JP2007513251A - 低重量超薄型可撓性放射線減衰組成物 - Google Patents

Abstract

放射線減衰衣類の製造に有用である薄型軽量可撓性シート製品。シート製品は、ポリマー材料であり、高原子量金属粒子が高装填率で含まれる。シート製品は、高原子量金属粒子が分散されているポリマーラテックスディスパージョンから形成され、ラテックスは、注ぎ込み可能な程度に十分に低い粘度を保持し、シート製品のキャスティングを可能にする。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、「低重量超薄型可撓性放射線減衰組成物」という名称で２００３年１２月５日に出願された米国仮出願第６０／５２７，３２６号明細書に基づく優先権を主張する。

Ｘ線装置は、病院、歯科医および医師の診療所、獣医施設、工業試験およびＱＣの実験室などに一般に見いだされる。医療関係者、技術者、および患者は、放射線への直接被爆および二次被爆の両方から身を守るためにＸ線遮蔽衣類を着用する。

さらに、最近では、科学的および医療的に重要な種々の手順は、放射性化合物の使用および取扱いを必要としている。放射性化合物の使用は、現在では、実験室、病院、および医師の診療所においてごく普通に見られる。これらの化合物の取扱いおよび使用により、使用者および被験者は、有害量の電離放射線に被爆する可能性がある。

現在まで、Ｘ線および電離放射線への被爆に伴う危険を減少させる取組みの中で、多くの組成物が利用されてきた。典型的には、これらの組成物は、個人防護を提供するように設計された衣類中に組み込まれる金属鉛粉末を装填したポリマーまたはエラストマーのシート物品であった。たとえば、鉛を装填した前掛け、甲状腺遮蔽具、生殖腺遮蔽具、および手袋は、それらの防護性を提供すべく販売されてきた。減衰衣類は、指定レベルの放射線から使用者を防護するために必要とされる。

このほか、これらの衣類は、軽量でなければならず、しかも引張り強度、耐引裂性や耐穿刺性、耐折目性や耐皺性などのような好適な機械的特性を呈するものでなければならない。さらに、衣類は、洗剤、アルコール、および医療環境で一般に使用される他の薬剤による洗浄に対して耐性をもつ必要がある。最後に、衣類は、好ましくは放射線を受けたときに即時劣化や長期劣化を起こすことなくそれらの性質を保持しなければならない。多くのポリマー材料（とくに、天然ゴムのように不飽和結合を含有する材料）は、放射線により劣化して脆くなったり亀裂を生じたりしやすいので、放射線を透過する可能性がある。

鉛充填ポリマーは、防護衣類の製造に最もよく使用される。これらのポリマー組成物では、ポリマーは、粉末状鉛または他の高原子量金属もしくは化合物を組み込むためのマトリックスとしての役割を担う。広く利用されているポリマーとしては、高可塑化ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンおよび他のオレフィン、エラストマー、ならびに多くの他の可撓性ポリマーが挙げられる。充填ポリマー組成物の形成方法は、通常、二本ロールミルのような標準的な熱可塑性プラスチック配合装置を用いてプラスチック中に金属を混合することを含む。ＰＶＣの場合、標準的なプラスチゾル製造装置および方法が利用される。

完成品は、普通は、０．５ｍｍの厚さの鉛シートに相当する防護を提供するように設計されるが、放射線減衰度は、最終用途に合わせて調整可能であり、通常は、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの鉛当量の範囲内である。

商業的には、鉛充填ポリマー組成物よりなる単一層のキャストシートが入手可能であり、シート厚さおよび鉛装填率に依存して、さまざまなレベルの防護が提供される。最も広く入手可能な防護シートは、可塑化ＰＶＣで作製されている。プラスチゾルは、分散グレードのＰＶＣをジオクチルフタレート（ＤＯＰ）のような可塑剤と混合することにより調製される。次に、金属粉末が添加され、粘性混合物が脱気される。混合物は、ナイフオーバーロール法のように標準的なキャスティング装置を用いて剥離紙上にコーティングされ、樹脂を硬化させるべくオーブン中で約４００°Ｆに加熱される。ポリエチレン−鉛配合物のような他の充填ポリマーは、バンバリーミキサーのような強力ミキサーまたは二本ロールミルを用いてブレンドされ、カレンダーまたはエクストルーダーを用いてポリマー配合技術分野で公知の手順によりシートの形態に成形される。

可塑化ＰＶＣのシートは、ほとんどの場合、０．１２５ｍｍ鉛当量、０．１６７ｍｍ鉛当量、０．１７５ｍｍ鉛当量、０．２５ｍｍ鉛当量などの防護を提供する厚さで市販されている。シートは、所望の放射線減衰を達成するように組み合わせることが可能である。たとえば、０．１６７ｍｍ定格の３枚のキャストシートを組み合わせると、０．５０ｍｍの防護が提供される。

ＰＶＣ系シートの製造上の欠点の１つは、ほとんどの場合に金属の湿潤不良や可塑剤中への金属の分散不良を引き起こす非常に高い粘度を有する混合物を必然的にプロセスが必要とする点である。金属の分散不良が起こると、最終製品の放射線減衰性能が減少したり不均一になったりするであろう。

