JPS62250399A - Ｘ線に対する防護を行なう材料及び該材料の製法 - 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】 免匪五ヱ」 本発明はＸ線に対する防護を行なう材料と、該材料の種
々の製法とに係わる。この防護材料はＸ線に敏感な多く
の装置、例えば光学ｖｔ置又は電子装置の防護に使用し
得ると共に、Ｘ線被ｌ＠領域で働く人間、例えばＸ線医
師等の保護にも使用できる。

本発明は、より特定的には航空宇宙分野で使用される集
積回路及び光ファイバをｘ！１から防護するのに使用さ
れる。

任意の装置をＸ線から防護する方法として最も広く使用
されているものの１つに、装置を原子番号の大きい純金
属のエンベロープで包囲ツる方法がある。この金属と金
属シートの厚みとは、当該Ｘ線のエネルギと所望のフィ
ルターレベルとに応じて選択され且つ調整される。この
方法を用いれば大きなＸ線線堡に対してだけでなく、線
最率の高いＸ線に対しても効果的に防護することができ
る。

残念なことに、この種の防護において極めて有用な金属
の製造は難しく且つ高価である。更に、この防護材料は
固定しなければならず、且つこれらγの材料が種々の環
境条件（気候、機械的条件、イオン化等）に対して劣化
を示さないようにする必要があるため、装置全体の質量
が対Ｘ線防護手段を有さない装置に比べて著しく大きく
なる。

通常は、装置が複雑な形状を有するため、ＸＦＪ防護金
属シートを装置の外側表面全体に直接配置することはで
きない。特に、電子装置の場合には、熱分散要件に起因
して形状が複雑である。

そのため、金属防護シートにより規定される体積が防護
される装置の体積より大きくなる。従って装置の重量及
び全体的大きさが増加し、これは金属シートの固定に必
要な機械的手段（スベーザ、アングル、ブラケット、ネ
ジ及びボルト等）によって更に悪化する。また、これら
の維持又は保持手段は、Ｘ線防護に「穴」が生じないよ
うに、防護用金属シートと同じ金属で形成しなければな
らない。

場合によっては、防護すべき装置を液体浴中に浸漬する
方法又は電解法によって、Ｘ線防護金属を装置上に所望
の厚みだけ直接デポジットさＵることも可能である。残
念乍ら、このようなデポジション法はＸ線防護の目的で
使用し得る金属の総てに適用できるとは限らない。更に
、この方法に使用される金属のデポジットできる厚みに
は限界がある。さもないとデポジットの好付着性が損わ
れ得るからである。

また、これらデポジットの均質性を得るためには、操作
を連続ステップで行なわれなければならｄず、通常はデ
ポジット相互間に切削加工が必要とされる。これは、場
合によっては、最終的に装置の寸法が守られるようにす
るためである。

このように、デポジション法には限界があり且つＸ線防
護手段を備えた装置のコストが高くなる。

搭載された電子コンポーネントをＸ線から防護するとい
う特定事例では、各コンポーネントを特異的に防護する
ことが考えられた。これは前述の従来技術の方法を発展
させた更に別の方法である。

この特異的防護はＣｏｍｐａｇｎｉｅ　Ｄ’Ｉｎｆｏｒ
ｍａｔｉｑｕｅＨｉｌｉｔａｉｒｅ、　５ｐａｔｉａｌ
ｅ　ｅｔ　ＡｅｒＯｎａｕｔｉＱｕｅの名義で出願され
た仏国特許出願ＦＲ−へ第２，５４７，１１３号に記載
されており、互いに異なる原子番号をもつ種々の材料の
シートを複数積重して使用することからなる。

原子番号の大きい材料としては誘電性セラミクス、例え
ばチタン酸バリウムもしくはチタン酸ネオジム、酸化チ
タン、又は鉛ベースの複合セラミクスが挙げられる。原
子番号の小さい材料は炭素アルミニウム、シリコン、ア
ルミナ及びシリカである。

個々の防護の数が多いと、用途と使用される：」ンボー
ネントの数とに応じて、重量上の欠点が総ての電子コン
ポーネントを全体的に保ａする場合より大きくなり得る
。また、積重物を構成する種々の材料の製造技術はコン
デンサのｌ！Ｊ造、特にフリット処理で使用される方法
に基づくものである。

