(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線の遮蔽部材をはじめとした、重量部材やバランス部材などの柔軟性と高い密度を必要とする部材へ好適に利用できる高密度複合材料を提供する。【解決手段】エラストマー系素材および加硫された加硫ゴム系素材の少なくとも一方を有する柔軟性素材に、高密度粒子が分散されて複合された複合材料であって、エラストマー系素材は、スチレン系、ポリアミド系、ウレタン系、ポリエステル系、塩化ビニル系およびオレフィン系の熱可塑性エラストマーの少なくとも一つから選択され、加硫ゴム系素材は、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴムおよびスチレン・ブタジエンゴムの少なくとも一つに加硫された素材から選択され、高密度粒子は、タングステン、タングステン合金およびタングステンカーバイドの少なくとも一つから選択される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー系素材、および加硫された加硫ゴム系素材の少なくとも一方を有する柔軟性素材に、高密度粒子が分散されて複合された複合材料であって、
前記エラストマー系素材は、スチレン系、ポリアミド系、ウレタン系、ポリエステル系、塩化ビニル系およびオレフィン系の熱可塑性エラストマーのうち少なくとも一つから選択され、
前記加硫ゴム系素材は、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴムおよびスチレン・ブタジエンゴムの少なくとも一つに加硫された素材から選択され、
前記高密度粒子は、タングステン、タングステン合金およびタングステンカーバイド（以下、「ＷＣ」という）の少なくとも一つから選択され、
前記複合材料の全体積に対して、前記柔軟性素材は３５〜６０体積％であると共に前記高密度粒子は４０〜６５体積％であり、
前記高密度粒子は、
１．５μｍ以上６μｍ以下の粒径を有する第１粒子が、前記高密度粒子全体に対して、１８〜７４体積％、
０．５μｍ以上１．５μｍ未満の粒径を有する第２粒子が、前記高密度粒子全体に対して、９〜１９体積％、
である第１粒子、第２粒子および不可避混合物を含む高密度複合材料。
【請求項２】
前記不可避混合物は、１０μｍ以上の粒径を有する前記高密度粒子を含む、請求項１記載の高密度複合材料。
【請求項３】
隣接する前記第１粒子同士が形成する空隙は、１．５μｍ未満である、請求項１又は２記載の高密度複合材料。
【請求項４】
隣接する前記第１粒子同士の空隙に、前記第２粒子が充填される、請求項１から３のいずれか記載の高密度複合材料。
【請求項５】
前記高密度粒子は、タングステンであって、
前記第１粒子は、前記高密度粒子全体に対して、６５体積％以上７４体積％未満であり、
前記第２粒子は、前記高密度粒子全体に対して、６体積％以上１９体積％未満である、
請求項１から４のいずれか記載の高密度複合部材。
【請求項６】
前記高密度複合材料の形状は、シート状、板状、フィルム状、筒状、角形状およびこれらの組み合わせの態様の少なくとも一つを有する、請求項１から５のいずれか記載の高密度複合材料。
【請求項７】
前記高密度複合材料は、放射線の遮蔽部材として用いられる、請求項１から６のいずれか記載の高密度複合材料。
【請求項８】
前記高密度複合材料は、８ｇ／ｃｍ３〜１３ｇ／ｃｍ３の密度を有する、請求項７記載の高密度複合材料。
【請求項９】
シート状である前記高密度複合材料において、前記シートの厚みが２．２ｍｍ以下であり、曲率半径が１０ｍｍである場合には、折り曲げ角度が０度〜１８０度の範囲では、亀裂を生じさせない、請求項６から８のいずれか記載の高密度複合材料。
【請求項１０】
前記高密度複合材料は、重量部材、防振部材、バランス部材、放熱部材および重錘、カウンターウェイトの少なくとも一つに用いられる、請求項１から６のいずれか記載の高密度複合材料。
【請求項１１】
シート状および板状の少なくとも一方の形状を有する請求項１から１０のいずれか記載の高密度複合材料と、
前記高密度複合材料の表面および裏面の少なくとも一方に被覆される保護膜と、を備える、放射線遮蔽部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮蔽部材や重量部材のように、高い密度と柔軟性とを必要とする部材に好適に利用される高密度複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や原子炉を備えるプラント、あるいは実験施設であって放射線を取り扱う施設などは、業務上必要な放射線源を取り扱う。これらの施設では、高いセキュリティおよび規則に基づいて、適切に放射線を管理している。また、規則に定められる以上の放射線管理を施すことも行われている。このような状況において、これら放射線を取り扱う施設は、一般には安全とみなされるような場所においても、放射線源からの放射線を遮蔽する処理を施すことも多い。
【０００３】
放射線を遮蔽する遮蔽部材は、密度の高い物質、例えば重金属やその化合物を用いることが多い。良く知られている遮蔽部材は、鉛もしくは鉛を主成分とする合金を用いている。このような密度の高い物質は、通過する放射線のエネルギーの大半を吸収することで、放射線を遮蔽できる。このような遮蔽部材は、上述のような放射線を取り扱う必要のある施設での遮蔽部材や作業者の防護服に用いられている。
【０００４】
一方で、放射線を取り扱う施設は、様々な部位において放射線源を有していたり、様々な位置において作業者が作業をしたりするという特性を有している。このため、遮蔽部材は、様々な部位の形状、構造、特性に合わせて取り付けられる必要がある。すなわち、取り付ける対象部位（放射線源を含んでいる部位）に応じた柔軟性を、遮蔽部材は必要とする。もちろん、取り付ける対象部位および対象部位からの放射線からの防護を必要とする作業者との関係に応じた柔軟性を、遮蔽部材は必要とする。加えて、遮蔽部材の材料として用いられている鉛は、環境負荷物質であってその取扱に制限が大きく、遮蔽部材の取り付けや設置における外形柔軟性も発揮しにくい問題がある。なお、当然ながら密度が高い素材でなければ、放射線の遮蔽部材としては利用できない。
【０００５】
以上のことから、放射線の遮蔽部材においては、鉛のような環境負荷物質でない物質を素材としつつ外形柔軟性を有する高密度複合材料が求められている。
また、放射線の遮蔽部材だけでなく、重量部材、バランス部材、防振部材、放熱部材、散弾などにおいても、高い密度で外形柔軟性のある高密度複合材料が求められている。これらの部材も、十分な重量を必要とし、設置場所や取扱の状態によっては外形や形状の柔軟性を必要とするからである。
【０００６】
すなわち、（１）高い密度、（２）環境負荷物質を使わない、（３）外形や形状の柔軟性を有する、との（１）〜（３）を充足する高密度複合材料が求められている。
【０００７】
このような高密度複合材料として、変形しやすく加工が容易である高密度金属、特にタングステンと有機材料との複合材料が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表平１０−１５３６８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１８７８２９号公報
【特許文献３】特開２００１−１８３１００号公報
【特許文献４】特開平１０−１５３６８７号公報