ＰＶＣシートの使用上の他の欠点は、０．５ｍｍの鉛当量を提供するのに必要とされる最終製品の過剰重量である。厚さ０．０１６７の鉛装填ＰＶＣの３層の重量は、１平方フィートあたり約１．３５ポンドである。３枚のシートおよび関連するナイロン製覆い、留め具などで作製された前掛けは、２０ポンド以上の重量になる可能性がある。Ｘ線技術者などが防護衣類をときどき着用しなければならない際の重量および時間が原因となって、０．５ｍｍの鉛の標準的減衰を保持しつつ製品の軽量化を図ることが、長い間、放射線減衰材料の設計者および製造業者の目標となっていた。

本発明の目的は、放射線減衰に有用である超薄型軽量可撓性シート製品を提供することである。本発明は、１種以上の高原子量金属が高重量装填率かつ高体積装填率で組み込まれたシートを作製することが可能でありかつ硬化シートがラテックスディスパージョンおよび最終シート製品のいずれにおいても所望のレベルの放射線減衰および構造特性を保持しつつ現在入手可能な組成物よりも薄型かつ軽量であることを特徴とするポリマーラテックス組成物を提供する。

特定的には、シートは、高原子番号の元素またはそれらの関連化合物および合金を、単独でまたは好ましくは組み合わせて、望ましくは室温で、ポリマーラテックス中に混合して流動性混合物を形成することにより、作製可能である。全装填ポリマーの８９重量パーセントを超える固体装填率であるにもかかわらず、ラテックスをベースとする配合物は、注ぐことのできる程度に十分に低い粘度である。この低粘度のおかげで、減衰製品の製造にこれまで利用できなかった液体キャスティングのような加工手順が使用可能になる。粘度を変化させたり、分散を促進したり、閉じ込められた空気を除去したりするための当技術分野で公知の添加剤を、ラテックスに添加することが可能である。より高いｐＨ、たとえば約８．５超、好ましくは約８超のｐＨを有するラテックスを扱う場合、そのような添加剤はとくに有用である。

一実施形態では、５ミクロン超、好ましくは少なくとも約８ミクロン、最も好ましくは少なくとも約１０ミクロンの平均粒子サイズを有する金属充填剤を用いることにより、所望の最終ポリマー特性を保持しつつ、高金属装填率を達成することが可能である。金属化合物を使用する場合、それは実質的に水に不溶でなければならない。平均粒子サイズを決定するのに好適な方法は公知であり、たとえば、走査型電子顕微鏡による分析が挙げられるが、これに限定されるものではない。

一実施形態では、得られた流動性混合物を、約０．０１０インチ程度の薄い厚さ、好ましくは少なくとも約０．０１５インチの厚さで剥離紙のような非接着性表面上に容易にキャストし、可撓性シートの形態に乾燥させ、そして紙から除去することが可能である。これらの得られた可撓性シートは、放射線減衰特性をもたせることが有利である任意の製品、たとえば、前掛け、甲状腺遮蔽具、生殖腺遮蔽具、および手袋の製造に使用することが可能である。しかしながら、本発明は、これらの目的に限定されるものではなく、広範な業界にわたり多数の用途を有する。

さらなる実施形態では、最終製品の一部分になる接着性基材上に金属充填ブレンドをシートとしてキャストすると、さらに高い引張特性および強度特性を有する製品が得られる。最終構造体の一部分になりうるそのような基材としては、たとえば、ビニルまたはポリオレフィンから作製されるようなポリマーシート；綿、リネン、ポリマー繊維、炭素繊維など、さらにはさまざまなタイプの天然および合成の繊維のブレンドから作製されるような織布；ならびに天然材料、ポリマー材料、または炭素繊維材料で作製される不織布が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に基づいて作製される製品は、標準的な鉛充填ビニルから作製される対応する製品よりも４０％程度軽いことが判明した。

本発明の特定の実施形態を本明細書中に開示するが；当然のことながら、開示された実施形態は、種々の形態で具現化されうる本発明を単に例示したものにすぎない。さらに、本発明の種々の実施形態に関連して与えられた各実施例は、例示を意図したものであって限定を意図したものではない。さらに、図は、必ずしも寸法どおりであるとは限らず、いくつかの特徴部分は、特定の要素の詳細を示すために誇張されていることもある。したがって、本明細書中に開示されている特定の構造的および機能的な詳細は、限定として解釈されるべきものではなく、本発明をさまざまに利用すべく当業者に教示することを目的にした単なる代表的基本形態として解釈されるべきものである。

本発明は、ポリマーラテックス中に高原子量金属を多量に装填させることにより形成される低重量超薄型可撓性シートの放射線減衰組成物に関する。たとえば、高原子量金属の装填率は、組み合わされた最終シート製品の約８９重量パーセント超、より特定的には約９０重量パーセント超であり、より好ましくはシート製品全体の少なくとも約９２重量％である。

