JPH11160444A

JPH11160444A - 熱可塑性シンチレーター材料の連続製造方法

Info

Publication number: JPH11160444A
Application number: JP10231939A
Authority: JP
Inventors: David Brose Alan; デイビッドブロスアラン; Puraadarumoo Anna; プラ−ダルモーアンナ; Lin Melotte Kelly; リンメロットケリー
Original assignee: US Department of Energy; US Government
Current assignee: US Department of Energy; US Government
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 1999-06-18
Also published as: US5968425A

Abstract

(57)【要約】【課題】分子レベルで均一な溶媒−溶質分布をもつ熱
可塑性シンチレーティング材料を製造すること。【解決手段】シリコーンオイルがポリマーペレットを
被覆し得る比でペレット−オイル混合物を形成する工
程、オイルが前記ペレットを被覆するように前記ペレッ
ト−オイル混合物をタンブル混合する工程、有機シンチ
レーション結合剤と波長シフト剤を組み合わせてドーパ
ント配合物を形成する工程、ドーパント配合物を、ペレ
ット−オイル混合物に添加してタンブル混合し、ドーパ
ント配合物が、オイルで被覆されたペレットを被覆して
なる最終混合物を形成する工程、処理デバイスを用いて
最終混合物を不活性ガス中で処理し、ドーパントをポリ
マー中に分子レベルで均一に分散させて熱可塑性シンチ
レーター材料を形成する工程からなる熱可塑性シンチレ
ーター材料の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性シンチレ
ーター材料の改善された製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】簡単に説明すると、シンチレーターと
は、エネルギーを光に変換する材料である。放射線を透
過させることによってシンチレーター中にエネルギーを
沈積させる（deposited)。ついでこのエネルギーが、光
電子増倍管などの光検出器を用いて検出され得る紫外線
または可視光線に変換される。一般的に、入射透過放射
線は、たとえばＸ−線、ガンマ−線、アルファ粒子、ベ
ータ粒子、熱中性子などの高エネルギー粒子および電離
放射線を含む。

【０００３】標準的な熱可塑性シンチレーターは、典型
的には第１のドーパントおよび第２のドーパントの２種
類の蛍光（fluorescent）有機化合物でドープされたポ
リマーマトリックスからなる。ポリマーおよび効率的な
蛍光ドーパントの溶液は、システムに単一に近い（clos
e-to-unity）量子収量を付与し、高効率シンチレーター
を提供する。量子収量との用語は、ポリマー中における
励起状態が、一般に有機化合物であるドーパントに光子
を放射させる確率として定義される。フェルスターによ
る溶液中の分子間における非放射性エネルギー移動理論
（theory of nonradioactive energy transfer）におい
ては、エネルギー移動は、双極子−双極子相互作用によ
って説明され、この相互作用においては、第１の励起π
−一重項状態（excited π-singlet state）の溶剤と基
底状態の溶質（ドーパント）とのあいだで非放射性エネ
ルギー移動が起こる。この相互作用の強度は、前記溶剤
の蛍光の自然寿命と、溶媒分子と溶質分子とのあいだの
平均距離（mean separation）とに相関する。蛍光は、
分子の第１の励起一重項状態から基底状態への分子遷移
による光子の放射として定義される。ドーパント濃度が
高い場合（約１重量％）、このプロセスは、前記溶媒の
放射またはクエンチ（quenching）工程を支配すること
ができる。ドーパントの放射量子収量が単一に近いと、
溶媒分子のπ電子の励起によって放射される光子の数
は、前記溶媒の放射量子収量が小さい場合（たとえばポ
リスチレンの場合は０．０７）でさえも、１に近づく。

