JP2018072301A - 放射線防護不織布及び繊維製品 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の防護性能に優れていながらも折り曲げても破損することがない放射線防護不織布等を提供する。【解決手段】放射線防護不織布１は、鉛よりも比重が大きい金属材料によって構成された複数の金属繊維２が三次元にランダムに積層されたシート状のシート部材である。複数の金属繊維２には、当該金属繊維２としてタングステン線が含まれているとよい。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線防護不織布及び放射線防護不織布を用いた繊維製品に関する。

医療用の放射線治療現場又は原子力発電等では、核物資等から放射線（γ線及びＸ線等）が放出される。このため、放射線が放射される環境では、放射線防護のために、放射線を遮蔽する材料で構成された放射線防護部材が用いられていた。

従来、放射線を遮蔽する材料として、鉛が用いられていた。鉛を用いた放射線防護部材としては、鉛板、又は、鉛が蒸着された鉛蒸着シート等が知られている。例えば、特許文献１には、シート状に形成された鉛によって構成された放射線遮蔽シートが開示されている。

特開２０１５−２０６６４３号公報

鉛を用いた放射線防護部材は、所望の放射線防護性能を得るのに十分な厚さが必要となるため重量が重く、又、融点が低いために高温の場所では使えない等の欠点がある。

特に、鉛板は硬くて曲げにくいため、切断や加工が難しかったり、屈曲させると破損したりする。また、鉛蒸着シートは、屈曲させると折り目から剥離欠損が生じて破損する。

本発明は、放射線防護性能に優れていながらも折り曲げても破損することがない放射線防護不織布及び繊維製品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る放射線防護不織布の一態様は、鉛よりも比重が大きい金属材料によって構成された複数の金属繊維が三次元にランダムに積層されたシート状のシート部材である。

また、本発明に係る繊維製品の一態様は、上記放射線防護不織布を縫製することにより得られたものである。

本発明によれば、放射線防護性能に優れていながらも折り曲げても破損することがない放射線防護不織布及び繊維製品等を実現することができる。

実施の形態１に係る放射線防護不織布の斜視図である。 実施の形態１に係る放射線防護不織布の断面図である。 実施の形態１に係る放射線防護不織布の製造方法を説明するための図である。 実施の形態１に係る放射線防護不織布の製造方法におけるニードルパンチ工程を説明するための図である。 金属微粒子を樹脂でモールドした放射線防護シートの製造方法を説明するための図である。 実施の形態２に係る放射線防護不織布の平面図である。 実施の形態２に係る放射線防護不織布の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る放射線防護不織布１について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る放射線防護不織布１の斜視図である。図２は、実施の形態１に係る放射線防護不織布１の断面図である。

図１及び図２に示すように、実施の形態１に係る放射線防護不織布１は、放射線を遮蔽することができる放射線防護性能を有するシート状のシート部材である。つまり、放射線防護不織布１は、放射線を遮断（１００％遮蔽）したり減衰したりすることで放射線を遮蔽する。放射線防護不織布１の厚みは、例えば、５ｍｍ〜２０ｍｍであるが、これに限るものではない。

本実施の形態における放射線防護不織布１は、フェルトであり、可撓性を有する布状のシート部材である。したがって、放射線防護不織布１は、布のように折り曲げることが可能であり、折り曲げたとしても割れたり欠けたりせず破損しない。

放射線防護不織布１は、複数の金属繊維２が三次元にランダムに積層された構造である。具体的には、複数の金属繊維２は、互いに交絡して圧縮された状態となっている。本実施の形態において、複数の金属繊維２は、樹脂等からなる接着剤を用いることなく金属繊維２同士が絡み合うことで結合している。これにより、放射線防護不織布１を折り曲げたとしても金属繊維２一つ一つが塑性変形して屈曲するのではなく、放射線防護不織布１全体として、布のように元の状態に容易に戻すことが可能となっている。

放射線防護不織布１を構成する金属繊維２は、放射線を遮蔽する遮蔽材料であり、鉛よりも比重が大きい金属材料によって構成された金属線（金属線材）である。鉛よりも比重が大きい金属材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等が挙げられる。このような金属材料は、放射線を吸収することにより放射線を遮蔽する。

