JP7606793B1 - Composite having radiation shielding function and method for manufacturing the composite having radiation shielding function - Google Patents
Composite having radiation shielding function and method for manufacturing the composite having radiation shielding function Download PDFInfo
- Publication number
- JP7606793B1 JP7606793B1 JP2024120809A JP2024120809A JP7606793B1 JP 7606793 B1 JP7606793 B1 JP 7606793B1 JP 2024120809 A JP2024120809 A JP 2024120809A JP 2024120809 A JP2024120809 A JP 2024120809A JP 7606793 B1 JP7606793 B1 JP 7606793B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- composite
- preform
- radiation
- shielding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 251
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 166
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 52
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 401
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 189
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 140
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 94
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 90
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 78
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 55
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 45
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910001938 gadolinium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229940075613 gadolinium oxide Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 163
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 59
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 57
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 57
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 43
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 claims description 28
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 25
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 20
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 19
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 16
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 16
- -1 silica alkoxide Chemical class 0.000 claims description 15
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 14
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 14
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 14
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 13
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 11
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 10
- 239000000539 dimer Substances 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 9
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000002981 blocking agent Substances 0.000 claims 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 31
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 abstract description 19
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 107
- 239000000463 material Substances 0.000 description 59
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 45
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 33
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 28
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 26
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 12
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 10
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 10
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 9
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 5
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 5
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 4
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Inorganic materials [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 4
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 4
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFQXGXDIJMBKTC-UHFFFAOYSA-N oxostrontium Chemical compound [Sr]=O UFQXGXDIJMBKTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 229910052686 Californium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 3
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HGLDOAKPQXAFKI-UHFFFAOYSA-N californium atom Chemical compound [Cf] HGLDOAKPQXAFKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910016384 Al4C3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005965 SO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- OJMOMXZKOWKUTA-UHFFFAOYSA-N aluminum;borate Chemical compound [Al+3].[O-]B([O-])[O-] OJMOMXZKOWKUTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000009715 pressure infiltration Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- UBXAKNTVXQMEAG-UHFFFAOYSA-L strontium sulfate Chemical compound [Sr+2].[O-]S([O-])(=O)=O UBXAKNTVXQMEAG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000012611 container material Substances 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 238000009716 squeeze casting Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【課題】放射線遮蔽機能を有する粉末を高い含有率で含む新規な構成の複合体の開発。
【解決手段】放射線遮蔽粉体を合計で3~85%の範囲で含有してなる、酸化ガドリニウム、炭化ホウ素、酸化ホウ素、ホウ素、硫酸バリウム、酸化ストロンチウム、タングステン、酸化タングステン、タングステンカーバイド、モリブデン、酸化モリブデン、鉄粉末、酸化鉄粉末及びフェライト粉末から選ばれた1種以上の放射線遮蔽粉体と、液状のシリカ系バインダーとを含む混合物からなるプリフォームの空隙の全部に、溶融したアルミニウムが含浸・充填されて固化して複合化されてなるもの、或いは、該プリフォームの空隙の25%以上に、液状の有機無機封孔剤が含浸されて固化して複合化されてなるものであり、且つ、液状のシリカ系バインダーが、放射線遮蔽粉体が分解されることのない温度でプリフォームを形成できる特性のものである放射線遮蔽機能を有する複合体及びその製造方法。
【選択図】なし
The present invention relates to a composite material having a novel structure that contains a high content of powder having radiation shielding properties.
[Solution] A composite having a radiation-shielding function and a manufacturing method thereof, the composite being formed by impregnating and filling all of the voids of a preform made of a mixture containing one or more types of radiation-shielding powder selected from gadolinium oxide, boron carbide, boron oxide, boron, barium sulfate, strontium oxide, tungsten, tungsten oxide, tungsten carbide, molybdenum, molybdenum oxide, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder, the radiation-shielding powder containing the radiation-shielding powder in a total content range of 3 to 85%, and a liquid silica-based binder, and solidifying the mixture to form a composite, or by impregnating 25% or more of the voids of the preform with a liquid organic/inorganic sealing agent, and solidifying the mixture to form a composite, and the liquid silica-based binder having properties that allow the preform to be formed at a temperature at which the radiation-shielding powder is not decomposed.
[Selection diagram] None
Description
本発明は、放射線遮蔽機能を有する複合体及び放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法に関する。詳しくは、放射線遮蔽効果がある特定の無機質粉末又は金属粉末である、酸化ガドリニウム(Gd2O3)粉末、炭化ホウ素(B4C)粉末、酸化ホウ素(B2O3)粉末、ホウ素(B)粉末、硫酸バリウム(BaSO4)粉末、酸化ストロンチウム(SrO)粉末、タングステン(W)粉末、酸化タングステン(W2O3)粉末、タングステンカーバイド(WC)粉末、モリブデン(Mo)粉末、酸化モリブデン(MoO3)粉末、鉄(Fe)粉末、酸化鉄(Fe2O3)粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末(以下、これらをまとめて放射線遮蔽粉体群とも呼ぶ)から選ばれる少なくともいずれかを含む多孔質のプリフォームの空隙に、融点が200℃以上900℃以下である、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金の少なくともいずれかの溶湯を含浸させて固化してなる複合体、或いは、液状の有機無機封孔剤を含浸させて加熱処理して固化して複合化してなる放射線遮蔽機能を有する複合体(以下、これらを単に複合体とも呼ぶ)及びその製造方法に関する。特に、本発明は、上記に挙げた放射線遮蔽粉体の分解が抑制された状態で放射線遮蔽粉体が複合化されてなる複合体の実現を可能にできる技術に関する。 The present invention relates to a composite having a radiation shielding function and a method for manufacturing the composite having a radiation shielding function. More specifically, the present invention relates to specific inorganic powders or metal powders having a radiation shielding effect, such as gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) powder, boron carbide (B 4 C) powder, boron oxide (B 2 O 3 ) powder, boron (B) powder, barium sulfate (BaSO 4 ) powder, strontium oxide (SrO) powder, tungsten (W) powder, tungsten oxide (W 2 O 3 ) powder, tungsten carbide (WC) powder, molybdenum (Mo) powder, molybdenum oxide (MoO 3 ) powder, iron (Fe) powder, iron oxide (Fe 2 O 3 ) powder, and the like. The present invention relates to a composite material obtained by impregnating voids of a porous preform containing at least one selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin and lead, and a ferrite powder mainly composed of iron oxide (hereinafter, these are collectively referred to as a radiation-shielding powder group), with a molten metal of at least one low-melting-point metal selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin and lead, and a low-melting-point alloy of the low-melting-point metal and another metal, all of which have a melting point of 200° C. or more and 900° C. or less, and then solidifying the molten metal, or a composite material having a radiation-shielding function obtained by impregnating a liquid organic/inorganic sealing agent, heat-treating the agent, and solidifying the composite material (hereinafter, these are simply referred to as a composite material), and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to a technology that enables the realization of a composite material obtained by compounding the radiation-shielding powders listed above in a state in which decomposition of the radiation-shielding powders is suppressed.