【０００４】前記溶媒の第１励起に関連するドーパント
は、第１ドーパントと呼ばれる。第１のドーパントは、
溶媒およびドーパント配合物の光子収量（溶媒中に沈積
された単位エネルギー当たりに放射される光子の数）を
増大させる役割、ならびにシンチレーターの最終（fina
l）蛍光の平均波長をより長い波長にシフトさせる役割
を果たす。前記溶媒および第１ドーパントのバイナリー
システムに、第２のドーパントを低濃度（約０．０１〜
０．２重量％）で添加すると、結果として蛍光波長をさ
らにスペクトルの赤部分にシフトさせることになる。第
２のドーパントは、シンチレーターの固有の（intrinsi
c）光子収量を増大させない。しかし、蛍光放射をより
長い波長側にシフトすることによって、シンチレーター
による自己吸収が低減するため、より多くの光子がシン
チレーターから出ていく。「技術的（technical)量子収
量」との用語は、しばしばサイズが有限のシンチレータ
ーに適用される。この場合、自己吸収の影響は、シンチ
レーターの量子または検出された光子収量の決定に含ま
れる。

【０００５】熱可塑性シンチレーターにおいて最も一般
に用いられるポリマーベースは、ポリスチレンおよびポ
リ（ビニルトルエン）である。スチレンモノマーは液体
であり、加熱により重合して固体の熱可塑性ポリスチレ
ンを形成する。かかるポリスチレンまたは代替のポリマ
ーマトリックスのドーピングが必要な場合、以下に示す
いくつかの方法が有用である。

【０００６】（１）溶融ポリスチレンにドーパントを溶
解させる方法。

【０００７】（２）スチレン−ドーパント溶液を、低温
度（５０℃）でベンゾイルパーオキサイド触媒の存在下
で重合させる方法。

【０００８】（３）スチレン−ドーパント溶液を、中温
度（１２５〜１４０℃）で触媒を存在させずに、数日間
かけて重合させる方法。

【０００９】（４）スチレン−ドーパント溶液を、高温
度（２００℃）で１２〜１５時間で重合させる方法。

【００１０】方法（２）はシンチレーターの透明性を損
ない、かつシンチレーターの効率を低減させることがわ
かった。

【００１１】熱可塑性シンチレーターのサイズは、用い
る製造方法により左右されることが多い。小さいサンプ
ルを製造するためには、一般的に前記モノマーを多くの
減圧蒸留に供して阻害物質（inhibitor）を除去する。
ついで、前記モノマーをドーパントを含むガラス瓶（vi
al）に移す。このガラス瓶を真空システムに接続し、溶
解したガスを凍結−吸引−解凍（freeze-pump-thaw）サ
イクルにより除去する。減圧したガラス瓶を密封し、振
とうしてドーパントをモノマーに完全に溶解させ、つい
で、数日間１２５℃の油浴に入れる。より大きな試料を
製造するために一般的に用いられる技術は、モノマー中
にチッ素を通気（bubble）して酸素を追い出し、ついで
ドーパント中に混合する方法である。ついで、得られた
溶液を加熱し、チッ素雰囲気下で重合を行なう。高温で
重合を行なうためには、ドーパントと減圧蒸留したモノ
マーとを、還流冷却器を取り付けた反応フラスコに入
れ、約３０分間チッ素を流す。その後、容器を減圧し、
密封する。ついで、容器を浴中で８〜１０時間２００℃
以上の温度に加熱する。

【００１２】典型的には、熱可塑性シンチレーターの調
製は、（１）減圧蒸留によるモノマーの精製、（２）ド
ーパントのモノマーへの添加、（３）溶解したガス、特
に酸素の除去、（４）不活性雰囲気下または真空下にお
ける完全な重合、および（５）念入りなアニーリングか
らなる。

【００１３】本出願人は、２つの新しい方法を用いて熱
可塑性シンチレーターを製造する。第１の方法において
は、不活性ガスであらかじめパージしたポリスチレンペ
レットと、オイルとを組み合わせ、ついでドーパント中
に混合することによって熱可塑性シンチレーター材料を
製造する。ミネラルオイルを用いることもできたが、混
合の際に前記ポリマーをドーパントで被覆するために可
塑剤としてシリコーンオイルを用いたときに、特に良好
な結果が得られた。好ましいシリコーンオイルは、芳香
族置換（aromatic-substituted）シリコーンである。ペ
レット−オイル−ドーパント配合物を混合し、またはア
ルゴンもしくはチッ素などの不活性ガス雰囲気中で処理
して、ついでペレット化し得る熱可塑性シンチレーティ
ング材料を製造する。その後これらシンチレーターのペ
レットを押し出し、射出成形し、および／またはその他
のプラスチック成形法にさらして、特定の形状または形
態を有するシンチレーターの片（piece）を形成する。
また、この方法では、新たなシンチレーティングプラス
チックをペレット化することなく、溶融物から直接シン
チレーティングファイバ、シートまたはフィルムを押し
出すことができる。初期のポリマーのペレットの貯蔵物
（stock）をアルゴンでパージすることにより、該ペレ
ットから水および酸素を追い出す。混合物の処理におけ
るこのアルゴンの使用、およびその後のアルゴンまたは
チッ素の使用は、真空を用いる必要性を排除または低減
させる。

