JPS6249306B2

JPS6249306B2 -

Info

Publication number: JPS6249306B2
Application number: JP55034688A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Maeda; Takeshi Nagaoka; Satoshi Kira; Naotoshi Watanabe
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1980-03-21
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1987-10-19
Also published as: JPS56131649A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はポリエチレン樹脂の塩素化物と比較的
多量の無機硼素化合物とからなる中性子遮蔽材に
関する。

近年、原子力産業の発展にともない、原子力発
電を始めとする原子力施設においての放射線遮蔽
が重要になつている。この放射線遮蔽の目的は、
人体が受ける放射線の量をある種の遮蔽材を使用
して許容量以下におさえるとともに、原子力施設
の構造材や機器の材料が放射線による損傷、放射
線加熱および放射化を防ぎ、測定機器に対する放
射線バツクグラウンドを低くおさえることにあ
る。とりわけ、原子炉遮蔽については、γ線と中
性子とが混存し、その上二次放射線も考慮に入れ
なければならない。γ線と中性子とでは、物質に
よる減衰特性が異なるため、種々の物質の組合わ
せが遮蔽材として考えられている。現在、一般に
使われている中性子の遮蔽材料としては、水、コ
ンクリート、不純物が比較的に少なく、かつ水素
数が比較的に多い炭化水素化合物（たとえば、パ
ラフイン類、ポリエチレン樹脂）、鉄、鉛、カド
ミウム、無機硼素化合物、リチウム化合物などが
ある。水は中性子増殖炉の炉体冷却をかね、循還
して使用されている。水は遮蔽用コンクリート中
の含水量を増加させてコンクリートの遮蔽効果を
高めるなどに広く使用されている。

しかしながら、分析機器や医療機器を使用する
分野において要望されている柔軟性を有するシー
ト状などの遮蔽材としては、現在のところあまり
存在せず、一部において薄いカドミウム板や鉛板
が用いられているに過ぎない。しかし、カドミウ
ムや鉛は強い二次放射線−γ線−を放射するとい
つた欠点があることにより、前記の分野において
安全上その用途が限られているのが現状である。

以上のことから、本発明者らは、安全性がすぐ
れており、かつ柔軟性があるシート状に成形し得
る遮蔽材について種々探索した結果、 100重量部のポリエチレン樹脂の塩素化物に300
〜400重量部の無機硼素化合物を充填することに
より、シート状に成形した場合、柔軟性に富んだ遮蔽
材が得られることを見出し、本発明に到達した。

本発明において使われるポリエチレン樹脂の塩
素化物はポリエチレン樹脂の粉末または粒子を水
性懸濁液中で塩素化するか、あるいはポリエチレ
ン樹脂を溶解し得る有機溶媒（たとえば、四塩化
炭素）中に溶解したポリエチレン樹脂を塩素化す
ることによつて得られるものである。このポリエ
チレン樹脂の塩素化物は広く工業的に生産され、
一般に用いられているものである。

一般には、その塩素含有量が20〜50重量％の非
晶性または結晶性のポリエチレン樹脂の塩素化物
であり、とりわけ塩素含有量が25〜45重量％であ
り、非晶性のものが好適である。

このポリエチレン樹脂の塩素化物の出発原料で
あるポリエチレン樹脂は、一般にはその密度が
0.910〜0.970ｇ／c.c.であり、特に0.930〜0.960
ｇ／c.c.のものが好ましい。また、分子量は、一般
には５万〜50万であり、とりわけ10万〜40万のも
のが望ましい。

また、本発明において使用される無機硼素化合
物のうち、金属を含有しない無機硼素化合物が望
ましい。望ましい無機硼素化合物の代表例として
は、炭化硼素、窒化硼素、無水硼酸、正硼酸、メ
タ硼酸および四硼酸があげられる。これらの無機
硼素化合物のうち、窒化硼素が好ましい。これら
の無機硼素化合物の重量平均径が0.5〜500ミクロ
ンの粉末状のものが望ましく、とりわけ3.0〜300
ミクロンものが好適である。好ましい無機硼素化
合物である窒化硼素については、結晶の発達の程
度により真密度が1.88〜2.27ｇ／cm³、重量平均径
が0.7〜6.0ミクロン、表面積が14〜35m²／ｇのも
のが望ましく、とりわけ真比重が2.0ｇ／cm³以上
および重量平均径が3.0ミクロン以上のものが好
適である。

100重量部のポリエチレン樹脂の塩素化物（後
記のゴム状物および／または樹脂状物を配合する
場合には、これらも含めて）に対する無機硼素化
合物の配合割合は、300〜400重量部である。100
重量部のポリエチレン樹脂の塩素化物に対する無
機硼素化合物の配合割合が300重量部以下では、
たとえ中性子強度を1/100に減少させるためには
10mm以上の厚さを必要とし、柔軟性に富んだシー
ト状物などに形成することが不可能である。