【特許文献５】特開平７−３３９０５号公報
【特許文献６】特開平１１−２７９４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１は、ゴムをその他の有機材料と混合物質であって、密度９ｇ／ｃｍ３以上（密度が９以上）の高密度柔軟性材料を開示する。特許文献１に開示される高密度柔軟性材料は、２種の平均粒子径を有する高密度の粉末を使用することで、密度の増加を図っているが、９ｇ／ｃｍ３との密度は鉛（同１１．３）よりも低いことに加えて、高密度の粉末を、どのような条件で混合させることで十分な密度を実現するかについては、明確な開示が無い。このため、特許文献１に開示される高密度柔軟性材料は、放射線遮蔽部材としての利用が好適でない問題を有している。ゴムのような柔軟性物質と重金属とを混合させることで、柔軟性と密度とを両立させることは、当然に明確であるが、詳細な条件を明確にしなければ、必要となる密度を実現することは困難である。後述の文献２等においても同様である。
【００１０】
特許文献２は、未加硫ゴムとタングステン粉末とを含み、未加硫ゴムを介してタングステン粉末に形状が付与されてなる、タングステン含有複合材料を開示する。ここで、特許文献２は、タングステン含有複合材料が鉛と同等の密度を有するために、未加硫ゴムとタングステン粉末との重量比率を１：１０とすることを開示している。
【００１１】
ここで、特許文献２に開示されるタングステン含有複合材料は、未加硫ゴムによって柔軟性を実現し、タングステン粉末によって高い密度を実現するが、いずれか一方を優先する対立構造の構成を有しているので、柔軟性と密度との最適なバランスを生み出すことは困難である問題を有している。特に、タングステン粉末を混合させるとの技術だけは、実際には単位体積あたりのタングステン粉末の充填度を調節することはできず、放射線の遮蔽部材として利用することは難しい問題を有している。
【００１２】
特許文献３は、熱可塑性のポリマ樹脂に可塑剤を添加した熱可塑性樹脂組成物と、弾丸の密度を調整するための粉粒状の重金属と、熱可塑性樹脂組成物と重金属との界面接着性を向上させるためのカップリング剤とから弾丸素材を組成し、この弾丸素材を所定形状の弾丸に形成するようにしたことを特徴とする小火器用弾丸であって、この重金属にタングステンなどを用いる弾丸を開示する。
【００１３】
しかしながら、特許文献３も特許文献１、２と同様の問題を有している。
【００１４】
特許文献４は、タングステン粉末と加硫ゴムとの混合物による放射線遮蔽材を開示する。特に、５μｍ以上５０μｍ以下のタングステン粉末等と０．５μｍ以上５μｍ以下のタングステン粉末等を、加硫ゴムと共に混合させた放射線遮蔽材を開示している。
【００１５】
しかしながら、特許文献４に開示される技術は、タングステン粉末と加硫ゴムとの混合によって、密度と柔軟性を両立させることを企図しているが、そのための詳細な条件を開示していない。このため、密度と柔軟性の両立を、どのように実現するのかについて、十分な開示がない。また、密度を調整するために、５μｍ以上５０μｍ以下のタングステン粉末等と０．５μｍ以上５μｍ以下のタングステン粉末等を混合させる技術を開示しているが、粒径の範囲が広すぎてどの程度まで調整できるかが不明である。すなわち、所望の結果を有する放射線遮蔽剤の製造容易性を考慮しているとはいいがたい。また、タングステンなどは、レアアースであって、粒径の大きなものや小さなものを入手することは難しく、十分な密度を生み出すためには、入手容易性も踏まえた粒径の制御も必要となる。特許文献４は、このような製造容易性および入手容易性を考慮していない問題がある。
【００１６】
特許文献５は、平均粒径１μｍ〜３０μｍの重金属の粉末８６〜９６重量％及び熱可塑性樹脂４〜１４重量％を含むことを特徴とする計器指針のバランスウェイト用組成物を開示する。特許文献５に開示される組成物は、タングステン粉末などの重量物の組成比率を特定することで、ウェイトとして使用可能な組成物を特定している。
【００１７】
しかしながら、特許文献４と同様に、密度と柔軟性を両立させる技術を開示しているわけではない。加えて、非常に幅の広い粒径の金属粉末による混合物であるので、その密度を所望の範囲に調整することが困難である問題も有している。
【００１８】
特許文献６は、平均粒径１μｍ〜１５μｍの重金属の粉末８２〜９６重量％、及び熱可塑性樹脂の粉末４〜１８重量％を混練造粒することを特徴とする高密度樹脂組成物の製造方法を、開示する。特許文献６と同様に、ウェイト部材に用いられる組成物であって、密度と柔軟性の両立、所望の密度の範囲への調整を十分に開示しているものではない。
【００１９】
以上のように、特許文献１〜６のそれぞれで開示される高密度複合材料は、ゴムなどの柔軟性を有する物質と密度の高いタングステン粉末とを混合させることで、柔軟性と密度とを両立させようとしている。当然ながら、鉛のような環境負荷も生じさせない。
【００２０】
しかしながら、ゴムなどの物質を多くすれば柔軟性はあがるが密度は下がり、逆にタングステン粉末を一定以上多くすれば密度は上がるが柔軟性は下がる問題がある。特に、高密度複合材料が放射線の遮蔽部材に利用されるためには、密度８ｇ／ｃｍ３以上が望ましく、この値は樹脂の種類やタングステンの粒子径を無視して、単純にゴムとタングステン粉末を混合させるだけでは実現できない。
【００２１】
一方で、異なる複数の粒径のタングステン粉末を混合させることで、大きなタングステン粉末同士で生じる空隙に小さい粒径のタングステン粉末を充填させることによって密度を上げることも提案されている。しかしながら、例えば粒子径が０．３μ以下の超微粉や、１５μｍを超える粗大粉は原料粉末としてはほとんど流通しておらず、安定供給の面で困難がある。
【００２２】
以上のことより、次の要件を充足する高密度複合材料が求められている。
（要件１）外形や形状の柔軟性を有すること。
（要件２）放射線の遮蔽部材に利用可能な密度（８ｇ／ｃｍ３以上）を有すること。
（要件３）混合される高密度粒子の調節が容易であって、入手コストが低廉であること。
（要件４）高密度粒子の確保および高密度複合材料の製造コストの面から、安定供給が可能であること。
【００２３】
特に、これらの（要件１）〜（要件４）を充足する部材を形成するためには、柔軟性と密度とのバランスを取るための組成比、高密度粒子の粒径や組成比を、同時かつ非常に細かく調整する必要がある。
【００２４】
本発明は、上記課題に鑑み、（要件１）〜（要件４）を充足し、放射線の遮蔽部材をはじめとした、重量部材やバランス部材などの柔軟性と高い密度を必要とする部材へ好適に利用できる高密度複合材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題に鑑み、本発明の高密度複合材料は、エラストマー系素材および加硫された加硫ゴム系素材の少なくとも一方を有する柔軟性素材に、高密度粒子が分散されて複合された複合材料であって、エラストマー系素材はスチレン系、ポリアミド系、ウレタン系、ポリエステル系、塩化ビニル系およびオレフィン系の熱可塑性エラストマーの少なくとも一つから選択され、加硫ゴム系素材は、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴムおよびスチレン・ブタジエンゴムの少なくとも一つに加硫された素材から選択され、高密度粒子は、タングステン、タングステン合金およびタングステンカーバイド（以下、「ＷＣ」という）の少なくとも一つから選択され、複合材料の全体積に対して、柔軟性素材は３５〜６０体積％であると共に高密度粒子は４０〜６５体積％であり、高密度粒子は、１．５μｍ以上６μｍ未満の粒径を有する第１粒子が、高密度粒子全体に対して、１８〜７４体積％であり、０．５μｍ以上１．５μｍ未満の粒径を有する第２粒子が、高密度粒子全体に対して、９〜１９体積％である第１粒子、第２粒子および不可避混合物を含む。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の高密度複合材料は、柔軟性と高い密度との両立を実現できる。更には、鉛のような環境負荷を生じさせない。