医療現場では、医療機器や医療設備で生じるX線、放射線を考慮して、放射線を遮蔽する遮蔽物材が使用されている。また、原子力産業では、未使用の核燃料の取扱や保管のため、容器や装置にX線、ガンマ線、中性子線等の放射線を遮蔽する材料が使用されている。放射線遮蔽材料には、放射線を遮蔽すると共に核連鎖反応を防止するため放熱性が良好な遮蔽材料が求められる。放射線遮蔽材料としては、例えば、鉛(Pb)やタングステン(W)等の金属を使用するのが一般的であるが、近年、特に、放射線遮蔽効果が求められる構造部材に対して、軽量で、高放熱性で、且つ、放射線遮蔽効果の大きい放射線遮蔽材料が求められるようになってきている。 In the medical field, radiation shielding materials are used in consideration of X-rays and radiation generated by medical devices and equipment. In the nuclear industry, materials that block radiation such as X-rays, gamma rays, and neutron rays are used in containers and equipment for handling and storing unused nuclear fuel. Radiation shielding materials are required to have good heat dissipation properties to block radiation and prevent nuclear chain reactions. Metals such as lead (Pb) and tungsten (W) are commonly used as radiation shielding materials, but in recent years, there has been a demand for radiation shielding materials that are lightweight, have high heat dissipation properties, and have a high radiation shielding effect, especially for structural members that require radiation shielding effects.
従来の放射線遮蔽材料は、金属鉛や金属タングステンを使用するのが一般的である。しかし、これらの材料は比重が大きく、比重が大きい材料で作製された構造物材はかなり重くなるため、その使用範囲は限られていた。下記に挙げるように、軽量な放射線遮蔽効果がある構造体を作製するため、放射線遮蔽効果があって比重が小さいB4C粉末やBaSO4粉末を樹脂又は金属と複合化した材料が提案されている。しかし、構造体中における、これらの放射線遮蔽効果がある粉末の含有量が低く、その応用範囲が限定されるという問題点があった。 Conventional radiation shielding materials generally use metallic lead or metallic tungsten. However, these materials have a large specific gravity, and structural materials made of materials with a large specific gravity are quite heavy, so the range of use is limited. As described below, in order to produce a lightweight structure with a radiation shielding effect, a material has been proposed in which B 4 C powder or BaSO 4 powder, which has a radiation shielding effect and a small specific gravity, is combined with a resin or a metal. However, there is a problem in that the content of these powders with a radiation shielding effect in the structure is low, limiting the range of application.
特許文献1では、下記のようなB4Cを含有してなるアルミニウム放射線遮蔽体を製造する方法が提案されている。具体的には、炭化ホウ素(B4C)粉末とアルミニウム粉末からなる混合粉末の圧粉体を作製し、真空焼結、HIP、ホットプレスで焼結温度が10~50℃の低い温度で焼結し、B4Cとアルミニウムをなじませてから加熱溶解して鋳造した放射線遮蔽体が提案されている。この方法では、放射線遮蔽体中のB4Cの含有量は0.5~5質量%以下の範囲に限られており、それ以上の含有量では鋳造溶湯の粘性が高くなり鋳造が困難とされている。従って、放射線遮蔽効果がより大きい、B4Cの含有量が5v%を超える放射線遮蔽体を製造するのが困難であった。
また、特許文献2には、炭化ホウ素(B4C)粒子と、ホウ酸アルミニウムウイスカーの混合物に無機バインダーなどを添加して成形し、成形物をアルゴン雰囲気中で、1250℃で4時間の高温条件で焼結してプリフォームを作製し、該プリフォームにアルミニウム合金の溶湯を高圧で含浸して放射線遮蔽複合体を作製することが開示されている。この方法では、炭化ホウ素とセラミックスウイスカーとを混合すること、また、1100~1400℃の高い温度で焼結することでアルミニウムの高圧含浸に耐えるプリフォームを作製して、アルミニウム合金の溶湯を含浸し、複合体を作製している。この方法は、プリフォームを高温で作製しなければならないのでコストが高く、さらに、炭化ホウ素の含有量が1~15w%しか含有できないという問題点があり、放射線遮蔽複合体中の炭化ホウ素の含有率を高くできなかった。
また、特許文献3には、炭化ホウ素(B4C)に代表されるホウ素含有セラミック粉末と、アルミニウムを含んでなる金属粉末の混合物から作製されたプリフォームの頂部に、580℃~610℃で溶融するアルミニウム合金の固体片を置き、該固体片が溶融する溶浸温度に加熱して1分間~24時間かけて溶浸して、複合体を得ることが開示されている。本発明者らの検討によれば、この方法では、プリフォームにアルミニウム合金を自然含浸(溶浸)させているので長時間反応させる必要があり、また、空気中に不安定なAl4C3ができるのと、プリフォームへの含浸が100%行かない場合があり、緻密で安定した放射線遮蔽複合体を得ることができなかった。
また、特許文献4では、炭化ホウ素粉末、アルミニウム合金粉末の混合粉、或いは、その混合圧粉体を所定の温度まで加熱して保持し、半溶融状態にある条件下で鍛造成形又は圧延成形して複合体を製造する方法が提案されている。本発明者らの検討によれば、この方法では、高温で成形するので面積が大きな複合体や肉厚の複合体を製造することができなかった。また、この技術では半溶融の状態で強制的に鍛造するので、放射線遮蔽粉体とアルミニミウム合金が不均一になったり、10mm以上の肉厚な製品が製造できないという問題があった。
また、特許文献5では、ボロンを含むアルミニウム合金の素地にボロン繊維を複合化させた容器用材料が提案されている。しかし、ボロン繊維含有率が未だ低く、また、ボロン繊維が高価であるので使用範囲が限られていた。
上記に挙げたように、従来技術の放射線遮蔽材料は、放射線遮蔽粉体に、金属鉛や金属タングステンを使用する場合は重量が大きくなったり、或いは、炭化ホウ素(B4C)や硫酸バリウム(BaSO4)に代表される粉末等を用いた場合のいずれの複合体においても、放射線遮蔽効果がある粉末の含有量が低く、また、高い含有量を実現することができていなかった。また、従来技術として、石膏やゴム、或いは樹脂に放射線遮蔽粉末を混合させた素材の提案がされている。しかし、ゴムをマトリックスとして使用した素材の場合は、有機物なので200℃以上の長時間の使用が困難とされている。また、石膏をマトリックスとした素材の場合は、100℃以上の温度で長時間使用すると石膏の脱水分解反応が起こり、高温での長時間使用ができないという問題があった。 As mentioned above, the radiation shielding materials of the prior art are heavy when metallic lead or metallic tungsten is used as the radiation shielding powder, or when powders such as boron carbide (B 4 C) or barium sulfate (BaSO 4 ) are used, the content of the powder having a radiation shielding effect is low in any composite, and a high content could not be realized. In addition, as a prior art, a material in which a radiation shielding powder is mixed with gypsum, rubber, or resin has been proposed. However, in the case of a material using rubber as a matrix, it is difficult to use it for a long time at 200°C or higher because it is an organic matter. In addition, in the case of a material using gypsum as a matrix, there is a problem that a dehydration reaction of gypsum occurs when it is used for a long time at a temperature of 100°C or higher, and it is not possible to use it for a long time at a high temperature.
