(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板で形成した箱体状の小室の前面の開口部にパネルを設け、このパネルにグローブポートを設けると共に前記小室内の給気と排気をする手段を設けた箱体において、少なくとも前記金属板の部分の内面に難粉体付着性樹脂コーティング層を形成してなる外気より隔離された作業用小室。
【請求項２】
難粉体付着性樹脂コーティング層は、低表面張力化した疎水性の粉体粒子と、水との接触角が９０°以上の疎水性樹脂の混合物で構成され、前記粉体粒子の影響を受けて表面に１０μｍ以下の微細な凹凸が形成されている請求項１記載の外気より隔離された作業用小室。
【請求項３】
難粉体付着性樹脂コーティング層は、低表面張力化した疎水性粉体粒子と、水との接触角が９０°以上の疎水性樹脂の混合物で構成され、前記粉体粒子の影響を受けて表面に１０μｍ以下の微細な凹凸が形成されており、この微細な凹凸は粉体粒子自身の表面の凹凸と、疎水性樹脂上に突出するように固定された粉体粒子により形成される凹凸とで形成されている請求項１記載の外気より隔離された作業用小室。
【請求項４】
基材の表面に形成した難粉体付着性樹脂コーティング層は、前記基材を水中に浸漬すると、その表面に薄い空気層を保持し、この空気層は光を反射して銀色ないしは白色を呈する請求項１記載の外気より隔離された作業用小室。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は危険物を遮蔽して取扱うためのグローブボックスあるいはフード等を主体とする、外気より隔離された作業用小室の改良に関し、この小室内の除染が簡単にできる装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放射性物質等の危険物を取扱う時には操作者と危険物とを遮蔽するためにグローブボックス等の作業用小室が使用されている。危険物が気体の場合にはこの作業用小室に対して一方から他方へ給気を所定の方向に流し、その小室内の空気を確実に底部あるいは上部より一方向に流し、更にこの排気をフィルターで濾過して危険性のない状態で排気している。
【０００３】
しかし、放射性物質が粉体粒子である場合が多いが、このような場合には、この粉体粒子が試験用小室内に浮遊し、その小室内の金属表面に固着することになる。そこで実験が終了した時点で付着した粉体粒子を除去するための除染作業が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記除染作業には一般に洗浄水が使用されることが多いが、通常の汚染物であるとこの洗浄水の処理はさほど問題ではない。しかし、前記のように放射性の粉体粒子を除去するために使用した洗浄水はそのままでは排出することができず、これの処理が問題となる。
【０００５】
一方、通常のグローブボックス等の作業用小室においては、優れた機械的性質、耐火性、耐熱性、耐放射線性、耐酸・耐アルカリ性が要求されることからステンレス鋼が使用されている。
【０００６】
放射性物質の粉体粒子を取扱う場合は運転中に、この粉体粒子が作業用小室内に浮遊して金属表面に付着し、長時間経過すると雰囲気の影響により反応を起こして固着するが、これの除染作業は意外に困難であり、大量の洗浄水が要求され、これの後処理が問題となる。
【０００７】
本発明は、特に取扱う物質が放射性物質の粉体粒子であるような場合に、この粉体粒子が付着し難いか、あるいは付着しても簡単にこれを除去することができる外気から隔離された作業用小室を提供することを目的とする。
【０００８】
また、作業用小室の壁面が被処理物である粉体粒子を付着し易いがどうかを検査することができれば、壁面の難粉体付着性樹脂コーティング層の特性を予め知り、更に、劣化の程度を知ることができ、その検査の結果によって保守や修理を必要かするかどうかを判定できるが、本発明はこの検査方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明に係る外気から隔離された作業用小室は、金属板で形成した箱体状の小室の前面の開口部にパネルを設け、このパネルにグローブポートを設けると共に少なくとも前記金属板の部分の内面に難粉体付着性樹脂コーティング層を形成して構成されている。