特に、前述の方法では複雑な形状のＸ線防護材料を得る
ことはできない。

Ｘ線の存在下で働く人間を保′Ｓする場合には、鉛の如
ぎ添加材又は充填材を有機バインダ中に分散させたもの
を防護材料として主に使用する。この種の防護材料は特
に、Ｇ　ｉ　ｋｅｎ名義で出願された仏国特許出願ＦＲ
−Ａ第２１９０丁丁７号、Ａ、Ｈ＾υＲＩＭ名義で出願
された仏国特許出願）Ｒ−Ａ第２４８２７６１号、及び
１１．に、ＰＯＲＴＥＲＣｏｍｐａｎｙの米国特許第３
６２２４３２号に記載されている。

これらの鉛ベースの材料は放射の線量率が低く且つ線量
放射時間が比較的長い場合のＸＩＩ防謹材料としてしか
使用できない。

その他、建築分野では中性子及びガンマ放射線に対する
防護を行なう材料が知られている。これらの材料は飽和
脂肪酸の鉛塩、タングステン塩、バリウム塩、カドミウ
ム塩、ビスマス塩又はスズ塩の粉末を含むゴム又はプラ
スチック材料からなる。この種の材料は特にＦ、ＨＡＲ
ＹＥＮ名義で出願された仏国特許出願ｒＲ−Ａ第２０２
７５１４号に記載され“Ｃいる。

本発明は前述の欠点を解消ｕしめるＸ線防護材料に係わ
る。特に、本発明の添加材又は充填材含有有機材料は、
重金属シートの使用と比較して、重石及び全体的大きさ
の問題を改善せしめ、且つ線ａ率の高い、特に１０８　
ｒａｃｔ、ｓ、を越える線量率のＸ線に対して効采的な
防護作用を示す。この防ム隻材料は更に、製造に関して
も大きな問題を伴うことがなく、且つ先行技術の材料よ
り多くの用途に使用し得る。

１匪立員１ 本発明ｔ１特定的には、少なくとも１種類の金属及び／
又は少なくとも１種類の金属無機化合物を規則的に分散
した粉末の状態で含む樹脂マトリクスからなり、前記粉
末が少なくとも６３０℃に等しい温度でしか溶融せず、
前記金属が少なくとも４７に等しい原子番号を有するよ
うなＸ線防護材料に係わる。

少なくとも１種類の金属及び／又は少なくとも１硬類の
金属無機化合物の粉末とは、より特定的には、成る金属
と、この金属又はこれと異なる金属の無機化合物とから
なる粉末を意味り゛ると理解されたい。

少なくとも６３０℃に等しい温度でしか溶融しない粉末
という表現は、有機マトリクス中に粉末形状で存在する
金属及び無機化合物がいずれも６３０℃以上の融点を有
することを意味する。

４７以上の大きい原子番号を有する金属を用いると、Ｘ
線が効果的にフィルターされる。

Ｘ線の線量率が大きく時間が短い場合には、Ｘ線のフィ
ルターによって材料中に熱衝撃現象が生じる。これらの
熱衝撃は当該エネルギのスペクトルにも関係がある。フ
ィルター効率が同じであれば、該防護材料中に発生する
熱衝撃は中実状対応金属中に発生する熱衝撃より遥かに
小さい。このことは、本発明のＸ線防護材料の非劣化性
と、防護すべき物体とに関する２重の利点につながる。

本発明名笠が６３０℃以上の融点をもつ材ｔｉ＋を選択
したのは、前述の如き熱Ｗｉｉ？ｌ！に関連した望まし
くないイ・１随効果、例えば保護材料の破羽につながり
得る粒子の表面溶融を回！！スるためである。

Ｘ線防護材料の寸法（厚み）及び性能は、その材料の光
電効果による吸収のエネルギ範囲Ｃ計惇される。この範
囲ではスペクトル又はエネルギが与えられていれば、防
護レベル即らフィルターに影響するパラメータは基準と
なる中実材料と同じ防護効率が得ら机るように決定され
る。中実基準儲 材料の　　　率はｇ／ＣｌＲ２で表わす。