【００２７】
また、本発明の高密度複合材料は、大きく２種類の粒径を有する高密度粒子を用いるので、高密度粒子の入手コスト、高密度複合材料の製造の手間および製造コストを低減できる。また、高密度複合材料は、安定的に供給されるようになり、この高密度複合材料を用いる様々な部材にとっての便宜が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における高密度複合材料の拡大模式図である。
【図２】本発明の実施の形態２における圧粉体密度の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の第１の発明に係る高密度複合材料は、エラストマー系素材および加硫された加硫ゴム系素材の少なくとも一方を有する柔軟性素材に、高密度粒子が分散されて複合された複合材料であって、エラストマー系素材はスチレン系ポリアミド系、ウレタン系、ポリエステル系、塩化ビニル系およびオレフィン系の熱可塑性エラストマーの少なくとも一つから選択され、加硫ゴム系素材は、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴムおよびスチレン・ブタジエンゴムの少なくとも一つに加硫された素材から選択され、高密度粒子は、タングステン、タングステン合金およびタングステンカーバイド（以下、「ＷＣ」という）の少なくとも一つから選択され、複合材料の全体積に対して、柔軟性素材は３５〜６０体積％であると共に高密度粒子は４０〜６５体積％であり、高密度粒子は、１．５μｍ以上６μｍ未満の粒径を有する第１粒子が、高密度粒子全体に対して、１８〜７４体積％であり、０．５μｍ以上１．５μｍ未満の粒径を有する第２粒子が、高密度粒子全体に対して、９〜１９体積％である第１粒子、第２粒子および不可避混合物を含む。
【００３０】
この構成により、高密度複合材料は、柔軟性と高い密度を両立できる。
【００３１】
本発明の第２の発明に係る高密度複合材料では、第１の発明に加えて、不可避混合物は、１０μｍ以上の粒径を有する高密度粒子を含む。
【００３２】
この構成により、高密度複合材料は、柔軟性と高い密度を実現しつつ、製造工程での管理を容易とする。
【００３３】
本発明の第３の発明に係る高密度複合材料では、第１又は第２の発明に加えて、隣接する第１粒子同士が形成する空隙は、１．５μｍ未満である。
【００３４】
この構成により、第２粒子が第１粒子同士で形成される空隙に重点されやすくなる。
【００３５】
本発明の第４の発明に係る高密度複合材料では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、隣接する第１粒子同士の空隙に、第２粒子が充填される。
【００３６】
この構成により、高密度複合材料は、高い密度で、高密度粒子を含むことができるようになる。
【００３７】
本発明の第５の発明に係る高密度複合材料では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、高密度粒子は、タングステンであって、第１粒子は、高密度粒子全体に対して、６５体積％以上７４体積％未満であり、第２粒子は、高密度粒子全体に対して、６体積％以上１９体積％未満である
【００３８】
この構成により、高密度複合材料は、放射線遮蔽などに適用可能な高い密度を有することができる。
【００３９】
本発明の第６の発明に係る高密度複合材料では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、高密度複合材料の形状は、シート状、板状、フィルム状、筒状、角形状およびこれらの組み合わせの態様の少なくとも一つを有する。
【００４０】
この構成により、高密度複合材料は、様々な用途に適用できる。
【００４１】
本発明の第７の発明に係る高密度複合材料では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、高密度複合材料は、放射線の遮蔽部材として用いられる。
【００４２】
この構成により、放射線遮蔽部材は、柔軟性と密度とを併せ持つ高密度複合材料によって、高い放射線遮蔽能力を有するようになる。
【００４３】
本発明の第８の発明に係る高密度複合材料では、第７の発明に加えて、高密度複合材料は、８ｇ／ｃｍ３〜１３ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
【００４４】
この構成により、高密度複合材料は、放射線を十分に遮蔽できる。
【００４５】
本発明の第９の発明に係る高密度複合材料では、第６から第８のいずれかの発明に加えて、シート状である高密度複合材料において、シートの厚みが２．２ｍｍ以下であり、曲率半径が１０ｍｍである場合には、折り曲げ角度が０度〜１８０度の範囲では、亀裂を生じさせない。
【００４６】
この構成により、高密度複合材料は、様々な用途に適用しやすくなる。
【００４７】
本発明の第１０の発明に係る高密度複合材料では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、高密度複合材料は、重量部材、防振部材、バランス部材、放熱部材および重錘、カウンターウェイトの少なくとも一つに用いられる。
【００４８】
この構成により、高密度複合材料は、重さを必要とする部材に適用される。
【００４９】
以下、図面を用いながら実施の形態について説明する。
【００５０】
（実施の形態１）
【００５１】
実施の形態１について説明する。
【００５２】
（全体概要）
実施の形態１の高密度複合材料は、エラストマー系素材および加硫された加硫ゴム素材の少なくとも一方を有する柔軟性素材に、高密度粒子が分散されて複合される複合材料で形成される。柔軟性素材に高密度粒子が分散されて複合されることで、高密度複合材料は、柔軟性を維持しつつも十分な密度を実現して、放射線遮蔽部材のような重量部材やバランス部材に適用できる。
【００５３】
エラストマー系素材は、スチレン系、ポリアミド系、ウレタン系、ポリエステル系、塩化ビニル系およびオレフィン系の熱可塑性エラストマーの少なくとも一つから選択される。これらの素材は、成形性も優れており、高い軟性を有し、高密度複合材料に高い柔軟性を与えることができる。また、加硫ゴム素材は、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレン・プロビレンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴムおよびスチレン・ブタジエンゴムの少なくとも一つに加硫されたゴムから選択される。これらの素材は、エラストマー系素材と同様に、成形性も優れており、高い軟性を有して、高密度複合材料に高い柔軟性を与えることができる。
【００５４】
