CN1764987A - 屏蔽材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供对放射线或电磁波具有高屏蔽性能、弯曲加工性和操作性出色、而且不含难燃性的铅的屏蔽材料。其是将具有放射性或电磁波屏蔽能力的金属及金属化合物和有机物的复合物成型为板状等，再用玻璃纤维、金属纤维、碳纤维等制成的布状薄片将此成型体包裹起来的屏蔽材料。再有，是在由重金属、铁氧体这样的具有高屏蔽性能的粒子和具有弹性的高分子有机化合物制成的屏蔽材料的表面、内部或表面附近通过压力接合安装有聚乙烯、尼龙、聚酯、金属等的薄膜、尼龙纤维、金属纤维等的丝网或表面有突起的板状或棒状材料的屏蔽材料。

Description

屏蔽材料
技术领域
本发明涉及用于屏蔽放射线或电磁波的屏蔽材料。
背景技术
过去，作为放射线的屏蔽材料，由于密度高屏蔽能力出色，一直多使用铅及铅合金。但是，因为铅及铅合金厚度增加后变形加工困难，存在作为在需要塑性加工的地方所用屏蔽材料难以使用的问题。最近几年，作为可以变形加工的铅屏蔽材料，使用了细纤维状的所谓铅毛的集合体。但是，使用这样的铅毛后，虽然变形变得容易了，但伴随着加工的程度变大密度下降，因此，产生了屏蔽性能下降的问题。再有，也由于铅本身对人体有害，其使用正在不断受到限制。所以，就要寻求不使用铅的屏蔽材料。
另外，在电磁波屏蔽中可以使用混入像重金属和氧化铁这样其自身具有屏蔽能力的屏蔽粉末的树脂。但是，其变形加工困难，再有，存在混入屏蔽粉末的树脂有容易破损，需要在操作中特别注意的缺点。
为了消除这些过去替代铅的屏蔽材料的缺点，在特开平08-122492号公报中公开了应满足环境卫生和柔软性要求的金属和有机物的复合物制成的屏蔽材料。
但实际上，由于金属和有机物的复合物因在操作中破坏或产生龟裂，和过去一样操作时也需给与特别注意。作为其对策，虽也可以选择高强度的有机物，增加其含量，但反之失去了柔软性，再有，密度下降导致了屏蔽性能下降。进一步，金属和有机物的复合物还具有在火灾和异常过热时易燃的缺点。
发明内容
本发明概念上的目的就在于消除于过去的屏蔽材料的缺点。具体而言，本发明的第一个目的在于不使用铅而获得放射性屏蔽能力或电磁波屏蔽能力高的屏蔽材料。
本发明的其他目的在于获得高密度不膨松的屏蔽材料。
再有，本发明的其他目的在于使强度提高，获得不易撕裂、受冲击时不易破坏、操作变得简单的屏蔽物和有机物的复合物制成的屏蔽材料。
本发明的进一步的其他目的在于获得不使用在弯曲加工中或弯折时不易破损的铅的屏蔽材料。
与本发明有关的屏蔽材料是将具有屏蔽放射线、电磁波功能的分散用粉末和作为分散基材的有机物的复合物制成的具有柔软性的板状体样的成型体通过用难燃性纤维薄片所包裹，使难燃性和操作时的强度都得到提高的屏蔽材料。另外，本发明的屏蔽材料由于富有柔软性而易于变形加工，可以将具有复杂形状的屏蔽对象物无间隙地屏蔽起来，可以将来自具有复杂表面形状的对象物的各种放射线或电磁波屏蔽。
再有，与本发明有关的屏蔽材料，通过在对放射性或电磁波具有屏蔽功能的粒子和具有弹性的高分子有机化合物粒子的复合体表面或内部配置有增强材料使其成为一体化，提高了对于弯曲或弯折加工的强度。
适合分散混合于有机物基材中的屏蔽物质和有机物可根据所要求的屏蔽能力和使用温度等应用环境适当选取。特别是，关于放射线的屏蔽，放射线的屏蔽能力主要和屏蔽材料的密度成比例。例如，钨或钼密度大，屏蔽能力非常强，具有同体积铅的1.4倍左右的屏蔽能力。再有，相同的碳化钨或其他的钨合金或钨化合物、其他的重金属化合物和钨或钼等其他的高密度的粉末混合也可得到同样的效果。