従って本発明のＸ線防護材料の場合には基準金属のｎ９
／ＣｒＲ２に等し七−二ンいうことになる。ｎは所望効
率の関数である。

厚みに関する規制のない特定用途では、本発明の防護材
料のうち任意のものを使用し得る。その他の用途では、
可能な保護レベルが、部分的にＸ線防護材料の収容を可
能にする厚みの関数であるため、樹脂マトリクス中の粉
末の種類及び槌が強制的に決定されることになる。

純金属の場が同じであれば、樹脂マトリクス中ｋＴ、規
則的に分布した粉末を使用すると、他の総ての条ｆ↑が
同等であるとして、シートメタルを使用した場合より効
率が落ちる。この効率損失は、均等分布が１りられたと
仮定すれば、本質的に有機バインダ中の粉末の粒度と粉
末量との関数となる。

前記効率損失は粉末量が増加し且つ粒径が小さくなるに
つれて減少する。そのため、好ましくは粒径０．５〜２
５ＪＪＩＡの粉末を使用する。粉末混合操作は粒径０，
５−未満でも０■能であるが、問題が著しく大きくなる
。粒径が１０１ａを越えるとＸ線防護が効果的に行なわ
机なくなる。

マトリクス中の粉末粒度の分散値は当該用途に対して選
択される平均粒度愉に関連している。この分散値は平均
粒度値の５＠に及び得る。

［コ性能−−性能一使用性ｊのバランスをＲ適にする粒
度パラメータは粒度平均値４傳、分散係数２．５の粉末
に関して設定される。従って、粉末は粒径１．６〜１０
Ｊａｌの粒子を含むと有利なことになる。

バインダ中の粉末量は最終的に得られるＸ！！防護材料
の５０容量％に及び得る。

粒度と同様に、粉末の伍が多ければ多い程防護効果が増
す。但し５０容量％を越える粉末量は、材料の十分な機
械的強さ及び十分な均質性を得る一ヒて不利である。一
方、Ｘ線に対して効果的な防護を与えることのできる最
小限の粉末量は最終防護材料の２５容伍％である。

前述の値範囲では粉末量が多い程、防護材料の重ｊ及び
剛性が増加する。従って添加儂は予定の用途の関数、よ
り特定的には防護材料に与えるべき所望の可撓性の関数
ということになる。

また、防護材料に与えるべき所望の可撓性に応じて、熱
可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を使用することもできる。

使用し得る樹脂はポリアミド、ポリエーテル、ポリエス
テル、フェノールアルｆヒト樹脂もしくはフェノール樹
脂、ポリオレフィン、エポキシド、ポリイミド、シリコ
ーン及びフラン樹脂である。

好ましくは、Ｒｈ８ｎｅ　Ｐｏｕｌｅｎｃ社のＲＴＶ１
５０２とＲＴＶ１４１との混合物の如きシリコーン樹脂
、ベークライトの如きフェノール樹脂、又はポリエーテ
ルブロックアミドもしくはポリエーテルブロックエステ
ル樹脂を使用する。

有機バインダ中に分散する金属粉末は銀、アンチモン、
バリウム、稀土類、タンタル、タングステン、レニウム
、イリジウム、ブラスチナ、金、ウラニウム、ハノニウ
ム又はこれら金属の混合物の粉末であってよい。好まし
くは銀、タンタル、タングステン又はウラニウムの金属
粉末を使用する。

有機バインダ中に分散する無機化合物からなる粉末は原
子番号が４１以上の重金属の酸化物、窒化物もしくは炭
化物、又はこれら化合物の混合物（゛あってよい。前記
無機化合物の組成に含まれる金属は前述の如き金属であ
ってよい。この無機化合物は実際に使用する場合には、
銀、タンタル、タングステン又はウラニウムの酸化物、
窒化物又は炭化物にすると有利である。