本実施の形態において、放射線防護不織布１を構成する複数の金属繊維２には、金属繊維２の一つとしてタングステン線（タングステン繊維）が含まれている。金属繊維２は、ワイヤ状の単線のタングステン線（タングステンワイヤ）のみによって構成されていてもよいし、単線のタングステン線を複数本撚り又は引きそろえた複合線であってもよい。つまり、複数の金属繊維２の各々は、モノフィラメントであってもよいし、マルチフィラメントであってもよい。

また、放射線防護不織布１を構成する複数の金属繊維２には、金属繊維２の一つとして、モリブデン線（モリブデン繊維）等、タングステン線以外の金属線が含まれていてもよい。この場合、金属繊維２は、単線のタングステン線に異種の金属線を撚り又は引きそろえた複合線であってもよいし、タングステン線と金属材料以外の繊維（例えば化学繊維）とを含む複合線であってもよい。

本実施の形態において、放射線防護不織布１を構成する複数の金属繊維２は、タングステン線のみとなっている。タングステン線は、例えば、純タングステン（純度９９．００％以上）であるが、これに限るものではない。本実施の形態では、金属繊維２として、タングステンの純度がほぼ１００％のタングステン線を用いている。

複数の金属繊維２の各々は、極細の金属細線であり、例えば、金属繊維（金属線）２の単線の線径（直径）は１ｍｍ以下である。一例として、金属繊維２の単線の線径は、１５０μｍ以下であり、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、さらに、１０μｍ以下であることがより好ましい。また、複数の金属繊維２の各々は、長さが１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の短繊維である。より好ましくは、長さが３０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の金属繊維２を用いるとよい。

次に、放射線防護不織布１の製造方法について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係る放射線防護不織布１の製造方法を説明するための図である。

まず、図３の（ａ）に示すように、金属微粒子２ａ（金属粉末）を準備し、その後、図３の（ｂ）に示すように、金属微粒子２ａから金属ワイヤ２ｂを作製し、その後、金属ワイヤ２ｂを所定の長さにカットすることで、図３の（ｃ）に示すように、短繊維の金属繊維２を作製することができる。

例えば、金属繊維２としてタングステン線を作製する場合、金属微粒子２ａとして、例えば粒径５μｍ程度のタングステン微粒子（タングステン粉末）を用意する。そして、このタングステン微粒子をプレス成型し、焼結することでインゴット化する。その後、インゴット化したタングステンの焼結体を周囲から鍛造圧縮して伸展するスエージング加工を施すことでワイヤ状に加工し、その後、孔径が漸次小さくなった複数の伸線ダイスを用いた線引き（伸線）を繰り返し行って塑性変形させて巻線することで金属ワイヤ２ｂ（タングステンワイヤ）を作製する。その後、金属ワイヤ２ｂを２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の長さで順次カットして短繊維にし、金属繊維２として多数のタングステン線を作製する。本実施の形態では、金属ワイヤ２ｂを２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度にカットして金属繊維２を作製した。この場合、金属繊維２を１本のモノフィラメントとしてカットしてもよいし、モノフィラメントではないようにカットしてもよい。

このようにして作製されたタングステン線は、極細線化の過程において、ダイス線引きの繰り返しによる加工硬化によって引っ張り強度が増加する。つまり、タングステン線にすることで、極細にしても切れにくい金属線が得られる。また、一般的に金属線を細くしていくと柔軟性が増していって曲げやすくなるが、タングステン線の場合には、線径が１００μｍ程度以下になると曲げやすくなる。

次に、短繊維化した金属繊維２を三次元にランダムに積層してシート状に加工する。本実施の形態では、複数の金属繊維２にニードルパンチ加工を施すことでシート状の不織布を作製している。

ここで、複数の金属繊維２にニードルパンチ加工を施す工程の詳細について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１に係る放射線防護不織布１の製造方法におけるニードルパンチ工程を説明するための図である。

図４に示すように、複数の金属繊維２は、ニードルパンチ装置１００によって不織布に加工することができる。

この場合、短繊維の金属繊維２を導入部１１０に投入する。導入部１１０は、投入された金属繊維２を空気流で開繊及び撹拌してベルトコンベアに供給する。ベルトコンベアに供給された金属繊維２は、カード機１２０等によって一定量で送り出されて、ウェブ２ａとしてニードルパンチ加工機１３０に供給される。