【００１４】熱可塑性シンチレーター材料を製造する第
２の方法においては、インラインカラーリング（inline
coloring）および混合押し出し（compounding extrusi
on）方法を用いることによって、ポリマーのペレット−
オイル−ドーパント配合物を前混合する必要性を排除し
得る。この方法においては、ポリマーのペレットおよび
すべての添加剤（ドーパント、所望すればシリコーンオ
イルなど）を計量して処理デバイスに供給し、再び熱可
塑性シンチレーターを製造する。この方法においては、
不活性ガスによるパージの使用を組み合わせることもで
きる。シンチレーターの異形物、シート、フィルム、フ
ァイバはこの方法で直接に製造することができる。また
は、シンチレーター材料をその後のプラスチック成形操
作でペレット化することもできる。

【００１５】本出願人の方法は、分子レベルにおいて非
常に均一な分布を奏する熱可塑性シンチレーティング材
料、本質的には溶媒である「ポリマー」中における溶質
である「ドーパント」の均一な溶液を製造する。分子レ
ベルでの均一な分布は、シンチレーション機構が確実性
をもって機能するのに必要である。

【００１６】今まで、高蛍光率（high light yield）シ
ンチレーターの製造は、先行技術に記載されているよう
に、比較的遅い方法に制限されていた。しかし、本出願
人の方法は、広範な製造速度で作動する連続工程を用い
て熱可塑性シンチレーティング材料を製造する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、分子レベルで均一な溶質−溶媒分布をもつ熱可
塑性シンチレーティング材料の製造を達成し得る工業用
の工程を用い、高速度（１時間当たり数百ポンド）で、
かつバルクまたはバッチ工程とは反対に連続する工程
で、分子レベルで均一な溶質−溶媒分布をもつ熱可塑性
シンチレーティング材料を製造することにある。

【００１８】本発明の別の目的は、水および酸素を追い
出すために押出しの前または際に不活性ガスのブランケ
ット（blanket）を用いること、ポリマーと結果として
得られるシンチレーターとの相互作用が所望せずに低減
するのを防ぐこと、および真空を用いる必要性を除くこ
とにある。

【００１９】本発明のまた別の目的は、第１の方法にお
いて、均一かつ均質にシンチレーション用のドーパント
をポリマー中に分散させるために、可塑剤としてシリコ
ーンオイルを用いることにある。ミネラルオイルを用い
る場合、ミネラルオイルはシンチレーターを変色（disc
olor）させる傾向にあり、その結果として該シンチレー
ターの蛍光率を低減させる。

【００２０】本発明の付加的な利点、目的および新規な
点は、以下に示す実験を行なうこと、および本発明を実
施することによって、当業者にとって明らかになるであ
ろう。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前述の利点、および他の
利点を得るために、本発明の方法は、ポリマーをドーパ
ントで均一かつ均質に被覆するために可塑剤としてシリ
コーンオイルを用いること、およびついで前記混合物を
処理して分子レベルで成分を混合することを含む熱可塑
性シンチレーティング材料を製造する方法からなる。ま
た、本発明は、熱可塑性シンチレーター材料を製造する
ために前記混合物を処理する際に、初期のポリマー、お
よびポリマーとドーパントとの配合物に関して、不活性
ガスのブランケット、好ましくはアルゴンを用いること
を含む。代わりになるべきものとして、ドーパントの配
合物、複数のポリマーペレットを、調整した不活性ガ
ス、好ましくはアルゴンの流れとともに処理装置、通常
は混合機に計量して供給（metering）することによっ
て、熱可塑性シンチレーティング材料を製造する。ポリ
マー−ドーパント混合物を不活性ガス雰囲気中で混合す
ることによって、熱可塑性シンチレーティング材料を製
造する。

