JP6150973B2

JP6150973B2 - 不燃及び放射線遮蔽シート

Info

Publication number: JP6150973B2
Application number: JP2011153550A
Authority: JP
Inventors: 尾崎　健; 健尾崎; 孝博後藤; 隆明半谷; 剛橘内
Original assignee: 株式会社アライズ
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: JP2013018878A

Description

本発明は、難燃性又は不燃性と放射線の遮蔽性を備えた樹脂との複合化材料及びこの材料を用いたフィルム又はシート製品に関する。

現在、原子力発電所で使用されている不燃シートは、ガラス繊維にシリコンコーティングした厚み約２．５ｍｍ程度のシート材であり、放射線の遮蔽性を有していないだけでなく焼却減量化できず、そのままドラム缶に詰めて六ヶ所村施設に搬送されていて、かさ高であるために処理費用が高額になっていた。
一方、放射線遮蔽シートとして鉛やタングステンの高比重の金属又は合金シートが使用されているが、使用される用途によっては重量が大きく取扱いが大変であった。

特許文献１はＸ線を遮蔽する目的でステンレス又はタングステンのフィラーを樹脂基材中に充填した放射線遮蔽シートを開示するが、難燃，不燃性を有していない。

特開２０１１−９９７９１号公報

本発明は、難燃，不燃性に優れると共に放射線の遮蔽性を兼ね備えた樹脂との複合材料及びそれを用いたシートの提供を目的とする。

本発明に係る不燃及び放射線遮蔽材は、酢酸ビニルの配合割合が１０〜４０質量％のエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）と、前記ＥＶＡ樹脂に対して４０〜８０質量％のポリホウ酸ナトリウムの粉末と、前記ＥＶＡ樹脂に対して１０〜２００質量％のタングステンの粉末と、を１２０℃以下の条件で溶融混合し、成形して得られたことを特徴とする。
本明細書では単に「不燃」と表現したときは、難燃性を含めた広い意味で使用する。

ポリホウ酸ナトリウムは、約１５０℃以上にて発泡し、難燃性，不燃性を発現することは公知である。
従って、融点が１００℃を超えるような塩化ビニル等の熱可塑性樹脂に溶融混練しようとしても少なくとも部分的に１５０℃近くなり、その部分でのポリホウ酸ナトリウムが発泡し、押出成形，射出成形等の樹脂成形ができなかった。
そこで本発明者らは、融点を低く抑えることができるエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂に着目し本発明に至った。

エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(ＥＶＡ樹脂：ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）は、高密度ポリエチレンと比較して弾力性，強靭性，透明性に優れる。
しかも酢酸ビニルの配合割合が高くなるにつれて結晶性が低下し、柔軟性が増すとともに融点が低くなる。
例えば、ＥＶＡ樹脂中のＶＡ（酢酸ビニル）の配合割合が質量で１０％のときは融点が約９４℃であり、ＶＡの割合が３３％のときは融点が６１℃に低下する。
従って、本発明でフィルム材やシート材を成形する場合にはＥＶＡ樹脂の融点を９５℃以下に抑えると局部的なポリホウ酸ナトリウムの発泡を防ぐことができる。
即ち、ＥＶＡ樹脂中のＶＡの割合は１０％以上が好ましく、範囲としては１０〜４５％がよく、好ましくは１０〜４０％である。

ＥＶＡ樹脂中にポリホウ酸ナトリウムを混合するのは、上述したように不燃性を付与するためであり、放射線遮蔽金属又はその合金の粉末を混合するのはＸ線やγ線等の放射線を遮蔽する機能を付与する。