本発明の遮蔽材を製造するにあたり、ポリエチ
レン樹脂の塩素化物と無機硼素化合物を均一に混
合することができるけれども、さらにこれらとポ
リエチレン樹脂の塩素化物と配合性のすぐれたゴ
ム状物および／または樹脂状物を配合してもよ
い。該ゴム状物としては、エチレン−プロピレン
−ジエン三元系共重合ゴム（EPDM）、天然ゴ
ム、クロロプレン系ゴム状物、クロロスルホン化
ポリエチレン系ゴム状物、スチレン−ブタジエン
共重合ゴム状物、アクリロニトリル−ブタジエン
共重合ゴムおよびブタジエンゴム状物ならびにシ
リコンゴムのごときゴム状物があげられる。これ
らのゴム状物のムーニー粘度（ML₁₊₄）100℃は
一般には10〜150である。さらに、樹脂状物とし
ては、スチレン単独重合体、アクリロニトリル−
スチレン共重合樹脂（AS樹脂）、メチルメタクリ
レート系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−
スチレン三元系共重合樹脂（ABS樹脂）、メチル
メタクリレート−ブタジエン−スチレン三元素共
重合樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレン、
高密度ないし低密度ポリエチレン、エチレン−酢
酸ビニル共重合体およびエチレン−アクリル酸エ
ステル共重合体のごとき熱可塑性樹脂ならびにシ
リコーン樹脂、エポキシ樹脂およびフエノール樹
脂のごとき熱硬化樹脂があげられる。

これらのゴム状物および／または樹脂状物を配
合する場合、本発明の遮蔽材の特徴である柔軟性
を保持し、無機充填剤を高充填させ、しかも機械
的強度にすぐれるという特徴を本質的にそこなわ
ない程度に配合しなければならないことはもちろ
んである。したがつて、これらの配合割合はポリ
エチレン樹脂の塩素化物100重量部に対して、一
般的には多くとも80重量部である。

本発明の遮蔽材を製造するにあたり、ポリエチ
レン樹脂の塩素化物あるいは該塩素化物とゴム状
物およびまたは樹脂状物と無機硼素化合物を均一
状に混合し、得られる組成物をそのまま成形する
ことによつて得ることができるが、さらに該組成
物を有機過酸化物あるいは有機過酸化物と架橋助
剤とを用いて架橋しながら成形することによつて
得ることもできる。

該有機過酸化物としてはポリエチレン樹脂の塩
素化物を架橋し得るものあればよいが、とりわけ
分解温度（半減期が１分間である温度）が110℃
以上のものが望ましく、特に130℃以上のものが
好適である。望ましい有機過酸化物の代表例とし
ては、１・１−ビス−第三級−ブチルパーオキシ
−３・３・５−トリメチルシクロヘキサンのごと
きケトンパーオキシド、２・５−ジメチルヘキサ
ン−２・５−ジハイドロパーオキシドのごときハ
イドロパーオキシド、２・５−ジメチル−２・５
−ジ−第三級−ブチルパーオキシヘキサンのごと
きジアシルパーオキシドおよびジクミルパーオキ
シドのごときジアルキルパーオキシドがあげられ
る。

また、架橋助剤は有機過酸化物によるポリエチ
レン樹脂の塩素化物の架橋を促進するものであれ
ば、特に限定はないが、代表例としては、トリア
リルイシアヌレートおよびトリアリルイソシアヌ
レートのごとき多官能性化合物があげられる。

100重量部のポリエチレン樹脂の塩素化物また
はポリエチレン樹脂の塩素化物と他のゴム状物お
よび樹脂状物の総和に対する有機過酸化物の使用
割合は、通常0.1〜20重量部であり、特に１〜10
重量部が好ましい。さらに、架橋助剤を配合する
場合には、100重量部のポリエチレン樹脂の塩素
化物に対して多くとも10重量部である。

前記の組成物を製造するにあたり、ポリエチレ
ン樹脂の塩素化物、無機硼素化合物、他のゴム状
物（配合する場合）樹脂状物（配合する場合）、
有機過酸化物および架橋助剤（配合する場合）
は、それぞれ単独で使用してもよく、二種以上併
用してもよい。

以上の物質を均一に配合することによつて本発
明の組成物を得ることができるけれども、さらに
ゴム業界および樹脂業界において一般に使われて
いる安定剤、他の充填剤、滑剤、難燃剤および着
色剤のごとき添加剤を組成物の使用目的に応じて
添加てもよい。

