(57)【要約】  水等価性が高く、機械強度および柔軟性に優れる、水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂を提供する。本発明は、ポリオール、ポリイソシアネート、および原子番号１〜４０の元素からのみで構成される無機フィラーを含有するポリウレタン樹脂形成性組成物の反応物であるポリウレタン樹脂であって、下記式（１）にて求められる実効原子番号（ｎ）が７．０〜８．０である水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂；該水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂の成形物である水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品。該ポリウレタン樹脂形成性組成物に、さらに有機フィラーを含有することが好ましい。2016181703.tif 000007
2016181703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール（ａ）、ポリイソシアネート（ｂ）、および原子番号１〜４０の元素からのみで構成される無機フィラー（ｄ）を含有するポリウレタン樹脂形成性組成物の反応物であるポリウレタン樹脂であって、下記式（１）にて求められる実効原子番号（ｎ）が７．０〜８．０である水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂（Ｑ）。
【数１】
2016181703.tif 000006
［式（１）中、（ｔ）は係数（３．５）、（ｆｉ）は樹脂を構成する原子の中のｉ番目の原子の電子数の、樹脂を構成する原子全体の電子数に対する割合、（ｚｉ）は樹脂を構成する原子の中のｉ番目の原子の原子番号である。］
【請求項２】
ポリウレタン樹脂形成性組成物が、さらに有機フィラー（ｃ）を含有する請求項１記載の水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂。  
【請求項３】
（ｄ）が、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、およびカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種を必須構成元素とする請求項１または２記載のポリウレタン樹脂。
【請求項４】
（ｃ）がポリオレフィン樹脂微粒子である請求項２または３記載のポリウレタン樹脂。
【請求項５】
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計重量に基づく、各含有量が（ａ）が３０〜６５％、（ｂ）が１５〜４５％、（ｃ）が５〜５０％、（ｄ）が１〜３０％である請求項２〜４いずれか記載のポリウレタン樹脂。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか記載のポリウレタン樹脂（Ｑ）の成形物である水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）。
【請求項７】
密度が、０．９５〜１．０５ｇ／ｃｍ３である請求項６記載のポリウレタン樹脂成形品。
【請求項８】
タイプＤデューロメーターで測定される硬度が、４０〜９０である請求項６または７記載のポリウレタン樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水等価ファンム材用ポリウレタン樹脂に関する。さらに詳細には、水に対して等価性が高く、切削加工性が良好で、取り扱いの容易な水等価ファントム材に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体軟組織に最も類似した物理的特性（実効原子番号及び素材密度）を有するファントム材料として自然界で簡単に得られる物質は水であるが、液体であるため取り扱いに不便であるので、従来より種々の水等価な固体ファントム材料が開発されている。この種の固体ファントム材料としては例えばパラフィンを主成分とする材料、エポキシ樹脂を主成分とする材料が知られている。また、エポキシ樹脂、炭酸カルシウム、および塩化ビニリデン／アクリロニトリル共重合体のマイクロバルーンからなる材料が開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２０２６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パラフィンを主成分とする材料は、高温下での使用に適さず、破損しやすいという問題点がある。また、エポキシ樹脂で構成されている材料は、樹脂の特性として固くて脆いので、切削加工時や取り扱い時に「欠け」が生じやすく、特に厚みの薄いファントムを使用する場合には、割れてしまうなど取り扱いに注意が必要であった。