上記した従来技術の実情に対して、本発明者らは、B4C粉末やBaSO4粉末、またはその他の、酸化ガドリニウム、酸化ストロンチウム、酸化鉄等の放射線遮蔽粉体の含有率が高い材料(素材)の含有量を低含有率から高含有率までコントロールでき、しかも高温で使用できる材料を調製できる方法が開発されれば、構造部材(構造体)、放射線関連機械の部品としての放射線遮蔽応用範囲が、格段に増えると考えた。また、比重が10以上と大きいタングステン粉末やモリブデン粉末等の放射線遮蔽粉体であっても、放射線遮蔽効果が安定して発揮できる程度の含有量で他の材料と複合化させ、複合体として軽量な材料にすることができれば、用途によっては使用できるので使用範囲が格段に増えると考えた。 In view of the above-mentioned state of the prior art, the present inventors considered that if a method could be developed to control the content of materials (raw materials) with a high content of radiation shielding powders such as B4C powder, BaSO4 powder, or other gadolinium oxide, strontium oxide, iron oxide, etc., from low to high, and to prepare materials that can be used at high temperatures, the range of radiation shielding applications as structural members (structures) and parts of radiation-related machines would be significantly expanded. In addition, even if radiation shielding powders such as tungsten powder and molybdenum powder, which have a specific gravity of 10 or more, are combined with other materials at a content level that allows stable radiation shielding effect to be exerted, and a lightweight material is obtained as a composite, the range of use would be significantly expanded, as it can be used depending on the application.
本発明者らは、従来技術の実情に対して、実用性の高い放射線遮蔽機能を有する複合体材料として、下記の特性を有するものが待望されているとの認識をもった。すなわち、高強度で放射線遮蔽粉体の含有率が高い、特に、含有率が3v%以上、好ましくは60v%以上、さらに好ましくは85v%までのものであって、肉厚が5mm以上、好ましくは10mm以上で、放射線遮蔽効果が大きく、軽量、大型構造体にも使用できる複合体、建築用壁材、機械の保護構造体、さらには、いずれも熱伝導が大きい、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金(以下、これらを「アルミニウム等」と呼ぶ場合もある)との複合体が待望されているとの認識をもった。なお、低融点金属は亜鉛、錫及び鉛以外であっても本発明の目的を損なわない金属であれば、使用することも可能である。本明細書では、体積%のことを「v%」とも表記し、質量%のことを「w%」とも表記する。 The present inventors recognized that, in light of the current state of the art, a composite material having the following characteristics is desired as a highly practical radiation shielding material. That is, the present inventors recognized that a composite material having high strength and a high content of radiation shielding powder, particularly a content of 3v% or more, preferably 60v% or more, and more preferably up to 85v%, a thickness of 5mm or more, preferably 10mm or more, a high radiation shielding effect, lightweight, and usable for large structures, building wall materials, machine protective structures, and further a composite material of a low melting point metal selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin, and lead, or a low melting point alloy of said low melting point metal and other metals (hereinafter, these may be referred to as "aluminum, etc."), all of which have high thermal conductivity, is desired. It is to be noted that low melting point metals other than zinc, tin, and lead can also be used as long as they do not impair the object of the present invention. In this specification, volume % is also written as "v%" and mass % is also written as "w%".
従って、本発明の目的は、放射線遮蔽機能を有する粉末(放射線遮蔽粉体)を高い含有率で含む放射線遮蔽効果が大きい新規な構成の複合体を開発することである。また、本発明の目的は、放射線遮蔽粉体が、例えば、3v%~85v%の低含有率から高含有率まで用途に応じてコントロールされた多様な複合体であって、建築用又は機械を構成する部品や部材などの構造体に必要な程度の強度を持つ複合体を開発することである。さらに、本発明の目的は、耐熱性があり熱伝導が大きいアルミニウム金属粉末又はアルミニウム合金粉末又はセラミックス粉末との複合体で、アルミニウム金属又はアルミニウム合金の溶湯をマトリックスとする、放射線遮蔽粉体との優れた複合体を提供できる新たな技術を開発することである。 Therefore, the object of the present invention is to develop a composite of a new configuration with a high radiation shielding effect, containing a high content of powder with radiation shielding function (radiation shielding powder). Another object of the present invention is to develop a variety of composites in which the radiation shielding powder content is controlled depending on the application, for example, from a low content of 3v% to 85v%, to a high content, and which has the strength required for structures such as parts and members that make up buildings or machines. A further object of the present invention is to develop a new technology that can provide an excellent composite with radiation shielding powder, which is a composite with aluminum metal powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder that has heat resistance and high thermal conductivity, and has a matrix of molten aluminum metal or aluminum alloy.
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明では、下記の放射線遮蔽機能を有する複合体を提供する。
[1]放射線遮蔽効果がある粉体が複合化されてなる該粉体を合計で3体積%以上、85体積%以下の範囲内で含有してなる放射線遮蔽機能を有する複合体であって、
酸化ガドリニウム粉末、炭化ホウ素粉末、ホウ素粉末、酸化ホウ素粉末、硫酸バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、タングステン粉末、酸化タングステン粉末、タングステンカーバイド粉末、モリブデン粉末、酸化モリブデン粉末、鉄粉末、酸化鉄粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の前記放射線遮蔽効果がある粉体と、粉末状ではないシリカ系バインダーとを含有してなる混合物からなる成形・焼成物である多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙の全部に、溶融した、融点が200℃以上900℃以下である、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金の少なくともいずれかが含浸・充填されて固化して複合化されてなる構成の、或いは、該多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙の少なくとも25体積%以上に、液状の有機無機封孔剤が含浸されて固化して複合化されてなる構成のものであり、且つ、
前記粉末状ではないシリカ系バインダーが、前記放射線遮蔽粉体が分解されることのない温度で前記成形・焼成物である多孔質の成型体(プリフォーム)を形成できる特性のものであることを特徴とする放射線遮蔽機能を有する複合体。
The above object can be achieved by the present invention, which provides a composite having a radiation shielding function as described below.
[1] A composite having a radiation-shielding function, comprising a powder having a radiation-shielding effect, the powder being composited in a total amount of 3 volume % or more and 85 volume % or less,
A porous composition which is a molded and fired product made of a mixture containing one or more types of powder having a radiation shielding effect selected from the group consisting of gadolinium oxide powder, boron carbide powder, boron powder, boron oxide powder, barium sulfate powder, strontium oxide powder, tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, molybdenum powder, molybdenum oxide powder, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide, and a silica-based binder that is not in powder form. The voids in the molded body (preform) are all impregnated and filled with at least one of a molten low-melting point metal selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin and lead, which has a melting point of 200°C or more and 900°C or less, and then solidified to form a composite, or at least 25 volume % or more of the voids in the porous molded body (preform) are impregnated with a liquid organic/inorganic sealing agent, which is then solidified to form a composite, and
A composite having a radiation-shielding function, wherein the non-powdered silica-based binder has a property capable of forming a porous molded body (preform), which is the molded and fired product, at a temperature at which the radiation-shielding powder is not decomposed.