高密度粒子は、タングステン、タングステン合金およびタングステンカーバイド（以下、「ＷＣ」という）の少なくとも一つから選択される。これらの素材は、高い密度と強度を有しており、柔軟性素材に分散されることで、高密度複合材料に高い密度と強度を与えることができる。
【００５５】
ここで、高密度複合材料を形成する複合材料において、柔軟性素材は、複合材料の全体積に対し３５体積％〜６０体積％であり、高密度粒子は、１．５μｍ以上６μｍ以下の粒径を有する第１粒子が、前記高密度粒子全体に対して、１８〜７４体積％、０．５μｍ以上１．５μｍ未満の粒径を有する第２粒子が、前記高密度粒子全体に対して、９〜１９体積％である。更に、高密度粒子は、不可避混合物を含むこともありえる。
【００５６】
加えて、高密度粒子は、６μｍ以上の粒子および０．５μｍ未満の粒子を、上記第１粒子および第２粒子の残部に含んでも良い。この結果、高密度粒子は、第１粒子、第２粒子、６μｍ以上の粒子、０．５μｍ未満の粒子および不可避混合物を含むこともある。この場合には、これらの粒子や不可避混合物が、高密度粒子の１００％を構成する。
【００５７】
また、高密度粒子は、上述の通りの粒径を有する第１粒子および第２粒子のみから構成されるとは限らず、これらの粒径以外の粒子を含んでいることもある。要は、第１粒子および第２粒子のそれぞれが、上述の体積比を有しており、それ以外の体積比において、第１粒子および第２粒子のいずれにも属さない粒子を、高密度粒子が含んでいても良い。結果として高密度複合材料を形成する複合材料において、第１粒子および第２粒子以外の高密度粒子が含まれていることもある。
【００５８】
このように、第１粒子および第２粒子以外の粒径の粒子が含まれるのは、高密度粒子の入手の問題に依存していたり、製造される高密度粒子のばらつきに依存していたりする。
【００５９】
実施の形態１における高密度複合材料は、上記のような構成および素材を有することで、柔軟性と高い密度とをバランスよく両立させることができる。また、高密度粒子は、２種類の第１粒子および第２粒子を含むことで、更なる他の種類の高密度粒子を積極的に必要とせず、高密度複合材料に必要となる素材や材料の入手コストや入手リスクを低減できる。特に、タングステンは、輸入を必要とすることも多いレアメタルであり、入手リスクを生じさせる。このような状況であっても、実施の形態１の高密度複合材料は、その高密度粒子を、第１粒子と第２粒子の２種類で対応できることで、このような入手リスクを低減できる。当然ながら入手コストも低減でき、高密度複合材料の製造コストが低減する。
【００６０】
また、高密度粒子は、柔軟性素材に分散されて複合される。このようにして得られる高密度複合材料では、その表面に高密度粒子がほとんど露出していない。表面に高密度粒子がほとんど露出しないことで、高密度複合材料が出荷されたり流通されたりする際に、表面から高密度粒子が脱落しないようになる。
【００６１】
なお、高密度複合材料の表面に高密度粒子が露出しないようにするために、高密度複合材料に圧力を掛ける際に面粗さを低くする方法や、押し出し成形の際の成形体の出口の面粗さを低くすることが好適である。このとき、押出し整形の出口の面粗さがＲａ１．０μｍ以下であることが好ましい。このように、高密度複合材料の表面に高密度粒子が露出しないことで、高密度複合材料の出荷や流通の際に、表面に保護フィルムを貼らずにすみ、製造コストや流通コストを低減できるメリットがある。
【００６２】
なお、ここで定義する体積％の値は、極めて厳密に限定されなければならないものではなく、例えば、３５体積％〜６０体積％である場合には、３４．８体積％や６０．３体積％といった、製造上の誤差や製造上の都合に応じて生じうる誤差を全く含まないことを意図していない。
【００６３】
（エラストマー系素材）
エラストマー系素材は、高密度複合材料の柔軟性素材となる素材であり、加硫ゴム系素材との間で選択される（柔軟性素材として、エラストマー系素材および加硫ゴム系素材の少なくとも一方が選択される。すなわち、いずれか一方が選択されても良いし、両方が選択されて混合されても良い。）。エラストマー系素材は、スチレン系、ポリアミド系、ウレタン系、ポリエステル系、塩化ビニル系およびオレフィン系の熱可塑性エラストマーの少なくとも一つから選択される。これらのいずれも熱可塑性があり、高密度粒子との複合において、滑らかに分散する。この結果、エラストマー系素材を用いた高密度複合材料は、成形性もよく、軟性の高い柔軟性を生じさせる。
【００６４】
スチレン系熱可塑性エラストマーは、エラストマーの中でも特に高い柔軟性を有しており、低い軟化温度を有している。このために、スチレン系熱可塑性エラストマーは、高密度粒子との混錬による複合化において、高密度で柔軟性のある複合材料を生じさせることができる。更には、スチレン系熱可塑性エラストマーは、熱可塑性を有しているので再生可能であり、使用後の廃棄量も少なくて済む。スチレン系熱可塑性エラストマーは、スチレン・イソプレン共重合物、スチレン・イソプレン共重合体の水素添加物、スチレン・ブタジエン共重合物、スチレン・ブタジエン共重合物の水素添加物、スチレン・イソプレン・ブタジエン共重合物、スチレン・イソプレン・ブタジエン共重合体の水素添加物等の少なくとも一つから選択される。ここに列挙した一つの素材が選択されても良いし、複数の素材が選択されても良い。これらの素材は、熱可塑性を有しており、高い柔軟性を発揮できるからである。もちろん、ここで列挙された素材は、スチレン系熱可塑性エラストマーとしての一例であり、同様の特性を有する他の素材が、スチレン系熱可塑性エラストマーの素材として選択されてもよい。
【００６５】
ポリアミド系熱可塑性エラストマーも、スチレン系熱可塑性エラストマーと同様、高い柔軟性を有しており、高密度粒子との混錬による複合化において、高密度で柔軟性のある複合材料を生じさせることができる。また耐油性・耐薬品性に優れている。ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエステルアミドブロック共重合物などの共重合ナイロンのうち少なくとも一つから選択される。ここに列挙した一つの素材が選択されても良いし、複数の素材が選択されても良い。これらの素材は、熱可塑性を有しており、高い柔軟性を発揮できるからである。
【００６６】
ウレタン系熱可塑性エラストマーは、耐摩耗性に優れ、引張強度や引裂強度が高いため、キズに強く強靭な複合材料を生じさせることができる。またスチレン系熱可塑性エラストマーと同様、再生可能であり、使用後の廃棄量も少なくて済む。
【００６７】
ポリエステル系熱可塑性エラストマーも、ウレタン系熱可塑性エラストマーと同様、耐摩耗性に優れている。また耐油性や耐候性にも優れるため、使用環境による影響を受けにくいという特徴がある。スチレン系熱可塑性エラストマーと同様、再生可能であり、使用後の廃棄量も少なくて済む。
【００６８】
塩化ビニル系熱可塑性エラストマーは最も多く生産されている材料であり、価格も安い。耐熱性、耐候性、耐油性などにも優れる他、耐酸性もある。繰返しの曲げにも強いため、配管等に巻付ける等の用途に向いている。
【００６９】