本発明では、効果のあることが見いだされた金属として、４５超、好ましくは約５０超の原子番号を有する金属元素、たとえば、アンチモン、スズ、バリウム、ビスマス、セシウム、カドミウム、インジウム、ロジウム、タングステン、およびウラン、ならびに鉛（さらにはそれらの化合物および／または合金）、たとえば、スズ／鉛、硫酸バリウム、酸化ガドリニウム、および非放射性同位体を有する他の重金属が挙げられ、他の高原子番号の元素またはそれらの化合物として、セリウムやガドリニウムも挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに他の実施形態では、好適な金属として、タンタル、銀、金、および他の貴金属が挙げられる。特定の実施形態では、金属粒子は、寸法の１つが他の２つの寸法よりも１桁小さくかつ他の２つの寸法が４倍以下、より特定的には３倍以下の差である板状外観を有する。

最終シート製品の好適な厚さとしては、少なくとも約０．０１０インチの範囲内、より特定的には少なくとも約０．０１５インチの範囲内、より特定的には約０．０３０〜約０．０７０インチの範囲内が挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに他の実施形態では、所望の減衰に応じて厚さを変化させることが可能である。

とくに指示がないかぎり、「ラテックス」という用語は、水性液体中へのポリマーのディスパージョンを包含する。そのような液状ディスパージョンは当技術分野で周知であり、市販品として入手可能である。それらは、水性液体中に分散された天然ポリマーおよび合成ポリマーの両方を包含しうる。好適なポリマーラテックスとしては、アクリル、スチレン／ブタジエン、ビニルアセテート／アクリル酸コポリマー、ビニルアセテート、エチレンビニルアセテート、ポリブテン、およびウレタンが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、ラテックスは、水性媒体中でモノマーを重合させることにより調製される。典型的には、アクリル、スチレン／ブタジエン、およびアセテートのポリマーラテックスは、このように調製される。

他の実施形態では、乾燥された充填ポリマー組成物の表面に非充填ラテックスのコーティングを施す。他の特定の実施例では、ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）社製のアクリル（商品名「ＴＲ ３８ＨＳ」）をコーティングとして使用した。他の実施例では、ファイアストーン（Ｆｉｒｅｓｔｏｎｅ）社製の天然ゴムラテックス（商品名「ハーテックス１０１（ＨＡＲＴＥＸ １０１）」）をコーティングとして使用した。コーティング厚さとして、さまざまな値を用いることが可能である。コーティングの厚さの例は、約０．２５ミル〜約４ミルの範囲内である。追加のコーティング層により、最終製品全体の強度、伸縮性、およびまたは耐引裂性を改良することが可能である。

一実施形態では、５ミクロン超、好ましくは少なくとも約８ミクロン、最も好ましくは少なくとも約１０ミクロンの平均粒子サイズを有する金属充填剤を用いることにより、所望の最終ポリマー特性を保持しつつ、高金属装填率を達成することが可能である。金属化合物を使用する場合、それは実質的に水に不溶でなければならない。平均粒子サイズを決定するのに好適な方法は公知であり、たとえば、走査型電子顕微鏡による分析が挙げられるが、これに限定されるものではない。

さらなる実施形態では、スズを混合物中の金属として利用する場合、さまざまなｐＨ範囲内（たとえば、約１０未満）のラテックスを利用することが可能である。さらに他の実施形態では、とくに、約８超のｐＨを有するラテックスを扱う場合、成分（たとえば、ラテックスおよび金属）の添加順序により、成分の分散を助長することが可能である。たとえば、すべての分散添加剤の添加を含めてラテックス混合物を調製し生成させた後でタングステンを添加すると、タングステンの全体的分散が助長されるであろう。また、タングステンを分散させた後でスズを添加すると、改良された減衰が達成されるであろう。

このほかのさらなる実施形態では、異なる粒子サイズの金属充填剤の組合せ（たとえば、スズとタングステン）をラテックスに添加する場合、さまざまなｐＨ範囲内（たとえば、約１０以下のｐＨ）を利用することが可能である。さらに他の実施形態では、いくつかの金属充填剤成分の添加順序により、好ましくは、より微細な粒子充填剤を最初に添加することにより、金属充填剤成分の分散を改良することが可能である。さらなる改良として、組み合わせた粒子サイズの平均は、好ましくは、少なくとも約８でなければならない。

たとえば、スズ／タングステン組成物では、タングステンが非常に小さい粒子サイズ（たとえば、１ミクロン以下）で入手可能である場合、使用される添加剤とポリマーラテックスを十分に混合した後、最初にタングステンを単独で分散し、その後、混合物にスズ粒子を添加すると、より高いｐＨ値においてさえも、ラテックスディスパージョンおよび最終乾燥ポリマー生成品の好適な特性を保持しつつ、本発明に係る組成を有する組み合わされたスズ−タングステンの全ディスパージョンが形成されるであろう。特定的には、天然ゴムラテックスを含む好適なキャスティングディスパージョンは、この添加順序に従った方法によりスズ／タングステン充填剤を用いて形成可能である。

