り短
時間で急激に冷却する。冷却は洛射さn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t−
吹きつけて行なうことが好ましい。
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
、シート状物ま几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溶射用高温流体中心軸
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っくり送りながら、溶射
ガンをシートとほぼ直交する方向にかなり昼速で往復さ
せて溶射する装置、シートラ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、溶射ガンをゆっくり
移動させて溶射する装置、わるいは逆転可能な巻取装置
と巻出装置の間にシート七′6.復させておきゆっくり
移動する溶射ガ/金用いて溶射する装置、糸もしくは綱
をローラーにらせん状に平行に巻きつけたものを高速回
転させ、溶射ガンを糸もしくは綱とほぼ直交する方向に
ゆっくり移動させながら溶射する装置、糸もしくに綱を
ネルソンローラーに掛けておきローラーを高速@転させ
一台もしくは複数台の溶射ガンを固定状態もしくは移動
させながら溶射する装置などが使用できる0 本発明の実施に際してil′j、溶射されるシート状物
と溶射に用いる高温流体とが離′nfc後できる限り短
時間で急激に冷却する。冷却は洛射さn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t−
吹きつけて行なうことが好ましい。
好1しくに空気または不活性気体を吹きつける。
流速は1m/抄以上、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層面からも行なう
ことが好lしい。裏面からの冷却は回転ローラー、ね々
の形の板状冷却装置tなど内部に除熱機構金膜けた固体
の冷却装置を用いることが好ましい。こnは固体の冷却
装置に密着させることによって、シート状物が溶射2よ
び冷却の九めの流体流Vこよって波打って溶射が不同−
になることが防止できるためでるる。
下である。冷却はさらにシート状物の層面からも行なう
ことが好lしい。裏面からの冷却は回転ローラー、ね々
の形の板状冷却装置tなど内部に除熱機構金膜けた固体
の冷却装置を用いることが好ましい。こnは固体の冷却
装置に密着させることによって、シート状物が溶射2よ
び冷却の九めの流体流Vこよって波打って溶射が不同−
になることが防止できるためでるる。
本発明において溶射さn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通過して裏1で出てし
壕うことがある。溶射さnるシート状vlJ全裏面から
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fc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n
るシート状物を密層させるための補助装置を付属させる
ことが好ましく、でらに溶射材料が付着しfc時にそn
をかき取る装置を付属させることが好ましい。
で、溶射材料が一部シート状物を通過して裏1で出てし
壕うことがある。溶射さnるシート状vlJ全裏面から
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fc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n
るシート状物を密層させるための補助装置を付属させる
ことが好ましく、でらに溶射材料が付着しfc時にそn
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、王として有機繊維からなる
繊維質構造物と熱中性子吸収断面積の大きい元素を含有
する溶射成形物とが多層状に一体化していることでるり
、画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会い構造によるものと児らnる。
繊維質構造物と熱中性子吸収断面積の大きい元素を含有
する溶射成形物とが多層状に一体化していることでるり
、画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会い構造によるものと児らnる。
このような構造は熱中性子吸収断面積の人きい元素金言
Mする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って非常
に可撓性にすぐn几耐久性の良い複合材料が形成さnる
。
Mする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って非常
に可撓性にすぐn几耐久性の良い複合材料が形成さnる
。
本発明の複合材料を製造する際の熱中性子吸収断面積の
大きい元素全含有する材料の溶1R71D工は、原材料
を火焔や放電等によって生じ之プラズマの中で溶@もし
くは焼結可能な温度の微粒を形成させた後プラズマ流ま
九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陥れ7’(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n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。この冷斗により、シート状物の熱容
量が増加し劣化が抑制される。そして、浴耐量が宿望の
値になるまでこの操作をくり返えし、溶射する材料をシ
ート状物の上に膜状、スポンジ状めるいは一片状等に成
形する。ここで、ノラズマ流または高温気流に乗りfc
倣収すμ、生体ま友は粒子の表層部あるいにそのバイン
ダー成分が溶融さn1音速に遅い速度あるいは超音速に
加速されてシート状物に(#矢する。粒子はそn自Hの
運動量によって繊維表面に圧漸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。また一
