(57)【要約】【課題】放射線遮蔽材料の焼結体からなり、均一な放射線遮蔽性能を有し、且つ、高い強度を有する放射線遮蔽構造体を提供する。【解決手段】金属フッ化物の焼結体から形成された多孔質基体１と、該多孔質基体の空隙部３に埋め込まれて固定された樹脂硬化体５とからなることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４．６ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する金属化合物の多孔質焼結体からなる基体と、該基体の空隙部に埋め込まれて固定された樹脂硬化体とからなる放射線遮蔽構造体。
【請求項２】
前記金属化合物と樹脂硬化体との屈折率差が０．０７以内の範囲にある請求項１に記載の放射線遮蔽構造体。
【請求項３】
前記多孔質基体は、１０〜４０％の空隙率を有する請求項２に記載の放射線遮蔽構造体。
【請求項４】
０．５ｍｍＰｂ以上の鉛当量を有する請求項１〜３の何れかに記載の放射線遮蔽構造体。
【請求項５】
前記樹脂硬化体が埋め込まれている多孔質基体の表面に補強樹脂層が設けられている請求項１〜４の何れかに記載の放射線遮蔽構造体。
【請求項６】
前記金属化合物が金属フッ化物である請求項１〜５の何れかに記載の放射線遮蔽構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属フッ化物を放射線遮蔽材料として含んでいる放射線遮蔽構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線遮蔽材料としては、鉛や鉛ガラスが代表的であるが、これ以外にも、タングステンなどの金属、硫酸バリウムなども知られており（特許文献１〜３）、さらに、本出願人により、フッ化バリウム等のフッ化物が、放射線遮蔽性に優れていることも報告されている（特許文献４参照）。
【０００３】
このような放射線遮蔽材料は、成形容易な樹脂に配合し、放射性物質が収容される各種の構造物、例えば容器、パイプ、防具、シリンジ、壁材等に成形して使用に供される場合が多いのであるが、このような使用形態では、樹脂中に放射線遮蔽材料が分散されている形態を有しているため、放射線遮蔽材料のみからなる成形体と比較して、放射線遮蔽能の低下は否めない。
【０００４】
そのため、放射線遮蔽材料を樹脂中に高濃度で存在させることが必要となる。放射線遮蔽材料を樹脂と混合する場合、熱可塑性樹脂にあっては、混練による方法が一般的であり、熱硬化性樹脂にあっては、プレポリマーとの混練、液状モノマーとの混合が一般に行われるが、放射線遮蔽材料は、高い遮蔽能を有するものほど密度が高く、そのため、樹脂との混合後、重力により沈降して樹脂中の濃度に偏りが生じ易く、得られる放射線遮蔽構造体の放射線遮蔽性能が安定しないという問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１２３０４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２７０２１号公報
【特許文献３】特開２０１３−１８１７９３号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１６／０９８７２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、放射線遮蔽材料と樹脂との複合材において、放射線遮蔽材料の偏りのない放射線遮蔽構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題に対して、放射線遮蔽材料により均一な多孔質焼結体を形成しておき、上記多孔質焼結体の空隙に樹脂を充填した構造体により、高い充填率で、且つ、均一な組成で放射線遮蔽材料を存在せしめることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、４．６ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する金属化合物の多孔質焼結体からなる基体と、該基体の空隙部に埋め込まれて固定された樹脂硬化体とからなる放射線遮蔽構造体が提供される。
【０００８】
本発明の放射線遮蔽構造体においては、以下の態様が好ましい。