另外，为了屏蔽电磁波，作为混合在有机物中的屏蔽用分散材料，铁材料、氧化铁、氧化钛、钛酸钡这样的金属化合物的磁性体的粉末都适用。为了屏蔽电磁波，可利用其表面反射，或被屏蔽材料所吸收的任意一个作用，但特别是在应用于电磁波测定仪时，由反射引起的屏蔽，因为被反射的电磁波可能会影响其他的仪器，所以尽量希望使用吸收屏蔽。为此，在使用磁性体的金属化合物的场合，由于具有电磁波变化为热被屏蔽材料所吸取的作用，所以适用。
再有，本发明中所使用的有机物，是具有柔软性，和上述金属及金属氧化物容易亲合的材料，可使用弹性树脂、加硫橡胶、软质塑料等。
作为包裹上述具有屏蔽能力的复合物的成型体的难燃性布状薄片，可使用像以玻璃纤维、金属纤维、碳纤维，或陶瓷纤维等难燃性纤维编织成布状的、抗撕裂、有柔软性、有难燃性的纤维材料。用这样的纤维部件将上述具有屏蔽功能的复合物的成型体以密封状态包裹起来，隔断了对构成上述复合物的有机物的氧的供给，进一步提高了难燃性。这时，上述纤维制成的布状薄片，优选用氯乙烯这样的非透气性的被覆材料被覆。
制造本发明的屏蔽材料时将成型材料放入具有难燃性的布状物包裹，可以使用各种方法。例如，可以采用将难燃性布材料整形加工为袋状，把混合物的成型体封入袋内的方法；预先将混合材料用布材料包裹，一体成型为最终形状的方法；在两张或更多的布状材料之间插入混合物的成型体，将外围部订在一起成为一体的方法。为将布材料订在一起，可采用将外围部用高强度的尼龙、玻璃纤维、金属纤维等的线缝合的方法和，用焊接器加热、加压压力接合的方法，进一步，也可采用使用粘结剂粘在一起的方法。
进一步，作为增强材料，可使用聚乙烯、尼龙、聚酯、金属等的层压薄片、尼龙纤维、金属纤维等的丝网，或表面具有突起的板状或棒状材料。由于使用这些增强材料，可以抗弯曲和剪断，成为用小体积增强的屏蔽材料。因此，尽管使用了增强材料但作为屏蔽材料的密度的减低也很小，其对放射线或电磁波的屏蔽能力几乎没有下降。增强材料根据屏蔽材料的形状切断使用。
作为屏蔽材料和增强材料一体化的手段，可以使用在增强材料和屏蔽材料接触的状态下加热部分熔融使其一体化的方法；用粘结剂将两者粘在一起使其一体化的方法；把增强材料贴在屏蔽材料上的方法；将增强材料夹在2个或更多的屏蔽材料之间加热或加压使其一体化的方法等各种各样的方法。
再有，通过和增强材料一体化后的屏蔽材料，适用于上述的包裹在布状薄片中的构造，可以大大增强通过折叠搬运和保管时的抗破损和抗破裂性。
附图的简单说明
图1为在屏蔽材料的单侧表面上施加增强材料的例子，图2为在屏蔽材料的内部施加增强材料的例子，图3为在屏蔽材料的表面附近埋设增强材料的例子，图4为在单面施加具有在一定程度以上不能弯曲功能的增强材料的屏蔽材料的例子，(a)为通常时，(b)为折叠状态，进一步，图5，为在屏蔽材料的两面施加图4中所示的增强材料的例子。
具体实施方式
实施例1
表1表示的是本发明的屏蔽材料应用于放射线用屏蔽材料的例子。
同表中，No.1～8为本发明的实施例，No.9～13为比较例，是根据柔软性、屏蔽能力、难燃性、操作性加之综合评价进行各例评价的。
将使用具有0.5～100μm左右粒径的钨粉末、钼粉末、氧化铪作为给与屏蔽能力的分散粒子，与约40体积％比例的作为有机物的链烯烃类弹性体、加硫橡胶、苯乙烯类弹性体、异戊二烯类弹性体、聚酯类弹性体混炼得到的复合物，在140℃～180℃的温度之间以压制的方法成型，成为3mm×300mm×1000mm的板状材料。接着，用如表中所示的用氯乙烯包覆的玻璃布薄片、用硅包覆的玻璃布薄片、用硅包覆的碳纤维薄片、用PTFE(聚四氟乙烯)包覆的钨丝薄片、用PTFE包覆的钢丝薄片、包覆硅的含有碳化硅粉末的尼龙薄片作为布的材料，整形为内部具有厚度为3mm×300mm×1000mm的空洞的口袋。在此空洞内插入上述的板状材料，用聚酯线将袋的空口缝合得到屏蔽材料。这一屏蔽材料不是用于将屏蔽部件长期固定使用，而是随屏蔽场所变动，应所要屏蔽的场所的形状需要而变形成型，作为放射线屏蔽部件在核电设施内检查操作时使用。