【００２２】本発明は、（ａ）混合した場合にシリコー
ンオイルがポリマーペレットを被覆する比で前記ペレッ
トを前記シリコーンオイルと組み合わせて、ペレット−
オイル混合物を形成する工程、（ｂ）前記オイルが前記
ペレットを被覆するように容器中で前記ペレット−オイ
ル混合物をタンブル混合する工程、（ｃ）有機シンチレ
ーション結合剤（organic sintillation couplers）と
波長シフト剤（wavelength shifters）を組み合わせて
ドーパント配合物（combination）を形成する工程、
（ｄ）前記ドーパント配合物をあらかじめタンブル混合
した前記ペレット−オイル混合物に添加してタンブル混
合し、オイルで被覆されたそれぞれのペレットを前記ド
ーパント配合物が被覆している最終混合物を形成する工
程、（ｅ）前記最終混合物を処理デバイスを用いて不活
性ガス中で処理して、処理のあいだに溶質としての前記
ドーパントを溶媒としての前記重合体中に分子レベルで
均一に分散させて、熱可塑性シンチレーター材料を形成
する工程からなる熱可塑性シンチレーター材料の製造方
法に関する。

【００２３】この場合、連続工程で前記熱可塑性シンチ
レーター材料を製造する工程を含むのが好ましい。

【００２４】また、前記熱可塑性シンチレーター材料を
押し出してペレット化し、高蛍光率の熱可塑性シンチレ
ーターペレットを形成するのが好ましい。

【００２５】また、熱可塑性シンチレーター材料を、高
蛍光率の異形物、シート、フィルム、ファイバまたはさ
らに処理することが可能なほかの形状に、直接押し出す
のが好ましい。

【００２６】また、前記ポリマーのペレットがポリスチ
レンのペレットであるのが好ましい。

【００２７】また、前記ポリマーのペレットが芳香族ポ
リマーよりなる群から選択されるのが好ましい。

【００２８】また、前記ポリマーのペレットをシリコー
ンオイルと組み合わせる前に、前記ポリマーのペレット
を初期（initial）不活性ガスでパージし、前記ペレッ
トの水分およびＯ₂含量を低減させるのが好ましい。

【００２９】また、前記不活性ガスがアルゴンであるの
が好ましい。

【００３０】また、前記不活性ガスがチッ素であるのが
好ましい。

【００３１】また、前記不活性ガスがアルゴンおよびチ
ッ素よりなる群から選択されるのが好ましい。

【００３２】また、前記初期不活性ガスがアルゴンおよ
びチッ素よりなる群から選択されるのが好ましい。

【００３３】前記処理デバイスが単一（single）または
複数（multiple）のスクリューをもつ混合機（compound
er）であるのが好ましい。

【００３４】前記処理デバイスが押出機であるのが好ま
しい。

【００３５】さらに本発明は、（ａ）有機シンチレーシ
ョン結合剤と波長シフト剤を結合させてドーパント配合
物を形成する工程、（ｂ）前記ドーパント配合物を計量
して処理デバイス中に特定の速度で供給する工程であっ
て、前記速度が前記シンチレーター材料に必要な特定の
特性に依存する工程、（ｃ）シリコーンオイルなどの付
加的な添加剤を計量して前記処理デバイス中に特定の速
度で供給する工程であって、前記速度が前記シンチレー
ター材料に必要な特定の特性に依存する工程、（ｄ）複
数の重合体のペレットを計量して前記処理デバイス中に
前記ドーパントおよび前記添加物についての特定の速度
に関連した速度で供給し、前記ペレットを前記ドーパン
ト配合物および前記添加剤と混合して、ドーパント−ペ
レット−添加剤混合物を形成する工程、（ｅ）不活性ガ
スが前記ドーパント−ペレット−添加剤混合物を包み
（envelope）、前記処理デバイス内に不活性雰囲気を形
成するように、前記処理デバイス中に不活性ガスを流す
工程、（ｆ）前記処理デバイスを作動させ、前記ドーパ
ント−ペレット−添加剤混合物の溶融物を形成し、前記
溶融物が前記不活性雰囲気中に存在している工程、
（ｇ）前記処理デバイスを用いて前記溶融物に作用さ
せ、溶質であるドーパントが溶剤である重合体中におい
て分子レベルで均一に分布してなるシンチレーティング
材料を形成する工程からなる特定の特性を有する熱可塑
性シンチレーター材料の製造方法に関する。