（１）前記金属化合物と樹脂硬化体との屈折率差が０．０７以内の範囲とすることにより、透明性が高い放射線遮蔽構造体を実現することができ好ましい。
（２）前記多孔質基体は、１０〜４０％の空隙率を有していることが、構造体において金属化合物の存在量を充分確保すると共に、空隙内に樹脂を確実に埋め込むために好ましい。
（３）上記構成とすることにより、形成された放射線遮蔽構造体は、０．５ｍｍ以上、好ましくは、１ｍｍ以上の鉛当量を有することが好ましい。
（４）前記放射線遮蔽構造体は、強度を向上せしめるために、表面に補強樹脂層が設けられていることが好ましい。
（５）前記金属化合物が金属フッ化物であることが、樹脂の屈折率と近似させ易く、より透明性の高い放射線遮蔽構造体を得るために好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の放射線遮蔽構造体は、高い放射線遮蔽能を有する金属化合物の焼結体から形成された多孔質基体を基本骨格とし、該多孔質基体の空隙に樹脂を埋め込んでいるため、放射線遮蔽材料の偏りがなく、均一な放射線遮蔽能を有している。
しかも、このような空隙部への樹脂硬化体の埋め込み固定により、その強度は大きく向上し、実用に耐えるものとなる。
従って、本発明の放射線遮蔽構造体は、前記多孔質体を用途に応じた形状に成形しておくことにより、種々の用途に使用することができる。
また、前記放射線遮蔽構造体は、多孔質基体を構成する金属化合物とその空隙に埋め込む樹脂の屈折率を合わせることにより、透明性の高い放射線遮蔽構造体とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の放射線遮蔽構造体の基本骨格をなす板状の多孔質基体を示す概略側断面図。
【図２】図１の多孔質基体の空隙部に樹脂硬化体が埋め込まれて固体されている本発明の放射線構造体の構造を示す概略側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２を参照して、本発明の放射線遮蔽構造体は、４．６ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する金属化合物（以下、「特定金属化合物」という）よりなる多孔質基体１を基本骨格とするものであり、この多孔質基体１には、表裏に連通した空隙部３が形成されており（図１参照）、この空隙部３に樹脂硬化体５が埋め込まれて固定されている（図２参照）。
【００１２】
本発明において、上記の多孔質基体１は、特定金属化合物を焼結することにより得られるものであり、特定金属化合物粒子を、用途に応じた形状に成形した状態で焼成し、金属フッ化物粒子を焼結せしめることにより製造される。
【００１３】
多孔質基体１の成形に使用される特定金属化合物は、密度が４．６ｇ／ｃｍ３以上であり、放射線遮蔽能を有し、焼結可能である限り任意の金属化合物を使用することができるが、特に、密度が４．８ｇ／ｃｍ３以上、最も好ましくは、５．０ｇ／ｃｍ３以上の範囲にあるものが好適に使用される。密度が高い程、放射線遮蔽能が高いからである。
また、放射線遮蔽構造体の透明性を確保するという点で、かかる特定金属化合物は、樹脂に近い屈折率（例えば、１．４〜１．５５）を有していることが好ましい。
【００１４】
本発明において、特定金属化合物として代表的なものは、アルカリ土類金属のフッ化物や希土類金属のフッ化物があり、その具体例としては、以下のものを挙げることができる。
ＢａＦ２（密度４．８、屈折率１．４８）
ＢａＹ２Ｆ８（複合フッ化物、密度５．０、屈折率１．５２）
ＢａＬｉＦ３（複合フッ化物、密度５．２、屈折率１．５４）
ＬａＦ３（密度５．９、屈折率１．６０）
ＣｅＦ３（密度６．２、屈折率１．６１）
ＳｍＦ３（密度６．６、屈折率１．６２）
ＹｂＦ３（密度８．２、屈折率１．６０）
【００１５】
上記の特定金属化合物は、通常、単独で使用されるが、透明性確保のための屈折率調整を目的として２以上を混合して使用することもできるし、また２種以上の化合物の固溶体であってもよく、空隙部３に埋め込まれる樹脂硬化体５の屈折率に近いもの（例えば樹脂硬化体５との屈折率差が０．０７以内）が好適に使用される。
【００１６】