特定的には、インディアナ州フォートウェイン（Ｆｏｒｔ Ｗａｙｎｅ，Ｉｎｄｉａｎａ）のシャー・システムズ・インコーポレーテッド（Ｓｈａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．）社製の真空分散ミキサーを用いて、キャスティング混合物を調製することが可能である。最初に、ラテックスディスパージョンおよび任意の所望の添加剤を含めてすべての液体をミキサータンクに添加し；少なくとも２６インチの真空に吸引し、４００ｒｐｍのブレード速度で液体を１分間混合する。真空を解除し、タングステン粒子（１ミクロン未満の粒子サイズを有する）を添加し、その後、真空にして約１分間混合する。ミキサーを再び開放し、金属粒子（約２０ミクロンの粒子サイズ）を混合物に添加し、その後、１０００ｒｐｍで３分間の混合サイクルを行い、適切であれば、続けて第２の金属粒子の添加を行って真空下でさらに混合する。混合サイクルおよびブレード回転速度は、ラテックス、金属、固体装填率、およびラテックスの剪断感受性に依存して変化させうる。混合はすべて周囲温度で行われ、熱はほとんど発生しない。

さらに他の実施形態では、混合物の調製を支援しかつ最終生成品の最終的な物理特性および構造を調整すべく、添加剤を利用することが可能である。とくに興味深いのは、金属の均一な分散、空気の取込みの防止、および必要であれば脱泡に役立つそれらの材料である。好適な添加剤としては、界面活性剤、脱泡剤、消泡剤、分散助剤、安定剤（たとえば、ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）社製の商品名「アキュマー（Ａｃｃｕｍｅｒ）」（アルコキシル化アルキルフェノール）およびローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）社製のタモール（Ｔａｍｏｌ）（スルホネートナフタレン））、可塑剤（たとえば、ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）社製の可塑剤「パラプレックスＷＰ−１（Ｐａｒａｐｌｅｘ ＷＰ−１）（専売高分子可塑剤）」（アンモニア水））が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

さまざまな配合物の製造に使用しうる他の添加剤としては、コグニス・コーポレーション（Ｃｏｇｎｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社製のフォーマスターＶＦ（Ｆｏａｍａｓｔｅｒ ＶＦ）（登録商標）（専売脱泡剤）；ハンプシャー・ケミカル（Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社製のダキサド３０（Ｄａｘａｄ ３０）^TM（ナトリウムポリメタクリレート）；サイテック・インダストリーズ（Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）社製のアエアソル（Ａｅｒｓｏｌ）（登録商標）ＬＦ−４（専売界面活性剤）；エア・プロダクツ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）社製のスルフィノールＤＦ−２１０（Ｓｕｒｆｙｎｏｌ ＤＦ−２１０）（脱泡剤）；トロイ・ケミカル（Ｔｒｏｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社製のトロイキド^TM Ｄ７２９（Ｔｒｏｙｋｙｄ^TM Ｄ７２９）（シリコーン系消泡剤）；サイテック・インダストリーズ（Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）社製のアエアソル（Ａｅｒｓｏｌ）（登録商標）ＯＴ−７５％（ナトリウムジオクチルスルホスクシネート）；およびアヴェシア・リミテッド（Ａｖｅｃｉａ Ｌｉｍｉｔｅｄ）社製のソルスパース２７０００（Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ ２７０００）（芳香族ポリマーアルコキシレート）が挙げられる。

他の実施形態では、ラテックスのブレンドを利用することが可能である。ラテックスの好適なブレンドとしては、エチレンビニルアセテートポリマーとアクリルポリマー、アクリルポリマーとスチレンアクリルポリマー、ポリブテンポリマーと天然ゴムポリマー、ポリブテンポリマーとアクリルポリマー、スチレン−ブタジエンポリマーとスチレンアクリルポリマー、イソプレンポリマーとアクリルポリマー、および類似のブレンドが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの各ブレンドは、最高性能を得るべく適切な添加剤で改質しなければならない。特定の実施例では、所望により、ラテックス混合物を加硫しうるように天然ゴムラテックスおよび他のラテックスを利用することが可能である。

さらなる実施形態では、元素や化合物の使用に加えて、重金属の合金を利用することも可能である。減衰金属の好適な合金としては、スズ／鉛、アンチモン／鉛、スズ／アンチモン、スズ／銀、さらにはビスマス／スズ、鉛／ビスマス、スズ／ビスマス、およびビスマス／鉛／スズ／カドミウム／インジウムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

０．５ｍｍの純鉛シート厚さ（すなわち、鉛当量）に相当する放射線減衰を決定するための標準試験の一実施例では、Ｘ線減衰シート材料は、所望の厚さ（たとえば、０．０１６７インチ）を有するシートの形態にキャストすることにより装填ポリマーから作製される。次に、４．５インチの大きさの試験スクエアの形態にシートをカットする。カットされたスクエアを以下のプロトコルに従って試験する。標準的な医療用Ｘ線発生器からの出力ビームと検出器と間に試験サンプルを配置して、既知の特性のＸ線をサンプルに照射する。特定的には、Ｘ線管から２３インチ下かつ検出器から１３インチ上に位置する鉛製の試験棚上にサンプルを配置する。棚は、直径２．０インチの開口を有する。非鉛減衰性材料では、一層試験の場合、ビームエネルギーを１００ミリアンペアで１００Ｋｖｐに設定し、照射時間を１秒間に設定する。