本発明の目的は、水等価性が高く、機械強度および柔軟性に優れる、水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果本発明に到達した。すなわち、本発明は、ポリオール（ａ）、ポリイソシアネート（ｂ）、および原子番号１〜４０の元素からのみで構成される無機フィラー（ｄ）を含有するポリウレタン樹脂形成性組成物の反応物であるポリウレタン樹脂であって、下記式（１）にて求められる実効原子番号（ｎ）が７．０〜８．０である水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂（Ｑ）である。【０００６】
【数１】
2016181703.tif 000003
【０００７】
［式（１）中、（ｔ）は係数（３．５）、（ｆｉ）は樹脂を構成する原子の中のｉ番目の原子の電子数の、樹脂を構成する原子全体の電子数に対する割合、（ｚｉ）は樹脂を構成する原子の中のｉ番目の原子の原子番号である。］
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂は、下記の効果を奏する。
（１）基準組織（水）に対して等価性が高い。
（２）機械的強度および柔軟性に優れ、「割れ」や「欠け」が起こりにくく取り扱いが容易である。
（３）切削加工性が良好である。
なお、機械的強度は後述の衝撃強度で、柔軟性は後述の曲げ弾性率で、切削加工性は後述の切削抵抗でそれぞれ評価できる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［ポリオール（ａ）］  
本発明におけるポリオール（ａ）は、下記の（ａ１）、（ａ２）およびこれらの混合物が挙げられる。
（ａ１）ポリオキシアルキレンポリオール
出発物質（例えば、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールなどの多価アルコール、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、トルエンジアミンなどのアミン、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等の多価フェノール等およびそれらの混合物）に、アルキレンオキサイド（以下ＡＯと略記する。）を付加した化合物であり、付加されるＡＯとしては炭素数２〜８のものが好ましく、プロピレンオキサイド（以下ＰＯと略記する）、エチレンオキサイド（以下ＥＯと略記する）、ブチレンオキサイド（以下ＢＯと略記する）等が挙げられ、２種以上用いてもよいが、好ましいものはＰＯ、ＥＯ、およびＰＯとＥＯの混合である。ＡＯの付加モル数は特に限定されないが、通常１〜２０モル、好ましくは２〜１０モルである。
【００１０】
（ａ２）ポリエステルポリオール
前記の多価アルコール［とくに、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−または１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の２価アルコール；前記ポリエーテルポリオール（とくにジオール）；またはこれらとグリセリン、トリメチロールプロパン等の３価又はそれ以上の多価アルコールとの混合物］と、ポリカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体〔酸無水物、低級アルキル（アルキル基の炭素数：１〜４）エステル等〕（例えば、アジピン酸、セバシン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、テレフタル酸ジメチル）とのポリエステルポリオール、または前記カルボン酸無水物およびＡＯとの縮合反応物；それらのＡＯ（ＥＯ、ＰＯ等）付加物；ポリラクトンポリオール、例えば前記多価アルコールを開始剤としてラクトン（ε−カプロラクトン等）を開環重合させることにより得られるもの；ポリカーボネートポリオール、例えば前記多価アルコールとアルキレンカーボネートとの反応物；等が挙げられる。そのほかに、天然由来のポリエステルポリオールとして、ひまし油、ひまし油誘導体、およびそれらの混合物を含むものがあげられる。ひまし油とは、トウダイグサ科トウゴマ）の種子から抽出された天然植物油のことを示すが、ウレタン反応の阻害や、副反応の発生を少なくするため工業原料用として精製されていることが好ましく、水分は０．１％以下、酸価は１．０以下であることが好ましい
また、ひまし油誘導体とは、ひまし油に他の化合物を反応させたひまし油誘導体のことであり、分子量は１，０００〜１，５００が好ましい。ひまし油誘導体としては、ひまし油に上記ＡＯを付加した化合物が挙げられる。ＡＯとしては炭素数２〜８のものが好ましく、上記ＥＯ、ＰＯ、ＢＯ等が挙げられ、２種以上用いてもよい。
