JPS5831117A - 中性子遮蔽性複合繊維材料の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は優れた中性子遮蔽能を有するとともに。

二次的に発生する放射曲物質および放射線が少なく、そ
れらによる障害を防禦乃至低減する繊ｍからなる柔軟性
に富んだ中性子遮蔽繊維利料の製造法に関する。

原子力産業の発展に伴ないそれに携わる人の放射性物質
および放射線による被爆が問題となっている。最近原子
力発電所等での定期補修工事等において、γ線のような
強い放射線からの作業者の保護はもちろんのこと、緊急
事の作業においては原子炉から発生する中性子線から作
業者を保護する必要があり、できれば作業者が衣服とし
て身につけられる防護衣のような柔軟で作業性のよい中
性子遮蔽材料が強く要望されてきている。

また原子炉から発生する中性子を医療に利用せんとする
試みが注目されている。たとえば、脳１重瘍の中性子捕
獲法による除去がそれであり、中性子線を患部に照射し
て腫瘍部位だけを除去する治療法である。この場合、患
者の病患部以外の身体部位を中性子線および二次的に発
生する放射線から保護することが必須である。この為に
中性子線を透過せずまた中性子線によって二次的に発生
する放射能および放射線が少ないが全くなくかつ人体を
効果的に被覆できる柔軟性のある中性子遮蔽材の開発が
強く望まれている。

従来の中性子遮蔽材としてはカドミュウムおよびボロン
化合物等からなる板があるが、これらはいずれも剛直な
もので柔軟性は全くなく、シかもカドミュウムについて
は強い二次γ線の発生があるだめ人体の遮蔽材には不向
きである。

また近年柔軟な中性子遮蔽材として比較的二次γ線の発
生が少ないボロン（Ｂ）化合物やリチウム（Ｌｉ）化合
物を各種樹脂等に配合し、これをシート状に成形したも
の（たとえば、特開昭５２−１２７５９７、同５２−１
５１０９７　）があるが柔軟性が不充分で防護衣服とし
て着用できるものではない。

まだ中性子遮蔽性を有する焦護化舎吻をイオン交換能を
有する繊維に吸着固定したものあるいは該中性子遮蔽性
化合物を繊維形成性重合体および該重合体の溶解性溶媒
と混合した懸濁液を１１−６圧Ｆ細孔から噴射紡糸して
、形態としてはとにかく繊維状のものを作る提案がすで
になされている（特開５５−２４５９８）。しかしイオ
ン交換性繊維への中性子遮蔽能を有するイオン原子の吸
着固定が不十分であったり、一旦吸着固定しても洗たく
等によって脱離しやすかったりして満足すべきものが得
られない。また中１生子遮蔽性の化合勿と繊維形成重合
体の混合噴射によって得られたものは繊維形態はとにか
く保持しているものの１強伸度。

繊維形態等から紡編織に適さず、しかも、このようにし
て得られた繊維の表面には添加混合した中性子遮蔽性化
合物が露出しているだめ脱落しやすく結果的に遮蔽性能
が劣るという弊害がさけられないのが現状である。

本発明者らは先に一定粒度の中性子＃ｉ藪能全イｆする
化合物を配合した繊維形成性重合体からなる繊維を検討
したが５種々の問題点があることがわかった。ことえば
繊維の表面およびその近傍に存在する配合された中性子
遮蔽能を有する化合物が脱落し、ガイドやローラ等に汚
れや摩擦によるキズを発生させ、安定した繊維の製造が
できなくなるばかりでなく、得られた繊維の機械的特性
が劣ることになる。さらに該繊維から得られた中性子遮
蔽衣料は、洗たくや摩擦等によって中性子遮蔽性化合物
の脱落が回避できない。また上記中性子遮蔽能を有する
繊維からなる製品を中性子線にさらすと核反応によって
二次的放射性物質が発生する。たとえばＬｉ化合物を中
性子遮蔽化合物とした場合、熱中性子線の照射によって
繊維表面にある　Ｌｉ化合物がトリチウムを生成し大気
中に拡散して来る等の問題があることが上記繊維の開発
段階でわかった。