サンプルにＸ線を照射して、非吸収エネルギー（すなわち、サンプルを透過したＸ線エネルギー）を測定する。Ｘ線照射線量計を用いて非吸収ビームエネルギーを測定する。これと同一の手順により、既知の減衰効率を有する純鉛対照サンプルの性能を測定する。試験片の減衰よりもわずかに上、それよりもわずかに下、およびそれとほぼ同一の減衰を有するように、鉛対照を選択する。サンプルの性能を既知の鉛対照と比較し、サンプルの正確な減衰を補間により計算する。

以下の実施例ではスズまたはタングステンの粒子を使用し、使用したスズ製品は、アキュパウダー・インターナショナルＬＬＣ（Ａｃｃｕｐｏｗｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ＬＬＣ）社製のグレード１４０（Ｇｒａｄｅ １４０）（約２０ミクロンの平均粒子サイズを有する）であり、使用したタングステン粉末は、バッファロー・タングステン・インコーポレーテッド（Ｂｕｆｆａｌｏ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ，Ｉｎｃ．）社製のタングステン・パウダー・グレード（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｇｒａｄｅ）（１ミクロン未満の平均粒子サイズを有する）であった点に留意されたい。

実施例１
以下の処方の混合物を調製した：
ローム・アンド・ハースＴＲ３８ＨＳ（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ ＴＲ３８ ＨＳ）（ｐＨ７〜８） ２５グラム
スズ粉末 １５０グラム
タングステン粉末 ６０グラム

最終生成品を形成すべく、ポリマーラテックスと金属を別々のカップに秤量した。金属をラテックス中に注ぎ、小型のスパチュラを用いて混合した。滑らかで注ぎ込み可能な混合物が得られるまで、流動性混合物を攪拌した。混合物を剥離紙上に注ぎ、既知の厚さのシム上でナイフを移動させた。次に、１６０°Ｆの対流式オーブン中でシートを１０分間乾燥させた。

実施例１の生成品は、０．５０ｍｍの鉛当量において５７．１グラムの重量であり、１平方フィートあたり０．８９ポンドに相当するものであった。金属装填率は、９３．８重量％または６５体積％であった。生成品は、軟質で柔軟性があり、きわめて効果的な減衰特性を有する衣類の製造に使用可能であった。

実施例２
上記の手順を用いて、以下の配合物を調製した。
エア・プロダクツ・エア・フレックス４００（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｉｒ Ｆｌｅｘ ４００）エチレンビニルアセテートコポリマーラテックス（４．５のｐＨ、５２％の固形分含有率を有する） ２５グラム
スズ粉末 １５０グラム
タングステン粉末 ６０グラム
水 ７グラム

０．５０ｍｍの鉛当量における実施例２の生成品は、５４．２グラムの重量になり、１平方フィートあたり０．８５ポンドに相当することになる。金属装填率は、９３．８重量％または６５体積％であった。生成品は、軟質で柔軟性があり、上表面および下表面はいずれも、優れた滑らかな外観を有していた。この生成品は、減衰衣類の製造に使用可能であった。

実施例３
上記の手順を用いて、以下の配合物を調製した。
エア・プロダクツ・エア・フレックス４００（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｉｒ Ｆｌｅｘ ４００）エチレンビニルアセテートコポリマーラテックス ２５グラム
スズ粉末 １２０グラム
タングステン粉末 ４０グラム
ビスマス粉末 ４０グラム
水 ３．８グラム

実施例３の生成品は、０．５０ｍｍの純鉛当量において５５グラムの重量になり、１平方フィートあたり０．８６ポンドに相当することになる。金属装填率は、９４．１重量％または６５．５体積％である。シート製品は、軟質で柔軟性があった。上表面および下表面はいずれも、優れた滑らかな外観を有していた。得られた生成品は、減衰衣類の製造に使用可能であった。

実施例４
異なるラテックスをブレンドすることにより、最終生成品の全体的外観および強度を改良した。一つのそのようなブレンド処方は、以下のとおりであった：
ローム・アンド・ハースＴＲ３８ＨＳ（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ ＴＲ３８ ＨＳ）アクリルポリマーラテックス（ｐＨ７〜８；固形分含有率５０％〜５２％） ０．１７５ポンド
エア・プロダクツ・エア・フレックス９２０（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｉｒ Ｆｌｅｘ ９２０）アクリルポリマーラテックス（ｐＨ４、固形分含有率５５％） ０．０９２５ポンド
スズ粉末 ３．３ポンド
タングステン粉末 １．１ポンド

このブレンドを５クォートのホバート（Ｈｏｂａｒｔ）ミキサーで混合した。製造用ナイフオーバーロールコーティングシステムを用いて、混合物を剥離紙上にキャストした。材料を１６０°Ｆで乾燥させた。

実施例４の生成品は、０．５０ｍｍの鉛当量において５０．４グラムの重量を有することが判明した。この重量は、１平方フィートあたり０．７９ポンドの重量に相当する。金属装填率は、９４．３重量％および６７．７体積％であった。生成品は、軟質で柔軟性があり、上表面および下表面はいずれも、優れた滑らかな外観を有していた。この生成品は、減衰衣類に使用しうる程度に十分な強度を有していた。