オレフィン系熱可塑性エラストマーも、高い柔軟性を有し、低い軟化温度を有している。このため、オレフィン系熱可塑性エラストマーは、優れた、成形性、耐油性、耐熱性、引張り強度を有することになる。この結果、オレフィン系熱可塑性エラストマーは、これを用いる高密度複合材料に高い柔軟性と強度を与えることができる。オレフィン系熱可塑性エラストマーを用いる高密度複合材料は、熱可塑性であるので、リサイクルが可能で、使用後の廃棄量が削減できる。オレフィン系熱可塑性エラストマーは、エチレン・ブテン共重合物、プロピレン・ブテン共重合物、エチレン・プロピレン共重合物、ブテンもしくはエチレン、プロピレンとαオレフィン共重合物、非晶質エチレン・プロピレン共重合物などの少なくとも一つから選択される。ここに列挙された一つの素材が選択されても良いし、複数の素材が選択されてもよい。もちろん、ここで列挙された素材は、オレフィン系熱可塑性エラストマーとしての一例であり、同様の特性を有するほかの素材が、オレフィン系熱可塑性エラストマーの素材として選択されても良い。
【００７０】
また、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂といった一般的に用いられる樹脂、難燃剤、増粘剤、耐オゾン添加剤等の各種添加剤が、エラストマー系素材に添加されることも好適である。これらの素材が添加されることで、最終的に得られる高密度複合材料の硬度や強度が適切に調整されるからである。また、難燃性や耐オゾン性といった機能を有する高密度複合材料が製造できることで、これらの機能を有する重量部材や放射線遮蔽部材が提供できるようになる。
【００７１】
（加硫ゴム）
また、柔軟性素材としては、加硫ゴム系素材が用いられてもよい。加硫ゴム系素材は、フッ素ゴム、シリコンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプロピレンゴムおよびスチレン・ブタジエンゴムの少なくとも一つに下流された素材から選択される。もちろん、ここで列挙した素材は一例であり、これ等以外の素材を排除するものではない。
【００７２】
例えばフッ素ゴムが選択される場合には、高密度複合材料は、平均２００℃の環境下で使用可能となる。加えて、高密度複合材料は、ケトン類を除くほとんどの有機溶剤や薬品に耐えることができる弾性変形能力を有するようになる。この場合には、高密度複合材料は、柔軟性や弾性に富んだシート部材を形成できるようになる。
【００７３】
また、フッ素ゴムに加硫する加硫剤として、バーオキサイドなどが用いられる。バーオキサイドが用いられる場合には、加硫ゴム系素材は（高密度複合材料は）、特に耐薬品性に優れている。あるいは、加硫剤として、ポリオールが用いられる。この場合には、加硫ゴム系素材は（高密度複合材料は）、特に耐熱性に優れ、放射線遮蔽素材に好適に適用できる。フッ素ゴム以外の素材についても、バーオキサイドやポリオールが加硫剤として用いられればよい。加硫剤によって、得られる加硫ゴム系素材の特性が変化するので、高密度複合材料の仕様に応じて、適切な加硫剤が用いられればよい。
【００７４】
なお、柔軟性素材は、エラストマー系素材および加硫ゴム系素材の少なくとも一方から選択されるが、いずれが用いられるかは、素材のコストや入手容易性に基づいて決定されればよい。あるいは、高密度粒子が柔軟性素材において分散するように混合される必要があるが、この高密度粒子の分散の容易性に基づいて決定されても良い。例えば、エラストマー系素材および加硫ゴム系素材のいずれか一方が、高密度粒子の素材や粒径によって分散しにくい場合には、分散しにくい素材は選択されなければよい。これらは、適宜定められれば良いものである。
【００７５】
（高密度粒子）
高密度粒子は、柔軟性素材に分散されて複合される。この高密度粒子の複合によって、高密度複合材料は、高い密度、強度などを有するようになる。高密度粒子は、タングステン、タングステン合金およびタングステンカーバイド（以下、「ＷＣ」という）の少なくとも一つから選択される。タングステンは、高い密度を有しており、製造される高密度複合材料は、高い密度を必要とする重量部材や放射線遮蔽部材に、好適に適用されるようになるからである。また、これらタングステンは、粒子の状態で柔軟性素材に混合される。粒子であることで、柔軟性素材に分散されて複合されるようになるからである。加えて、タングステンはレアメタルであって、高い入手コストや入手リスクを有しているが、粒径等を制御することで、入手コストや入手リスクを低減できるからである。
【００７６】
ここで、高密度複合材料は、（１）柔軟性素材と高密度粒子との混合比、（２）高密度粒子における粒径の混合比、の２段階によって、柔軟性と密度とのバランスを最適化する。
【００７７】
まず、（１）についてであるが、柔軟性素材は、高密度複合材料の全体積に対して３５〜６０体積％であり、高密度粒子は、高密度複合材料の全体積に対して４０〜６５体積％である。この柔軟性素材と高密度粒子との混合比が、この範囲であることで、高密度複合材料の柔軟性と密度とのバランスが最適化される。
【００７８】
次に、（２）についてであるが、高密度粒子は、１．５μｍ以上６μｍ未満の粒径を有する第１粒子が、高密度粒子全体に対して、１８〜７４体積％であり、０．５μｍ以上１．５μｍ未満の粒径を有する第２粒子が、高密度粒子全体に対して、９〜１９体積％である。この範囲であることで、高密度粒子が、細密に柔軟性素材内部に分散して複合される。すなわち、高密度複合材料の全体に渡って、高い密度で高密度粒子が複合されるようになる。結果として、高密度複合材料は、高い密度を示すようになる。
【００７９】
なお、不可避混合物が含まれることを排除するものではない。ここで、不可避混合物は、１０μｍ以上の粒径を有する高密度粒子を含むこともある。例えば、高密度粒子として、タングステンやタングステン合金の粒子が用いられる際に、上述の第１粒子および第２粒子が、柔軟性素材に混合される。このとき、６μｍ以上の粒径を有する第１粒子にも第２粒子にも属さない粒子が、不可避混合物として混合されても良い。例えば、高密度粒子の入手環境によっては、第１粒子および第２粒子のみでなく、６μｍ以上の粒子が入手されてしまうこともある。高密度複合材料の製造コストを抑えるために、この６μｍ以上の粒子を混合させなければならないこともありうる。このように、不可避混合物として、６μｍ以上の高密度粒子が混合されてしまうこともある。同様に、粒径が０．５μｍ未満の粒子が、第１粒子および第２粒子以外に、高密度粒子として混合されることがあってもよい。
【００８０】
第１粒子および第２粒子は、分級により区別されて混合される。例えば、篩によって分級されたり流速を用いて分級されたりしてもよい。もちろん、分級されることは必須ではない。
【００８１】
高密度粒子は、製造される高密度複合材料の高い密度を実現する。タングステンやその化合物は、それ自体が高い密度を有しているが、高密度複合材料に混合される場合には、高い密度で混合される必要がある。粒径が一種類である高密度粒子が混合される場合には、隣接する高密度粒子同士の間で空隙ができてしまい、この空隙によって密度が下がってしまい、高密度粒子を混合させても、どうしても密度が下がってしまう。
【００８２】
これに対して、粒径が大きな第１粒子と粒径が小さな第２粒子とが混合されることで、第１粒子同士の隙間であって、第１粒子が入れない大きさの隙間に第２粒子が細密に複合されることになるので、密度が増加して、密度も高まる。図１は、本発明の実施の形態１における高密度複合材料の拡大模式図である。図１に示されるように、第１粒子同士１０の空隙１２に第２粒子１１が入り込んでいる。
【００８３】
