JP2018146304A

JP2018146304A - 金属製透光部材

Info

Publication number: JP2018146304A
Application number: JP2017039726A
Authority: JP
Inventors: 亜古村上; Ako Murakami
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2018-09-20

Abstract

【課題】放射線遮蔽機能を有する金属製透光部材を提供する。【解決手段】空隙部が設けられている金属製透光部材であって、該空隙部には、４．６ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する金属化合物が分散されている樹脂組成物が充填されていることを特徴とする金属製透光部材。【選択図】図２

Description

本発明は、選択された部分で光を透過させ得る金属製透光部材に関する。

従来、選択された部分で光を透過させ、視界を限定させるなどの目的でルーバーなどの金属製透光部材が各種構造物や窓などに使用されている。

一方、放射線を発生する放射性物質からの放射線を遮蔽する機能を有する放射線遮蔽材料は、成形容易な樹脂に配合し、所定の形状に成形して、放射線を遮断するための機能を備えた成形体、例えば容器、パイプ、防具、シリンジ、壁材等として使用に供される場合が多い。

放射線遮蔽材料としては、鉛や鉛ガラスが代表的であるが、これ以外にも、タングステンなどの金属、硫酸バリウム、さらには、フッ化バリウム等のフッ化物も知られている（特許文献１〜４参照）。

特開２００７−２１２３０４号公報特開２０１３−１２７０２１号公報特開２０１３−１８１７９３号公報ＷＯ２０１６／０９８７２５

上述したように、放射線遮蔽材料は、樹脂に配合して種々の形態に使用されているのであるが、本発明者等の知る限りにおいて、選択された部分で光を透過させる金属製透光性部材に適用されたことはなく、また提案もされていない。

従って、本発明の目的は、放射線遮蔽機能を有する金属製透光部材を提供することにある。

本発明によれば、空隙部が設けられている金属製透光部材であって、該空隙部には、４．６ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有する金属化合物が分散されている樹脂組成物が充填されていることを特徴とする金属製透光部材が提供される。

本発明の金属製透光部材においては、
（１）前記空隙部に充填されている樹脂組成物の層が４０％以下のヘイズを有すること、
（２）前記金属化合物がフッ化物であること、
が好適である。
また、金属製透光部材の形態としては、
（３）開口を有する金属基板を有しており、該開口が、前記樹脂組成物が充填された空隙部となっていること、
（４）前記金属基板が５０〜９５％の開口率を有していること、
或いは、
（５）互いに平行に配列された複数の金属基板からなり、隣り合う金属基板の間が、前記樹脂組成物が充填された空隙部となっていること、
（６）前記複数の金属基板が窓枠に充填されたルーバーとして機能するものであり、複数の金属基板が、それぞれ、上方から下方内方に向かって傾斜して配置されていること、
という態様を好適に採用することができる。

本発明の金属製透光部材では、透光性を示す部分（即ち空隙）に４．６ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有する金属化合物が分散されている樹脂組成物が充填されている点に重要な特徴を有する。
即ち、上記のような密度を有する金属化合物は、高い放射線遮蔽性を示す。従って、本発明の金属製透光部材では、透光性を示す空隙に充填された樹脂組成物中に分散されている金属化合物によって放射性遮断性が確保されている。換言すると、本発明の金属製透光部材は、その骨格をなす金属基板が遮光性と放射線遮断性を示し、透光性を示す空隙においても放射線遮蔽性が確保されているため、選択された透光性と同時に、高い放射線遮断性を有している。
従って、本発明の金属製透光部材は、適度な採光性の確保と視界の制限という機能に加えて放射線遮断性を有しており、放射線による健康被害等を有効に回避することができるため、例えば窓枠に取り付けられているルーバーとして特に好適に使用される。

本発明の金属製透光部材の一例を示す図。本発明の金属製透光部材の他の例を示す図である。

本発明の金属製透光部材は、金属基板により骨格が形成され、さらに、該金属基板が透光性を示す空隙を有しているという基本的構造を有しており、この空隙に、放射線遮蔽性を示す金属化合物が分散されている樹脂組成物が充填されている。

上記の樹脂組成物は、透光性を有する樹脂をマトリックスとし、この樹脂マトリックス中に上記の金属化合物が分散された分散構造を有するものである。

上記の金属化合物としては、樹脂マトリックス中に分散されたとき、樹脂の透光性を阻害しない程度の配合量で高い放射線遮断性を示すことが必要であり、このため、この金属化合物の密度は４．６ｇ／ｃｍ^３以上、特に４．８ｇ／ｃｍ^３以上、最も好ましくは、５．０ｇ／ｃｍ^３以上の範囲になければならない。即ち、密度が上記範囲よりも小さいと、高い放射線遮断性（例えば鉛当量が１ｍｍＰｂ以上）を得るために、樹脂に対する配合量を多くしなければならず、これにより、透光性が大きく損なわれてしまう。尚、鉛当量とは、ある放射線遮蔽材について、これと等価な遮蔽能を与える鉛の厚みをいい、鉛当量が高いほど、放射線遮蔽性に優れる。例えば、鉛当量が１ｍｍＰｂの放射線遮蔽材は、厚み１ｍｍの鉛板と等価な放射線遮断性を有する。