【００１１】
上記（ａ）のうち、機械的強度および、実効原子番号を小とし、後述に規定する実効
原子番号にし易いという観点から、好ましいのは（ａ２）［（ａ）のうち（ａ２）を好ましくは３０重量％以上、さらに好ましくは４０重量％以上］、さらに好ましいのはひまし油［（ａ）のうち、ひまし油を３０重量％以上、さらに好ましくは４０重量％以上］である。
【００１２】
ポリオール（ａ）の数平均分子量は、樹脂強度と柔軟性のバランスの観点から、通常２００〜３，０００、好ましくは２５０〜２，０００、より好ましくは３００〜１，５００である。（ａ）の平均官能基数は、通常２〜８、好ましくは２〜６である。（ａ）の平均水酸基価は、通常５６〜９００、好ましくは１５０〜７００である。
上記数平均分子量は、通常ポリオール（ａ）の水酸基価と、ポリオールの価数から算出される。本発明における水酸基価は、ＪＩＳ Ｋ００７０（１９９５年版）に規定の方法で測定される。
【００１３】
［ポリイソシアネート（ｂ）］
本発明におけるポリイソシアネート（ｂ）としては、イソシアネート基を分子内に２個以上有する化合物であればとくに限定されない。（ｂ）としては、芳香族ポリイソシアネート（ｂ１）、脂肪族ポリイソシアネート（ｂ２）、脂環式ポリイソシアネート（ｂ３）、芳香脂肪族ポリイソシアネート（ｂ４）およびこれらの変性物（ｂ５）（例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシヌアレート基、またはオキサゾリドン基含有変性物など）が挙げられる。（ｂ）は１種でも、２種以上を併用してもよい。
【００１４】
芳香族ポリイソシアネート（ｂ１）としては、炭素数（ＮＣＯ基中の炭素を除く；以下のイソシアネートも同様）６〜１６の芳香族ジイソシアネート、炭素数６〜２０の芳香族トリイソシアネートおよびこれらのイソシアネートの粗製物などが挙げられる。具体例としては、１，３−および／または１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−および／または２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、粗製ＴＤＩ、２，４’−および／または４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（粗製ＭＤＩ、またはポリメリックＭＤＩ）、などが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネート（ｂ２）としては、炭素数６〜１０の脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。
脂環式ポリイソシアネート（ｂ３）としては、炭素数６〜１６の脂環式ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネート（ｂ４）としては、炭素数８〜１２の芳香脂肪族ジイソシアネートなどが挙げられる。具体例としては、キシリレンジイソシアネート、α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。変性ポリイソシアネートの具体例としては、ウレタン変性ＭＤＩ、カルボジイミド変性ＭＤＩなどが挙げられる。
【００１５】
上記（ｂ）のうち、実効原子番号を小とし、後述に規定する実効原子番号にし易いという観点から、好ましいのは脂肪族ポリイソシアネート（ｂ２）、脂環式ポリイソシアネート（ｂ３）およびその変性物、さらに好ましいのは（ｂ２）、（ｂ３）、とくに好ましいのは（ｂ３）を使用することである。ポリイソシアネート（ｂ）中のイソシアネート基含有率は、１０〜４０重量％が好ましい。
【００１６】
［有機フィラー（ｃ）］
本発明における有機フィラー（ｃ）は一般的に使用されている有機フィラーに用いられるものであればすべて使用でき、具体的にはポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の合成有機物微粒子、木材粉、竹粉、おが粉、紙パルプ、紙パルプから得られる木質精製セルロース粉末等の天然有機物微粒子等が挙げられる。
上記（ｃ）のうち、実効原子番号を小とし、後述に規定する実効原子番号にし易いという観点から、好ましいのはポリエチレンおよびポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂微粒子、さらに好ましいのはポリプロピレン微粒子である。
（ｃ）の体積平均粒子径（レーザー回折式粒度分析計による測定値）については特に限定されないが、好ましくは０．１〜５００μｍ、さらに好ましくは１〜３００μｍ、とくに好ましくは５〜１００μｍである。