実施例５
好ましいことに、引裂強度を改良すべく基材上に流動性混合物をコーティングすることにより、優れた結果を得た。

約０．００７インチの厚さのビニルフィルム（ＰＶＣ）を剥離紙上にキャストした。以上に概説したようにラテックスブレンドを調製し、ビニルフィルム（依然として剥離紙上に存在する）上にコーティングした。次に、キャスト物を対流式オーブン中で乾燥させた。

調製したラテックス配合物は、以下のとおりであった：
ローム・アンド・ハース１８４５（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ １８４５）スチレンアクリルコポリマーラテックス（ｐＨ６．７、固形分含有率５６％） ３２グラム
スズ粉末 １５０グラム
タングステン粉末 ６０グラム

実施例５の生成品は、０．５０ｍｍの鉛減衰当量において５６．３グラムの重量を有することが判明した。この重量は、１平方フィートあたり０．８８ポンドに相当する。金属装填率は、９２重量％および５９体積％であった。ナイロン、モスリン、ラグクロス、およびいくつかのタイプの不織布を代替物として使用して、同様に有用な生成品を得ることが可能である。

実施例６
この実施例では、グリセリンおよび水（それぞれ５０部）を流動性ラテックス混合物に添加して、可撓性の増大された最終生成品を得た。以下の配合物を調製し、クレーン・ペーパー（Ｃｒａｎｅ Ｐａｐｅｒ）社により供給されたポリオレフィン不織基材（製品番号ＢＣ−９）上にナイフコーティングした。

処方は次のとおりであった：
ローム・アンド・ハース１８４５（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ １８４５）スチレンアクリルコポリマーラテックス（ｐＨ６．７、固形分含有率５６％） １８グラム
エア・プロダクツ・エア・フレックス９２０（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｉｒ Ｆｌｅｘ ９２０）アクリルポリマーラテックス（ｐＨ４、固形分含有率５５％） ７グラム
スズ １６０グラム
タングステン ４０グラム
グリセリンＵＳＰ ０．７５グラム

実施例６の生成品は、基材の重量を含めて、０．５０ｍｍの鉛減衰当量において５５グラムの重量を有することが判明した。比較目的のために基材を除外すると、この重量は、１平方フィートあたり０．８６ポンドの重量に相当する。金属装填率は、９３．９重量％および６７体積％であった。

実施例７
以下の配合物を調製し、クレーン・ペーパー（Ｃｒａｎｅ Ｐａｐｅｒ）社により供給されたポリエステル不織カレンダー基材（製品番号ＲＳ−２１）上にナイフコーティングした。

処方：
ローム・アンド・ハース１８４５（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ １８４５）スチレンアクリルコポリマーラテックス（ｐＨ６．７、固形分含有率５６％） １８グラム
エア・プロダクツ・エア・フレックス９２０（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｉｒ Ｆｌｅｘ ９２０）アクリルポリマーラテックス（ｐＨ４、固形分含有率５５％） ７グラム
スズ粉末 １６０グラム
タングステン粉末 ４０グラム
グリセリンＵＳＰ ０．７５グラム

実施例７の生成品は、基材の重量を含めて、０．５０ｍｍの鉛減衰当量において５４グラムの重量を有することが判明した。比較目的のために基材を除外すると、この重量は、１平方フィートあたり０．８４ポンドの重量に相当する。金属装填率は、９３．９重量％および６７体積％であった。

実施例８
他の実施例では、最終生成品の最終的な物理特性および構造を調整すべく、添加剤を利用することが可能である。この実施例では、ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）社製の分散助剤（商品名「アキュマー（Ａｃｃｕｍｅｒ）（アルコキシル化アルキルフェノール）」）を混合物に添加し、同様にローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）社製の可塑剤（パラプレックスＷＰ−１（Ｐａｒａｐｌｅｘ ＷＰ−１））を添加して、より可撓性のある最終生成品になるようにした。Ｘ線減衰生成品を鉛当量と比較する。

これらの添加剤を用いる処方は、次のとおりであった：
ローム・アンド・ハース１８４５（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ １８４５） ２０グラム
エア・プロダクツ・エア・フレックス９２０（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ａｉｒ Ｆｌｅｘ ９２０） ４グラム
スズ １５０グラム
タングステン ５５グラム
アキュマー（Ａｃｃｕｍｅｒ） ０．３グラム
ＷＰＩ ０．３グラム

この処方のサンプルは、平均で、０．５ｍｍの鉛当量において５７グラムの重量または１平方フィートあたり約０．８８ポンドであった。

実施例９
さらなる実施例では、天然ゴムラテックスと他のラテックスとのブレンドを用いて、優れた生成品を調製することが可能である。天然ラテックスの利点は、生成品を加硫させて物理特性を改良しうる点である。一つのそのような処方では、９．７８のｐＨおよび６２％の固形分含有率を有するファイアストーン（Ｆｉｒｅｓｔｏｎｅ）社製のハーテックス１０１（Ｈａｒｔｅｘ １０１）を使用し、ヴァンダービルト（Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ）社製の分散助剤（「ダーヴァン７（Ｄａｒｖａｎ ７）」（ナトリウムポリメタクリレート））、アクロケム（Ａｋｒｏｃｈｅｍ）社製の硫黄組成物（グレードＷ−９９４４）、およびアクロケム（Ａｋｒｏｃｈｅｍ）社製の酸化亜鉛促進剤（グレードｗ−９９８９）が含まれ、内容は以下のとおりである：
ローム・アンド・ハース１８４５（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ １８４５） ０．６ポンド
ハーテックス１０１（Ｈａｒｔｅｘ １０１） ０．４ポンド
スズ ９．２ポンド
ダーヴァン７（Ｄａｒｖａｎ ７） ３５グラム
硫黄（添加剤） １．６グラム
促進剤（酸化亜鉛） ２．２グラム