部は繊維の間隙〃)らシート状物の内部にXm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n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、浴融させるが、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
溶射皮膜層を成形することが可能であることを見出した
。粒子は溶射条件を辿ぶことによって、連続的な膜状物
、回続しfC膜状物、膜状物の累増物として成形される
。また溶射時に、浴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。
大きい元素全含有する材料の溶1R71D工は、原材料
を火焔や放電等によって生じ之プラズマの中で溶@もし
くは焼結可能な温度の微粒を形成させた後プラズマ流ま
九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陥れ7’(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n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。この冷斗により、シート状物の熱容
量が増加し劣化が抑制される。そして、浴耐量が宿望の
値になるまでこの操作をくり返えし、溶射する材料をシ
ート状物の上に膜状、スポンジ状めるいは一片状等に成
形する。ここで、ノラズマ流または高温気流に乗りfc
倣収すμ、生体ま友は粒子の表層部あるいにそのバイン
ダー成分が溶融さn1音速に遅い速度あるいは超音速に
加速されてシート状物に(#矢する。粒子はそn自Hの
運動量によって繊維表面に圧漸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。また一
部は繊維の間隙〃)らシート状物の内部にXm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n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、浴融させるが、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
溶射皮膜層を成形することが可能であることを見出した
。粒子は溶射条件を辿ぶことによって、連続的な膜状物
、回続しfC膜状物、膜状物の累増物として成形される
。また溶射時に、浴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。
溶射は王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。溶射材
料は熱中性子吸収断面積の大きい元素の単一の化合物で
あってもバインダー成分などを含んでいてもよい0浴射
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
1゛オリであるが、ホウ素化置物、リチウム化合物には
焼結性が著しく悪いものがあるため、バインダーなしで
は十分な付着強さを得られない場合があり、バインダー
を用いることが好ましい場合かめる。バインダーを用い
る溶射に対してはバインダーは単に混合して溶射しても
よく、また中性子吸収材粒子の表面にバインダーを被覆
して溶射してもよい。
から行なっても、また両面から行なってもよい。溶射材
料は熱中性子吸収断面積の大きい元素の単一の化合物で
あってもバインダー成分などを含んでいてもよい0浴射
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
1゛オリであるが、ホウ素化置物、リチウム化合物には
焼結性が著しく悪いものがあるため、バインダーなしで
は十分な付着強さを得られない場合があり、バインダー
を用いることが好ましい場合かめる。バインダーを用い
る溶射に対してはバインダーは単に混合して溶射しても
よく、また中性子吸収材粒子の表面にバインダーを被覆
して溶射してもよい。
シート状物が光まfcは綱をひきそろえたよりな形のも
のである場合には、ひきそろえ方を変えることにより3
方間以上から溶射することも可能である。綱のようなも
のでは溶射粒子のIわりこみが十分に行なわれないので
、均一な溶射成形物を得るためにはかなり多くの方向か
ら溶射する必要がある。
のである場合には、ひきそろえ方を変えることにより3
方間以上から溶射することも可能である。綱のようなも
のでは溶射粒子のIわりこみが十分に行なわれないので
、均一な溶射成形物を得るためにはかなり多くの方向か
ら溶射する必要がある。
本発明における溶射方法としては、従来から知らnてい
るいずnの方法も通用できるが、火焔またはプラズマジ
ェットの中に粉体状で溶射材料を導入して浴射する方法
と火焔ま次はアーク放電の中に棒状の溶射材料を導入し
て破砕溶融し°C浴射する方法が本発明の複合材料の人
造に対し好ましい0 本発明の複合材料を製造するに当ってはシート状物と溶
射ガン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/秒以下の場合には溶
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100m/秒に肛
い速度では溶射ガンの移動が難かしく、シート状物をの
せ友冷却ローラーを高速で回転させる方法のみが笑施可
能であるが、相対速度が100m7秒を越すと遠心力の
友めに溶射粒子が同情しにくくなる。シート状物と溶射
ガンとの相対速度に0.5〜20m/秒が好ましい。相
対速度0.5m/秒以下の場合には溶射する材料および
溶射条件の限定が籏<、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時の増速過程
でシート状物が走行する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、極めて複雑な溶
射置割#を行なう必要が生じ装置価格が著しく扁くなる
欠点を生じる。シート状物と溶射ガンとの相対速度はさ
らに好ましくは1〜5m/抄である。
るいずnの方法も通用できるが、火焔またはプラズマジ
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と火焔ま次はアーク放電の中に棒状の溶射材料を導入し