本发明的实施例的No.1～8对柔软性、屏蔽能力、难燃性、对环境的影响、操作性全部都是适合的，作为放射线屏蔽部件显示了良好的性能。
本发明的屏蔽材料由于含有高密度的钨粉末，放射线屏蔽性能出色，比相同厚度的含铅材料试料No.9和No.10的X线屏蔽能力还要好。
再有，试料No.11，虽然是铁粉充填在包覆氯乙烯(以下简记为氯乙烯)玻璃布薄片中的，但在内部粉末偏向一边屏蔽能力不均不实用。
试料No.12的试料虽是钨—弹性体树脂复合物，但对折叠和撕裂非常脆弱，操作困难，容易破损。
试料No.13的试料虽然使用了作为布状材料的聚乙烯，但和火炎短时间接触即容易着火。
[表1]
  试料No.   板状部件的材质   布状物的材质   柔软性   屏蔽能力   难燃性 对环境的影响 操作   综合评价
  1   钨粉末-链烯烃类弹性体   包覆氯乙烯的玻璃布薄片   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  2   钨粉末-加硫橡胶   包覆氯乙烯的玻璃布薄片   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  3   钼粉末-链烯烃类弹性体   包覆氯乙烯的玻璃布薄片   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  4   钽粉末-加硫橡胶   包覆硅的玻璃布薄片   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  5   氧化铪粉末-加硫橡胶   包覆硅的碳纤维   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  6   钨粉末-苯乙烯类弹性体   包覆PTFE的钨丝薄片 ○ ○ ○ ○ ○ ○
  7   钨粉末-异戊二烯类弹性体   包覆PTFE的钢丝薄片   ○   ○   ○   ○   ○   ○
  8   钨粉末-聚酯类弹性体   包覆硅的含有碳化硅粉末的尼龙薄片 ○ ○ ○ ○ ○ ○
  9   铅   没有   ×   ○   ○   ×   ○   ×
  10   铅毛   氯乙烯玻璃布薄片 ○ × ○ × ○ ×
  11   钨粉末   氯乙烯玻璃布薄片 ○ × ○ ○ ○ ×
  12   钨粉末-链烯烃类弹性体   没有 ○ ○ × ○ × ×
  13   钨粉末-链烯烃类弹性体   聚乙烯薄膜 ○ ○ × ○ ○ ×
实施例2
表2表示的是将本发明应用于电磁波屏蔽材料的例子。
同表中所示的实施例的No.21～23，作为电磁波屏蔽用的分散材料选择了氧化铁粉和铁粉，作为有机物选择了加硫橡胶、链烯烃类弹性体，将这些以40体积％的比例混合的复合物用与实施例1同样的条件处理，准备成1mm×1000mm×1000mm的板状材料。
作为布材料，选择了覆有氯乙烯的玻璃布薄片，准备2片，在这2片之间夹有复合物板状部件的状态下，在玻璃布薄片的外围用焊接器加热、压附，使其在夹持板状复合物的状态下成为一体，获得屏蔽材料。
制作数个这样的屏蔽材料，贴在简易的电磁波暗室的外壁上，从而作为电磁波屏蔽部件使用。
