JP2002048892A - 放射線遮蔽用樹脂組成物およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に放射線遮蔽性に優れ、安価かつ軽量であ
って、成形加工性にも優れる放射線遮蔽用樹脂組成物お
よびその製法の提供。 【解決手段】 樹脂および放射線遮蔽物質を含有する放
射線遮蔽用樹脂組成物において、空隙相が組成物中に均
一にかつ分散して存在することを特徴とする放射線遮蔽
用樹脂組成物、および空隙相形成剤を使用した製法によ
り提供。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線遮蔽用樹脂
組成物およびその製法に関し、さらに詳しくは、加速
器、核融合実験装置、放射光発生装置、自由電子レーザ
ーや工業用医療分野における中小型の量子ビーム機器等
に発生するＸ線等の放射線を遮蔽するための素材として
用いられる放射線遮蔽用樹脂組成物およびその製法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、科学技術の進展に伴い、加速器、
核融合実験装置、放射光発生装置、自由電子レーザー、
さらに工業用医療分野における中小型の量子ビーム機器
等は、ますます利用されるようになってきたが、これら
の機器を利用する際には、健康安全上の理由から、機器
自体から発生するＸ線等の放射線を遮蔽することが必要
である。

【０００３】従来より、重金属元素単体またはこれら重
金属元素を含有する化合物がＸ線等の放射線を遮蔽する
物質として有効であることは広く知られており、こうし
た重金属元素の特性をいかし、これらの放射線遮蔽物質
を高濃度に充填した樹脂組成物は、放射線を遮蔽するた
めの素材として既に市販され、多くの需要家の間で利用
されているのが現状である。

【０００４】しかし、このような放射線遮蔽物質を高濃
度に充填した樹脂組成物には、次に述べるように、多く
の利点があるものの、未だ実用性の面では十分満足のい
くものではなかった。例えば、放射線遮蔽物質を配合し
た樹脂組成物の場合、原料となる合成樹脂と放射線遮蔽
物質とを押出機等の混練機を使用して製造することが可
能であり、しかも、樹脂組成物とすることにより、通常
の合成樹脂と同様に任意の形状に成形加工することがで
きるから、量産化が可能となる。このことは、昨今の放
射線漏洩事故が多発する事情にも合致する。すなわち、
放射線発生事業所周辺のみならず、放射線が直接関与し
ない施設まで放射線防護用の素材が供給できることとな
っている。

【０００５】しかし、こうした放射線遮蔽物質を配合し
た従来の樹脂組成物の技術では、その放射線遮蔽性能
は、単に放射線遮蔽物質の充填量のみによって決定され
る。そのため、充填量を高度に増やすと、遮蔽効果は向
上するものの、成形加工時に問題が生じ、例えば、合成
樹脂との混練やこれを任意の形状に加工する成形加工機
に対して著しい摩耗、破損を与えることになる。その
上、高濃度充填の場合には、充填する重金属元素単体、
或いはこれを含む化合物の分散性を向上しなければなら
ないので、上記の成形加工機に対する負荷は、さらに増
加することとなる。加えて、高濃度充填物の比重は極端
に増加するため、運搬及び取扱いに、それに伴う不都合
が生ずるとともに、充填する重金属系物質は、一般に高
価であり、これらの要因が、従来、放射線遮蔽用樹脂組
成物を普及させない原因の一つとなっていた。

【０００６】一方、上記した放射線遮蔽物質を樹脂中に
配合するという従来の技術に代わるものとしては、例え
ば、特開平６−１２２８０３号公報では、（ａ）メタク
リル酸エステルを主成分とする単量体単位と、（ｂ）ラ
ンタン、セリウム、プラセオジム、ジスプロシウム、ツ
リウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる希
土元素と、特定の不飽和脂肪酸との塩からなる単量体単
位とを含む、放射線及び電磁線の選択吸収性に優れた希
土元素含有樹脂が紹介されているが、この技術では、用
いられる希土元素が非常に高価であるという問題点を有
している。

【０００７】また、特表平１０−５１２３０５号公報で
は、（ａ）特定の屈折率を有するキャリア材料と、
（ｂ）該キャリア材料中に分散され、特定の物性を有し
かつ放射線の通過を実質的に阻止するのに十分な単位面
積当りの密度で存在するシリコン粒状材料とからなる電
磁放射線吸収材料が開示されているが、この技術は、電
磁スペクトルの所定部分を、選択的に吸収する性質を有
する材料とすることにより、放射線吸収性のある容器、
パッケージ、シート、インク、塗料等を提供しようとす
るものであって、安全上の防護のためにＸ線等の放射線
を遮蔽する素材を提供するものではない。