一方、かかる問題を回避するため、芯成分にのみ中性子
遮蔽化合物を大量に混合して芯鞘複合紡糸することは著
しく曳系性を損うため安定な品質の繊維を生産できなか
ったのである。

本発明の目的とするところは、実用」二要求される中性
子遮蔽能を十分に満足し、二次的に発生するγ線等が少
なく、かつ繊維として十分な機械的特性を有し、さらに
中性子遮蔽化合物の繊維表向からの脱落等のない安定な
中性子遮蔽性繊維および該繊維から得られる柔軟性に虐
んだ中性子遮蔽材の製造法を提供するにある。

すなわち１本発明は次の構成を有する一最大粒子径が約
２５μ以下の中性子遮蔽能を有する化合物を少なくとも
１０重ｉｔ％配合した繊維形成性重合体（Ａ）を芯成分
とし、該芯成分に対して接合性を有する少なくとも１種
の繊維形成性重合体（Ｂ）をさや成分とする芯さや複合
繊維を製造する際に１重合体（Ａ）の溶融粘度をＸ、さ
や成分の溶融粘度をＹとしだ時　０２≦ｙ　／　ｘ≦０
９となるような溶融粘度比の範囲で複合紡糸することを
特徴とする中性子遮蔽性繊維材料の製造法。

本発明における特徴の１つは１複合繊維を構成する芯成
分に最大粒子径が約２５μ以下、好ましくは１５μ以下
の中性子遮蔽能を有する化合物を６一 少なくとも１０］ｆｉｉｔ％以上、好ましくは２０〜６
０重量φ含有させ、かつ芯成分重合体に対して０．２〜
０９の粘度比をもつ繊維形成性重合体をさや成分に採用
することにある。

」二記複合繊維を構成する芯成分の重合体（Ａ）として
は、従来公知の繊維製造原料、たとえばポリエステル、
ポリアミド、ポリオレフィン系等の各種重合体があげら
れるが、中性子遮蔽性化合物を配合するにあたって該重
合体に均一に混合分散しやすく中性子遮蔽能を十分に発
揮させるためには溶融紡糸可能な重合体を用いるのがよ
く、まだ中性子線に対する安定性を考慮して１％にポリ
エチレン並びにポリエチレンを主成分とする共重合体が
有利である。

１だ重合体（Ａ）に配合される中性子遮蔽能を有する化
合物としては、化学的に安定で中性子に対する遮蔽性を
有するとともに二次的に発生するγ線等の放射線が比較
的少ないがほとんど々いものが素を含むものから選ばれ
た化合物がよい。通常これらの同位体元素の天然での存
在比は、′Ｌ１同位体の場合は約７〜８％、　Ｂ同位体
で約１９〜２０受の範囲にあるが、これらの同位体を含
む天然のリチウム化合物および／又はボロン化合物、た
とえば炭酸リチウム、弗化リチウム、ホウ酸、炭化ホウ
素、窒化ホウ累等の化合物が好ましい。さらに前記同位
体を人工的に分離濃縮した濃縮同位体からなる化合物を
用いるのが有利である。また」−記中性子遮蔽能を有す
る化合物を重合体（Ａ）に配合するにあたって、該中性
子遮蔽能を有する化合物の粒度として最大粒子径が２５
μ以下好ましくは１５μ以下の微粉粒子であることが重
要であり。

この範囲を満たさない場合、繊維化が困難となるばかり
でなく最終的に得られた繊に４１．の機械的特性が劣る
こととなる。さらに該中性子遮蔽性化合物を１重合体（
Ａ）に配合するにあたって、その配合割合は重合体（Ａ
）に対して少なくとも１０■量係以−に。