純金属が同じであれば、Ｘ線フィルター効率は照射スペ
クトルと基準金属の電子帯のエネルギレベルとにｍ連す
る。前記エネルギレベルは不連続性を有し、そのためＸ
ａエネルギが一定であれば、金属Ａ１従って該金属の無
機化合物は金属Ｂより、従って該金属の無機化合物より
多くフィルターを行なうことになる。もし前記エネルギ
が異なれば、前記金属Ｂが金属へより多くフィルターす
ることもあり得る。これは、これらの金属の無機化合物
についても同様である。

このように、１種類以上の金属及び／又は１種類以上の
金属無機化合物を使用すればＸ線防護を極めて広いエネ
ルギスペクトル範囲に亘っ′Ｃ最適化することができる
。混合すべき金属及び／又は補的吸収スペクトルを有す
る金属及び／又は化合物を組合わせて使用する。−例と
して、バリウム及びハフニウム双方、タングステン及び
−ｕ　Ｍ化つラニウム（ｔＪＯ２）双方、又はタンタル
及び二酸化ウラニウム（ＵＯ２）双方を含む粉末を使用
することができる。

供給、コスト及び冶金上の理由から、類似の吸収スペク
トルを有する数種類の金１ｉ１（例えばＷ＋Ｔａ）及び
／又は数種類の無機化合物を使用することもできる。

本発明は前述タイプのｘｉ１防護材料の製法にも係わる
。本発明の製法はいずれも、樹脂と粉末を予め混合し、
次いで所望の形状に応じて重合処理することからなる。

前記予混合ステップは粉末を有機バインダ中に適切に分
布させるものであり、その結果Ｘ線防護材料の不透過度
が均一になる。

第１の製法は熱可塑性樹脂の粒子を溶融させ、この溶融
樹脂を少なくとも１種類の金属及び／又は少なくとも１
種類の金属無機化合物の粉末と十分混合し、この混合物
を押出しにかけて該混合物の粒子を形成し、その後この
粒子を重合処理することからなる。尚、面間粉末は少な
くとも６３０℃に等しい温度でしか溶融しない粉末であ
り、前記金属は少なくとも４７に等しい原子番号を有す
る金属である。

この方法は実施が筒中であり、且つ防護材料の均質性に
関して優れた結果をもたらすという利点を有する。得ら
れる材料が可撓性を示すため、この方法はプラスチック
、ガラス又はシリカの光ファイバ又は電気伝導体をＸ線
の作用から保護する外被を製造する場合に使用できる。

樹脂−粉末混合物の押出しは従来の手段、特にＷＥＲＮ
ＥＲＩＳに３０押出し機−粒造機によって実施し得る。

熱【ｉ］塑性樹脂及び粉末としては前述のものを使用し
得る。

重合処理は、温度サイクルに対応した触媒又は硬化剤を
前記混合物中に導入することによって実ｍする。最終材
料の特異的形状は公知タイプの注入又は圧縮成形によっ
て１５にとができる。

本発明の第２の製法は樹脂からなる第１の粉末と、少な
くとも１種類の金属及び／又は少、なくとも１種類の金
属無機化合物からなる第２の粉末とを均質混合し、得ら
れた混合物を重合処理することからなる。前記第２粉末
は少なくとも６３０℃に等しい温度でしか溶融しない粉
末であり、前記金属は少なくとも４７に等しい原子番号
を有する金属である。

前記樹脂粉末は樹脂及び充填剤が最終材料中に適切に分
配されるように１〜５０μｓの粒径を有する。

この方法は熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂〔”ｂ使用で
きるという利点を有する。使用し得る樹脂及び粉末は前
述のものである。熱硬化性樹脂を用いる場合には、粉末
を鋳型内に導入し、この鋳型を加熱することによって重
合操作を行い得る。

本発明の第３の製法は、液体樹脂中に少なくとも１種類
の金属及び／又は少なくとも１種類の金属無機化合物か
らなる粉末を分散させ、次いでこの充填材添加樹脂を重
合することからなる。前記粉末は少なくとも６３０℃に
等しい温度でしか溶融しない粉末であり、前記金属は少
なくとも４７に等しい原子番号を有する金属である。