て破砕溶融し°C浴射する方法が本発明の複合材料の人
造に対し好ましい0 本発明の複合材料を製造するに当ってはシート状物と溶
射ガン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/秒以下の場合には溶
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100m/秒に肛
い速度では溶射ガンの移動が難かしく、シート状物をの
せ友冷却ローラーを高速で回転させる方法のみが笑施可
能であるが、相対速度が100m7秒を越すと遠心力の
友めに溶射粒子が同情しにくくなる。シート状物と溶射
ガンとの相対速度に0.5〜20m/秒が好ましい。相
対速度0.5m/秒以下の場合には溶射する材料および
溶射条件の限定が籏<、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時の増速過程
でシート状物が走行する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、極めて複雑な溶
射置割#を行なう必要が生じ装置価格が著しく扁くなる
欠点を生じる。シート状物と溶射ガンとの相対速度はさ
らに好ましくは1〜5m/抄である。
1m/秒以上になると、多くのタイプの溶射材料で溶射
ガンの能力が破開になる条件で溶射可能になり、こ扛以
上相対速度金上けても溶射材料の重tベースでの生雄速
度は上らなくなる。5 m、 7秒までは溶射ガンの移
動が可能であり、こn以下の速度では、非常に多くのタ
イプの心射力a工装置が使用可能となり、生産が極め゛
〔容易となる。とくに布間、紙類への溶射の場合シート
状物の供袷切替え時を除いて無停止で加工が可能である
ため、非常に低いコストになる。
ガンの能力が破開になる条件で溶射可能になり、こ扛以
上相対速度金上けても溶射材料の重tベースでの生雄速
度は上らなくなる。5 m、 7秒までは溶射ガンの移
動が可能であり、こn以下の速度では、非常に多くのタ
イプの心射力a工装置が使用可能となり、生産が極め゛
〔容易となる。とくに布間、紙類への溶射の場合シート
状物の供袷切替え時を除いて無停止で加工が可能である
ため、非常に低いコストになる。
多層状に浴射する場合、順次高融点のものを浴射する方
法によってきわめて高融照の溶射材料を高能率で溶射す
ることかでさる。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運に冷却が容易になる結果、その
後の溶射がM KF=率化する傾向がある。ま九、多層
状に浴射する場合、順次硬度の高いものを浴射すること
によって溶射皮膜にひび割nを生じる現象を抑制するこ
とが可能でるる。セラミッ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浴射し、さらにそ
の上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n’i大幅に少なくすることができる。
法によってきわめて高融照の溶射材料を高能率で溶射す
ることかでさる。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運に冷却が容易になる結果、その
後の溶射がM KF=率化する傾向がある。ま九、多層
状に浴射する場合、順次硬度の高いものを浴射すること
によって溶射皮膜にひび割nを生じる現象を抑制するこ
とが可能でるる。セラミッ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浴射し、さらにそ
の上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n’i大幅に少なくすることができる。
本発明の、有機繊維複合材料の一成分である、王として
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、
種々の仕上那工剤を含有していることが可能である。
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、
種々の仕上那工剤を含有していることが可能である。
本発明の、有機繊維夜会材料の一成分でるる、熱中性子
吸収断面積の太さい元素を含有する溶射成形物は、他成
分である有機ffl姐の融点または熱分解温度より高い
融点の溶射可能な熱中性子吸収断IfI積の大きい元素
金言有する材料の溶射成形物である。ここで、熱中性子
吸収断面積の大きい元素とはホウ素、リチウムでろるこ
とが好1しく、熱中性子吸収断面積の大きい核種である
10B、6L1を濃縮し友ものであることが好ましい。
吸収断面積の太さい元素を含有する溶射成形物は、他成
分である有機ffl姐の融点または熱分解温度より高い
融点の溶射可能な熱中性子吸収断IfI積の大きい元素
金言有する材料の溶射成形物である。ここで、熱中性子
吸収断面積の大きい元素とはホウ素、リチウムでろるこ
とが好1しく、熱中性子吸収断面積の大きい核種である
10B、6L1を濃縮し友ものであることが好ましい。
化合物としてはホウ素の場合、炭化ホウ素、窒化ホウ素
、ホウ化ケイ素、抛々の金属化合物のホウ化物などが好
筐しく、リチウムの場合フッ化リチウムが好ましい。バ
インダーとしてはニッケル、コバルト等の金属、アルミ
ナ、チタニア、ムライト等のセラミックス、エポキシ、
ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン等のプラスチッ
クが使用できる。
、ホウ化ケイ素、抛々の金属化合物のホウ化物などが好
筐しく、リチウムの場合フッ化リチウムが好ましい。バ
インダーとしてはニッケル、コバルト等の金属、アルミ
ナ、チタニア、ムライト等のセラミックス、エポキシ、
ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン等のプラスチッ
クが使用できる。
本発明における溶射方法としては従来から知らn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!Nする方法2よび火焔の中に粉体状でmlRu
科を導入して溶射する方法が、本発明の有機繊維複合材
料の製造に対して好ましい。