【００１０】
前記難粉体付着性樹脂コーティング層は、低表面張力化した疎水性の粉体粒子と、水との接触角が９０°以上の疎水性樹脂の混合物で構成され、前記粉体粒子の影響を受けて表面に１０μｍ以下の微細な凹凸が形成されている。
【００１１】
前記難粉体付着性樹脂コーティング層は、低表面張力化した疎水性粉体粒子と、水との接触角が９０°以上の疎水性樹脂の混合物で構成され、前記粉体粒子の影響を受けて表面に１０μｍ以下の微細な凹凸が形成されており、この微細な凹凸は粉体粒子自身の表面の凹凸と、疎水性樹脂上に突出するように固定された粉体粒子により形成される凹凸とで形成されている。
【００１２】
基材の表面に形成した難粉体付着性樹脂コーティング層は、前記基材を水中に浸漬すると、その表面に薄い空気層を保持し、この空気層は気液界面で光を反射して銀色ないしは白色を呈するものである。
【００１３】
作業用小室の内面の少なくとも金属表面に、難粉体付着性樹脂コーティング層を形成しているので、放射性物質の粉体粒子が付着し難いか、あるいは付着しても簡単に除去することができるので、特に放射性物質を取扱う作業用小室を提供できる。
【００１５】
【実  施  例】
次に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
本発明の実施例に係る作業用小室、即ちグローブボックス１は、図１に示すようにステンレス鋼製の箱状の本体２の前面の開口部をアクリルパネル３で閉止し、このアクリルパネル３の所定の位置に合成樹脂製のグローブポート４を設け、これに図示しないグローブを接続している。
【００１６】
また、この本体２の下方の側面にステンレス鋼製のスモールポート５とラージポート６を設け、更に下部に給気フイルタ７を設けている。そして本体２の上部に排気ファンと排気フィルタ８を設けている。なお、このグローブボックス１の構造は従来使用されているものと本質的には変わりがないが、小室を形成する壁面はステンレス鋼製となっている。
【００１７】
図２はグローブボックス１の室を形成している金属部分の断面を示すもので、このグローブボックス１の内面、特にステンレス鋼製の板材からなる基材１０の表面に、粉体粒子１１が混入した樹脂１２を被覆した難粉体付着性樹脂コーティング層１３が形成されており、この難粉体付着性樹脂コーティング層１３が固化する過程においてその表面には粉体粒子１１の影響を受けて凹部１４と凸部１５からなる微細な凹凸構造の表面を一面に形成している。
【００１８】
この難粉体付着性樹脂コーティング層１３は本発明において重要な構成要素となるものであるが、これの詳細を示すと次の通りである。
Ａ）粉体粒子
粉体粒子１１は、その表面を低表面張力に表面処理できるものであれば良く、これにはシリカ粒子、アルミナ粒子、チタニア粒子等の無機系粒子を第一に使用することができる。また、有機系粒子も使用することが可能であり、この有機系粒子としては粒子自身の表面張力が低いポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を使用することができる。
【００１９】
難粉体付着性樹脂コーティング層１３は特定の範囲の微細な凹部１４と凸部１５からなる凹凸を持つ表面であることから、この粉体粒子１１の粒径も重要な要素である。この粉体粒子の粒径は５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下のものから選択される。そして最終的には難粉体付着性樹脂コーティング層１３の表面に形成された凹凸の高さが１０μｍ以下であるようにする。
【００２０】
難粉体付着性樹脂コーティング層１３の表面に形成される凹凸は、粉体粒子１１を混入する樹脂１２の特性にも影響を受け、この凹凸の表面粗さを均一に形成することは困難であるが、平均した凹凸の高さが１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下となるように処理するのが良い。