好１しくけ２０〜６０ｉ量係の範囲であることが重要で
ある。配合割合が１０％以下では最終的に得られた繊維
の中性子遮蔽性が低くなシネ利である。また配合割合を
６０％以上にした場合、最終的に得むれる繊維の中性子
遮蔽性はさらに向上するが、繊維化が困難となシ得られ
た繊維の機械的特性も劣ることとなる。

さらに本発明においては、上記複合繊維を構成するさや
成分の重合体（Ｂ）としては１重合体（蜀と接合性があ
るものであれば特に限定されないができれば重合体（Δ
）と同系の繊維形成重合体が好ましい。

さらに本発明において芯成分の鞘成分に対する複合比が
０．５〜１０であることが好ましい。すなわち、」二記
複合比を満たされない場合、たとえば芯さや複合比が１
０以上ではさや成分の被覆性が不安定となシ芯成分が露
出する場合があり中性子遮蔽化合物の脱落および中性子
線照射の場合、核反応によって二次的に生成する放射性
物質の放散のおそれが十分あり問題である。また複合比
が０．５以下では」二記の問題はむしろ改善される方向
であるが逆に中性子遮蔽化合物を含む芯成分が繊維断面
、債からみて減少する方向であるため本来の目的である
中性子、遮蔽性能が低下することになシ９− 不利と々る。できれば芯さや複合比（Ｂ／Ａ）が１〜４
の範囲内を満たすものが好ましく、安定なさや成分の被
覆によって中性子化合物の脱落もなくさらに中性子線の
照射によって生成する放射性物質も芯成分の内部に封入
され大気中に放出される心配がないと同時に十分な中１
’ｌ子Ｊｑ蔽ｎヒを持った芯さや壓複合繊維が得られる
ことがわかった。

さらに本発明の芯さや複合繊維を製造する場合の特徴と
して、従来合成繊維の複合紡糸で採用さ合した重合体（
Ａ）の溶融粘度又と重合体（１３）の溶を誤粘度Ｙとの
比が重要となることがわかった。すなわち適用紡糸温度
条件下での浴融粘度比、すなわちＹ　／　Ｘの値の範囲
がＤ２〜０．９．好１しくは０，６〜０７を満たす場合
に本発明の芯さや複合繊維の紡糸が安定となり繊維化で
きることがわかった。

該溶融粘度比がこの範囲を満たさない場合は紡糸が不安
定となシ糸切れ等が多発し紡糸ができなくなる。かかる
現象の理由についてはよくわからな一１〇− いが、芯成分に比較的多量の添加剤粒子が配合された芯
さや複合繊維の特異的な現象と考えられる。

本発明法で得られた繊維さらにはこれらの二次加工品、
たとえば織物９編物、不織布等に代表される布帛は、中
性子特に熱中性子に対する優れた遮蔽性能を有するとと
もに１強い捕獲放射線等の発生もなく、また配合された
中性子遮蔽性化合物の脱落も皆無であり遮蔽性能の耐久
性にも優れているばかシでなく１通常の繊維の機械的特
性を持ちかつ非常に柔軟性に富んだ繊１４Ｍとして、中
性子から人体を保護するよう防護衣服にできるため。

原子力産業関係で非常に利用価値と尚い製品となるもの
と考えられる。

以下実施例をあけて本発明を説明する。

実施例１ 最大粒子径約８μで平均体積径が２．５μの同位体濃縮
ＬｉＦ　（Ｌｉ濃度９５％以」−）粉粒体５００ｇと２
７０　’ｏでの溶融粘度が２０００ボイズの尚密度ポリ
エチレン粉末（三井石油化学＠）製°ハイゼツクス２１
００ＧＰ＃）７５０ｇとをヘンシルミキサー中で混合攪
拌後、これらの混合粉体をエクストルーダー（シリンダ
ー径および長さ：３０ｍｍφおよび５００ｍｍ）でスク
リュウ回転数６０ｒｐｍ。