【０００８】このように、放射線を遮蔽する素材として
は、従来より重金属元素単体またはこれら重金属元素を
含有する化合物を配合した樹脂組成物が利用されていた
が、これらの放射線遮蔽物質を高濃度に使用するため、
加工性や実用性等の面で十分に満足のいくものではな
く、その上、これに代わるものも種々提案されてはいる
もののいずれもコストや性能等の面で同じく十分に満足
のいくものではない等の理由から、従来からある樹脂配
合技術の問題点を解消し、加工性や実用性等の面で十分
に満足のいく樹脂組成物をつくるための新たなる技術開
発が強く求められていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術の問題点に鑑み、樹脂成形時の成形加工機へ
の負担が少なく、放射線遮蔽性に優れ、かつ軽量であっ
て安価な放射線遮蔽用樹脂組成物およびその製法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、放射線遮
蔽物質を配合した種々の樹脂組成物の構造について鋭意
研究を重ねた結果、空隙相を組成物中に均一にかつ分散
して存在させることにより、上記課題が達成されること
を見出した。そして、本発明はこうした知見に基づいて
完成に至ったものである。

【００１１】すなわち、本発明の第１の発明によれば、
樹脂および放射線遮蔽物質を含有する放射線遮蔽用樹脂
組成物において、空隙相が組成物中に均一にかつ分散し
て存在することを特徴とする放射線遮蔽用樹脂組成物が
提供される。

【００１２】また、本発明の第２の発明によれば、第１
の発明において、上記放射線遮蔽物質が、鉛、金、銀、
銅、タングステン、モリブデン、バリウム、アンチモ
ン、アルミニウム、ビスマス、鉄、ストロンチウム、ヨ
ウ素、ケイ素、およびこれら元素を含む化合物からなる
群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする
放射線遮蔽用樹脂組成物が提供される。

【００１３】さらに、本発明の第３の発明によれば、第
１または第２の発明において、上記空隙相が、球状、ポ
テト状、多角形状、板状、棒状、螺旋状、ギロイド状ま
たは迷路状から選ばれるいずれかの形状であることを特
徴とする放射線遮蔽用樹脂組成物が提供される。

【００１４】一方、本発明の第４の発明によれば、樹脂
および放射線遮蔽物質を含有する放射線遮蔽用樹脂組成
物に、空隙相形成剤を添加することを特徴とする放射線
遮蔽用樹脂組成物の製造方法が提供される。

【００１５】また、本発明の第５の発明によれば、第４
の発明において、上記空隙相形成剤が、中空ガラス体、
中空金属体または発泡剤のいずれかであることを特徴と
する放射線遮蔽用樹脂組成物の製造方法が提供される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の放射線遮蔽用樹
脂組成物およびその製法について詳細に説明する。

【００１７】〔Ｉ〕樹脂 本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物で用いられる樹脂は、
特に限定されず、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂等が
使用される。これらの樹脂としては、例えば、ポリオレ
フィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹
脂、ポリエステル系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、
ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、
フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ユリア樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ
樹脂、フラン樹脂等を挙げることができる。これらの
内、耐候性、コスト、成形加工性等の総合的な面から、
ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹
脂が特に好ましい。

【００１８】〔ＩＩ〕放射線遮蔽物質 本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物で用いられる放射線遮
蔽物質は、特に限定されず、従来、使用されている元素
単体またはそれら元素を含有する化合物が使用できる。
これらのうち、特に重金属元素単体、或いはそれら元素
を含む化合物等が好ましい。本発明の好まし放射線遮蔽
物質としては、例えば、鉛、金、銀、銅、タングステ
ン、モリブデン、バリウム、アンチモン、アルミニウ
ム、ビスマス、鉄、ストロンチウム、ヨウ素、ケイ素の
元素単体、或いはこれらの元素を含む化合物等を挙げる
ことができる。

【００１９】本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物における
樹脂成分と、放射線遮蔽物質成分との配合比率は、特に
限定されるものではないが、通常、樹脂が、５〜９０重
量％、好ましくは１０〜６０重量％に対して、放射線遮
蔽物質が、１０〜９５重量％、好ましくは４０〜９０重
量％である。

【００２０】〔ＩＩＩ〕空隙相 本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物の大きな特徴の一つ
は、空隙相が組成物中に均一にかつ分散して存在するこ
とである。本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物中に存在す
る空隙相の形状は、特に限定されず、連続状または不連
続状のいずれであっても良いが、一定の形状でかつ連続
状に分散していることが好ましい。