因为电磁波暗室的外壁有凸凹，有必要用柔软材料无间隙地覆盖，再有，为了用于设备移动，其他设备的屏蔽等，对操作不需要特别注意的、抗撕裂等强的材料是必要的。另外，如果屏蔽能力小为得到充分的屏蔽效果，就有必要使用厚的部件，因为在运输和设备的设置、保管等时会变得不利，所以希望每单位体积屏蔽能力尽量高的材料。与本发明有关的试料No.21～23对于有关用途是合适的电磁波屏蔽材料。进一步，在具有柔软性的同时，还具有不易破损性，难燃性等。
表2中所示的No.24～27为比较例。上述为本发明实施例的No.21～23相对这些比较例，在柔软性、屏蔽性、难燃性、对环境的影响、操作性的全方面，作为电磁波屏蔽部件都是出色的。
虽然比较例No.24不是复合物板状部件而是铁粉在覆有氯乙烯的玻璃布薄片中填充的部件，但在内部粉末不均匀，屏蔽能力也不均不能使用。No.25虽然为氧化铁-弹性体树脂复合物，但操作困难，容易破损。另外，No.26作为布状材料使用了聚乙烯，但和火炎短时间接触即容易着火，再有，No.27是铁板对于设备来说，形状不亲合，只能用于有限的设备形状。
[表2]
  试料No.  板状部件的材质   布状物的材质   柔软性   屏蔽能力   难燃性   操作   综合评价
  21  氧化铁粉末-加硫橡胶   包覆氯乙烯的玻璃布薄片   ○   ○   ○   ○   ○
  22  氧化铁粉末-链烯烃类弹性体   包覆氯乙烯的玻璃布薄片   ○   ○   ○   ○   ○
  23  铁粉-链烯烃类弹性体   包覆硅的玻璃布薄片   ○   ○   ○   ○   ○
  24  氧化铁粉   包覆氯乙烯的玻璃布薄片   ○   ×   ○   ○   ×
  25  氧化铁-链烯烃类弹性体   没有   ○   ○   ×   ×   ×
  26  氧化铁-加硫橡胶   聚乙烯   ○   ○   ×   ○   ×
  27  铁板   没有   ×   ○   ○   ×   ×
实施例3
所附各图表示了增强材料对本发明的屏蔽材料的应用例.
具有屏蔽功能的粒子和具有弹性的高分子化合物的混合物制成的屏蔽材料1中，虽然增强材料2是一体安装的，但其形态有如图1所示那样当增强材料2为薄膜状、网状时，贴在屏蔽材料1的表面的形态和如图2所示的那样在屏蔽材料1内部埋入增强材料2的形态。
再有，如图3中所示的那样，在表面具有突起21的增强材料20的场合，可以将突起21为下侧，在屏蔽材料1的表面附近埋入形成一体化。
进一步，图4(a)中表示了表面有突起21的增强材料20，如图4(b)中所示那样，突起21限制了屏蔽材料1的弯曲，使屏蔽材料1在特定方向上不能弯曲到一定程度以上。例如，将此增强材料20安装在一个方向长的屏蔽部件垫的中央部位，则在折叠搬运和保管时，也因为可以将折叠部位的曲率确保在一定程度以上，从而不会发生从该处破坏和破裂。
在本实施例中，将作为金属的放射线屏蔽能力高的钨粉末和作为有机物的热增塑性弹性体的链烯烃类弹性体粉末混合、加热、加压，得到钨粉末60(体积％)，链烯烃类弹性体40(体积％)的板状复合物。另外，选择以树脂成分为主的粘合性层压薄片作为增强材料，按照复合物的形状切断。接着，在板状复合物的两面贴上层压薄片，得到作为一体的具有柔软性的板状屏蔽部件。
得到的此屏蔽部件，用于过去使用含铅材料的手提行李检查用的X射线透过装置的帘子。
由于此屏蔽部件含有高密度的钨粉末，放射线屏蔽性出色，X射线屏蔽能力比相同厚度的含铅材料还要好。再有，柔软性高，可以折叠变形。在物品为食品等的场合由于没有使用铅等有害材料也没有对食品的铅污染的问题，可以使用。进一步，对撕裂的强度比过去的屏蔽部件要高，操作非常容易，与含铅材料的帘子比较可以获得同等或更长的寿命。
实施例4