上記の放射線遮蔽機能を有する複合体の好ましい形態としては、下記が挙げられる。
[2]前記粉末状ではないシリカ系バインダーが、水ガラス(ケイ酸ソーダ)、コロイダルシリカ、液状シリコーン樹脂又はシリコーン樹脂を有機溶媒に溶解してなるシリコーン樹脂溶液及び900℃以下の温度で加熱硬化してなるシリカと有機物からなるシリカアルコキシドからなる群から選ばれる少なくともいずれかである液状のシリカ系バインダーであり、前記混合物は、前記放射線遮蔽粉体100質量部に対して、前記液状のシリカ系バインダーをSiO2換算で0.5~10質量部添加されてなるものである上記[1]に記載の放射線遮蔽機能を有する複合体。
Preferred forms of the above-mentioned complex having a radiation shielding function are as follows.
[2] The composite having a radiation-shielding function according to the above item [1], wherein the non-powdered silica-based binder is at least one liquid silica-based binder selected from the group consisting of water glass (sodium silicate), colloidal silica, a liquid silicone resin, a silicone resin solution obtained by dissolving a silicone resin in an organic solvent, and a silica alkoxide made of silica and an organic substance and cured by heating at a temperature of 900°C or less, and the mixture is obtained by adding 0.5 to 10 parts by mass of the liquid silica-based binder in terms of SiO2 to 100 parts by mass of the radiation-shielding powder.
[3]前記液状有機無機封孔剤が、前記多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙内に有機無機封孔剤の固化物及び/又は有機無機封孔剤の加熱処理物として存在しており、該有機無機封孔剤の固化物及び/又は該有機無機封孔剤の加熱処理物が、含浸される前における多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙100体積%のうちの25体積%以上を占めてなり、且つ、含浸後におけるプリフォーム全体を100体積%とした場合に、5体積%以上を前記有機無機封孔剤の固化物及び/又は有機無機封孔剤の加熱処理物が占める上記[1]又は[2]に記載の放射線遮蔽機能を有する複合体。 [3] The liquid organic/inorganic pore-shielding agent is present in the voids of the porous molded body (preform) as a solidified organic/inorganic pore-shielding agent and/or a heat-treated organic/inorganic pore-shielding agent, and the solidified organic/inorganic pore-shielding agent and/or the heat-treated organic/inorganic pore-shielding agent occupy 25% by volume or more of the 100% by volume of the voids of the porous molded body (preform) before impregnation, and when the entire preform after impregnation is taken as 100% by volume, the solidified organic/inorganic pore-shielding agent and/or the heat-treated organic/inorganic pore-shielding agent occupy 5% by volume or more.
[4]前記液状の有機無機封孔剤が、粘度が50mPa・s以下の低粘性で、且つ、不揮発成分を30質量%以上含有してなる、
メチルシリケートSi(OCH3)4或いは該メチルシリケートが一部加水分解してなる2量体、4量体のオリゴマーとし、不揮発成分が30質量%以上になるように調整された液状メチルシリケート化合物、
エチルシリケートSi(OC2H5)4或いは該エチルシリケートが一部加水分解してなる2量体、4量体のオリゴマーとし、不揮発成分が30質量%以上になるように調整された液状エチルシリケート化合物、
シロキサン結合を有し、不揮発成分が30質量%以上になるように調整されたシリコーン樹脂或いはその誘導体、
アルコキシシラン誘導体であって、空気中の水分と反応して縮合反応して、シリコーン酸素有機物(Si-O-R)を生成する液状のアルコキシシラン化合物からなる群から選ばれる少なくともいずれかである、上記[1]~[3]のいずれか1に記載の放射線遮蔽機能を有する複合体。
[4] The liquid organic/inorganic sealing agent has a low viscosity of 50 mPa·s or less and contains 30 mass% or more of non-volatile components.
A liquid methyl silicate compound which is methyl silicate Si(OCH 3 ) 4 or a dimer or tetramer oligomer obtained by partially hydrolyzing the methyl silicate, and which is adjusted so that the non-volatile component is 30 mass % or more;
A liquid ethylsilicate compound which is ethylsilicate Si(OC 2 H 5 ) 4 or a dimer or tetramer oligomer obtained by partially hydrolyzing the ethylsilicate, and which is adjusted so that the non-volatile component is 30 mass % or more;
A silicone resin or a derivative thereof having a siloxane bond and adjusted so that the non-volatile component content is 30% by mass or more;
The composite having a radiation-shielding function according to any one of the above [1] to [3], which is at least one selected from the group consisting of liquid alkoxysilane compounds which are alkoxysilane derivatives and react with moisture in the air to undergo a condensation reaction to generate silicone-oxygen organic compounds (Si—O—R).
本発明は、別の実施形態として下記の放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法を提供する。
[5]溶融した、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金の少なくともいずれかをマトリックスとし、放射線遮蔽効果がある粉体を合計で3体積%以上、85体積%以下の範囲内で含有してなる放射線遮蔽機能を有する複合体を調製するための複合体の製造方法であって、
酸化ガドリニウム粉末、炭化ホウ素粉末、酸化ホウ素粉末、ホウ素粉末、硫酸バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、タングステン粉末、酸化タングステン粉末、タングステンカーバイド粉末、モリブデン粉末、酸化モリブデン粉末、鉄粉末、酸化鉄粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の前記放射線遮蔽効果がある粉体に、粉末状ではないシリカ系バインダーを加えて混合してなる混合物を成形した後に、得られた成型体を300℃以上、900℃以下の温度で焼成して多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程、及び、
該工程で得た多孔質成型体(プリフォーム)に、300℃以上、900℃以下の温度で溶融した、融点が200℃以上、900℃以下である、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金の少なくともいずれかの溶湯を鋳造して、20MPa以上、200MPa以下の高圧で、前記多孔質成型体(プリフォーム)内に前記溶湯の含浸をさせる目的で3分間~15分間保持した後に、前記溶湯が含浸した状態の複合体を15分間以内に取り出して冷却して、該複合体中の放射線遮蔽粉体の分解を抑制する工程、を有することを特徴とする放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法。
As another embodiment, the present invention provides the following method for producing a composite having a radiation shielding function.