【００３６】この場合、前記熱可塑性シンチレーター材
料を押し出し、ついでペレット化し、高蛍光率の熱可塑
性シンチレーターペレットを形成するのが好ましい。

【００３７】また、熱可塑性シンチレーター材料を、高
蛍光率の異形物、シート、フィルム、繊維またはさらに
処理することが可能なほかの形状に、直接押し出すのが
好ましい。

【００３８】また、前記ポリマーペレットがポリスチレ
ンペレットであるのが好ましい。

【００３９】また、前記ポリマーが芳香族ポリマーより
なる群から選択されるのが好ましい。

【００４０】また、前記ポリマーペレットを処理デバイ
ス中に計量して供給する前に、初期不活性ガスでパージ
する工程を含むのが好ましい。

【００４１】また、前記不活性ガスがアルゴンであるの
が好ましい。

【００４２】また、前記不活性ガスがチッ素であるのが
好ましい。

【００４３】また、前記不活性ガスがアルゴンおよびチ
ッ素よりなる群から選択されるのが好ましい。

【００４４】また、前記処理デバイスが押出機であるの
が好ましい。

【００４５】また、前記処理デバイスが単一または複数
のスクリューをもつ混合機であるのが好ましい。

【００４６】また、シンチレーター材料の製造を連続工
程で行なうのが好ましい。

【００４７】また、前記初期不活性ガスがアルゴンおよ
びチッ素よりなる群から選択されるのが好ましい。

【００４８】

【発明の実施の形態】図１は、ポリスチレンの貯蔵物と
必要なすべてのドーパントとから、熱可塑性シンチレー
ター材料を製造する方法を示している。ポリマー１、好
ましくは汚れていないポリスチレンペレットを製造業者
から入手する。ついで該ポリスチレンペレットを、好ま
しい実施態様においてはアルゴンまたチッ素である不活
性ガス２でパージする。ついで該ペレットを混合用ドラ
ム、または前記ポリマーペレットを保持して第１、第
２、第３などの種々のドーパントと混合可能なその他の
容器に移す。最初に、ドーパントの形状にしたがって典
型的には０．２〜０．３重量％でシリコーンオイル３を
ポリスチレンペレットに添加する。得られるペレット−
オイル混合物を混合用ドラム中で約５分間タンブル混合
する。該ドラムを停止し、ドーパント４を添加する。つ
いで、すべてのペレットがドーパントに均一に被覆され
るまで、前記タンブリング工程を５〜１０分間続ける。
ポリスチレンペレット、シリコーンオイルおよびドーパ
ントの配合物５を、押出し機のホッパーに入れる。不活
性ガス６、好ましくはアルゴンをペレット混合物上に流
し、ペレット、オイルおよびドーパントを覆うブランケ
ット、またはこれらを包む雰囲気を形成する。この工
程、またはペレットをパージする先の工程におけるアル
ゴンガスの存在は、結果として得られるシンチレーター
の光学特性に不利益な影響を与える水および酸素を除去
する役割を果たす。前記押出し機を作動させ、前記ポリ
マー−ドーパント−シリコーンオイル混合物を混合して
溶融物を形成する。この溶融物は、ドーパントである溶
質が分子レベルでポリマーまたは樹脂である溶媒中に均
一に分散した溶液を形成する。この方法を用いることに
より、結果として得られる材料は、非常に高効率のシン
チレーターである。すなわち、励起状態の溶媒であるポ
リマー、すなわちポリスチレンから第１のドーパントへ
のエネルギー移動を、効率よく達成する。これにより、
ベースポリマーの光学特性が維持された高効率シンチレ
ーターを製造し得る。ついで、混合したシンチレーター
材料７をペレット化し、高蛍光率の熱可塑性シンチレー
ターペレットを製造する。このペレットから、押出し、
射出成形、またはキャスティングなどの種々の他の方法
により、最終的なシンチレーター片を形作ることができ
る。また、ペレット化をせずに、前記シンチレーター材
料を直接にフィルム、シート、異形物またはファイバに
押出すこともできる。