この方法は特に、シリコーンの如き熱硬化性樹脂覆は、
特に充填材添加樹脂を注入により鋳型内に導入する熱間
注封（ｈｏｔ　ｐｏｔｔｉｎｏ）によって行なう。

使用する金属粉末又は金属無機化合物はＸ線に対する不
透過度を均一にすべり９９．９％を越える純度を有する
と有利である。

実施例の説明 本発明の他の特徴及び利点は本発明の材料とその製法と
に関する以下の非限定的実施例からより良く理解されよ
う。

実施例１ 耐熱性ｖｉ料からなる容器内で、２２０℃の温度ＣＡＴ
ＯＣＨＥ１４社から商標ＰＡ１１ｔ−市鹸値ている樹脂
の粒子を溶融する。この樹脂は熱可塑性ポリアミド樹脂
であり、その重合は室温への冷却によって得られる。

この溶融樹脂に粉末状タングステンを最終生成物の３０
容ｉ％に当たる吊だけ加える。この粉末の平均粒度は４
ｐ１分散係数は２．５である。タングステンの純度は９
９．９％である。この混合物を直径３〜５鱗の粒子にす
べく　ＷＥＲＮＥＲＩｓに３０押出し機−造粒機内に導
入する。これらの粒子は任意の形状に応じて重合し得る
。

前記混合物粒子を、電子回路を収容し且つＸ線に対して
防護されるべき箱を収容する鋳型内に導入する。防護被
覆の厚みは所望のＸ１ｌ−ノイルター効率とこれらの光
線の１ネルギスベクトルとに依存し、場合に応じて調整
し得る。ただし、通常は１．５ｍの厚さが適当であり得
る。

前記箱の被覆は、鋳型内に配置された防護されるべき箱
の上にＸ線防護材料を注入又は圧縮によって導入する注
封操作で行なう。

実施例２ 前述と同じ操作条件で、但し６容量％のタングステンと
２４容値％の二酸化ウラニウム（ＵＯ２）とを含むＰ＾
１１１ｉ７４脂を用いて、Ｘ線防護材料を製造する。前
記Ｗ及びＬＪＯ２粉末の粒度は４ｍ、分散係数は２．５
である。この材料を注入して箱を注封てｉ宅内な防護が
得られる。箱内の電子回路を効果的に防護するには、こ
の材料の厚みを２ｍｍより大きくするのが適当である。

友盈」ＬＬ【艷Ａ 実施例１と同じ操作条件で、但し純度９９．９％の９　
’、／クステ：／ヲ３０容ｆａ％含ム１２１１ＯＮＥ　
ＰＯＵＬＥＮＣ社のＤＩＮＹＬ樹脂を用いてＸ線防護材
料を！ｌｌ造する。この樹脂は熱可塑性タイプのポリエ
ーテルブロックアミドである。この粉末の平均粒度は４
−１分散係数は２．５である。この材料を使用してシリ
カ光ファイバを被覆した。このファイバの外被の外径は
２．５ａ＋ｓ＋であった。

ＤＩＮＹＬ樹脂に代；ｔ　テＤＵＰＯＮＴ　ｄｅ　ＮＥ
ＨＯＵＲ３社のＨＹＴＲＥＬＩｉ４脂を用いても類似の
材料を得ることができる。前記＋１ＹＴＲＥＩｌａ４脂
は熱可塑性ポリエーテルブロックエステルである。

実施例５ テン粉末をｆｉシリコーンマドリスク（ＲＴＶ１５０２
＋ＲＴＶ１４１）からＸ線防：ｌ材料を製造した。前記
タングステン粉末は前述の特徴を有する。得られる材料
は可撓性を示し、５０％を越える破断伸びを有する。こ
の材料は可撓性を有するため、電気伝導体又は光ファイ
バの被覆に特に適している。

以上の諸実雄側では、Ｘ線防護材料の不透過度の均一性
を、Ｘ−ラジオグラフィで得られた部材のネガをミクロ
デンシトメトリー分析にかけることによって調べた。測
定細密度は２×５−に達する。

本発明の方法で得られる材料は、他の総での条件が同じ
であれば基準純金属試料の金属学的状態（表面状態、平
面性、傷、エツジ効果欠陥）に応じた前記基準純金属の
等価防護の不透過度分布内に収まる不透過渡値分布を有
することが判明した。