[5] A method for producing a composite having a radiation-shielding function, comprising: a matrix of at least one of a molten low-melting-point metal selected from the group consisting of aluminum metal, an aluminum alloy, zinc, tin, and lead, or a low-melting-point alloy of said low-melting-point metal and another metal; and a powder having a radiation-shielding effect in a total amount of 3 vol% or more and 85 vol% or less, the method comprising the steps of:
a step of adding a non-powdered silica-based binder to one or more types of powder having a radiation shielding effect selected from the group consisting of gadolinium oxide powder, boron carbide powder, boron oxide powder, boron powder, barium sulfate powder, strontium oxide powder, tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, molybdenum powder, molybdenum oxide powder, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide, to form a mixture, and then firing the resulting molded body at a temperature of 300° C. or higher and 900° C. or lower to produce a porous molded body (preform);
a step of casting a molten metal of at least one of a low-melting-point metal selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin and lead, which has a melting point of 200°C to 900°C, into the porous molded body (preform) obtained in the step, holding the molten metal at a high pressure of 20 MPa to 200 MPa for 3 to 15 minutes in order to impregnate the porous molded body (preform) with the molten metal, and then removing the composite impregnated with the molten metal within 15 minutes and cooling it, thereby suppressing decomposition of the radiation-shielding powder in the composite.
[6]放射線遮蔽効果がある粉体が複合化されてなる該粉体を合計で3体積%以上、85体積%以下の範囲内で含有してなる複合体を調製する放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法であって、
酸化ガドリニウム粉末、炭化ホウ素粉末、酸化ホウ素粉末、ホウ素粉末、硫酸バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、タングステン粉末、酸化タングステン粉末、タングステンカーバイド粉末、モリブデン粉末、酸化モリブデン粉末、鉄粉末、酸化鉄粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の前記放射線遮蔽効果がある粉体に、粉末状ではないシリカ系バインダーを加えて混合してなる混合物を成形した後に、得られた成型体を300℃以上、900℃以下の温度で焼成して多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程、
該多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程で得た多孔質成型体(プリフォーム)の空隙に、不揮発成分を30質量%以上含有した粘度が50mPa・s以下である液状の有機無機封孔剤を、真空含浸させた後、或いは、真空含浸後に加圧して10気圧以下の圧力で含浸させた後、200℃以上、900℃以下の温度に加熱して、前記液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物を、前記多孔質成型体(プリフォーム)の空隙100体積%対して25体積%以上残存させて、前記放射線遮蔽粉体と液状の前記有機無機封孔剤に由来する成分と複合化する複合化工程、を有することを特徴とする放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法。
[6] A method for producing a composite having a radiation-shielding function, comprising preparing a composite containing a powder having a radiation-shielding effect in a total amount of 3 volume % or more and 85 volume % or less, the powder being composited, the method comprising the steps of:
a step of adding a non-powdered silica-based binder to one or more types of powder having a radiation shielding effect selected from the group consisting of gadolinium oxide powder, boron carbide powder, boron oxide powder, boron powder, barium sulfate powder, strontium oxide powder, tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, molybdenum powder, molybdenum oxide powder, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide, to form a mixture, and then firing the obtained molded body at a temperature of 300° C. or more and 900° C. or less to prepare a porous molded body (preform);
and a compounding step of: impregnating voids of the porous molded body (preform) obtained in the step of producing the porous molded body (preform) with a liquid organic/inorganic sealing agent containing 30% by mass or more of non-volatile components and having a viscosity of 50 mPa s or less, or impregnating the voids at a pressure of 10 atmospheres or less by pressurizing the liquid organic/inorganic sealing agent after vacuum impregnation, and then heating the liquid organic/inorganic sealing agent to a temperature of 200° C. or more and 900° C. or less, so that a solidified product of the liquid organic/inorganic sealing agent and/or a heat-treated product of the liquid organic/inorganic sealing agent remains in an amount of 25% by volume or more relative to 100% by volume of the voids of the porous molded body (preform), thereby compounding the radiation-shielding powder with a component derived from the liquid organic/inorganic sealing agent.
上記の[5]又は[6]の放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法の好ましい形態としては、下記が挙げられる。
[7]前記液状の有機無機封孔剤が、粘度が50mPa・s以下の低粘性で、且つ、不揮発成分を30質量%以上含有してなる、
メチルシリケートSi(OCH3)4或いは該メチルシリケートが一部加水分解してなる2量体、4量体のオリゴマーとし、不揮発成分が30質量%以上になるように調整された液状メチルシリケート化合物、
エチルシリケートSi(OC2H5)4或いは該エチルシリケートが一部加水分解してなる2量体、4量体のオリゴマーとし、不揮発成分が30質量%以上になるように調整された液状エチルシリケート化合物、
シロキサン結合を有し、不揮発成分が30質量%以上になるように調整されたシリコーン樹脂或いはその誘導体、
アルコキシシラン誘導体であって、空気中の水分と反応して縮合反応して、シリコーン酸素有機物(Si-O-R)を生成する液状のアルコキシシラン化合物からなる群から選ばれる少なくともいずれかである、上記[6]に記載の放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法。
A preferred embodiment of the method for producing the composite having a radiation-shielding function described above in [5] or [6] is as follows.
[7] The liquid organic/inorganic sealing agent has a low viscosity of 50 mPa·s or less and contains 30 mass% or more of non-volatile components.
A liquid methyl silicate compound which is methyl silicate Si(OCH 3 ) 4 or a dimer or tetramer oligomer obtained by partially hydrolyzing the methyl silicate, and which is adjusted so that the non-volatile component is 30 mass % or more;
A liquid ethylsilicate compound which is ethylsilicate Si(OC 2 H 5 ) 4 or a dimer or tetramer oligomer obtained by partially hydrolyzing the ethylsilicate, and which is adjusted so that the non-volatile component is 30 mass % or more;
A silicone resin or a derivative thereof having a siloxane bond and adjusted so that the non-volatile component content is 30% by mass or more;
The method for producing the composite having a radiation-shielding function according to the above item [6], wherein the alkoxysilane derivative is at least one selected from the group consisting of liquid alkoxysilane compounds which react with moisture in the air to undergo a condensation reaction to produce a silicone-oxygen-organic compound (Si—O—R).
[8]前記粉末状ではないシリカ系バインダーが、水ガラス(ケイ酸ソーダ)、コロイダルシリカ、液状シリコーン樹脂又はシリコーン樹脂を有機溶媒に溶解してなるシリコーン樹脂溶液及び900℃以下の温度で加熱硬化してなるシリカと有機物からなるシリカアルコキシドからなる群から選ばれる少なくともいずれかである液状のシリカ系バインダーであり、前記混合物は、前記放射線遮蔽粉体100質量部に対して、前記液状のシリカ系バインダーをSiO2換算で0.5~10質量部添加されてなるものである上記[5]~[7]のいずれか1に記載の放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法。 [8] The method for producing a composite having a radiation-shielding function according to any one of the above [5] to [7], wherein the non-powdered silica-based binder is at least one liquid silica-based binder selected from the group consisting of water glass (sodium silicate), colloidal silica, a liquid silicone resin, a silicone resin solution obtained by dissolving a silicone resin in an organic solvent, and a silica alkoxide made of silica and an organic substance and heated and cured at a temperature of 900°C or less, and the mixture is obtained by adding 0.5 to 10 parts by mass, in terms of SiO2 , of the liquid silica-based binder to 100 parts by mass of the radiation-shielding powder.