高密度複合材料１は、第１粒子１０と第２粒子１１との混合で製造されている。第１粒子１０は、１．５μｍ以上６μｍ未満の粒径を有する大粒子であり、隣接する第１粒子１０の間に、空隙１２が形成される。一方、第２粒子１１は、０．５μｍ以上１．５μｍ未満の粒径を有する小粒子であり、この空隙１２に入り込むことができるようになる。このように、粒径の異なる第１粒子１０と第２粒子１１とが混合されることで、細密に高密度粒子が充填されることになり、高密度複合材料は高い密度を有するようになる。
【００８４】
また、第１粒子１０同士が形成する空隙１２は、１．５μｍ未満の大きさを有していることも好ましい。１．５μｍ以上６μｍ未満の粒径を有する第１粒子１０同士の隣接で、空隙１２は形成されるので、空隙１２は、１．５μｍ未満の大きさとなりやすい。もちろん、１．５μｍを若干超える空隙１２が形成されることもある。一方第２粒子１１は、０．５μｍ以上１．５μｍ未満の粒径を有しているので、この１．５μｍ程度の空隙１２に入りやすくなる。すなわち、隣接する第１粒子１０同士が形成する空隙１２に、第２粒子１１が充填されるようになる。この充填によって、図１に示されるように、細密な状態で第１粒子１０と第２粒子１１とが混合されることになる。この結果、高密度複合材料１は、高い密度を有するようになる。また、第１粒子や第２粒子の粒径に含まれない粒子が、第１粒子と第２粒子の混合比以外の残部で、高密度粒子に含まれることがあってもよい。
【００８５】
例えば、粒径の大きな第１粒子のみが柔軟性素材に混合されてしまうと、空隙が多数生じてしまって、密度が下がってしまう。一方、粒径の小さな第２粒子のみが柔軟性素材に混合されても、空隙の一つ一つは小さいが、多くの空隙が形成されてしまい、結局は密度が下がってしまう。実施の形態１の高密度複合材料のように、粒径のバランスが最適である、第１粒子と第２粒子とが混合されることで、形成される空隙の数が少なくなると共に、形成される空隙も充填されることになるので、高密度複合材料は、高い密度を有するようになる。
【００８６】
また、第１粒子は、１．５μｍ以上６μｍ未満の粒径を有しており、その粒径はきわめて大きいものではない。例えば、粒径が１００μｍ程度のタングステン粒子が用いられると、高密度複合材料は、柔軟性を有さないようになってしまう。高密度複合材料は、シート状やフィルム状にされて折り曲げられたりする場合があるが、柔軟性がないと折り曲げられたりする場合に、ひびが入ったり損傷したりすることもある。このため、第１粒子の粒径は、適当であると考えられる。
【００８７】
このような高密度粒子は、柔軟性素材に分散されて複合されるので、最終的に製造される高密度複合材料の密度は、高密度粒子に柔軟性素材が加わった密度となる。ここで、高密度粒子と柔軟性素材の混合比が上述のように規定されることで、第１粒子と第２粒子との複合による高密度粒子の密度が、柔軟性素材によって低くなりすぎることはない。
【００８８】
仮に、高密度粒子の混合比率が６５体積％を超える場合には、高密度粒子がエラストマー系素材などの柔軟性素材に完全に取り込まれなくなり（柔軟性素材中に分散しなくなり）高密度複合材料の柔軟性や弾性変形性が維持できなくなる。逆に、高密度粒子の混合比率が４０体積％を下回る場合には、柔軟性素材がリッチとなってしまい、高密度複合材料の密度が下がってしまう問題がある。このような観点からも、柔軟性素材の高密度複合材料全体に対する比率は、３５体積％〜６０体積％であり、高密度粒子の高密度複合材料全体に対する比率は、４０体積％〜６５体積％であることが好ましい。第１粒子および第２粒子の比率と相まって、高密度複合材料は、柔軟性と高い密度とのバランスを実現できる。
【００８９】
なお、ここで説明した第１粒子および第２粒子は、列挙されたタングステン、ＷＣなどの素材のそれぞれに該当し、いずれかに限定されるものではない。
【００９０】
（高密度複合材料の製造と特性）
高密度複合材料の製造工程について説明する。
【００９１】
実施の形態１における高密度複合材料の製造では、まず、第１粒子および第２粒子を含む粉末である高密度粒子を予め混合する。ここで、第１粒子および第２粒子を含む粉末である高密度粒子とは、粒径が１．５μｍ以上６μｍ以下の第１粒子を含んでいたり、粒径が０．５μｍ以上１．５μｍ未満の第２粒子を含んでいたりしつつ、他の粒径の粒子も含んでいる可能性のある粒子である。
【００９２】
高密度複合材料の要素である高密度粒子は、上述の粒径によって定義される所定の体積比の第１粒子と第２粒子とが混合されたものである。しかしながら、実際の粒子の製造においては、粒径にばらつきが生じることもあり、高密度粒子は、第１粒子と第２粒子とのみから構成されているものではない。このため、高密度粒子は、上述のように、第１粒子と第２粒子とを含む粉末である、として定義されている。
【００９３】
本発明に定義される高密度粒子は、１．５μｍ以上６μｍ以下の粒径を有する第１粒子と０．５μｍ以上１．５μｍ未満の第２粒子とを含んでいる粉末であり、これら第１粒子および第２粒子の粒径以外の粒径を有する粒子を含んでいることもある。高密度粒子に対する第１粒子および第２粒子の体積比の合計が、高密度粒子全体に及ばない場合には、高密度粒子は、第１粒子と第２粒子の粒径以外の粒子を含んでいる状態である。すなわち、本発明における高密度粒子は、第１粒子と第２粒子のみを含む状態に限られず、第１粒子と第２粒子の体積比を前提として、第１粒子および第２粒子以外の粒子を含むこともある。
【００９４】
たとえば、第１粒子や第２粒子が、それぞれ分級により粒径を調整されてから混合機によって均一に分散されて混合されて混合粉末が得られる。あるいは、粒径の異なる第１粒子および第２粒子（予め粒径が調整されている粒子が入手できる場合）が混合機にて均一に分散されながら混合されて混合粉末が得られる。
【００９５】
次に、この混合粉末が柔軟性素材に混合される。柔軟性素材は、上述の通りエラストマー系素材や加硫ゴム系素材である。柔軟性素材としてエラストマー系素材が用いられる場合には、混合粉末がニーダーあるいは成型装置内のスクリュー等によって混練される。この混練によって、高密度複合材料が製造される。得られた高密度複合材料は、プレス成型、押し出し成形、ロール成形などの各種成形装置により、ペレット、ブロック、シート、ワイヤー、パイプといった各種形状への成形が可能である。更には、ダイ押し出し機、カレンダーロールのような連続的なシート成形、射出成形機による複雑形状品への成形、金属部品の埋め込みやスクリューによる成形が行われても良い。
【００９６】
柔軟性素材として加硫ゴム系素材が使用される場合には、未加硫ゴムに、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、増強剤等の添加剤が配合されたゴム系材料に、配合粉末が混合されて高密度複合材料が得られる。得られた複合材料は、エラストマー系素材の場合と同様に、プレス成形や押し出し成形などによって、各種形状に成形される。
【００９７】
この結果、高密度複合材料の形状は、シート状、板状、フィルム状、筒状、角形状およびこれらの組み合わせの少なくとも一つを有するようになる。この結果、高密度複合材料は、重量を必要とする重量部材（ウェイト部材）、バランス部材、放射線遮蔽部材などに、好適に利用できる。もちろん、これらの部材に利用される場合には、必要な形状、構造、厚みなどに、成形されれば良い。
【００９８】