【００４９】冷たい不活性ガスであるアルゴンまたはチ
ッ素の使用は、ポリマー、シリコーンオイルおよびドー
パントの混合物の処理により形成される熱溶融物を、存
在し得るその他の反応性物質、すなわちＯ₂とのあいだ
で可能性のある相互作用から保護する。しばしば、前記
ガスは、純粋でかつ冷たいガスとして得ることを確実に
するために、起寒剤（cryogen）のボイルオフ（boil-of
f）から手に入れることができる。押出し機のホッパ
ー、スクリューおよびバレル中に存在する他のガスと置
換することを確実にするかさ（mass）を有することか
ら、アルゴンが好ましいガスである。

【００５０】また、アルゴンは、ホッパー中の材料に対
して冷却効果を奏し、この効果は、ペレットを被覆する
シリコーンオイルおよびドーパントが互いに固着するこ
と（sticking）を防止する。この固着は、バレルのオリ
フィス上の材料における「橋かけ（bridging）」、すな
わち材料の流れを停止させる原因となる。市販の押出し
機を用いて前記混合物を処理し、熱可塑性シンチレーテ
ィング材料を形成することができる。

【００５１】図２は、異形物またはペレットの形状のシ
ンチレーターを製造するための別の方法を示す。この第
２の方法を用い、直接インライン−カラー混合および押
出し方法（direct inline-color compounding and extr
usion process）により、単一の工程を用いて広範な生
産速度を達成することができる。この方法では、１０ポ
ンド／時の低速度で実験サンプル、または制限された量
で高い精度をもつ部材（parts)を製造することができ
る。または、前記方法は、１時間当たり数ポンドの高い
体積生産速度にまで拡大することができる。この単一工
程の方法は、シリコーンオイルの必要性を低減させ（し
かし、シリコーオイルは依然として可塑剤として添加さ
れ得る）、続くタンブリング／混合工程を排除する。代
わりに、体積計量（volumetric）または重量計量（grav
imetric）による供給機を用いてポリマー、ドーパント
および不活性ガスを直接処理デバイスに運ぶ。

【００５２】また図２により示される方法は、多段階工
程に含まれる付加的な操作に起因して起こる汚染および
通常の生産ロスの危険性を低減させることができる。処
理中に汚染が少ないと、結果としてより長い光路長を生
じる。本方法によって形成される熱可塑性シンチレーテ
ィング材料は異形化されてもよく、シート状、フィルム
状に形成してもよく、ファイバ状にしてもよく、ペレッ
ト化してもよく、また、つづくプラスチック形成操作に
よって形作ってもよく、成形してもよい。

【００５３】多段階工程におけるように、前記インライ
ン−カラーリング単一工程による方法においては、ポリ
マーペレット１を、まず不活性ガスであるアルゴンまた
はチッ素、好ましくはアルゴン２でパージする。ドーパ
ント８、シンチレーション結合剤および波長シフト剤
を、適切な濃度で前混合する。ついでポリマーであるポ
リスチレンペレット１を、不活性ガス雰囲気９下、処理
デバイス、好ましくはインライン−カラーリング押出し
システム中で、現在可能な態様でドーパント混合物と混
合、またはドーパント混合物８で着色する。また、シリ
コーンオイルは、この工程中のこの段階で添加すること
ができる。用いる不活性ガス９は、アルゴンまたはチッ
素、好ましくはアルゴンであり、重量計量または体積計
量によってドーパントまたは有機化合物をポリマー１ま
たはベース樹脂に添加する。前述の場合におけるよう
に、押出し工程は、溶質であるドーパントが溶媒である
ポリマーまたは樹脂中に均一に分散している熱可塑性シ
ンチレーティング材料を提供する。また、第１の方法に
おけるように、この工程は、市販の押出し機において機
能する。