混練温度２５０〜２８０℃の条件で６同溶融混練をくシ
返し、冷却チップ化した。得られたチップはＬｉ７粒子
を３８５惠量φ含む非常に均一に分散したものであった
。

上記チップを芯成分とし、さや成分としては。

前述したのと同一条件で測定した浴融粘度が・１４００
ポイズの高密度ポリエチレンチップ（三井石油化学（株
）装”ハイゼックス１５００Ｊ’）を使い。

同芯円復合紡糸用口金（口金孔径：　０．５　ｍｍφ１
．ムｊ金ホール数：１０ホール）による芯さや複合紡糸
を行った。芯側の吐出量を１２．５ｇ／分とし、さや側
の吐出量を４ｇ／分で、紡糸温度を２７０“０とし、紡
糸引取速度は５００ｍ／分で行っ、（。ここで得られた
芯さや複合糸をさらにホットプレート（温度９５°０）
上で５．５倍に延伸して目的とする芯さや複合連続フィ
ラメント繊維を得だ。この繊維の機械的特性を測った結
果１強度２．９ｇ／ａ、伸度２５％であったａｔ、たこ
の繊維の断面を透過型光学顕微鏡で観察した結果、芯成
分に添加粒子を含んだほぼ均一な同芯円芯さや複合繊維
になっていることがわかった。さらにこの断面の写真か
ら芯さや複合比を計算した結果、約２，４の複合比にな
っていた。

本実施例で得られた繊維を加工して、密度が約０、２８
　ｇ　／ｃ＋ｎ”となるような筒状平編の編地サンプル
を試作し、厚さ１０ｎｎｎにした場合の面状熱中性子線
に対する透過率を測定した結果、８．２ｘｌＯとなシ優
れた遮蔽能を有することがわかった。

実施例２ ＢＣ粉末（電気化学工業（株）製”デンカボロ／＋１２
００″）を乾式分級した最大粒子径１０μ平均体積径３
．２１ｔの微粉末４００ｇと２７０℃での溶融粘度が２
０００ボイズの高密度ポリ−エチレン粉末〔三井石油化
学（株）製゛ハイゼックス２１０００Ｐ”）　１　ｋｇ
とを実施例１と同様に粉末混合およびエクストルーダー
での溶融混練を行ってＢＣて均一に分散混合されたチッ
プを調製した。このチ１５− ツブのＢｅ含量は２８．０重量％であった。

上記チップを芯成分とし、さや成分としては。

前述と同一条件で測定した溶融粘度が１ｏｏｏボイズの
中密度ポリエチレンチップ〔三井石油化学（株）製”ネ
オゼックス４５１５０″〕を使い、実施例１とほぼ同じ
方法で芯さや複合紡糸を行った。芯さや複合比がほぼ４
０になるよう吐出量を選び紡糸温度は２７０°Ｃ１紡糸
引取速度は３００ｍ／分の条件で行った。ここで得られ
た複合糸をさらにホットプレート（温度９８°Ｏ）ｌで
６０倍に延伸して。

目的とする芯さや複合繊維を得た。この繊維の強度は３
．１　ｇ　／　ｄ　＊伸度は２１チであった。またこの
繊維の断面を顕微鏡観察した結果では芯成分にＢ４Ｃ粒
子を含んだほぼ均一な同芯円芯さや複合繊維になってい
た。さらにこの断面写真から芯さや複合比を計算した結
果は約６．８の複合比になっていた。

上記の繊維を加工して、実施例１とほぼ同じ筒、状平編
のサンプルを作シ、厚さ１０ｍｍにした場合の面状熱中
性子線に対する透過率を測定した結果。

ろ８×１０−”となり優れた遮蔽能を有することがわか
った〇 実施例５ 最大粒径１５μのＢＮ粉末〔電気化学工業（株）製ボロ
ンナイトライｌ−：１１．２ｋｇと２７０°０での溶融
粘度が２０００ボイズの高密度ポリエチレン粉末〔三井
石油化学（株）製”ハイセックス２１０００Ｐ″〕をヘ
ンシルミキサーで粉体混合し、この混合粉体を１５０°
Ｃで加熱圧縮して板状にし、さらにこれを機械的に粉砕
したものを実施例１とほぼ同一条件でエクストルーダー
溶融混練を行いＢＮが均一に分散したチップを調製した
。得られたチップのＢＮ含量は５４５重量％であった。