本発明において使用される上記の金属化合物は、密度が上記範囲にある限り、単一金属或いは２種以上の金属を含む酸化物、炭酸塩、硫酸塩、フッ化物等、任意の分子構造を有するものであってよいが、特に空隙部での透光性を確保するという点で、樹脂に近い屈折率（例えば、１．４〜１．７）を有しているものが好適である。このような密度と屈折率とを有する金属化合物として、フッ化物、特にアルカリ土類金属のフッ化物や希土類金属のフッ化物を挙げることができる。
その具体例は、以下のとおりである。
ＢａＦ_２（密度４．８、屈折率１．４８）
ＢａＹ_２Ｆ_８（複合フッ化物、密度５．０、屈折率１．５２）
ＢａＬｉＦ_３（複合フッ化物、密度５．２、屈折率１．５４）
ＬａＦ_３（密度５．９、屈折率１．６０）
ＣｅＦ_３（密度６．２、屈折率１．６１）
ＳｍＦ_３（密度６．６、屈折率１．６２）
ＹｂＦ_３（密度８．２、屈折率１．６０）

上記の金属化合物は、通常、単独で使用されるが、屈折率調整のために２以上を混合して使用することもできるし、また２種以上の化合物の固溶体であってもよく、用いる樹脂の屈折率に近いもの（例えば樹脂との屈折率差が±０．０５以内）が使用される。

本発明において、このような金属化合物は、通常、粉砕等により、１０００μｍ以下、特に１０〜５００μｍ程度の粒径に調整して樹脂に配合される。この粒径が大き過ぎると、透明性が損なわれるおそれがあり、また、過度に小さ過ぎると、粒子同士の凝集により、樹脂への均一分散が困難となったり、さらにはその取扱いが困難となったり、或いは、樹脂のタイプによっては、増粘等により、樹脂の成形性が損なわれたりするおそれがある。なお、かかるおそれが生じない範囲において、特に高い透明性を得ることを目的として、約１００ｎｍ以下の粒径の金属化合物を用いても良い。

また、上記の金属化合物が分散されるマトリックスの形成に用いる樹脂は、透光性を有するものであり、所定の成形性を有している限り、それ自体公知のものを使用することができ、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同志のランダムあるいはブロック共重合体、環状オレフィン共重合体などのオレフィン系樹脂；エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル系共重合体；ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のビニル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びこれらの共重合ポリエステル等のポリエステル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリフエニレンオキサイド樹脂；ポリ乳酸など生分解性樹脂；ポリビニルアセテート等のアセテート樹脂；シリコーン樹脂；エポキシ樹脂；フェノール樹脂；ウレタン樹脂；などを挙げることができる。

前述した金属化合物の樹脂への配合は、一般的には、押出機等を用いての溶融混練等により行われるが、樹脂のタイプによっては、ボールミルやバンバリーミキサー等を用いて液状モノマーに粒度調整された金属化合物の粉末を配合し、この後、重合することにより、金属化合物を樹脂中に分散させることもできる。

このようにして調製される樹脂組成物において、金属化合物の配合量は、樹脂の成形性が損なわれない範囲に設定されるが、当然、十分な放射線遮蔽性が確保し得るような量とすべきである。具体的には、樹脂の成型性を確保するために樹脂組成物中の金属化合物の体積分率を８０体積％以下とすることが好ましく、６０体積％以下とすることが特に好ましい。一方、十分な放射線遮蔽性を確保するために、樹脂組成物中の金属化合物の体積分率を２０体積％以上とすることが好ましく、４０体積％以上とすることが特に好ましい。
また、必要以上に多量の金属化合物を配合すると、成形性が確保できたとしても、透光性が損なわれるおそれがあるため、後述する金属基板の空隙に充填したときに適度な透光性が確保し得る程度の量に抑えることが必要である。特に、金属製透光部材を介した視認性が求められる場合には、樹脂組成物が空隙部に充填された状態で、ヘイズ（ＪＩＳＫ−７１３６）が４０％以下となるように、金属化合物の配合量を調整しておくことが好ましい。

尚、上記のように金属化合物が樹脂中に配合されて分散している樹脂組成物においては、その透光性が損なわれない限り、公知の添加剤、例えば可塑剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、滑剤、加工助剤、界面活性剤等が配合されていてもよい。