このような様々な形状に加工できることで、重量部材や放射線遮蔽部材などに適用される際にも、具体的な適用用途や適用態様に最適に対応できる。放射線遮蔽が必要な態様が、薄い平面状である場合には、高密度複合材料がシート状やフィルム状に形成されることで、好適に適用される。あるいは、立体形状の重量部材が必要となる場合には、高密度複合材料が、角柱形状に加工されることが好適である。
【００９９】
ここで、高密度複合材料は、エラストマー系素材や加硫ゴム系素材を含む柔軟性素材に高密度粒子が混合されている。このため、柔軟性素材だけであれば、切断が困難であるが、高密度粒子の混合によって、ネットワーク上に繋がったミクロのクラックが形成されるので容易に切断できるようになる。このため、高密度複合材料は切断加工性に優れるようになり、様々な部材へ加工できるようになる。また、熱可塑性エラストマーが使用される場合には、加熱によって塑性変形するので、所望の形状の部材が容易に得られる。更には、熱圧着により材料接合が容易となり、部材の施工性にも優れるといった利点がある。
【０１００】
高密度複合材料は、密度が８ｇ／ｃｍ３以上と大きいので重量部材、防振部材、バランス部材の少なくとも一つに用いられることができる。８ｇ／ｃｍ３以上の密度は、柔軟性のある材料としては最も高密度の類に入り、重量部材や防振部材として、非常に好適な性能を有している。重量部材や防振部材は、その密度（密度）によって、その性能が定まるので、実施の形態１の高密度複合材料は、重量部材や防振部材として最適に使用される。
【０１０１】
当然ながら、高密度複合材料は、８ｇ／ｃｍ３以上の密度を有しているので、高い放射線遮蔽能力を有している。もちろん、８ｇ／ｃｍ３以上の密度は、一例であり、高密度複合材料の形状や用途によって、８ｇ／ｃｍ３以上の密度が好適であることもあり、これより大きいほうが好適であることもある。放射線遮蔽部材に適用されることを考慮すると、高密度複合材料は、好適には、その密度が８ｇ／ｃｍ３以上１３ｇ／ｃｍ３以下である。
【０１０２】
また、高密度複合材料は高い柔軟性を有する。例えば、シート状である前記高密度複合材料において、シートの厚みが２．２ｍｍ以下であり、曲率半径が１０ｍｍである場合には、折り曲げ角度が０度〜１８０度の範囲では、亀裂を生じさせない程度の柔軟性を有している。
【０１０３】
このように、実施の形態１における高密度複合材料は、高い放射線遮蔽能力を有しており、放射線遮蔽部材として好適に使用できる。
【０１０４】
（実施の形態２）
【０１０５】
次に、実施の形態２について説明する。
実施の形態２では、実際に高密度複合材料を製造した場合の実施例等について説明する。
【０１０６】
高密度粒子としてタングステンを例として説明する。
【０１０７】
高密度粒子における第１粒子（１．５μｍ以上６μｍ未満の粒径）を含む原料粉末として、平均粒子径５μｍのタングステン原料粉末を用いる。この平均粒子径５μｍの粉末は、１．５μｍ未満の粒子約３体積％、１．５μｍ〜６μｍの粒子約９６．５体積％、６μｍ超の粒子約０．５体積％からなる。第２粒子（０．５μｍ以上１．５μｍ未満の粒径）として、平均粒子径１μｍのタングステン原料粉末を用いる。この原料粉末は、０．５μｍ未満の粒子約９体積％、０．５μｍ〜１．１の粒子約体積７５％、１．１μｍ超の粒子約２６体積％からなる。また、比較例を製造するために、第１粒子よりも大きな粒子（第３粒子と定義する）として、平均粒子径約１５μｍのタングステン原料粉末を用いる。これらの粒子を、ヘンシェル混合機（ＦＭ１０Ｂ  三井三池加工機製）を使用して３０分の混合時間で混合して、混合粉末を得た。
【０１０８】
比較例１、比較例２、実施例１、実施例２の４つの混合粉末を製造した。表１は、この比較例１〜実施例２のタングステン粒子の配合条件の一覧を示す。
【０１０９】
【表１】
2013127021.tif 000002
【０１１０】
まず、これら第１粒子〜第３粒子を用いた比較例１〜実施例２の混合粉末そのものの充填性を評価した。表１に示される比較例１〜実施例２のそれぞれの比率に基づく粒子を混合して、φ１４ｍｍプレスモールドを用いて圧力１００ＭＰａでプレス体を製作した。このプレス体の体積より、充填された圧粉体密度を測定した。測定結果を図２に示す。図２は、本発明の実施の形態２における圧粉体密度の測定結果を示すグラフである。
【０１１１】
図２より明らかな通り第１粒子、第２粒子、第３粒子のそれぞれ単体では、圧粉体密度は、小さかったり不十分だったりする。また、比較例１、比較例２のように、第１粒子から第３粒子の全てを、所定の割合で混合した混合粉末は、圧粉体密度が高いことが分かる。より多くの種類の粒径の粒子を混合することが、圧粉体密度（すなわち、高密度粒子の充填度）を高めるのに効果的であることが分かる。しかしながら、多くの種類の粒径の粒子を混合することが圧粉体密度を高めるとはいえ、多くの粒径の高密度粒子を入手するには、入手コストや入手リスクが伴う。特に、タングステンは、レアメタルであって、輸入リスクも伴うことが多い。
【０１１２】
ここで、第１粒子および第２粒子の２種類の粒子の混合粉末である実施例１、実施例２の混合粉末は、圧粉体密度が、１１ｇ／ｃｍ３程度である。これは、３種類の粒子の混合粉末である比較例１、比較例２の圧粉体密度よりは低いが十分な値である。
【０１１３】
入手コストおよび入手リスクに対する、圧粉体密度を考慮すると、本発明の高密度粒子の混合比率に含まれる実施例１、実施例２は、比較例１、２と比較して、十分かつ優れた混合粉末となっていると考えられる。すなわち、この混合粉末が用いられる高密度複合材料は、高い密度を示すことができる。
【０１１４】
次に、柔軟性素材に、製作した混合粉末を混合させて、高密度複合材料を製作した。柔軟性素材として、オレフィン系エラストマー（三菱化学株式会社  サーモラン）を用いた。また、添加剤として、ヒンダードフェノール系酸化防止剤（日本サイテック・インダストリーズ株式会社  サイアノックス）をもちいて、オレフィン系エラストマーに比較例１〜実施例２で製作した混合粉末を混練させて混合した。混練は、ラボプラストミル（ＭＥ−５０  東洋精機製作所製）を使用し、混練条件は、混練温度を１８０℃、ブレード回転数２５ｒｐｍ、混練時間３０分とした。混練が終了して取り出した混練体は、冷却時にヘラで小塊片に刻んだ状態とした。また、目標となる密度に合わせて、混練配合表を予め設定して、混練体、すなわち高密度複合材料を製作した。表２は、配合表である。
【０１１５】
【表２】
2013127021.tif 000003
【０１１６】
表２に示す条件に従って、比較例１〜実施例２の混合粉末をオレフィン系エラストマーに混合して高密度複合材料を得た。これらの高密度複合材料の外観性状および密度を測定した。表３にこの測定結果を示す。
【０１１７】
【表３】
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【０１１８】
表３より明らかな通り、実施例１、実施例２においては、目標とする密度を実現しているものと考えられる。すなわち、高密度複合材料に求められる高い密度は、実施例１、実施例２においても実現されている。第１粒子および第２粒子の混合による高密度粒子と柔軟性素材との混合において、それぞれの混合比を、適切に調整することで、十分な密度を得ることができている。３種類の粒子を混合させる比較例１、２と比較しても、実施例１、２の密度は十分である。すなわち、入手コストや入手リスクを低減できている本発明の高密度複合材料は、実験結果からも、その性能の十分性が確認できた。
【０１１９】