０．５ｍｍの鉛当量を有する試験片は、約５９グラムの重量であり、望ましい物理特性（すなわち、引張強度および弾性）を有する。

実施例１０
他の実施例では、元素や化合物の使用に加えて、減衰材料の合金を利用することも可能である。４０重量％のスズおよび６０重量％の鉛を有するクックソン・インダストリーズ（Ｃｏｏｋｓｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）社製のスズ／鉛合金（グレード１１３９１８）を以下の処方で使用した：
ローム・アンド・ハース１８４５（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ １８４５） ０．６ポンド
ハーテックス１０１（Ｈａｒｔｅｘ １０１） ０．４ポンド
合金 ９．１３ポンド
ダーヴァン７（Ｄａｒｖａｎ ７） ３５グラム

０．５ｍｍの鉛当量を達成する標準的試験片の重量は、７１グラムであった。

本発明の特定の実施形態を実施例として以上で説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく細部の変更を行いうることはわかるであろう。当業者であれば、開示された実施形態（それらはすべて、例示を目的として本明細書中に提示されたものであり、限定を目的とするものではない）以外の実施形態により本発明を実施しうることはわかるであろう。本明細書中に論述されている特定の実施形態の等価形態によっても同様に本発明を実施しうることに留意すべきである。したがって、排他的権利が請求される本発明の範囲を評価する場合、参照すべきは、実施例についての以上の論述ではなく、添付の特許請求の範囲である。

実施例１１
本発明に係る充填ラテックスディスパージョンを混合する場合、当技術分野で周知の低剪断高ポンピング作用分散ブレードを使用することが好ましい。この実施例では、３ガロン容量のミキシングボウルを備えたシャー（Ｓｈａｒ）真空分散ミキサーを使用する。

以下の処方に従ってラテックスプレミックスを調製する：
ローム・アンド・ハースＴＲ−３８ＨＳ（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ ＴＲ−３８ＨＳ） １０ポンド
ハーテックス１０１（Ｈａｒｔｅｘ １０１） １０ポンド
ダーヴァン７（Ｄａｒｖａｎ ７） １．６ポンド
３％アンモニア ０．７ポンド
グリセリン ８０グラム

アンモニア溶液は、最終混合物を安定化させる役割を担う添加剤である。

最初に、ハーテックス１０１（Ｈａｒｔｅｘ １０１）ラテックスを、ダーヴァン７（Ｄａｒｖａｎ ７）、アンモニア、およびグリセリンと混合する。スパチュラを用いて、この組合せ物を手で攪拌した。次に、ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ）ラテックスを添加してラテックスプレミックスを形成する。

キャスティング配合物は、以下のものを含む：
ラテックスプレミックス ８．８ポンド
スズ ５６ポンド
タングステン １６ポンド

プレミックスをシャー（Ｓｈａｒ）ミキサーのミキシングボウルに添加し、続いてタングステン粉末を添加する。ミキシングボウルを少なくとも２６インチＨｇの真空に吸引し、１分間かけてタングステンをラテックスプレミックス中に混合導入する。次に、真空を解除し、スズを添加する。真空に吸引した後、材料をさらに３分間混合して金属を分散させる。

混合物を剥離紙上にキャストして、オーブン乾燥させる。最終生成品の標準的試験片は、０．０２２インチの単一層の厚さで５８グラムの重量すなわち１平方フィートあたり０．８８ポンドを有する。乾燥させたシートに約０．５ミルのラテックスコーティングを施した後、得られる生成品は強靭であり、良好な引張強度および弾性を有する。

Claims (29)