【００２１】空隙相の形状としては、例えば、球状、ポ
テト状、多角形状、板状、棒状、螺旋状、ギロイド状、
迷路状等を挙げることができるが、特に形成上の容易さ
からみて、球状、ポテト状、多角形状が好ましい。

【００２２】上記空隙相を放射線遮蔽用樹脂組成物中に
形成させる方法としては、特に限定するものではなく、
公知の方法ならばいずれの方法であっても良いが、例え
ば、上記のような特定の形状を有する中空ガラス体、中
空金属体等を放射線遮蔽用樹脂組成物中に充填する方
法、放射線遮蔽物質を含有する樹脂組成物を発泡成形す
る方法、放射線遮蔽用樹脂組成物中に充填した後、空隙
相に相当する成分を溶解若しくは分解する方法、等が挙
げられる。

【００２３】上記の発泡成形する方法に用いられる発泡
剤は、化学発泡剤または物理発泡剤のいずれでも良い。
化学発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、
アゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、
Ｎ，Ｎ´−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，
Ｎ´−ジメチル−Ｎ，Ｎ´−ジニトロテレフタルアミ
ド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスチ
レンスルホニルヒドラジド、ｐ，ｐ´−オキシビスベン
ゼンスルホニルヒドラジド、重炭酸ナトリウム塩、クエ
ン酸ナトリウム等を挙げることができる。また、物理発
泡剤としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、
ジクロロジフルオロメタン、ジクロロモノフルオロメタ
ン、トリクロロモノフルオロメタン等を挙げることがで
きる。これらの発泡剤は、通常発泡成形する際に用いら
れる割合で組成物中に添加されるが、好ましくは、放射
線遮蔽用樹脂組成物１００重量部に対し０．５〜１０重
量部、さらに好ましくは１〜５重量部配合される。

【００２４】こうして形成された空隙相は、放射線遮蔽
用樹脂組成物中で均一にかつ分散して存在することが必
要であるが、その容積率は、通常１０〜９９容量％、好
ましくは３０〜９０容量％、さらに好ましくは５０〜７
０容量％である。なお、容積率が１０容量％未満である
と、組成物の軽量化が十分に得ることができず、一方、
９９容量％を超えると、放射線遮蔽効果が急に衰えるの
で望ましくない。

【００２５】本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物は、驚く
べきことには、上記空隙相の存在により、空隙相が存在
しない従来の樹脂組成物に較べて、放射線遮蔽性が向上
するという予期外の作用効果を奏する。空隙相が放射線
遮蔽に効果を奏する理由は、現在までのところ、詳細は
解明されていないが、最も可能性のある理由としては、
空隙相と放射線遮蔽物質相との混在により樹脂組成物中
での放射線の散乱及び吸収が分散されることによるもの
と考えられる。すなわち、本発明の放射線遮蔽用樹脂組
成物では、図１に示すように、空隙相を有することか
ら、放射線が散乱及び吸収を繰り返しながら樹脂組成物
内の広範囲に分散し、その結果、そのエネルギーが減衰
してゆくため、遮蔽効果が向上するものと推定される。

【００２６】〔ＩＶ〕その他の添加剤 本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物には、前記した樹脂に
対して、放射線遮蔽物質に加え、さらに、任意成分とし
て各種添加剤を配合してよい。各種添加剤としては、安
定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止
剤、滑剤、充填剤、分散剤、着色剤、銅害防止剤、気泡
防止剤、造核剤、等を挙げることができる。

【００２７】

【実施例】以下に、本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物を
さらに詳細に説明するために、実施例を示して具体的に
説明するが、本発明は、これらの実施例によって限定さ
れるものではない。

【００２８】実施例１〜４及び比較例１〜２ 樹脂であるポリエチレン粉体及び放射線遮蔽物質である
タングステンまたは酸化ビスマスを表１に示す比率（重
量％）で配合し、ヘンシェルミキサーにて乾式混合した
後、２３０℃の温度下において、スクリュー径３０ｍｍ
Φの２軸押出機にて混練ペレット化した。

【００２９】空隙相を形成するために、実施例１〜２に
おいては、中空ガラス体を上記ペレット１００重量部に
対して、１０重量部となるよう、上記２軸押出機に充填
して混練した。但し、中空ガラス体は、混練による破壊
を抑制するために、サイドフィーダーにより該押出機の
中途より充填を行った。このようにして得られたペレッ
トを射出成形することにより、６ｃｍ□×３ｍｍ厚の平
板を作成した。