和实施例3同样选择板状材料作为屏蔽材料。作为增强材料20如图4所示的那样选择了表面有突起的21的树脂制的板状材料，按照板状材料的大小切成2张。接着，用粘结剂将复合物和增强材料两者贴在一起，得到如图5所示那样两面有沟状凸凹的屏蔽材料1。获得的屏蔽材料，作为放射线屏蔽部件在核电设施内检查操作时使用。这一用途不是将屏蔽材料固定那样地长期使用，而是根据操作地点的需要一边变动屏蔽场所一边使用。
此屏蔽材料，由于具有充分的柔软性，可以对应各种各样的形状进行屏蔽。另外，虽然搬运时有时要折叠，由于增强材料可以确保弯曲部位在一定以上的曲率，复合物不会破裂。而且，屏蔽性具有相同厚度的铅毛垫的2倍左右的能力。
作为比较例，同样的屏蔽材料直接作为放射线屏蔽部件在核电设施内检查操作时使用，搬运时复合物发生了破裂，不耐用。
实施例5
选择电磁波吸收能力高的铁氧体粉末作为金属，选择加硫橡胶作为有机物，用与实施例1同样的方法获得了由铁氧体60(体积％)，加硫橡胶40(体积％)制成的板状屏蔽材料。将此复合物成型为厚1mm，500mm见方的板状。接着，用此屏蔽材料2张将粗0.05mm、间距1mm的格子状的铜制网1张夹住，一边加热一边从两面进行加压使三者一体化，得到屏蔽材料。铜制网埋设于成为一体的复合物中央部，很牢固地接合在一起。
在将获得的电磁波屏蔽部件无间隙地设置在简易电磁波测定室的墙壁和房顶时，来自外部的频率为2MHz或更高的电波完全不能进入，可以进行没有噪声的正确测定。另外，在设置时虽直接弯曲折叠使用，但完全没有破坏等，再有，给测定室的形状增添了柔软性。
工业实用性
本发明的屏蔽材料，可以简便地应用于屏蔽来自电磁波和核设施放射线的任意地方和部件。
再有，本发明的屏蔽材料，由于没有毒性可用于对食品中残留金属的探测装置和机场的利用X射线的行李检查机帘子这样的用途。

Claims (12)

1.一种屏蔽材料，其特征为，是将由具有屏蔽放射线或电磁波能力的分散材料和有机物的复合物制成的具有柔软性的成型体用由难燃性纤维制成的布状薄片包裹的屏蔽材料。
2.权利要求1所记载的放射线屏蔽材料，其中分散材料为重金属粉末。
3.权利要求1所记载的电磁波屏蔽用的屏蔽材料，其中分散材料为吸收电磁波的金属铁、氧化铁或介电体。
4.权利要求1至3的任一项所记载的屏蔽材料，其中难燃性纤维为玻璃纤维、金属纤维、碳纤维、陶瓷纤维中的任意一种。
5.权利要求1至4的任一项所记载的屏蔽材料，其中由难燃纤维制成的布状薄片用非透气性的被覆材料包覆。
6.一种屏蔽材料，其特征为在分散有具备放射线或电磁波屏蔽能力的分散材料的、具有弹性的高分子有机化合物制成的屏蔽材料上安装有对弯曲具有增强作用的增强材料。
7.权利要求6所记载的屏蔽材料，其中分散材料为重金属或磁性体，具有弹性的高分子有机化合物为弹性体树脂或加硫橡胶。
8.权利要求6或7所记载的屏蔽材料，其中增强材料为聚乙烯、尼龙、聚酯、金属等的薄膜，尼龙纤维、金属纤维等的丝网或表面有突起的板状或棒状材料的任意1种、2种或更多种。
9.权利要求6至8任一项所记载的屏蔽材料，其中在屏蔽材料上安装增强材料的处所为屏蔽材料的表面、内部或表面附近。
10.权利要求6至8任一项所记载的屏蔽材料，其中在屏蔽材料上安装增强材料的状态以压力接合状态安装。
11.权利要求6至8任一项所记载的屏蔽材料，其中增强材料以压力接合的状态安装在分为两半的屏蔽材料之间。
12.权利要求6至11的任一项所记载的屏蔽材料，其中屏蔽材料具有包裹于用玻璃纤维、金属纤维、尼龙纤维等高强度纤维编织成的布状薄片中的构造。
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