1. 防護衣類を形成するのに有用な高原子量金属を装填した装填ポリマーシートであって、該高原子量金属が装填ポリマーシート全体の約８９重量パーセントを超え、かつ０．５ｍｍの純鉛シートに相当する放射線減衰当量を達成するのに必要な厚さの装填シートが約１．０ポンド／平方フィート未満の重量を有する、装填ポリマーシート。
2. 前記高原子量金属が４５超の原子番号を有する、請求項１に記載の装填ポリマーシート。
3. 前記金属が、アンチモン、スズ、ビスマス、タングステン、鉛、カドミウム、インジウム、セシウム、セリウム、およびガドリニウム、ならびにそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項２に記載の装填ポリマーシート。
4. 前記金属が、アンチモン、スズ、ビスマス、タングステン、および鉛、ならびにそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項２に記載の装填ポリマーシート。
5. 少なくとも約０．０１０のインチの厚さを有する、請求項２に記載の装填ポリマーシート。
6. 約０．０１５インチ〜約０．０５インチの範囲内の厚さを有する、請求項２に記載の装填ポリマーシート。
7. 前記ポリマーが、天然および合成のポリマーからなる群から選択される、請求項２に記載の装填ポリマーシート。
8. 前記ポリマーが、アクリルポリマー、スチレン／ブタジエンコポリマー、ビニルアセテート／アクリル酸コポリマー、ビニルアセテート、エチレンビニルアセテート、ポリブテン、およびウレタンポリマー、ならびに天然ゴム、さらにはそれらの組合せからなる群から選択される、請求項７に記載の装填ポリマーシート。
9. 前記ポリマーシートが、約１０以下のｐＨ値を有する流動性ポリマーラテックスと、その中にポリマーと金属粒子との組合せの少なくとも８９重量％の量で微粒子形態で分散された少なくとも１種の高原子量金属と、から形成され、該ラテックスが、フラットな基材上にシートをキャストすべく注ぎうる程度に十分に流動性である、請求項２に記載の装填ポリマーシート。
10. 前記ラテックスが約１０以下のｐＨを有し、かつ前記金属が、少なくとも約８ミクロンの平均粒子サイズを有する金属粒子を含む、請求項９に記載の装填ポリマーシート。
11. 前記ポリマーがエラストマーであり、かつ前記金属粒子が少なくとも約１０ミクロンの平均粒子サイズを有する、請求項１０に記載の装填ポリマーシート。
12. 前記シートが衣類の形態にされる、請求項２に記載の装填ポリマーシート。
13. 前記衣類が、前掛け、甲状腺遮蔽具、生殖腺遮蔽具、および手袋からなる群から選択される、請求項１２に記載の装填ポリマーシート。
14. ポリマーラテックス中に微粒子形態で高原子量金属を混合する工程と、ここで、該高原子量金属は、該ラテックス中のポリマーと金属との全体の約８９重量パーセントを超える、
    該ラテックスをフラット表面上にキャストする工程と、
    このキャストされたラテックスを乾燥させて、０．５ｍｍの厚さを有する純鉛シートと等価な放射線減衰を達成するのに必要な厚さにおいて約１．０ポンド／平方フィート未満の重量を有する有用な装填ポリマーシートを形成する工程と、
    を含む、装填ポリマーシートの製造方法。
15. 前記高原子量金属が４５超の原子番号を有する、請求項１３に記載の方法。
16. 前記金属が、アンチモン、スズ、ビスマス、タングステン、鉛、およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
17. 前記金属が、カドミウム、インジウム、セシウム、セリウム、およびガドリニウム、ならびにそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記シートの厚さが少なくとも約０．０１０インチである、請求項１３に記載の方法。
19. 前記シートの厚さが約０．０１５インチ〜約０．０７インチの範囲内である、請求項１４に記載の方法。
20. 前記ポリマーラテックスが、天然および合成のポリマーからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
21. 前記ポリマーラテックスが、アクリルポリマー、スチレン／ブタジエンコポリマー、ビニルアセテート／アクリル酸コポリマー、ビニルアセテートポリマー、エチレンビニルアセテートポリマー、ポリブテンポリマー、ウレタンポリマー、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１９に記載の方法。
22. 添加剤が前記ラテックス中に組み込まれる、請求項１３に記載の方法。
23. 前記添加剤が、界面活性剤、脱泡剤、消泡剤、分散助剤、および可塑剤からなる群から選択される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記ポリマーラテックスが、エチレンビニルアセテートポリマーとアクリルポリマー、アクリルポリマーとスチレンアクリルポリマー、ポリブテンポリマーと天然ゴムポリマー、ポリブテンポリマーとアクリルポリマー、スチレン−ブタジエンポリマーとスチレンアクリルポリマー、およびイソプレンポリマーとアクリルポリマーからなる混合ポリマーの群から選択される、請求項１３に記載の方法。
25. 前記混合物を乾燥させた後、乾燥された装填ポリマーシートの表面に非充填ラテックスのコーティングを施す追加の工程
    を含む、請求項１３に記載の方法。
26. 前記コーティングの厚さが約０．２５ミル〜約４ミルの範囲内である、請求項２５に記載の方法。
27. ポリマーラテックス中に粒子状タングステンを混合する工程と；
    スズとタングステンとの組合せの全量がポリマーと金属との全重量の約８９重量パーセントを超えるように、該混合物にスズを添加する工程と；
    該混合物を乾燥させて、０．５ｍｍの厚さの純鉛シートと等価な減衰を達成するのに必要な厚さの装填ポリマーシートにおいて約１．０ポンド／平方フィート未満の重量を有する装填ポリマーシートを形成する工程と；
    を含む、装填ポリマーシートの製造方法。
28. 前記ポリマーラテックスが天然ゴムラテックスを含む、請求項２７に記載の方法。
29. 分散ポリマーと粒子形態の高原子量金属とを含み、ここで、該高原子量金属は、ラテックス中のポリマーと金属との全体の約８９重量パーセントを超える、フラット表面上にラテックスをキャストしうる程度に十分に低い粘度を有する、ポリマーラテックス。