なお、粉体粒子１１は樹脂１２中に混入されてこれを塗布して得られたコーティング層１３の表面の凹部１４と凸部１５からなる凹凸の表面粗さを１０μｍ以下とするには、この粉体粒子１１の大きさは前記のようにかなり微細なものを選択する必要がある。
【００２１】
この難粉体付着性樹脂コーティング層１３の凹凸を１０μｍ以下とする理由は、グローブボックス１中に浮遊する特に放射性物質の粉体粒子との関係から定めたものであって、これより大きくすると凹凸表面の凹部１４内に粉体粒子が堆積して固着し易くなるからである。
この難粉体付着性樹脂コーティング層１３の表面に凹凸部１４，１５が形成されて優れた難粉体付着性を呈するかどうかを簡便にチェックする方法は、この難粉体付着性樹脂コーティング層１３を形成した基材を水の中に浸漬して判定する。
【００２２】
通常の材質の表面であるとその基材の表面は簡単に濡れるが、本発明の難粉体付着性樹脂コーティング層１３は本質的に超撥水性を有し、その表面微細な凹凸の表面を持っており、これを水中に浸漬するとその表面に上に空気膜を保持するため、これを水中において斜めにして見ると全反射によって銀色ないしは白色を呈することから、本発明の難粉体付着性表面が得られたことが分かる。
【００２３】
前記のような方法で難粉体付着性表面の特性を測定することができるので、例えばグローブボックス１の壁面に試験片を着脱可能に固定しておき、所定の期間ごとにこれを試験することによって特性の劣化の状態を確認できるので、グローブボックス１の状態を良好に保つことができる。
この粉体粒子１１は優れた撥水性を持たせるために低表面張力であることが必要であり、そのために低表面張力化処理を行う。
【００２４】
この表面処理剤としては、パーフルオロアルキルシラン、パーフルオロアルキルシラザン、パーフルオロアルキル基含有オルガノシロキサン、ポリヘキサフルオロプロピレンオキシド、パーフルオロポリエーテル等のフッ素含有表面処理剤を使用する。この表面処理剤は単体で使用することもできるが、二種以上の混合体を使用したり、多段階で処理することができる。
【００２５】
ここで、低表面張力化のための表面処理剤として、フッ素含有表面処理剤を必要とする理由は、フッ素を含有しない炭化水素系の表面処理剤だけでは化学的安定性が劣る上に、粉体粒子表面が充分に低表面張力化できないためである。
また、粉体粒子としてＰＴＦＥ粒子を使用する場合には、極力低表面張力化するため完全フッ素化処理を施したものを選択するのが好ましい。
【００２６】
更に粉体粒子の形状も重要であり、なるべく表面が平滑ではなく、できる限り複雑な凹凸を持って比表面積の大きなものが好ましい。
ＰＴＦＥ粒子は、通常表面が滑らかで微細な凹凸構造を有していないので、できれば不定型のものが好ましい。その理由は、この粉体粒子と放射性物質の粉体粒子および粉体粒子に含有される液体との真の接触面積を最少限にするためである。
【００２７】
Ｂ）難粉体付着性樹脂コーティング層を形成する樹脂の特性
難粉体付着性樹脂コーティング層１３を形成するための樹脂１２は、水との接触角が小さいもの、即ち水に濡れ易いものは避ける必要がある。
具体的には、水との接触角が９０°以上の、疎水性樹脂を使用する必要がある。この疎水性樹脂の具体例としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を使用することができる。
【００２８】
これらの樹脂では表面張力を高める要因のある親水性の顔料等を使用せず、できればクリアータイプとするのが好ましい。また、フッ素樹脂以外の樹脂では、放射性物質の付着防止効果を高めるため、極力樹脂の表面張力を下げる必要があり、その意味においてフッ素含有型の樹脂を使用するのが望ましい。
Ｃ）コーティング層の形成方法
前記疎水性樹脂に対して所定量の粉体粒子を添加し、これを攪拌して均一な分散状態とする。このようにして得られた分散液を基材上にスプレーガンを使用して噴霧してコーティング層を形成し、これを乾燥して完成する。
【００２９】
本発明の難粉体付着性樹脂コーティング層を形成した作業用小室、即ちグローブボックス１の内面の撥水性と粉体付着防止効果としては下記の知見を得ている。