（ｃ）の粒子径が０．１〜５００μｍであると、粒子が成形品の外面に位置しても表面外観を損ねることがなく、また粉体取り扱い時や製品切削時に微細粉塵の舞い上がりが少ないため作業環境上好ましい。
【００１７】
［無機フィラー（ｄ）］
本発明における無機フィラー（ｄ）は、原子番号１〜４０の元素からのみで構成される化合物である。（ｄ）としては、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、およびカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を必須構成元素とするものが好ましい。
（ｄ）としては、上記元素を必須構成元素するものであって、水酸化物、酸化物、過酸化物、炭素化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、リン酸塩、ケイ酸塩等が挙げられる。
上記（ｄ）のうち、好ましいのは、酸化物（例えば酸化ケイ素）、炭酸塩（例えば炭酸カルシウム）、水酸化物（例えば水酸化マグネシウム）、硫酸塩（例えば硫酸カルシウム）、塩化物（例えば塩化カルシウム）、ケイ酸塩（例えばタルク、モレキュラーシーブ３Ａ−Ｂ）である。
また、（ｄ）のうち、さらに好ましいのは、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、タルク、モレキュラーシーブ（アルミノケイ酸塩）であり、切削加工性、化学的安定性（水溶性の低さ）、入手性の観点から、とくに好ましいのは、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、タルク、炭酸カルシウム、酸化ケイ素である。
（ｄ）の体積平均粒子径（レーザー回折式粒度分析計による測定値）については特に限定されないが、好ましくは０．０１〜１００μｍ、さらに好ましくは０．１〜５０μｍ、とくに好ましくは１〜３０μｍである。（ｃ）の粒子径が０．０１〜１００μｍであると、粒子が成形品の外面に位置しても表面外観を損ねることがなく、樹脂中への粒子の分散性も良好であるため好ましい。
【００１８】
［ポリウレタン樹脂形成性組成物］
本発明におけるポリウレタン形成性組成物は、前記ポリオール（ａ）、ポリイソシアネート（ｂ）、および原子番号１〜４０の元素からのみで構成される無機フィラー（ｄ）を含有してなる。
【００１９】
また、前記ポリウレタン形成性組成物には、水等価性（実効原子番号）、機械的強度の観点から、さらに前記有機フィラー（ｃ）を含有することが好ましい。
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の合計重量に基づく、各含有量は、水等価性（実効原子番号）、機械的強度の観点から、（ａ）は好ましくは３０〜６５％、さらに好ましくは３５〜６０％；（ｂ）は好ましくは１５〜４５％、さらに好ましくは２０〜４０％；（ｃ）は好ましくは５〜５０％、さらに好ましくは１０〜４５％；（ｄ）は好ましくは、１〜３０％、さらに好ましくは３〜２０％である。
水等価（後述に規定する実効原子番号）にするためには、例えば、有機フィラー（ｃ）及び（ｄ）の実効原子番号を考慮して、（ｃ）および（ｄ）の種類、量により適宜調整できる。また、後述の成形品の密度についても有機フィラー（ｃ）および（ｄ）の種類、量により適宜調整できる。
【００２０】
前記ポリウレタン樹脂形成性組成物には本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、一般的にウレタン樹脂製造に用いられる、ウレタン化触媒（Ｆ）、添加剤（Ｇ）等を含有してもよい。
【００２１】
［ウレタン化触媒（Ｆ）］
本発明におけるウレタン化触媒（Ｆ）としては、ウレタン化反応を促進する通常のウレタン化触媒はすべて使用でき、例として、トリエチレンジアミン、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−２−エチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミンのＰＯ付加物などの３級アミンおよびそのカルボン酸塩、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム、スタナスオクトエート等のカルボン酸金属塩、ジブチルチンジラウレート等の有機金属化合物が挙げられる。ウレタン化触媒（Ｆ）の添加量はポリウレタン樹脂形成性組成物の重量に基づいて通常０．０００１％〜１．０％、好ましくは０．００１％〜０．５％である。
【００２２】
［添加剤（Ｇ）］
本発明における添加剤（Ｇ）としては、中空粒子（マイクロバルーン）（Ｇ１）、滑剤（Ｇ２）、可塑剤（Ｇ３）、チクソ性付与剤（Ｇ４）、発泡剤（Ｇ５）、紫外線吸収剤（Ｇ６）、老化防止剤（Ｇ７）、抗酸化剤（Ｇ８）、着色剤（Ｇ９）、難燃剤（Ｇ１０）、防黴剤（Ｇ１１）、抗菌剤（Ｇ１２）、分散剤（沈降防止剤）（Ｇ１３）、消泡剤（Ｇ１４）、界面活性剤（Ｇ１５）からなる群から選ばれる１種または２種以上の添加剤が挙げられる。