【００３０】また、実施例３〜４においては、上記ペレ
ット１００重量部に発泡剤マスター５重量部を混合した
ものを射出成形することにより上記と同様の６ｃｍ□×
３ｍｍ厚の平板を作成した。

【００３１】上記の平板を用いて、比重及びγ線透過率
の測定を行った。γ線源としては、 ^６０Ｃｏを用い、γ
線透過率Ｉ／Ｉ_ｏ（Ｉ：試料透過後のγ線のエネルギ
ー、Ｉ _ｏ：試料がない場合のγ線のエネルギー）の厚み
依存性は、平板を所定の厚みに重ねることにより測定し
た。結果を表１に示す。

【００３２】なお、実施例及び比較例に用いた樹脂、放
射線遮蔽物質、中空ガラス体及び発泡剤マスターは、下
記のものである。 ポリエチレン粉体：住友精化（株）製「フローセンＭＧ
２０１」 タングステン ：東京タングステン（株）製「Ｄ−１
００（７．６〜１２μｍ）」 酸化ビスマス ：住友金属鉱山（株）製「酸化ビスマ
ス（１〜４μｍ）」 中空ガラス体 ：住友スリーエム（株）製「スコッチ
ライトＳ６０」 発泡剤マスター ：永和化成工業(株)製「ＥＥ−２０
５」

【００３３】

【表１】

【００３４】本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物中に空隙
相を形成するために、中空ガラス体の充填及び発泡成形
を行った。表１より中空ガラスを充填した放射線遮蔽用
樹脂組成物（実施例１〜２）は、いずれも対応する非充
填樹脂組成物（比較例１〜２）よりもγ線透過率が小さ
く、放射線遮蔽性能が向上していることが分かる。さら
に著しく比重も低下していることが分かる。また、発泡
成形した放射線遮蔽用樹脂組成物（実施例３〜４）は、
タングステンまたは酸化ビスマスの含有量を減らしたの
にも拘わらず、比較例１〜２と同程度のγ線透過率を示
す。以上の結果より、本発明の放射線遮蔽用樹脂組成物
およびその製法は、放射線遮蔽性を落とさずに、高価な
放射線遮蔽物質の低減化が可能であり、しかも著しく軽
量化された放射線遮蔽用樹脂組成物を提供できることが
分かる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の放射線遮
蔽用樹脂組成物は、該樹脂組成物中に空隙相を存在させ
ることにより、従来の放射線遮蔽用樹脂組成物と比べ
て、放射線遮蔽性に優れるとともに、軽量化を可能とし
たものであり、結果として安価に供給可能となることを
含めてその利用価値は極めて大きい。また、成形時の成
形加工機への負荷も著しく低下させることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、遮蔽メカニズムを示す模式図であり、
（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、空隙相のない場合（従来
の組成物）、空隙相のある場合（本発明の組成物）にお
ける放射線の進む様子を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｆターム(参考） 4F074 AA17 AA24 AC05 AC06 AC08 AC09 AC32 BA03 BA13 BA14 BA16 BA17 BA36 BA37 BA53 CB62 CB83 DA59 4J002 BB031 BB121 DA076 DA086 DA096 DA106 DA116 DB006 DL007 FA107 FD206 FD327 FD328

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂および放射線遮蔽物質を含有する放
   射線遮蔽用樹脂組成物において、空隙相が組成物中に均
   一にかつ分散して存在することを特徴とする放射線遮蔽
   用樹脂組成物。
2. 【請求項２】 上記放射線遮蔽物質が、鉛、金、銀、
   銅、タングステン、モリブデン、バリウム、アンチモ
   ン、アルミニウム、ビスマス、鉄、ストロンチウム、ヨ
   ウ素、ケイ素、およびこれら元素を含む化合物からなる
   群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする
   請求項１に記載の放射線遮蔽用樹脂組成物。
3. 【請求項３】 上記空隙相が、球状、ポテト状、多角形
   状、板状、棒状、螺旋状、ギロイド状または迷路状から
   選ばれるいずれかの形状であることを特徴とする請求項
   １または２に記載の放射線遮蔽用樹脂組成物。
4. 【請求項４】 樹脂および放射線遮蔽物質を含有する放
   射線遮蔽用樹脂組成物に、空隙相形成剤を添加すること
   を特徴とする放射線遮蔽用樹脂組成物の製造方法。
5. 【請求項５】 上記空隙相形成剤が、中空ガラス体、中
   空金属体または発泡剤のいずれかであることを特徴とす
   る請求項４に記載の放射線遮蔽用樹脂組成物の製造方
   法。