ポリホウ酸ナトリウムは、ＥＶＡ樹脂中のアセチル基との水素結合が強く作用し、親和性が高いので混合しやすい。
実験では、ＥＶＡ樹脂に対する質量比で約２００％まで混合できた。
ポリホウ酸ナトリウムの混合比は要求される難燃性，不燃性に応じて設定される。
例えば米国の「Ｕｎｄｅｒｍｒｉｔｅｒ’ｓＬａｂｏｒａｔｏｉｅｓ，Ｉｎｃ．」が制定した安全規格に９４Ｖがある。
この９４Ｖでは、難燃性の高い順に５ＶＡ，５ＶＢ，Ｖ−０，Ｖ−１，Ｖ−２，ＨＢの等級がある。
最も厳しい等級５ＶＡ，５ＶＢレベルを満足するには、ポリホウ酸ナトリウムの粉末を約５０％以上混合する必要があった。
また、Ｖ−１，Ｖ−２レベルの等級を満足するには約５％の混合であった。
従って、ＥＶＡ樹脂に対するポリホウ酸ナトリウムの混合割合は、ＥＶＡ樹脂に対する質量比で５〜２００％の範囲がよく、好ましくは２０〜１００％，さらに好ましくは４０〜８０％である。
ポリホウ酸ナトリウムの粉末は、平均粒径１０〜３０μｍの、ポリホウ酸ナトリウムの溶液を噴霧乾燥させたものやさらにジェットミル等で平均粒径１〜５μｍの微粉末にしたものでもよい。

放射線の遮蔽金属としては従来から使用されている高比重の鉛，タングステンの粉末が例として挙げられる。
タングステンには鉄，コバルト，銅が必要に応じて含まれている。
これらの金属又は合金の配合割合は、要求される放射線の遮蔽性能により選定される。
放射線遮蔽金属又はその合金の粉末の混合割合はＥＶＡ樹脂に対する質量比で１０〜２００％の範囲がよい。

本発明に用いる混合方法は、ＥＶＡ樹脂にポリホウ酸ナトリウムの粉末を溶融混合した後に放射線遮蔽金属の粉末を溶融混合してもよく、ポリホウ酸ナトリウムと放射線遮蔽金属の粉末を同時に溶融混合してもよい。
このときの溶融混合温度は１２０℃以下が好ましい。
また、本発明に係る材料は各種分散剤や炭酸カルシウムの粉末を混合してもよい。
さらには酸化チタンの粉末を混合し、自己浄化作用を付加してもよい。

本発明に係る材料を用いてフィルムやシートを成形することができるが、引張り強度等を向上させるには、メッシュ又は網目状の不燃処理生地材を芯材として請求項１記載の不燃及び放射線遮蔽材料をコーティングし複合化してもよく、高い放射線遮蔽機能が要求される場合には、放射線遮蔽金属シート又は、当該放射線遮蔽金属シートを帯状にしたものをシート状に平織りした生地に請求項１記載の不燃及び放射線遮蔽材料を積層してもよい。

本発明は、ＥＶＡ樹脂と親和性の高いポリホウ酸ナトリウムの粉末を混合したので、ポリホウ酸ナトリウムが発泡しない温度でフィルムやシートを製造することができ、タングステンの粉末等、放射線の遮蔽金属粉末も均一に混合することができる。

本発明に係る材料、シート材の製造例について以下説明する。
酢酸ビニルの含有量が３３％のＥＶＡ樹脂（融点６１℃）に質量比で約５０％のポリホウ酸ナトリウムの粉末と、ＥＶＡ樹脂に対する質量比で約１００％のタングステン粉末を溶融混合し、押出によりシート材を成形した。
ポリホウ酸ナトリウムが発泡することなく品質が良好なシートであった。
このシート材を９４Ｖの試験基準に基づいて難燃性の試験を実施したところ、等級５ＶＡをクリアーしていた。
また、ポリホウ酸ナトリウムの配合を１０％にしたものは等級Ｖ−１をクリアーしていた。

Claims

酢酸ビニルの配合割合が１０〜４０質量％のエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）と、
前記ＥＶＡ樹脂に対して４０〜８０質量％のポリホウ酸ナトリウムの粉末と、
前記ＥＶＡ樹脂に対して１０〜２００質量％のタングステンの粉末と、を１２０℃以下の条件で溶融混合し、成形することを特徴とする不燃及び放射線遮蔽材の製造方法。