該（Ｇ１）は、無機および／または有機の中空粒子であり、真比重０．６以下のものであり、さらに好ましいのは真比重０．１〜０．５である。該（Ｇ１）と、前記（ｃ）、（ｄ）とは、真比重で区別できる。
各種（Ｇ）の添加量は、ポリウレタン樹脂形成性組成物の重量に基づいて通常３％以下、好ましくは２％以下である。また、（Ｇ）の添加量の合計は、ポリウレタン樹脂形成性組成物の重量に基づいて、通常１０％以下、好ましくは５％以下、さらに好ましくは３％以下である。
【００２３】
［水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂（Ｑ）］
本発明の水等価ファントム用ウレタン樹脂（Ｑ）は、前記ポリウレタン樹脂形成性組成物の反応物であるポリウレタン樹脂であって、下記式（１）にて求められる実効原子番号（ｎ）が、７．０〜８．０、さらに好ましくは７．２〜７．８、とくに好ましくは７．３〜７．６である。
つまり、該（Ｑ）は、前記ポリオール（ａ）、ポリイソシアネート（ｂ）、および原子番号１〜４０の元素からのみで構成される無機フィラー（ｄ）を構成成分、好ましくは（ａ）、（ｂ）、（ｄ）および有機フィラー（ｃ）を構成成分とするポリウレタン樹脂であって、前記特定の実効原子番号（ｎ）を有する水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂である。
該実効原子番号（ｎ）が範囲外であると、（Ｑ）の水等価性が劣るものとなる。本発明において実効原子番号（ｎ）は次式（１）により求められる。
【００２４】
【数２】
2016181703.tif 000004
【００２５】
但し、式（１）中、
（ｔ）：係数（３．５）
（ｆｉ）：樹脂を構成する原子の中のｉ番目の原子の電子数の、樹脂を構成する原子全体の電子数に対する割合。
（ｚｉ）：樹脂を構成する原子の中のｉ番目の原子の原子番号
【００２６】
また、樹脂中の放射線吸収量の差により、ＣＴ測定の過程で「メタルアーチファクト」という実際の画像でない２次的に発生した画像が発生してしまう可能性があるため、原子番号４１番以上の元素は、ポリウレタン樹脂（Ｑ）の重量に基づいて、好ましくは０．５重量％以下、さらに好ましくは０．１重量％以下、とくに好ましくは０．０５重量％以下である。
【００２７】
上記ポリウレタン樹脂（Ｑ）の製造方法としては、とくに限定されないが、例えば、ポリオール（ａ）を含有してなるポリオール成分と、ポリイソシアネート（ｂ）を含有してなるポリイソシアネート成分とを混合して混合液を得て、必要により加熱（例えば１００℃）することにより、反応、硬化させて（Ｑ）を得る方法が挙げられる。該製造方法においては、有機フィラー（ｃ）は、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、それぞれに含有させることが好ましく、またウレタン化触媒（Ｆ）および無機フィラー（ｄ）はポリオール成分に含有させることが好ましい。
【００２８】
また、ポリウレタン樹脂（Ｑ）の製造条件は特に制限されず、公知の条件が適用される。ポリウレタン樹脂の製造に際してのイソシアネート指数［（ＮＣＯ基／活性水素原子含有基）の当量比×１００］（ＮＣＯインデックス）は、好ましくは７０〜１２５、さらに好ましくは７５〜１２０、とくに好ましくは８５〜１１５である。
【００２９】
本発明のポリウレタン樹脂（Ｑ）の製造法の具体的な一例を示せば、下記の通りである。まず、ポリオール（ａ）に無機フィラー（ｄ）、有機フィラー（ｃ）、ウレタン化触媒（Ｅ）、添加剤（Ｇ）等を配合する。同時に、ポリイソシアネート（ｂ）に有機フィラー（ｃ）、添加剤（Ｇ）等を配合する。次いでポリウレタン発泡機または混合機を使用し、ポリオール配合液とポリイソシアネート配合液とを高速混合し、必要により加熱（例えば１００℃）することによりポリウレタン樹脂（Ｑ）を得る。
【００３０】
［水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）］
本発明の水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）は前記ポリウレタン樹脂（Ｑ）の成形物である。
すなわち、該（Ｑ）を成形、つまり、必要により切削、切断、裁断、研摩等の加工を行うことにより、水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）が得られる。
また、前記製造方法におけるポリオール成分、ポリイソシアネート成分からなる混合液（ポリウレタン形成性組成物）を金型等に注型し、その混合液を反応・硬化させて、必要により加熱することによりポリウレタン樹脂（Ｑ）を得て、これを水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）としてもよい。