ニードルパンチ加工機１３０に供給された金属繊維２（ウェブ２ａ）は、多数の針１３１（ニードル）が設けられたニードルパンチ１３２によって金属繊維２を交絡させながら圧縮する。具体的には、ニードルパンチ１３２を上下方向に高速で往復させることで、ニードルパンチ１３２の針１３１で金属繊維２（ウェブ２ａ）を繰り返し突き刺す。このとき、針１３１に設けられた微少な突起（バーブ）によって金属繊維２同士を交絡させる。これにより、シート状でフェルト生地の不織布２ｂが形成される。なお、金属繊維２（ウェブ２ａ）は、目的や用途に応じて複数に重ね合わされた状態でニードルパンチ加工が施されてもよい。

ニードルパンチ加工機１３０によって形成された長尺状のシート状の不織布２ｂは、巻取ロール１４０によって巻き取られる。このようにして、シート状の放射線防護不織布１を製造することができる。

なお、ニードルパンチ加工機１３０は加工中に針１３１が折れやすく、不織布２ｂ内に針１３１が混在する場合がある。この場合、金属繊維ではなく化学繊維をニードルパンチ加工するときは、金属探知機によって折れた針１３１を検知して除去することができるが、金属繊維２からなる不織布２ｂでは金属探知機によって折れた針１３１を検知することができない。このため、ニードルパンチ加工後の不織布２ｂの磁界分布によって金属の種類を判別することで、不織布２ｂ内に混在する折れた針１３１を検知して除去することができる。

次に、本実施の形態における放射線防護不織布１の作用効果について説明する。

タングステン微粒子等の金属微粒子を用いた放射線防護シートとしては、金属微粒子を樹脂でモールドした構成が考えられる。このような放射線防護シートは、例えば、図５に示すようにして作製することができる。図５は、金属微粒子を樹脂でモールドした放射線防護シートの製造方法を説明するための図である。

この場合、図５の（ａ）に示すように、タングステン微粒子等の金属微粒子２ａを用意し、この金属微粒子２ａを樹脂でモールドして硬化することで、図５の（ｂ）に示すように、板状の放射線防護シート１Ｘを製造することができる。

このようにして製造された放射線防護シート１Ｘは、金属微粒子２ａの含有量に応じた放射線防護性能を有するが、硬化した樹脂内部に金属微粒子２ａが分散された構造であるので、屈曲させると割れたり欠けたりして破損する。また、金属微粒子２ａを樹脂でモールドした放射線防護シート１Ｘは、高温で樹脂が溶融するので、高温環境下では使用することが困難である。

これに対して、本実施の形態における放射線防護不織布１は、鉛よりも比重が大きい金属材料によって構成された複数の金属繊維２が三次元にランダムに積層されたシート状のシート部材である。

このように構成された放射線防護不織布１は、放射線防護性能に優れていながらも折り曲げても割れたり欠けたりせずに破損することがない。これにより、放射線防護不織布１を、織物及び編物と同様に縫製することができるので、優れた放射線防護性能を有する繊維製品を容易に作製することができる。

放射線防護不織布１を縫製することにより作製される繊維製品としては、例えば、衣服、帽子、手袋又はシート等が挙げられる。衣服としては、作業場で使用される作業服、又は、コートやズボン等の一般服が挙げられるが、これに限るものではない。特に、放射線防護不織布１は布地と同等の風合いを有するので、これまでの板状の放射線防護シート１Ｘでは実現することができなかった手袋や首周り製品等、細くて屈曲が必要な部位についての放射線防護が可能になる。

さらに、放射線防護不織布１は、樹脂を用いていないので、高温環境下で使用しても溶融しない。しかも、放射線防護不織布１は、複数の金属繊維２が三次元に積層されて交絡した構造であるので高い強度を有し、優れた耐切創性を有する。このため、放射線防護不織布１に刃物が当たっても切れにくいので、放射線防護不織布１を電動チェンソーの回転を止める中綿等として使用することもできる。

また、本実施の形態における放射線防護不織布１において、複数の金属繊維２には、当該金属繊維２としてタングステン線が含まれている。

これにより、優れた放射線防護性能を有しながらも折り曲げても破損することがない放射線防護不織布１を容易に実現することができる。

また、本実施の形態における放射線防護不織布１において、複数の金属繊維２の各々は、線径が１ｍｍ以下で、長さが２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。

これにより、複数の金属繊維２にニードルパンチ加工等を施すことで、優れた放射線防護性能を有し、かつ、折り曲げても破損することがない放射線防護不織布１を容易に製造することができる。