図２に示す粉体粒子１１として平均粒径１．０μｍ、比表面積３００ｍ2 ／ｇのシリカ粒子を使用し、このシリカ粒子表面をパーフルオロアルキルシランであるCF3 (CF2 )7 CH2 CH2 Si( OC2 H5 )3で表面処理した。
【００３０】
そして、この表面処理した粉体粒子１１と水との接触角が１１０°のフッ素含有シリコーン樹脂を用いてステンレス鋼製試験片（基材）に微細な凹凸構造の表面を形成した。
この凹凸構造の表面の形成方法としては、まずクリアータイプのフッ素含有シリコーン樹脂のコーティング剤に、前記のように表面処理したシリカ粒子１１をフッ素含有シリコーン樹脂（コーティング剤）の固形分に対して３０重量％添加し、これを十分に攪拌して分散液を作製した。
【００３１】
Ｄ）試験片による評価
次に、前記分散液をステンレス板材からなる試験片の表面にエアスプレーガンを使用して塗布し、乾燥固化させて図２に示すように粉体粒子１１自身の表面に形成された微細な凹凸と、この粉体粒子１１が樹脂１２に埋め込まれて形成された凹凸の二重の微細凹凸構造を有する表面を形成させた。この表面の粗さを触針式の表面粗さ計により測定したところ、最大粗さで２．４μｍであった。
【００３２】
このようにして製作した試験片に種々の液体を接触させ、その時の様子を観察評価した。
評価方法として、▲１▼本発明の表面、▲２▼板状のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ樹脂）表面、▲３▼フッ素含有シリコーン樹脂コーティング剤を塗布して形成した表面からなる３種類の表面を有する試験片を準備した。そして、まず、この試験片上に水、酸、アルカリ等各種の液体を滴下してその液体の付着状況を観察し、次に試験片を前記液体中に浸漬して表面の状況を観察した。
【００３３】
これらの結果を表１に示したが、本発明による表面では供試の液体を滴下すると液滴が表面上をころころと水銀のように転がるのが観察された。また、供試液体中に試験片を浸漬すると、その表面に薄い空気膜を形成しているのが観察された。
【００３４】
ところで、この空気膜の存在の有無は、試験片の表面に薄い空気膜があると液体との界面で光を全反射して銀色ないしは白色の輝きを呈すること、およびこの表面に外部から小さなノズルにより空気を供給すると、その空気を取り込む様子を観察できることから判定できる。
【００３５】
一方、板状のＰＴＦＥ樹脂表面およびフッ素含有シリコーン樹脂コーティング剤を塗布して形成した表面では、供試液体を滴下すると液滴は表面に付着したままで、試験片を傾斜させても液滴が表面を転がるようなことはなく、また供試液体中では空気膜を形成することはなく、液体中でその表面にノズルから空気を供給しても直ぐにこの空気は気泡となって液体中を上昇することが確認された。
【００３６】
この試験結果から、本発明の微細な凹凸を持つ難粉体付着性樹脂コーティング層からなる表面は水、酸やアルカリに対して高い撥液性を有することが確認された。特に脱硝設備では、作業用小室室内は硝酸雰囲気となるため硝酸に対するこの表面の高い撥液性は硝酸を含有する粉体粒子の付着防止に効果を発揮した。
次に、本発明を適用した表面の粉体粒子の付着防止性を評価するため、前記と同様な方法で表面に微細な凹凸構造を形成させた試験片と、比較用としてフッ素含有シリコーン樹脂コーティング剤のみを塗布した試験片と＃１５０バフ仕上げのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製試験片を用意した。
【００３７】
また、粉体粒子として平均粒径が１μｍ，比重が７．４ のEu2 O 3 （酸化ユーロピウム）粉体粒子を用意した。
試験では、粉体粒子１１ａの試験片２１への付着状況を観察するとともに、１５日間経過後この試験片２１を密閉容器２０から取り出し、試験前後の粉体粒子１１ａの付着による重量変化を測定した。
【００３８】
試験の結果、本発明を適用した微細な凹凸を持つ難粉体付着性樹脂コーティング層からなる表面の場合、試験開始直後から試験板全面に粉体粒子の付着が認められた。しかし、時間経過に伴ない粉体粒子付着量が顕著に増加したり粉体粒子が表面に堆積したりすることはなく、１５日間経過後において試験片の数カ所に小面積で薄い粉体粒子堆積層の形成が認められる程度であった。