【００３１】
ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）の密度（単位：ｇ／ｃｍ３）は、水の２５℃における密度が１．００であるため、水等価性の観点から好ましくは０．９５〜１．０５である。
また、ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）のタイプＤデューロメーターによる硬度は、切削加工性の観点から、好ましくは４０〜９０、さらに好ましくは５０〜８５、とくに好ましくは６０〜８０である。硬度が４０以上であれば、切削加工時および取り扱い時の成形品の変形が少なく成形品の寸法精度を保つことができ、９０以下であれば、切削抵抗が小さいので切削速度を上げることができ、切削加工性が良好である。
【００３２】
本発明の水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂（Ｑ）、水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）は、基準組織（水）に対して等価性が高く、強度と柔軟性を併せ持つウレタン樹脂成形品であるため、切削加工時・取り扱い時の欠けが少なく、切削加工性が良好で、取り扱いの容易な水等価ファントム材であり、とりわけ放射線治療用水等価ファントム材に最適である。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下において部は重量部を表す。【００３４】
実施例および比較例におけるポリウレタン樹脂原料は次の通りである。表では原料は記号のみで記載した。
＜ポリオール（ａ）＞
ポリオール（ａ−１）：
ひまし油［「ひまし油  ＳＬ」、伊藤製油（株）製、
平均官能基数２．７、数平均分子量９５０、水酸基価１６０、
比重  ０．９６  ］
ポリオール（ａ−２）：
グリセリンのＰＯ付加物［平均官能基数３．０、数平均分子量２５０、
水酸基価６７０、比重１．０９］
ポリオール（ａ−３）：
グリセリンのＰＯ付加物［平均官能基数３．０、数平均分子量４００、
水酸基価約４２０、  比重１．０６］【００３５】
＜ポリイソシアネート（ｂ）＞
ポリイソシアネート（ｂ−１）：
イソホロンジイソシアネート［「ＶＥＳＴＡＮＡＴ  ＩＰＤＩ」、
ＥＶＯＮＩＣ（株）製、イソシアネート基含有率３７．６重量％、
比重１．０６］
ポリイソシアネ−ト（ｂ−２）：
ポリメリックＭＤＩイソシアネート［「ルプラネートＭ−２０Ｓ」］、
ＢＡＳＦジャパン（株）製、イソシアネート基含有率３１重量％、
比重１．２４］【００３６】
＜有機フィラー（ｃ）＞
有機フィラー（ｃ−１）：
ポリプロピレン粉末［「セラフラワー９１５」
ビックケミージャパン（株）製、体積平均粒子径約３４μｍ、
真比重０．９０］
有機フィラー（ｃ−２）：
ポリエチレン粉末［「フロービーズ  ＬＥ−１０８０」、
住友精化（株）製、体積平均粒子径約１１μｍ、真比重０．９２］【００３７】
＜無機フィラー（ｄ）＞
無機フィラー（ｄ−１）：
水酸化マグネシウム[「水酸化マグネシウム＃３００」、
神島化学工業（株）製、体積平均粒子径約７μｍ、真比重２．３６]
無機フィラー（ｄ−２）：
水酸化アルミニウム[「ハイジライト  Ｈ３２」、昭和電工（株）製、
体積平均粒子径約８μｍ、真比重２．４２]  
無機フィラー（ｄ−３）：
タルク［「ソープストーンＡ」日本ミストロン（株）製、
体積平均粒子径約４μｍ、真比重２．７］
無機フィラー（ｄ−４）：
炭酸カルシウム［「ホワイトンＳＢ赤」  白石カルシウム（株）製、
体積平均粒子径約２μｍ、真比重２．７］
無機フィラー（ｄ−５）：
モレキュラーシーブ［「モレキュラーシーブ  ３Ａ−Ｂパウダー」、
ユニオン昭和（株）製、真比重１．８６］
無機フィラー（ｄ−６）：
酸化ケイ素［「サイシリア４３０」、富士シリシア化学（株）製、
体積平均粒子径約３μｍ、真比重２．６５］【００３８】
＜ウレタン化触媒（Ｆ）＞
ウレタン化触媒（Ｆ−１）：
２−エチルヘキサン酸ビスマス塩［「ネオスタン  Ｕ−６００」、
日東化成(株）製］
＜添加剤（Ｇ）＞
マイクロバルーン（Ｇ−１）：
［「マツモトマイクロスフェアー  ＭＦＬ−８１ＧＣＡ」、
松本油脂製薬（株）製、体積平均粒子径  ２０μｍ、真比重  ０．２３］【００３９】
＜実施例１〜９、１１〜１５、比較例２〜４＞
市販の真空攪拌脱泡機を用いて、表１に示す重量部のポリオール成分とポリイソシアネート成分とを真空下にて混合／攪拌した。装置の回転数は３００ｒｐｍ、攪拌時間は１５分であった。混合液を、タテ３００ｍｍ×ヨコ３００ｍｍ×高さ１００ｍｍの大きさの金型に注入し、硬化炉にて、１００℃、１０時間硬化させることにより、当該ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ−１）〜（Ｚ−９）、（Ｚ−１１）〜（Ｚ−１５）、（比Ｚ−２）〜（比Ｚ−４）を得た。【００４０】