また、製作された高密度複合材料の流動性も評価した。流動性についての数値評価を行うために、メルトインデクサ（Ｆ−Ｆ０１  東洋精機製作所製）を使用した。所定の温度に加熱されたシリンダ内部に材料である高密度複合材料を投入して、ダイスを用いてこの高密度複合材料を押し出す。このとき、単位時間の押出し重量を測定することで、高密度複合材料の流動性を数値化できる。
【０１２０】
このとき、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｋ７２１０−１９９９）を準用して、シリンダ径は、φ９．５５ｍｍ、ダイス穴径φ２ｍｍ×Ｌ８ｍｍである。流動性の単位は、ｇ／１０ｍｉｎが使用される。
【０１２１】
この単位は、次式で表されるＭＦＲ（ｇ／１０ｍｉｎ）である。
ＭＦＲ（ｇ／１０ｍｉｎ）＝６００×ｍ／ｔ
ＭＦＲ…メルトマスフローレイト(ｇ／１０ｍｉｎ) 
ｍ２…切取り片の平均質量(ｇ) 
ｔ…試料の切取り時間間隔(ｓ) 
６００…基準時間の秒数(＝１０分)
【０１２２】
本発明の高密度複合材料は密度が８〜１３ｇ／ｃｍ３と高く、ＪＩＳ  Ｋ７２１０−１９９９に則った充填量、採取時間では測定できない。測定試料は、比較例１〜実施例２の高密度複合材料を、粉砕処理を行って最大５ｍｍ程度の顆粒状としたものを４５〜５０ｇ用意した。また測定条件は温度１９０℃、荷重２１．６ｋｇとし、測定を行った。
【０１２３】
実際の測定においては、シリンダへ高密度複合材料の試料が投入されて温度が安定するまで４分予熱保持される。おもりによる荷重が負荷されて試料の押出しが開始される。その後、所定の採取時間に応じて試料をカットし、押出し片を３個ずつ回収して、各押し出し片の重量を計測して流動性を算出した。今回、採取時間は、１０秒から６０秒の間で調整した。
【０１２４】
表４に流動性測定結果を示す。
【０１２５】
【表４】
2013127021.tif 000005
【０１２６】
表４において、ＭＦＲの値が２０以上である場合には、流動性が高いと判断される。このようにしてみると、実施例１、２のいずれも、流動性があるものと考えられる。実施例１では、密度が高い場合には、流動性が低い値となっているが、実施例２では、一定の流動性を有していることが分かり（比較例２に劣らない流動性を有する）、高密度複合材料を、シートや板状として使用するのに十分なレベルであると判断される。このように、２種類の第１粒子および第２粒子を用いる本発明の高密度複合材料は、密度に加えて柔軟性もバランスよく有しており、重量部材、防振部材、バランス部材、散弾部材、放射線遮蔽部材などの用途に好適に用いることができることが実証された。
【０１２７】
（実施例３）
続いて実施例２と同じ粉末配合比とし、柔軟性素材を変更した実施例３を製造した。柔軟性素材として、スチレン系（アロン化成株式会社  エラストマーＡＲ）、ウレタン系（日本ミラクトラン株式会社  ミラクトラン）、ポリエステル系（東洋紡績株式会社  ペルプレン）、シリコンゴム（信越化学工業株式会社  ＫＥ‐５５１‐Ｕ）を用いた。目標比重を１０として、混合粉末と柔軟性素材を混合し、高密度複合材料を得た。これらの高密度複合材料の外観性状および密度を測定した。表５にこの測定結果を示す。
【表５】
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【０１２８】
表５より明らかな通り、実施例３においても、目標とする密度を実現しているものと考えられる。すなわち、高密度複合材料に求められる高い密度は、実施例３においても実現されている。第１粒子および第２粒子の混合による高密度粒子と柔軟性素材との混合において、それぞれの混合比を、適切に調整することで、十分な密度を得ることができている。
【０１２９】
（製造現場により近い実施例での実験）
次に、原料粉末のタングステンの種類を種々用いた試験を行った。実際の製造現場においては、各種素材メーカーより入手した原料粉末を用いて、高密度複合材料を製造することになる。市販される原料粉末は、製品名、製造者、また製造ロットによっても粒子の分布は異なる。「平均粒子径１．０μｍ」との表示のある原料粉末であってもその粒度分布をとってみると、あるものはそのほとんどが１．０μｍ未満の粒子からなっていたり、別のものは０．５μｍと２．０μｍ付近に粒子径のピークが２つみられたりと、平均粒子径から粒子の分布は判断できないのが実態である。
【０１３０】
これらを考慮して、ここでは製造現場により近い状態を模した実施例によって実験を実施した。この実験では、様々な市販のタングステン粉末を準備し、使用前に各々の粒度分布を測定した上でその粒子を「０．５μｍより小さい」「０．５μｍ以上１．５μｍ未満（＝第２粒子）」「１．５μｍ以上６μｍ以下（＝第１粒子）」「６μｍより大」と４つに分けて管理し、管理した粉末を複数混ぜて使用することにて成形体中のそれぞれの粒子の比率を管理した。
【０１３１】
各種エラストマーと、上で説明した粒子の分布を元に、実施例１にて説明した他の部分については同様に混合して成形実験を行なった結果を表６に示す。
【０１３２】
表６に示される実施例１１〜６６は、いずれも本発明の範囲内の実施であり、いずれも混練が可能であり、外観も気孔や変色などは無く、密度は８〜１２（ｇ/ｃｍ３）の成形体を得ることができた。
【０１３３】
【表６】
2013127021.tif 000007
【０１３４】
以上の実験では、タングステンを高密度粒子として用いたが、タングステン合金およびＷＣなどにおいても同様の傾向が得られると考えられる。
【０１３５】
以上のように、実施の形態１および実施の形態２に説明される高密度複合材料は、実施例による確認によっても、十分な密度と柔軟性を実現できる。また、比較例１、２との対比からわかる通り、２種類の粒径の高密度粒子によっても十分な密度と柔軟性を有する高密度複合材料が得られる。すなわち、入手コスト、入手リスクを低減して、高密度複合材料が製造できることになる。結果として、低コストで安定供給可能な高密度複合材料が提供できる。
【０１３６】
（出荷等される際の態様）
また、高密度複合材料は、その表面および裏面の少なくとも一方をフィルムで挟まれた態様で出荷されることも好適である。出荷および流通される際には、様々な負荷が掛かりうる。フィルムは、このような負荷による損傷を防止できる。出荷、流通が終わり、放射線遮蔽部材や重量部材などの実際の用途で使用される際に、このフィルムが取り除かれればよい。もちろん、フィルムで覆われた状態のまま使用されても良い。この場合には、フィルムは使用時の保護膜としての役割を果たす。
【０１３７】
同様に、高密度複合材料は、袋詰めされた態様で出荷や流通されても良い。この場合にも、フィルムと同様に高密度複合材料が損傷などから保護される。もちろん、袋詰めされた状態で使用されても良い。例えば、高密度複合材料の形状が、きれいに成形された状態ではない場合に、袋詰めされることで重量部材として使用されることができる。このように、高密度複合材料は、フィルムで覆われたり、袋詰めされたりすることで、損傷からの防止が図られたり用途に応じた態様を有したりできる。
【０１３８】
以上、実施の形態１〜２で説明された高密度複合材料は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１３９】
１    高密度複合材料
１０    第１粒子
１１    第２粒子
１２    空隙
【図１】
2013127021.tif 000008
【図２】
2013127021.tif 000009