本発明のポリエチレン樹脂の塩素化物と無機硼
素化合物のみの組成物を製造するにあたり、ポリ
エチレン樹脂の塩素化物と無機硼素化合物の一部
とをあらかじめドライブレンドした後、均一状に
溶融混練し、ついで残りの無機硼素化合物を均一
状になるように逐次添加しながら溶融混練を行な
つてもよく、ドライブレンドを行なわず直接上記
のように逐次添加しながら溶融混練を行なつても
よい。また、これらを全部同時に溶融混練を行な
つてもよい。これらの方法による溶融混練のとき
の温度は一般には70〜200℃である。また、有機
過酸化物などを使用する場合、有機過酸化物によ
る架橋反応が進行しない温度（常温ないし120
℃）において、該分野で一般に用いられているオ
ープンロール、ドライブレンダー、バンバリーミ
キサーおよびニーダーのごとき混合機を使つて均
一状に混合すればよい。

以上のようにして得られる組成物は、この分野
において使われている金型による圧縮成形、注入
成形および圧入成形のごとき成形方法を適用し、
本発明の遮蔽材を製造することができる。有機過
酸化物などを用いて架橋する場合、その温度は一
般には130〜200℃である。また、その時間は、通
常５〜40分である。さらに、圧力は30〜200Kg／
cm²が好適である。

以上のようにして得られる遮蔽材は、中性子遮
蔽能力がすぐれているばかりでなく、弾力性のあ
る柔軟なシート状物などが得られるため、各種の
形状の中性子測定用コリメーター、スリツト系な
どに応用することができる。さらに、異形物質を
中性子から守るなどに幅広し応用することができ
るため、その利用価値は極めて大きい。特に、従
来用いられているカドミウム板、鉛板の欠点であ
つた二次γ線を発生することなく、加工が容易で
あり、柔軟性および遮蔽能力も用途に応じて調整
することができる。

以下、実施例によつて本発明をさらにくわしく
説明する。

実施例１密度が0.920ｇ／c.c.のポリエチレン樹脂（平均
分子量約25万）を水性懸濁法によつて塩素化し、
ポリエチレン樹脂の塩素化物（非晶性、塩素含有
量29.5重量％）を作成した。

100重量部の該塩素化物、300重量部の窒化硼素
（粒度分布５〜20ミクロン、密度2.27ｇ／c.c.）、
2.0重量部の１・１−ビス−第三級−ブチル−パ
ーオキシ−３・３・５−トリメチルミクロヘキサ
ン（有機過酸化物として）、20重量部のジオクチ
ルフタレート、20重量部のヘキストワツクス（滑
剤として）ならびに安定剤として2.0重量部のス
テアリン酸鉛および3.0重量部の三塩基性硫酸鉛
を８インチロール（表面温度を70℃に設定）で均
一状になるまで約10分間混練した後、シート（厚
さ約５mm）を取り出した。このようにして得られ
たシートを圧力が100Kg／cm²および金型温度が150
℃の条件で６分間圧縮成形し、架橋させた。

得られた架橋シートは、柔軟性がすぐれ、ステ
ンレス製の円柱（直径20mm）に巻きつけても、表
面にき裂が入らない弾性力に富んだシートであつ
た。

このシートの中性子遮蔽能力を測定するために
トリガ型原子炉からなる熱中性子束を用いて透
過実験を行なつた。透過後の中性子強度は1/100
となり、良好な遮蔽能力を示していた。

実施例２実施例１において使つた窒化硼素の配合量を
400重量部にかえ、また可塑剤として用いたジオ
クチルフタレートの配合量を50重量部にかえ、さ
らに有機過酸化物として使用した１・１−ビス−
第三級−ブチル−パーオキシ−３・３・５−トリ
メチルシクロヘキサンを配合しないほかは、実施
例１と同一の条件でロールを用いて混練し、シー
トを作成した。得られたシートは、柔軟性が良好
であり、実施例１と同様に円柱に巻きつけても、
表面に亀裂を認めることができない柔軟なシート
であつた。

得られたシートを実施例１と同じ方法で中性子
遮蔽能力を測定したところ、熱中生子強度は1/12
０に減少しており、この結果から良い遮蔽能力を
示すことがわかつた。

比較例１実施例１において使つた窒素硼素の配合量を
250重量部にかえたほかは、実施例１と同様に溶
融混練を行なつた。ついで、実施例１と同様にシ
ートを作成した。得られたシートを実施例１と同
様に中性子遮蔽能力を測定したところ、透過後の
中性子は1/18であつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１ 100重量部のポリエチレン樹脂の塩素化物と
300〜400重量部の無機硼素化合物とからなる中性
子遮蔽材。