[9]さらに、前記多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程で、前記放射線遮蔽粉体にアルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末又はセラミックス粉末を加えて、該アルミニウム金属粉末又はアルミニウム合金粉末又は該セラミックス粉末と前記放射線遮蔽粉体との合計を100質量%とした場合に、前記粉末状ではないシリカ系バインダーをSiO2換算で0.5~10質量%添加して多孔質成型体(プリフォーム)を作製する上記[5]又は[8]に記載の放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法。 [9] The method for producing a composite having a radiation-shielding function according to the above item [5] or [8], further comprising adding aluminum powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder to the radiation-shielding powder in such a manner that, when the total of the aluminum metal powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder, and the radiation-shielding powder is taken as 100 mass%, 0.5 to 10 mass% of the non-powdered silica-based binder is added in terms of SiO2 to produce a porous molded body (preform).
従来、放射線遮蔽粉末を含む構造体は、アルミニウム、ゴム、樹脂に放射線遮蔽粉末を混合して複合体として製造するのが一般的であった。これに対し、本発明によれば、低充填率から高充填率にコントロールされた放射線遮蔽粉末を含む成型体(プリフォーム)を用いてなる点を同様の構成とし、該成型体(プリフォーム)の空隙の全部にアルミニウム等の溶湯が含浸されて固化した状態で複合化されてなる構成の放射線遮蔽機能を有する複合体、或いは、上記成型体(プリフォーム)の空隙の少なくとも25体積%以上に、液状の有機無機封孔剤が含浸して固化して複合化されてなる構成の放射線遮蔽機能を有する複合体が安定して提供される。また、本発明の各製造方法を複合体の使用目的に合わせて適用し、上記した2種類の構成を巧みに利用することで、例えば、放射線遮蔽粉体が低充填率から高充填率にコントロールされ、且つ、目的に合った強度を示す優れた放射線遮蔽機能を有する、所望する特性に適合した実用価値の高い各種の複合体を安定して得ることができる。本発明の技術の特徴は、以下の通りである。 Conventionally, structures containing radiation shielding powders have generally been manufactured as composites by mixing the radiation shielding powder with aluminum, rubber, or resin. In contrast, according to the present invention, a composite having a radiation shielding function, which is similar in configuration to the above, is made by using a molded body (preform) containing radiation shielding powder whose filling rate is controlled from low to high, and in which all of the voids in the molded body (preform) are impregnated with molten aluminum or the like and solidified to form a composite, or a composite having a radiation shielding function, which is impregnated with a liquid organic/inorganic sealing agent in at least 25% by volume or more of the voids in the molded body (preform) and solidified to form a composite, is stably provided. In addition, by applying each manufacturing method of the present invention according to the intended use of the composite and skillfully utilizing the above two types of configuration, it is possible to stably obtain various composites having high practical value and suitable for desired characteristics, for example, in which the filling rate of the radiation shielding powder is controlled from low to high, and which have excellent radiation shielding function with strength suited to the purpose. The features of the technology of the present invention are as follows.
本発明の第1の特徴は、本発明で規定する、酸化ガドリニウム(Gd2O3)粉末、炭化ホウ素(B4C)粉末、酸化ホウ素(B2O3)粉末、ホウ素(B)粉末、硫酸バリウム(BaSO4)粉末、酸化ストロンチウム(SrO)粉末、タングステン(W)粉末、酸化タングステン(W2O3)粉末、タングステンカーバイド(WC)粉末、モリブデン(Mo)粉末、酸化モリブデン(MoO3)粉末、鉄(Fe)粉末、酸化鉄(Fe2O3)粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる機能性や特性が異なる多くの放射線遮蔽粉体群から、使用目的等に応じて適宜に選択した1種類又は2種類以上の放射線遮蔽粉体を用いることができる点が挙げられる。すなわち、本発明によれば、単独又は色々な組み合わせの放射線遮蔽粉体から構成されてなる多様な放射線遮蔽複合体の提供が可能になる。 A first feature of the present invention is that one or more types of radiation-shielding powders appropriately selected from a group of radiation-shielding powders having different functionality and characteristics, including gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) powder, boron carbide (B 4 C) powder, boron oxide (B 2 O 3 ) powder, boron (B) powder, barium sulfate (BaSO 4 ) powder , strontium oxide (SrO) powder, tungsten (W) powder, tungsten oxide (W 2 O 3 ) powder, tungsten carbide (WC) powder, molybdenum (Mo) powder, molybdenum oxide (MoO 3 ) powder, iron (Fe) powder, iron oxide (Fe 2 O 3 ) powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide, can be used according to the purpose of use, etc. In other words, according to the present invention, it is possible to provide a variety of radiation-shielding composites composed of a single radiation-shielding powder or various combinations of radiation-shielding powders.
本発明の複合体を構成する放射線遮蔽粉体群の内、例えば、ホウ素を含む炭化ホウ素は中性子線に対して、また、タングステン又はタングステンカーバイドはγ線及びX線に対して、バリウムを含む硫酸バリウムはX線、γ線に対して、それぞれ放射線の遮蔽効果があると言われている。これに対し、本発明によれば、下記に挙げるように、放射線遮蔽機能が異なる多様な構成の複合体の提供が実現可能になる。すなわち、本発明で規定する特定の放射線遮蔽粉体群の各粉末単体と、アルミニウム等の溶湯或いは液状の有機無機封孔剤を含浸させて固化してなる複合体だけでなく、例えば、炭化ホウ素とタングステン、炭化ホウ素と硫酸バリウムの2種類、必要に応じて炭化ホウ素とタングステン、硫酸バリウムの3種類の放射線遮蔽粉体と、アルミニウム等の溶湯或いは液状の有機無機封孔剤を含浸させて固化してなる複合体の提供が可能になる。このように、本発明によれば、本発明で規定する放射線遮蔽粉体を適宜に選択することで、X線、γ線と中性子線を同時に遮蔽することができる複合体の提供も可能になる。 Among the radiation shielding powders constituting the composite of the present invention, for example, boron carbide containing boron is said to have a radiation shielding effect against neutron rays, tungsten or tungsten carbide against gamma rays and X-rays, and barium sulfate containing barium against X-rays and gamma rays. In contrast, according to the present invention, it is possible to provide composites of various configurations with different radiation shielding functions, as listed below. That is, it is possible to provide not only composites obtained by impregnating each powder of the specific radiation shielding powder group specified in the present invention with a molten metal or liquid organic/inorganic sealing agent such as aluminum and solidifying it, but also composites obtained by impregnating two types of radiation shielding powders, boron carbide and tungsten, and boron carbide and barium sulfate, or three types of radiation shielding powders, boron carbide and tungsten, and barium sulfate as necessary, with a molten metal or liquid organic/inorganic sealing agent such as aluminum and solidifying it. Thus, according to the present invention, by appropriately selecting the radiation-shielding powder defined in the present invention, it is possible to provide a composite that can simultaneously shield against X-rays, gamma rays, and neutron rays.