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!Nする方法2よび火焔の中に粉体状でmlRu
科を導入して溶射する方法が、本発明の有機繊維複合材
料の製造に対して好ましい。
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百兄ない
。こn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。
料の耐摩耗性や耐屈曲性は必らずしも十分とは百兄ない
。こn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
面の光沢を改嵜できるが、通気性が低下し耐火性が低下
する欠点が出てくる。
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
面の光沢を改嵜できるが、通気性が低下し耐火性が低下
する欠点が出てくる。
これらの樹脂には有機あるいは無機のホウ素化置物ある
いはリチウム化合物全含有させることが好ましい。
いはリチウム化合物全含有させることが好ましい。
以下実施例によって本発明を説明する。
実施例1
ビニロン紡績糸の布(目付22(1/rr!、平織、密
度42本/インチx42本/インチ)に米国メテコ社製
のプラズマ浴射システム7M装置tヲ用いて炭化ホウ累
粉末(粒径44〜88μm)を約25μmの厚みに溶射
成形し友。溶射条件は電圧50ボルト、を流160アン
ペア、アルゴン流1に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)o、osm、”秒、溶射ガンと布の間隔12
0〜140■、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。
度42本/インチx42本/インチ)に米国メテコ社製
のプラズマ浴射システム7M装置tヲ用いて炭化ホウ累
粉末(粒径44〜88μm)を約25μmの厚みに溶射
成形し友。溶射条件は電圧50ボルト、を流160アン
ペア、アルゴン流1に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)o、osm、”秒、溶射ガンと布の間隔12
0〜140■、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。
こうして得ら扛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n下がる距離によって布の硬さ全表
現すると、原料のビニロン布の7c1nに対して10口
という値が得らn1溶射により少し硬くなっていること
がわかった。
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n下がる距離によって布の硬さ全表
現すると、原料のビニロン布の7c1nに対して10口
という値が得らn1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。
大きい値ではない。
この布の耐摩耗性全デーバー式摩耗試験機によって調べ
た。摩耗の鏝点を布の表面の1/2がビニロン繊維にな
る点として、Wk粍輪C8−17、荷重50Qyで摩れ
試験を行なったところ、摩耗寿命は300回でめつ次。
た。摩耗の鏝点を布の表面の1/2がビニロン繊維にな
る点として、Wk粍輪C8−17、荷重50Qyで摩れ
試験を行なったところ、摩耗寿命は300回でめつ次。
セラミックス層の耐剥離性音調べ几。セロテープのはり
付けおよび剥離を20回くり返えし友が、実質的な剥離
は認めらnなかった。
付けおよび剥離を20回くり返えし友が、実質的な剥離
は認めらnなかった。
この布の耐洗たく性を調べるため市販電気玩濯機(8豆
製作所PF2500彎空)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友
。
製作所PF2500彎空)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友
。
この布を10枚重ね合わせて熱中性子線の透過率を測定
したところ3.6X10”となり優nfc遮蔽能七有す
ることがわかった。
したところ3.6X10”となり優nfc遮蔽能七有す
ることがわかった。
実施例2
実施例1と同様のビニロン布に、米1メテコ社裏のサー
モスプレーガン6P型を用いて窒化ホウ累、サーメット
(メテコ301NS)粉体を供給して溶射全行なった。
モスプレーガン6P型を用いて窒化ホウ累、サーメット
(メテコ301NS)粉体を供給して溶射全行なった。
溶射条件は、酸素流蓋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、粉
体供給速度2−2 k、 7時、布送り速度2.2m/
秒、溶射ガンの移動速度0.1m/秒、溶射カンと布の
距離200m、溶射回a24@であった。溶射炎から布
が脱出する点へ向けて10m/秒の光速で冷却空気を送
り布を冷却し友。
、アセチレン流量1.0ノルマル立方メートル/時、粉
体供給速度2−2 k、 7時、布送り速度2.2m/
秒、溶射ガンの移動速度0.1m/秒、溶射カンと布の
距離200m、溶射回a24@であった。溶射炎から布
が脱出する点へ向けて10m/秒の光速で冷却空気を送
り布を冷却し友。
こうして得らn lc薄布上溶射成形物の平均厚さは約
105μm、4面に梨地仕上した金属′U科のような外
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
き出した布が支付台先端から45下方にひい7′c線上
1で垂れ下がる距離によって布のかたさを表現すると、
原料のビニロン布の7crnに対し18c!nという値
か得らn、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
になるはどに大きい値ではない。
105μm、4面に梨地仕上した金属′U科のような外
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
き出した布が支付台先端から45下方にひい7′c線上
1で垂れ下がる距離によって布のかたさを表現すると、