本発明において、金属製透光部材の骨格をなす金属基板は、種々の金属或いは各種合金から形成されていてよく、例えば、鉄、アルミニウム、銅、チタン等の金属や、ステンレススチールやアルミニウム合金、チタン合金等からなるもの、或いは鉛、タングステン等の特に放射線遮蔽性に優れた金属からなるものでよく、さらに、このような金属或いは合金からなる金属基板は、表面処理やメッキ等が施されたものであってよい。

また、このような金属製透光部材は、透光性を示す空隙を有するものであるが、このような空隙は、金属基板自体に形成された開口であってもよいし、複数の金属基板を、間隔をおいて配置することにより、金属基板の間に空隙を形成することもできる。

例えば、図１には、金属基板に形成された開口の形態が示されている。
図１（ａ）では、金属基板１には、多数の開口３ａが形成されており、この開口３ａが前述した樹脂組成物が充填される空隙となっている。
また、図１（ｂ）では、金属基板１には、複数のスリット３ｂが形成されており、このスリット３ｂが、樹脂組成物が充填された空隙となっている。
さらに、図１（ｃ）では、金属基板１が網目状に形成されており、網目状の空間３ｃには、前述した樹脂組成物が充填されることとなる。

また、図２では、複数の金属基板１が間隔をおいて配置され、この金属基板１の間を樹脂組成物が充填される空隙３とするパターンが示されている。この図２に示されたパターンは、特に本発明の金属製透光部材をルーバーとして使用する場合に採用されるものである。
即ち、図２において、複数の金属基板１が傾斜して互いに平行に配置され、この間の空隙３に樹脂組成物が充填されるが、例えば窓枠に取り付けられたルーバーとして使用される場合、特に金属基板１は、外側の上方から下方内方に向かって傾斜しており、その傾斜角θは、通常、４５度±２５度程度に設定される。これにより、一定の採光性が確保され、また視野が制限される。さらに、外側の上方から直接空隙３に入射する放射線Ｒ１は、空隙３に充填された樹脂組成物中の金属化合物によって遮断され、また、地表で反射した放射線Ｒ２は、金属基板１および空隙３に充填された樹脂組成物中の金属化合物の双方で遮断されることとなる。かかる態様は、外部の地表または床上に放射性物質が堆積している環境において、特段の効果を発揮する。即ち、該環境においては主として外側の下方から放射線が入射するため、放射線遮蔽性に優れた金属基板１を用いることにより、効果的に放射線を遮蔽しながら採光性を確保することができる。

尚、上述した空隙３への樹脂組成物の充填は、種々の方法で行うことができる。
例えば、図１（ａ）〜（ｃ）では、空隙に、あらかじめ調製された樹脂組成物を溶融押出することにより充填することができるし、また、所定の成形型内に金属基板を置いた状態でのインナーモールドにより樹脂組成物の成形を行うことにより、空隙への充填を行うこともできる。また、樹脂の種類によっては、金属化合物が分散された液状モノマーを使用し、金属基板が置かれた型内で注型重合を行うことにより、空隙への充填を行うこともできる。
さらに、図２のパターンでも、上記と同様の手段を採用することができるが、この場合には、あらかじめ、金属基板１の間の空隙の形状に樹脂組成物の成形体を作成し、このような成形体の上面及び下面に、金属基板１を適当な接着剤を用いて貼り付けるという手段が好適に採用される。

このようにして作製される本発明の金属製透光性部材によれば、一定の透光性を確保すると同時に、透光性を示す空隙からの放射線の侵入も有効に遮断することができ、放射線による健康被害も有効に防止することができる。

１：金属基板
３，３ａ，３ｂ，３ｃ：空隙
Ｒ：放射線

Claims

空隙部が設けられている金属製透光部材であって、該空隙部には、４．６ｇ／ｃｍ^３以上の密度を有する金属化合物が分散されている樹脂組成物が充填されていることを特徴とする金属製透光部材。
前記空隙部に充填されている樹脂組成物の層が４０％以下のヘイズを有する請求項１に記載の金属製透光部材。
前記金属化合物がフッ化物である請求項１または２に記載の金属製透光部材。
開口を有する金属基板を有しており、該開口が、前記樹脂組成物が充填された空隙部となっている請求項１〜３の何れかに記載の金属製透光部材。
前記金属基板が５０〜９５％の開口率を有している請求項４に記載の金属製透光部材。
互いに平行に配列された複数の金属基板からなり、隣り合う金属基板の間が、前記樹脂組成物が充填された空隙部となっている請求項１〜３の何れかに記載の金属製透光部材。
前記複数の金属基板が窓枠に充填されたルーバーとして機能するものであり、複数の金属基板が、それぞれ、上方から下方内方に向かって傾斜して配置されている請求項６に記載の金属製透光部材。