本発明の第2の特徴として、例えば、上記に挙げた種々の放射線遮蔽粉体の粒度や配合の調整、また、必要に応じてアルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉体を添加することで、放射線遮蔽粉体の体積率が3v%~85v%まで自由にコンロールされてなる放射線遮蔽機能を有する複合体の提供が可能であることが挙げられる。本発明によれば、特に、高い遮蔽効果が求められる50v%以上の放射線遮蔽粉体の充填率(体積率)を実現した放射線遮蔽機能を有する複合体からなる構造体の製造が可能になる。 The second feature of the present invention is that it is possible to provide a composite having a radiation shielding function in which the volume fraction of the radiation shielding powder can be freely controlled from 3v% to 85v%, for example, by adjusting the particle size and blending of the various radiation shielding powders listed above, and by adding aluminum powder or aluminum alloy powder as necessary. According to the present invention, it is possible to manufacture a structure made of a composite having a radiation shielding function that achieves a filling rate (volume fraction) of the radiation shielding powder of 50v% or more, which is particularly required for a high shielding effect.
本発明の第3の特徴としては、本発明によって提供される放射線遮蔽機能を有する複合体を、下記の異なる2種類の構成のものにできる点が挙げられる。まず、いずれの構成の場合も、本発明で規定する放射線遮蔽粉体群から選択される1種又は2種類以上の放射線遮蔽粉体と、粉末状ではないシリカ系バインダーとを含有してなる混合物からなる成形・焼成物である多孔質の成型体(プリフォーム)を用いる。そして、該多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙の全部に、溶融した、融点が200℃以上、900℃以下である、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金の少なくともいずれかの溶湯が含浸・充填されて固化して複合化されてなる構成の、アルミニウム等をマトリックスとした放射線遮蔽粉体を高い含有率で有する複合体を提供することができる。また、上記した多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙の少なくとも25体積%以上に、液状の有機無機封孔剤を含浸させた後、200℃以上、900℃以下の温度に加熱することで、前記液状の有機無機封孔剤が固化して複合化されてなる、放射線遮蔽粉体を高い含有率で有する別の構成の複合体を提供することができる。 The third feature of the present invention is that the composite having a radiation shielding function provided by the present invention can be made into the following two different configurations. First, in either configuration, a porous molded body (preform) is used, which is a molded and fired product consisting of a mixture containing one or more types of radiation shielding powder selected from the group of radiation shielding powders specified in the present invention and a non-powdered silica-based binder. Then, a composite having a high content of radiation shielding powder with an aluminum matrix can be provided, in which all of the voids in the porous molded body (preform) are impregnated and filled with at least one molten low-melting point metal selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin, and lead, which has a melting point of 200°C or more and 900°C or less, or a low-melting point alloy of the low-melting point metal and other metals, and solidified to form a composite. In addition, by impregnating at least 25% by volume of the voids in the porous molded body (preform) with a liquid organic/inorganic sealing agent and then heating the mixture to a temperature of 200°C or higher and 900°C or lower, the liquid organic/inorganic sealing agent is solidified and composited to provide a composite having a different configuration with a high content of radiation shielding powder.
さらに、上記したいずれの構成の複合体の場合も、プリフォームを作製する際に用いる粉末状ではないシリカ系バインダーが、複合化に用いる放射線遮蔽粉体が分解されることのない温度で、プリフォームを形成できる特性のものであることで、下記の効果が得られる。すなわち、このように構成されてなることで、本発明の放射線遮蔽機能を有する複合体は、本発明で規定する放射線遮蔽粉体が、アルミニウム等又は有機無機封孔剤で結合されてなる強度が高いものになり、加えて使用した放射線遮蔽粉体が分解されることがなく、300℃以上の高温度でも使用できるものになる。以下、本発明の明細書でいう「溶融したアルミニウム」或いは「アルミニウム溶湯」とは、溶融したアルミニウム金属を代表例として記載しものである。すなわち、本発明の明細書では、「溶融したアルミニウム」或いは「アルミニウム溶湯」の語を、溶融したアルミニウム金属のみならず、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金(例えば、錫や鉛を主成分とした低融点合金のはんだ類や、亜鉛合金等)の溶湯も含む意味で記載している。本発明の明細書で「アルミニウム溶湯」と表現している中の、低融点金属又は該低融点合金は、融点が200℃以上のものを意味している。また、本発明では、融点が300℃以上である低融点金属又は該低融点合金を用いることが好ましい。すなわち、本発明者らの検討によれば、融点が300℃未満である低融点金属又は低融点合金を用いた場合は、その用途によっては得られる複合体の耐熱性が十分でない場合があるので好ましくない。 Furthermore, in the case of any of the composites having the above-mentioned configurations, the non-powdered silica-based binder used in preparing the preform has the property of being able to form the preform at a temperature at which the radiation-shielding powder used in the composite is not decomposed, thereby obtaining the following effects. That is, by being configured in this way, the composite having the radiation-shielding function of the present invention has high strength in which the radiation-shielding powder specified in the present invention is bound by aluminum or an organic/inorganic sealing agent, and in addition, the radiation-shielding powder used is not decomposed and can be used at high temperatures of 300°C or more. Hereinafter, in the specification of the present invention, "molten aluminum" or "molten aluminum" is described as a representative example of molten aluminum metal. That is, in the specification of the present invention, the terms "molten aluminum" or "molten aluminum" are described to include not only molten aluminum metal, but also molten aluminum of a low-melting point metal selected from the group consisting of aluminum alloys, zinc, tin, and lead, or a low-melting point alloy of the low-melting point metal and other metals (for example, low-melting point alloy solders mainly composed of tin or lead, and zinc alloys). In the specification of the present invention, the term "molten aluminum" refers to a low-melting point metal or low-melting point alloy having a melting point of 200°C or higher. In addition, in the present invention, it is preferable to use a low-melting point metal or low-melting point alloy having a melting point of 300°C or higher. That is, according to the inventors' investigations, if a low-melting point metal or low-melting point alloy having a melting point of less than 300°C is used, the heat resistance of the resulting composite may not be sufficient depending on the application, so this is not preferable.
本発明の第4の特徴は、本発明者らの検討によれば、放射線遮蔽粉体と複合化する際の溶湯として高温で溶融したアルミニウム金属或いはアルミニウム合金を用いた場合には、下記の課題があったが、この点の問題が解決できた点が挙げられる。本発明によれば、例えば、アルミニウムとの反応で空気中の水分との分解反応を示すAl4C3が生成する炭化ホウ素や、溶融したアルミニウムとの高温での反応によるAl2O3、BaOとSO2への分解反応が生じる硫酸バリウムや、900℃超の温度で、酸化劣化、熱分解、不安定物質の生成が生じる、硫酸ストロンチウム、タングステン、鉄粉末、ホウ酸アルミニウムのような放射線遮蔽粉体であっても原料として利用することができ、安定して300℃以上の温度でも使用可能な複合体を製造することができる。したがって、本発明で規定した通りの多種多様な放射線遮蔽粉体の利用が可能になるので、本発明によれば、複合体の応用範囲を格段に広げることができる。 The fourth feature of the present invention is that, according to the study by the present inventors, when aluminum metal or aluminum alloy melted at high temperature is used as a molten metal for compounding with a radiation-shielding powder, the following problem occurs, but this problem has been solved. According to the present invention, even radiation-shielding powders such as boron carbide, which reacts with aluminum to produce Al 4 C 3 , which shows a decomposition reaction with moisture in the air, barium sulfate, which reacts with molten aluminum at high temperatures to produce Al 2 O 3 , BaO and SO 2 , and strontium sulfate, tungsten, iron powder, and aluminum borate, which undergo oxidative degradation, thermal decomposition, and generation of unstable substances at temperatures above 900°C, can be used as raw materials, and a composite can be produced that can be stably used even at temperatures of 300°C or higher. Therefore, since it is possible to use a wide variety of radiation-shielding powders as specified in the present invention, the present invention can significantly expand the application range of the composite.