本発明の防護材料の樹脂マトリクスが熱可塑性樹脂の場
合には、この材料は主に被覆材料として使用される。こ
のような材料は、剛性の箱プラスチック材料もしくは金
属からなる平形もしくは湾曲状パネル、電気伝導体又は
プラスチックもしくはガラスからなる光伝導体の被覆に
使用し得る。

このような用途では、使用するＩ！１１１ｆｔは被覆さ
れるべぎ表面を構成する材料の膨張係数に適合した膨張
係数を有していなければならない。本発明の防護材料の
場合には、この材料を直接箱又は防護パネルの形状に製
造することができる。これらの箱又はパネルは使用する
樹脂に応じで剛性又は可撓性を示し得る。

本発明の材料は任意の装置をＸ線から防護する総ての用
途に使用され、より特定的には厳しい気候条件及び機械
的条件の下で前記防護を行なうのに使用される。

本発明はより特定的には、質ｆｆ１ｔｆｆｌｆｆｉを最
小限にしなければならない場合に適している。即ち本発
明の材料は中実材料シートと比べて、同一・のノイルタ
ー効果を保持しながら重量、全体的大きさ及び製造コス
トの問題を改善させるという利点を有する。従って、本
発明の材料は航空機に搭載された電子装置の防護に有利
に使用できる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１種類の金属及び／又は金属の少なく
   とも１種類の無機化合物を規則的に分散した粉末の状態
   で含む樹脂マトリクスからなるＸ線防護材料であって、
   前記粉末が少なくとも６３０℃に等しい温度でしか溶融
   せず、前記金属が少なくとも４７に等しい原子番号を有
   する材料。
2. （２）前記粉末が当該材料の２５〜５０容量％を占める
   特許請求の範囲第１項に記載の材料。
3. （３）前記粉末が０．５〜２５μｍの粒径を有する特許
   請求の範囲第１項に記載の材料。
4. （４）前記粉末が１．６〜１０μｍの粒径を有する特許
   請求の範囲第１項に記載の材料。
5. （５）前記金属が銀、タンタル、タングステン、バリウ
   ム、ハフニウム及びウラニウムの中から選択される特許
   請求の範囲第１項に記載の材料。
6. （６）前記無機化合物が酸化物、窒化物及び炭化物の中
   から選択される特許請求の範囲第１項に記載の材料。
7. （７）前記粉末がタングステン、タンタル及び／又は二
   酸化ウラニウム（ＵＯ＿２）を含む特許請求の範囲第１
   項に記載の材料。
8. （８）前記粉末がバリウムとハフニウムとの混合物、タ
   ングステンと二酸化ウラニウムとの混合物又はタンタル
   と二酸化ウラニウムとの混合物からなる特許請求の範囲
   第１項に記載の材料。
9. （９）熱可塑性樹脂の粒子を溶融させ、この溶融樹脂を
   少なくとも１種類の金属及び／又は少なくとも１種類の
   金属無機化合物の粉末と均質に混合し、但し前記粉末は
   少なくとも６３０℃に等しい温度でしか溶融せず、前記
   金属は少なくとも４７に等しい原子番号を有し、次いで
   この混合物を押出しにかけて粒状にし、これらの粒子を
   重合処理することからなるＸ線防護材料の製法。
10. （１０）樹脂からなる第１の粉末と、少なくとも１種類
    の金属及び／又は少なくとも１種類の金属無機化合物か
    らなる第２の粉末とを均質に混合し、但し前記第２の粉
    末は少なくとも６３０℃に等しい温度でしか溶融せず、
    前記金属は少なくとも４７に等しい原子番号を有し、次
    いで得られた混合物を重合処理することからなるＸ線防
    護材料の製法。
11. （１１）液体樹脂中に少なくとも１種類の金属及び／又
    は少なくとも１種類の金属無機化合物の粉末を分散させ
    、但し前記粉末は少なくとも６３０℃に等しい温度でし
    か溶融せず、前記金属は少なくとも４７に等しい原子番
    号を有し、次いでこの充填材添加樹脂を重合処理するこ
    とからなるＸ線防護材料の製法。