＜実施例１０＞
メカニカルフロス発泡機（東邦機械工業（株）製、ＭＦ−３５０型）を用いて、表１の重量部のポリオール成分とポリイソシアネート成分とを窒素と共に連続的に混合した後、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を表１に示す部数で混合して、混合物を吐出した。このときのメカニカルフロスヘッドの回転数は３００ＲＰＭ、窒素流量は１．３Ｌ／分であった。ポリオール成分配合液とイソシアネート成分配合液との送液比［ＮＣＯ／ＯＨ当量比］は、１．０５／１とし、送液速度は１Ｌ／分で行った。
ミキサー部で混合された液は連続的に吐出口から供給されるため、予め吐出口に、金属製の金型を取り付け、供給されてきた混合液を受け、受けた混合液は、硬化炉にて、１００℃にて１０時間硬化させることにより当該ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ−１０）を得た。【００４１】
なお、比較例１では市販の水等価ファントム材用エポキシ樹脂成形品（比Ｚ−１）を用いた。
また、比較例５では、比較のため水を用いた（比Ｚ−５）。【００４２】
得られたポリウレタン樹脂成形品について、下記に示す測定方法で物性を測定した。評価結果について表１に示した。
＜試験方法＞
（１）密度（ｇ／ｃｍ３）
直方体形状の成形品から心部から、２００ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍの試験片を切り出し、２５℃に温調された室内で試験片の重量を、３辺の長さの積より算出した体積で除して密度とした。
（２）硬度［機械強度の評価］
直方体形状の成形品をＪＩＳ  Ｋ６２５３に従い、タイプＤデュロメーターで５回測定して平均値を求め、これを硬度とした。【００４３】
（３）曲げ弾性率（ＭＰａ）［柔軟性の評価］
２００ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍの試験片から８０ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍに切断して、曲げ強さ評価用の試験片とし、ＪＩＳ Ｋ６９１１（１９９５年版）に準じて、島津製作所（株）製「インストロン型万能試験機」を用いて２５℃に温調された室内で曲げ弾性率を測定した。
（４）切削抵抗（Ｎ）[切削加工性の評価］
２００ｍｍ×１００ｍｍ×３０ｍｍの試験片から８０ｍｍ×３０ｍｍ×１０ｍｍに切断し切削抵抗評価用試験片とし、２５℃に温調された室内でＮＣマシンで切削（切削刃：超硬スロウアウェイチップ、１枚刃、１６ｍｍφ、回転数：５，０００ｒｐｍ、送り速度：３，０００ｍｍ／分、切り込み深さ：３ｍｍ）したときに、切削刃が刃物送り方向から受ける抵抗力を４成分動力計［ＫＩＳＴＬＥＲ（株）製「９２７２型」、増幅器：ＫＩＳＴＬＥＲ（株）製「チャージアンプ５０１１型」、記録計：グラフテック（株）製「ＷＲ７７００」］で測定した。切削抵抗の数値は小さいほど切削加工性が良好であることを示す。
（５）衝撃強度（ＫＪ／ｍ２）[機械強度の評価］
ＪＩＳ Ｋ６９１１に準じて、東洋精機製作所製「アイゾット衝撃試験器」を用いて測定した（ノッチ無し）。【００４４】
【表１】
2016181703.tif 000005
【００４５】
表１の結果より、本発明の水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品は、比較のものに比べ、水等価性が高く、かつ、良好な物性を実現できていることがわかった。
とりわけ、実施例と比較例１（市販の水等価エポキシ樹脂）の比較において、水等価性が高く、かつ、ショアＤ硬さ・衝撃強度が高く、曲げ弾性率が低いという結果が確認できた。
これは、機械強度および柔軟性に優れることを示しており、高強度でありながら「欠け」や「割れ」の発生しにくい特性を示すものである。さらに、切削加工性の指標である切削抵抗も低く、切削加工性が良好であることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂（Ｑ）、水等価ファントム材用ポリウレタン樹脂成形品（Ｚ）は、基準組織（水）に対して等価性が高く、切削加工時・取り扱い時の欠けや割れが少なく、切削加工性が良好で、取り扱いが容易であることから、粒子線治療や放射線治療、ＣＴ画像診断などの放射線診断、核医学といった放射線医療分野における水等価材料として広く有用に使用できる。
【国際調査報告】
2016181703.tif 000008
2016181703.tif 000009
2016181703.tif 000010
2016181703.tif 000011