上記の特定金属化合物は、焼成後に空隙を形成せしめるため、細密充填されない、できる限りシャープな粒度分布を有する粉末を使用することが好ましい。また、その平均粒径は、５０〜２０００μｍ、好ましくは、１００〜１０００μｍであることが、後述する空隙を焼結された粒子間に形成するために好ましい。
また、上記粒子は、単結晶のバルク体を破砕して得られたものが、樹脂を埋め込んだ放射線遮蔽構造体に高い透明性を付与するために好ましい。更に、上記粉末において、シャープな粒度分布を達成するために分級処理を行ったものが好適に使用される。
焼結に際し、特定金属化合物の粉末は、所定の有機バインダー及び有機溶媒を使用して成形してもよいが、有機バインダーが溶解した有機溶媒中で特定金属化合物の粒子が比重差により偏らないようにするため、その使用量を上記有機バインダーが溶解した有機溶媒を噴霧して特定金属化合物粒子が湿潤させ、これを成形して焼成に供することが好ましい。勿論、上記有機バインダー、有機溶媒を使用することなく、特定金属化合物の粉末を乾式で特定の型に詰めて焼結せしめてもよい。
【００１７】
前記焼結条件は、特定金属化合物が焼結し得る温度で、焼結により間隙が維持できる圧力、時間等を適宜設定すればよい。かくして、該成形体が特定の温度で適宜の時間維持されることにより、前記焼結が始まり、特定金属化合物粒子は溶融一体化していないが、粒子表面での融着により粒子同士が焼結し、結果、特定金属化合物焼結体からなる多孔質基体１が得られる。
尚、前記有機バインダー有機バインダー、有機溶媒を使用した場合は、昇温過程で成形体から有機溶媒及び有機バインダーが揮散し、更に昇温して、焼結が実施される。
【００１８】
本発明において、多孔質基体１の形状は特に制限されず、放射線遮蔽構造体の用途に応じて決定されるが、後述する製造方法において、樹脂の埋め込みのし易さより、比較的薄い形状、具体的には、板状体が最も好ましい。
【００１９】
本発明において、上記の多孔質基体１は、特に機械的強度と共に、間隙内への樹脂の充填（埋め込み）が可能で、透明性を確保するという点で、１０〜４０％の空隙率を有していることが好ましい。
【００２０】
即ち、空隙率が低すぎると、当然、空隙部３に埋め込まれて固定される樹脂硬化体５の容量が少なくなるため、強度低下を生じるおそれがある。また、空隙率が過度に大きいと、この多孔質基体１の放射線遮蔽性が低下する。
【００２１】
また、上記空隙部３は、少なくとも多孔質基体の表裏を連通していることが、多孔質基体１の空隙部への樹脂の埋め込みを行うために必要である。かかる連通した状態は、樹脂硬化体を形成するための液状のモノマー組成物が、必要に応じて加圧を行うことにより、浸透可能な状態で空隙部３が連通されていればよい。
【００２２】
尚、多孔質基体１の空隙率や連通部は、用いる特定金属化合物粒子の粒径や粒度分布などに依存する。即ち、金属フッ化物粒子の粒径が小さい程、また、粒度分布が広い程、空隙部３は少なく且つ連通孔も少なくなるので、特定金属化合物粒子は、前記したように、適度な粒径とシャープな粒度分布となるように調整される。
【００２３】
本発明において、上述した多孔質基体１の空隙部３に埋め込まれた樹脂硬化体５の形成は、液状のモノマー組成物（例えば、具体的には多官能モノマーや硬化触媒もしくは重合開始剤などを含む液状の硬化性樹脂組成物）を使用し、所定の型或いはチャンバー内に多孔質基体１を保持し、該型或いはチャンバー内に液状樹脂を加圧充填することにより、空隙部３内に液状モノマー組成物を圧入し、この状態で、熱或いは光により液状モノマーを硬化させることにより、空隙部３に埋め込まれた硬化体５を形成することができる。
【００２４】
即ち、硬化体５は、硬化性樹脂の硬化物であり、このような硬化性樹脂としては、特に制限されず、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、イミド樹脂、硬化性（メタ）アクリル樹脂、硬化性エステル樹脂、或いはこれらの変性物等、空隙部３内に圧入可能な液状モノマーを用いての硬化が可能なものであればよい。
【００２５】
また、このような硬化性樹脂の硬化体５は、通常、その屈折率は、１．４〜１．５５である。
従って、多孔質基体１の形成に用いる金属フッ化物として、上記の屈折率に近いものを使用することにより、得られる放射線遮蔽構造体は優れた透明性を確保することができる。