【００５４】前述のいずれかの方法を用いて得られる物
理的および化学的特性は、処理工程における汚染が低減
されていることから、単一工程の方法によって得られる
光路長のほうが長い点を除き、本質的には同じである。
さらに、両方の方法において、最終的なシンチレーター
の形状を直接製造することも望ましい。これは、混合、
ペレット化ならびにその後に別個のプラスチック形成工
程を経るシンチレーターの製造に比べて、総溶融滞留時
間（total melt residence time）が顕著に低減される
からである。当該製造方法では、製造物に必ず２回の熱
履歴およびより長い総滞留時間を与える。高温および長
いまたは多重の（multiple）滞留時間は、最終製品のシ
ンチレーション特性に有害であるため、これらを回避す
る強い動機があった。

【００５５】これらの熱可塑性シンチレーション材料製
造方法は、２つの主要な工程（タンブル−混合）、また
は単一の主要な工程（インライン−カラーリングもしく
はインライン−ドーピング）を用いる。２段階の方法を
用いることにより、ポリマーペレットをシリコーンオイ
ルと混合し、ついで、得られた混合物を、シンチレータ
ー材料からの正確な応答を生じさせるために必要なドー
パントとタンブル混合する。ついで、得られた混合物を
混合機に入れ、不活性ガス雰囲気下でさらに混合する。
結果として得られるシンチレーター材料を、ついで押し
出し、ペレット化または成形する。単一の工程のみを用
いるときは、ポリマーペレットおよびドーパントを計量
してインライン−カラーリング押出しシステムに供給す
る。ついで混合物を、通常はアルゴンまたはチッ素であ
る不活性ガス雰囲気下で処理し、その後の処理によりシ
ンチレーターペレットの形状、または最終的なシンチレ
ーターの形状または形態を直接形成してなる材料とし
て、熱可塑性シンチレーター材料を形成する。

【００５６】前述した本発明の好ましい実施態様につい
ての記載は、図解および説明の目的で示したものであ
る。開示した正確な形態が本発明のすべてではなく、ま
た本発明が開示した正確な形態に制限されることを意図
するものではない。さらに、開示した教えに鑑みて、多
くの修正および変更が可能である。記載した実施態様
は、本発明の原理および実際の適用を説明するものであ
り、当業者は、企図される特定の用途に適合させて種々
の実施態様および種々の変更を加えて本発明を用いるこ
とができる。本発明の範囲は特許請求の範囲により規定
されるべきものとする。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、分子レベルで均一な溶
質−溶媒分布をもつ熱可塑性シンチレーティング材料を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、熱可塑性シンチレーター材料を製造す
るためにタンブル混合（多段階工程）方法を用いる工程
を示す説明図である。

【図２】図２は、シンチレーターのファイバ、ペレッ
ト、シート、フィルムまたは異形物の製造のためのイン
ライン−カラーリングまたはインライン−ドーピング
（単一工程）方法の工程を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アンナプラ−ダルモーアメリカ合衆国、60540 イリノイ州、ネイパービル、エルムコート 964 (72)発明者ケリーリンメロットアメリカ合衆国、60150 イリノイ州、マルタ、マルタロード 22872

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）混合した場合にシリコーンオイル
がポリマーペレットを被覆し得る比で前記ペレットを前
記シリコーンオイルと組み合わせ、ペレット−オイル混
合物を形成する工程、（ｂ）前記オイルが前記ペレット
を被覆するように容器中で前記ペレット−オイル混合物
をタンブル混合する工程、（ｃ）有機シンチレーション
結合剤と波長シフト剤を組み合わせてドーパント配合物
を形成する工程、（ｄ）前記ドーパント配合物を、あら
かじめタンブル混合した前記ペレット−オイル混合物に
添加してタンブル混合し、前記ドーパント配合物が、オ
イルで被覆されたそれぞれのペレットを被覆してなる最
終混合物を形成する工程、（ｅ）処理デバイスを用いて
前記最終混合物を不活性ガス中で処理し、処理のあいだ
に溶質としての前記ドーパントを溶媒としての前記ポリ
マー中に分子レベルで均一に分散させて、熱可塑性シン
チレーター材料を形成する工程からなる熱可塑性シンチ
レーター材料の製造方法。