原料のビニロン布の7crnに対し18c!nという値
か得らn、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
になるはどに大きい値ではない。
この布の耐摩耗性をテーパー式ダ粍試験機によって調べ
た。摩耗の長点として、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5002で
単利試験?行な′りたところ、拳耗寿f6は600回で
あつ次。
た。摩耗の長点として、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5002で
単利試験?行な′りたところ、拳耗寿f6は600回で
あつ次。
アルミニウム層の耐剥離性音調べるためにセクテープの
はり付けおよび剥離と20回くり返えし友が、実質的な
剥離は認めら牡なかった。
はり付けおよび剥離と20回くり返えし友が、実質的な
剥離は認めら牡なかった。
この布の面す洗濯性音調べるため市販電気洗濯機(日立
製作所PF2500宵空)を用いて什成洗剤0.5%溶
液中で10分間洗濯したが、実質的な変化はなかつ之。
製作所PF2500宵空)を用いて什成洗剤0.5%溶
液中で10分間洗濯したが、実質的な変化はなかつ之。
この布を10枚重ねて熱中性子線の透過率を測定したと
ころ7.5X10” となり優れた遮蔽能を有すること
がわかつ次。
ころ7.5X10” となり優れた遮蔽能を有すること
がわかつ次。
Claims (2)
- (1)熱中性子吸収断面積の大きい元素を含有する溶射
成形物と該溶射成形物より低融点の有機繊維を生成分と
する繊維質構造物とから成ることを特徴とする熱中性子
吸収性有機繊維複合材料 - (2)前項において、溶射成形物の形成時の有機繊維が
シート状であることを特徴とする熱中性子吸収性有機繊
維複合材料
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27156084A JPS6324196A (ja) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | 熱中性子吸収性有機繊維複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27156084A JPS6324196A (ja) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | 熱中性子吸収性有機繊維複合材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6324196A true JPS6324196A (ja) | 1988-02-01 |
JPH0365878B2 JPH0365878B2 (ja) | 1991-10-15 |
Family
ID=17501776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27156084A Granted JPS6324196A (ja) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | 熱中性子吸収性有機繊維複合材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6324196A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5316837A (en) * | 1993-03-09 | 1994-05-31 | Kimberly-Clark Corporation | Stretchable metallized nonwoven web of non-elastomeric thermoplastic polymer fibers and process to make the same |
US5599585A (en) * | 1992-03-12 | 1997-02-04 | Kimberly-Clark Corporation | Process to make an elastomeric metallized fabric |
JP2014115143A (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Toshiba Corp | 熱中性子吸収材料及びそのコーティング方法 |
JP2017021049A (ja) * | 2013-05-01 | 2017-01-26 | 竹田 眞司 | 放射性廃棄物処理と放射能汚染物質の除去方法、 |
-
1984
- 1984-12-21 JP JP27156084A patent/JPS6324196A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5599585A (en) * | 1992-03-12 | 1997-02-04 | Kimberly-Clark Corporation | Process to make an elastomeric metallized fabric |
US5316837A (en) * | 1993-03-09 | 1994-05-31 | Kimberly-Clark Corporation | Stretchable metallized nonwoven web of non-elastomeric thermoplastic polymer fibers and process to make the same |
JP2014115143A (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Toshiba Corp | 熱中性子吸収材料及びそのコーティング方法 |
JP2017021049A (ja) * | 2013-05-01 | 2017-01-26 | 竹田 眞司 | 放射性廃棄物処理と放射能汚染物質の除去方法、 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0365878B2 (ja) | 1991-10-15 |
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