【００２６】
上記のようにして硬化体５が空隙部３内に埋め込まれて固定されている本発明の放射線遮蔽性構造体は、実用に耐え得る強度を有しているばかりか、特定金属化合物の焼結体により多孔質基体１が確実に形成されているため、その放射線遮蔽性は安定しており、しかも極めて高い遮蔽性を有するものを得ることができる。例えば、２ｍｍの厚みの板状体において、０．５ｍｍ以上の鉛当量を実現でき、５ｍｍの厚みの板状体において、１ｍｍ以上の鉛当量を実現できる。
尚、鉛当量とは、ある放射線遮蔽材について、これと等価な遮蔽能を与える鉛の厚みをいい、鉛当量が高いほど、放射線遮蔽性に優れる。例えば、鉛当量が１ｍｍの放射線遮蔽材は、厚み１ｍｍの鉛板と等価な放射線遮蔽性を有する。
【００２７】
さらに、本発明の放射線遮蔽性構造体は、硬化体５が埋め込まれている一方の面或いは両方面に、補強のための樹脂層を設けることができる。
このような補強用の樹脂としては、透明性を有する熱可塑性樹脂は、所定の成形性を有している限り、それ自体公知のものであってよく、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同志のランダムあるいはブロック共重合体、環状オレフィン共重合体などのオレフィン系樹脂；エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル系共重合体；ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のビニル系樹脂；ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びこれらの共重合ポリエステル等のポリエステル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリフエニレンオキサイド樹脂；ポリ乳酸など生分解性樹脂；ポリビニルアセテート等のアセテート樹脂；シリコーン樹脂；エポキシ樹脂；フェノール樹脂；ウレタン樹脂；などを挙げることができる。
【００２８】
このような補強用の樹脂による樹脂層は、例えば硬化体５が埋め込められている多孔質基体１の表面に、当該樹脂を溶融押出したり、或いは当該樹脂により形成されたシートを、適宜の接着剤を用いてのドライラミネーションにより貼り付けることにより容易に形成することができ、これにより、この構造体の強度をより向上させることができる。
【００２９】
また、空隙３内への圧入性が損なわれない限り、前述した硬化体５中（即ち、液状のモノマー組成物中）には、前述した特定金属化合物の微細な粉末が配合されていてもよく、これにより、放射線遮蔽性をさらに高めることができる。
【００３０】
本発明の放射線遮蔽構造体は、焼結体の加工が可能な範囲で、その優れた放射線遮蔽性と強度特性を活かして、種々の用途に適用することができ、保護メガネ、透明窓用ガラス、採光用窓用ガラス、その他、放射線材料収容用容器などに好適に使用される。
【実施例】
【００３１】
本発明を次の実験例で説明する。
実施例１
ＢａＦ２（密度４．８、屈折率１．４８）の単結晶を破砕後、２０μｍ以下の粒子を除去して得られた、平均粒子径１８３μｍの粒子を５ｃｍ×５ｃｍ×１ｃｍの内寸を有するセッターに均等に充填した後、加圧下で焼結せしめて、厚みが５ｍｍであって、表裏に連通した空隙部を有する空隙率２４％の多孔質基体を得た。
上記多孔質基体に、脱泡処理された液状のシリコーンを加圧浸透させた後、シリコーンを硬化させて、放射線遮蔽構造体（板状体）を製造した。なお、硬化後の屈折率が１．５４のシリコーンを用いた。
得られた放射線遮蔽構造体は、透明性を有しており、全光線透過率８１％、ヘイズ３７％、厚み方向において、鉛当量が１．５ｍｍであり、窓用ガラスとしての使用にも充分満足できる強度を有していた。
また、前記方法によって、２０枚の放射線遮蔽構造体を製造したが、製品間における各種特性の誤差は３％以内であった。
【符号の説明】
【００３２】
１：多孔質基体
３：空隙部
５：硬化体
【図１】
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【図２】
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