」１記チップを芯成分とし、さや成分は実施例１と同じ
さや成分のポリエチレンチップを使い、芯さや複合比が
ほぼ１０になるよう芯さや各吐出量を選び、実施例１．
２とほぼ同じ方式で芯さや複合紡糸を行った。ここで得
られた複合糸をさらにホットプレート（温度９８°Ｃ）
上で６．５倍に延伸して、目的とする芯さや複合繊維を
得た。この繊維の強度は４．０ｇ／ａ、伸度は２５％で
あった。址たこの繊維の断面顕微鏡写真」：す、芯さや
複合比を計算した結果約１０の複合比で、芯成分にＢＮ
が非常に均一な同心円芯さや複合繊維になっていた。

同様に上記繊維を加工して、密度がほぼ０４８ｇ／♂と
なるような平織物のザンプルを試作し。

厚さ１０ｍｍにした場合の面状熱中性子線に対する透過
率を測定した結果７．５ｘ１０　　となり優れた遮蔽能
を有することがわかった。

比較例１ ２７０°Ｃでの溶融粘度が２０００ボイズの高密１変ポ
リエチレンチツプ（三井石油化学ｑ勾製°′ハイゼック
ス２１（］ＯＪ″）をさや成分とする以外員、すべて実
施例１と全く同一の条件で芯さや複合紡糸を試みた。し
かし実施例１では引取速度５００ｍ／分で紡糸でき糸切
れもほとんど発生しなかったのにくらゝ・この場合には
糸切れが多発して同一条件では芯さや複合連続フィラメ
ント繊維を得ることができなかった。さらに紡糸引取速
度を１００ｍ７分まで落して巻取ることを試みたが糸切
れは依然として多発し、後工程に供するような繊維は得
られなかった。

比較例２ 芯成分およびさや成分の重合体をいずれも。

２７０°Ｃの溶融粘度が１４００ボイズの高密度ポリエ
チレン（三井石油化学■製“）・イゼツクス１３００Ｊ
“）を用い、芯成分に実施例２と同じＢＣ微粉末を２８
０重量％になるよう混合した。これを実施例２と全く同
じ条件で芯さや複合紡糸を試みだが比較例１と同様紡糸
工程での糸切れが著しメヒ」 〈、連続フィラメントでの繊維！はできなかった。

特許出願人　　東　し　株　式　会　社１７−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　最大粒子径が約２５μ以下の中性子遮蔽能を
   有する化合物を少なくとも１０重量％配合した繊維形成
   性重合体（Ａ）を芯成分として、該芯成分に対して接合
   性を有する少なくとも１種の繊維形成性重合体（Ｂ）を
   さや成分とする芯さや複合繊維を製造する際に重合体（
   Ａ）の溶融粘度をんさや成分の溶融粘度Ｙとしたとき。 ０．２≦Ｙ　／　Ｘ≦０９ となるような溶融粘度比の範囲で複合紡糸することを特
   徴とする中性子遮蔽性繊維材料の製造法。
2. （２）　　重合体（Ａ）及び重合体（Ｂ）がポリエチレ
   ンまたはポリエチレン系共重合体であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１１項記載の中性子遮蔽性繊維材
   料の製造法。
3. （３）　　中性子遮蔽能を有する化合物が、°Ｌ１およ
   び／または　Ｂであることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の中性子遮蔽性繊維材料の製造法。
4. （４）　　芯成分の鞘成分に対する復合化（体積比）が
   ０．５〜１０であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ｆ１）項記載の中性子遮蔽性繊維月利の製造法。