また、本実施の形態における放射線防護不織布１は、フェルトである。

これにより、放射線防護不織布１をフェルトとして用いることができるので、放射線防護不織布１を既存の縫製加工を施すことで、通常のフェルト生地と同様にして繊維製品を作製することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る放射線防護不織布１０について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る放射線防護不織布１０の平面図である。図７は、実施の形態２に係る放射線防護不織布１０の断面図である。

本実施の形態における放射線防護不織布１０において、複数の金属繊維２は、ウール状にして袋詰めにされている。例えば、放射線防護不織布１０では、ウール状の金属繊維２が無数にランダムに敷き詰められている。ウール状の金属繊維２の形状は、例えば、Ｓ字形状、Ｏ字形状、Ｃ字形状、又は、湾曲形状等である。

図６及び図７に示すように、本実施の形態における放射線防護不織布１０は、表地１１と、裏地１２と、中綿１３とからなるキルティングとして構成されており、ウール状に束ねられた複数の金属繊維２は、中綿１３として表地１１と裏地１２との間に配置されている。つまり、ウール状の複数の金属繊維２は、表地１１と裏地１２とによって袋詰めされた状態になっている。表地１１と裏地１２とは、糸１４によって縫製されている。

放射線防護不織布１０において、複数の金属繊維２は、放射線を遮蔽する遮蔽材料であり、金属繊維２としては、例えば、実施の形態１と同様に、タングステン線を用いることができる。この場合、ウール状の金属繊維２は、ワタ状のタングステンウールである。

以上、本実施の形態における放射線防護不織布１０は、表地１１と、裏地１２と、中綿１３とからなるキルティングである。また、複数の金属繊維２は、ウール状であり、かつ、キルティングの中綿１３として表地１１と裏地１２との間に配置されている。

このように、放射線の遮蔽材料としてウール状の金属繊維２を用いることで、高い遮蔽率を有していながらも容易に曲げることが可能な放射線防護不織布１０を実現することができる。

また、ウール状の金属繊維２を袋詰めの状態にすることで、ウール状の金属繊維２を均一に敷き詰めることができる。さらに、ウール状の金属繊維２を袋詰めの状態にすることで、後工程の加工難易度を下げることができる。

なお、本実施の形態において、ウール状の金属繊維２をキルティングにして袋詰めにしたが、これに限らない。

（変形例）
以上、本発明に係る放射線防護不織布について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態において、放射線防護不織布が用いられる繊維製品としては、人が身に付ける物に限らず、人が身に付ける物以外であってもよく、放射線防護不織布の用途としては、繊維製品に限らず、繊維製品以外の物品に用いることもできる。

また、放射線防護不織布は、民生品に限らず、工業製品であってもよい。例えば、放射線防護不織布は、フィルタとして用いることができる。

特に、本実施の形態における放射線防護不織布は優れた耐熱性を有するので高温環境下で使用するフィルタとして利用することができる。また、本実施の形態における放射線防護不織布は、金属繊維のみによって構成されており樹脂等の有機材料が用いられていないので、酸性溶液又はアルカリ溶液等を透過する化学用途のフィルタとして用いることもできる。

その他、上記の実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１、１０ 放射線防護不織布
２ 金属繊維
１１ 表地
１２ 裏地
１３ 中綿

Claims (9)

1. 鉛よりも比重が大きい金属材料によって構成された複数の金属繊維が三次元にランダムに積層されたシート状のシート部材である、
   放射線防護不織布。
2. 前記複数の金属繊維には、当該金属繊維としてタングステン線が含まれる、
   請求項１に記載の放射線防護不織布。
3. 前記複数の金属繊維には、当該金属繊維としてモリブデン線が含まれる、
   請求項２に記載の放射線防護不織布。
4. 前記複数の金属繊維は、タングステン線のみからなる、
   請求項１に記載の放射線防護不織布。
5. 前記放射線防護不織布は、フェルトである、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線防護不織布。
6. 前記放射線防護不織布は、表地と、裏地と、中綿とからなるキルティングであり、
   前記複数の金属繊維は、ウール状であり、かつ、前記中綿として前記表地と前記裏地との間に配置されている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線防護不織布。
7. 前記複数の金属繊維の各々は、モノフィラメントではない
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線防護不織布。
8. 前記複数の金属繊維の各々は、線径が１ｍｍ以下で、長さが２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線防護不織布。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線防護不織布を縫製することにより得られた繊維製品。