【００３９】
一方、フッ素含有シリコーン樹脂コーティング剤のみを塗布した表面の場合、試験開始直後から試験板全面に粉体粒子が付着し、時間経過とともに粉体粒子付着量が増加して堆積が始まり、次第にその厚さを増すとともに堆積領域が拡大する現象が見られた。
さらに粉体粒子の堆積が進んだ段階では、堆積層の一部が剥離するように脱落し、新たにその部分で粉体粒子の堆積が始まるという過程が試験片各部で繰り返されるようになった。試験中、試験片全面に堆積層が形成されることはなく、１５日間経過後では粉体粒子堆積層の面積は試験片全面積の６０％程度であった。
【００４０】
また、＃１５０バフ仕上げのステンレス鋼表面の場合、試験開始直後から試験板全面に粉体粒子が付着し、時間経過とともにフッ素含有シリコーン樹脂コーティング剤のみを塗布した表面の場合よりも速い速度で堆積層の形成・拡大、肥厚化が進み、試験片全面に堆積層が形成された。その後、試験片各部で堆積層の脱落・形成の一連の過程の繰り返しが認められたが、フッ素含有シリコーン樹脂コーティング剤のみを塗布した表面の場合と比較すると堆積層の脱落直前の厚さおよび脱落面積はともに大きくなる傾向にあった。１５日間経過後では粉体粒子堆積層の面積は試験片の全面積の９０％以上であった。
【００４１】
本発明の表面を有する試験片、フッ素含有シリコーン樹脂コーティング剤のみを塗布した表面を有する試験片、および＃１５０バフ仕上げのステンレス鋼試験片について１５日間試験後の前記粉体粒子の付着量を表２に示すが、この表に示すように本発明の表面を有する試験片の方が付着量が著しく少なく、この結果から本発明の表面は優れた粉体付着防止性を有することが確認された。
【００４２】
【表１】
0003903352.tif 000002
【００４３】
【表２】
0003903352.tif 000003
【００４４】
【発明の効果】
本発明の作業用小室は、金属板で形成した箱体状の小室の前面の開口部にパネルを設け、このパネルにグローブポートを設けると共に前記室内の給気と排気をする手段を設けた外気より隔離された箱体において、少なくとも前記金属板の部分の内面に難粉体付着性樹脂コーティング層を形成して構成されている。
【００４５】
難粉体付着性樹脂コーティング層は、水との接触角が９０°以上，粒径５μｍ以下の疎水性粉体粒子と、水との接触角が９０°以上の疎水性樹脂の混合物で構成すると、前記粉体粒子の影響を受けて表面に１０μｍ以下の微細な凹凸を形成することができ、この場合は、表面の低い表面張力と真の接触面積の最小化の相乗効果により浮遊する粉体粒子の付着防止と、付着した粉体粒子の脱落効果に優れている。
【００４６】
従って、難粉体付着性樹脂コーティング層によって室内を浮遊する粉体粒子が付着してもこれの厚さが増加して堆積せず、汚染を最小限に抑制することができる。また、難粉体付着性樹脂コーティング層は化学的に安定なために、付着した粉体粒子および雰囲気と反応することがなく、表面に固着しない。そのためその室内を水で洗浄した際は、簡単に付着した粉体粒子を脱落させることができ、除染効果が極めて高く、安全な装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例に係る作業用小室の斜視図である。
【図２】図２は本発明の作業用小室内の凹凸表面構造の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  作業用小室（グローブボックス）  ２  本体    ３  アクリルパネル
４  グローブポート    ５  スモールポート    ６  ラージポート
７  給気フィルタ    ８  排気フィルタ    １０  基材    １１  粉体粒子
１２  疎水性樹脂    １３  難粉体付着性コーティング層    １４  凹部
１５  凸部
【図１】
0003903352.tif 000004
【図２】
0003903352.tif 000005