図1は、第一の製造方法で行う、プリフォーム2にアルミニウム溶湯1で鋳造する様子を示す模式図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。 The following describes preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments.
本発明を構成する放射線遮蔽機能を有する複合体は、放射線遮蔽効果がある粉体が複合化されてなる該粉体を合計で3体積%以上、85体積%以下の範囲内で含有してなる放射線遮蔽機能を有する複合体であって、前記放射線遮蔽効果がある、酸化ガドリニウム(Gd2O3)粉末、炭化ホウ素(B4C)粉末、酸化ホウ素(B2O3)粉末、ホウ素(B)粉末、硫酸バリウム(BaSO4)粉末、酸化ストロンチウム(SrO)粉末、タングステン(W)粉末、酸化タングステン(W2O3)粉末、タングステンカーバイド(WC)粉末、モリブデン(Mo)粉末、酸化モリブデン(MoO3)粉末、鉄(Fe)粉末、酸化鉄(Fe2O3)粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の放射線遮蔽粉体と、粉末状ではないシリカ系バインダーとを含有してなる混合物からなる成形・焼成物である多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙の全部に、溶融したアルミニウムが含浸・充填されて固化して複合化されてなる構成のもの、或いは、該多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙の少なくとも25体積%以上に、液状の有機無機封孔剤が含浸されて固化して複合化されてなる構成のものであり、且つ、前記粉末状ではないシリカ系バインダーが、前記放射線遮蔽粉体が分解されることのない温度で前記成形・焼成物である多孔質の成型体(プリフォーム)(以下、単にプリフォームとも呼ぶ)を形成できる特性のものであることを特徴とする。 The radiation-shielding composite of the present invention is a composite having a radiation-shielding function, which contains a total of 3 volume % or more and 85 volume % or less of powders having a radiation-shielding effect, the powders being obtained by compounding the powders, and the radiation-shielding powders having the radiation-shielding effect are selected from the group consisting of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) powder, boron carbide (B 4 C) powder, boron oxide (B 2 O 3 ) powder, boron (B) powder, barium sulfate (BaSO 4 ) powder, strontium oxide (SrO) powder, tungsten (W) powder, tungsten oxide (W 2 O 3 ) powder, tungsten carbide (WC) powder, molybdenum (Mo) powder, molybdenum oxide (MoO 3 ) powder, iron (Fe) powder, iron oxide (Fe 2 O 3 ) powder, and the like. a porous molded body (preform) which is a molded and fired product made of a mixture containing one or more types of radiation-shielding powders selected from the group consisting of ferrite powders mainly composed of iron oxide and silica-based binders that are not powdery, and which is impregnated and filled with molten aluminum in all of the voids thereof, and then solidified to form a composite, or a porous molded body (preform) which is impregnated with a liquid organic/inorganic sealing agent in at least 25 volume % or more of the voids thereof, and then solidified to form a composite, and which is characterized in that the non-powdered silica-based binder is capable of forming the porous molded body (preform) (hereinafter, also simply referred to as a preform) which is the molded and fired product, at a temperature at which the radiation-shielding powder is not decomposed.
上記した構成の本発明の放射線遮蔽機能を有する複合体は、例えば、以下に挙げる第一の手段或いは第二の手段からなる本発明の製造方法によって、放射線遮蔽粉体の分解を抑制しながら安定した複合体が得られるので、先に挙げた本発明の種々の効果が得られる使用目的に合致した良好な品質の複合体を、簡便に安定して調製することができる。 The composite having the radiation shielding function of the present invention having the above-mentioned configuration can be produced by the manufacturing method of the present invention comprising, for example, the first or second means described below, which can provide a stable composite while suppressing decomposition of the radiation shielding powder, and therefore a high-quality composite that meets the intended use and provides the various effects of the present invention described above can be easily and stably prepared.
上記した特定の構成からなるプリフォームの空隙の全部に、「溶融したアルミニウム」が含浸・充填されて固化して複合化されてなる構成の本発明の放射線遮蔽機能を有する複合体は、下記の本発明の第一の製造方法によって簡便に安定して調製することができる。なお、先に述べた通り、「溶融したアルミニウム」、「アルミニウム溶湯」は、融点が200℃以上、好ましくは300℃以上、900℃以下である、アルミニウム金属、アルミニウム合金、低融点金属及び低融点合金の少なくともいずれかの溶湯を意味している。 The radiation-shielding composite of the present invention, in which all of the voids in the preform having the specific configuration described above are impregnated and filled with "molten aluminum" and solidified to form a composite, can be easily and stably prepared by the first manufacturing method of the present invention described below. As described above, "molten aluminum" and "molten aluminum" refer to at least one molten aluminum metal, aluminum alloy, low-melting point metal, and low-melting point alloy, each having a melting point of 200°C or higher, preferably 300°C or higher and 900°C or lower.
本発明の第一の製造方法は、アルミニウムをマトリックスとし、放射線遮蔽効果がある粉体を合計で3体積%以上、85体積%以下の範囲内で含有してなる放射線遮蔽機能を有する複合体を調製するための複合体の製造方法であって、酸化ガドリニウム粉末、炭化ホウ素粉末、酸化ホウ素粉末、ホウ素粉末、硫酸バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、タングステン粉末、酸化タングステン粉末、タングステンカーバイド粉末、モリブデン粉末、酸化モリブデン粉末、鉄粉末、酸化鉄粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の前記放射線遮蔽効果がある粉体に、粉末状ではないシリカ系バインダーを加えて混合してなる混合物を成形した後に、得られた成型体を300℃以上、900℃以下の温度で焼成して多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程、及び、該工程で得たプリフォームに、300℃以上、900℃以下の温度でアルミニウム溶湯を鋳造して、20MPa以上、200MPa以下の高圧で、前記プリフォーム内に前記アルミニウム溶湯を含浸させる目的で3分間~15分間、例えば、3~5分間程度保持した後に、前記アルミニウム溶湯が含浸した状態の複合体を直ちに取り出して冷却して、該複合体中の放射線遮蔽粉体の分解、Al4C3等の不安定物質の生成を抑制する工程、を有することを特徴とする。 The first manufacturing method of the present invention is a method for preparing a composite having a radiation shielding function, which contains an aluminum matrix and a powder having a radiation shielding effect in a total amount within the range of 3 volume % or more and 85 volume % or less, and the powder is one or more types of powder having a radiation shielding effect selected from the group consisting of gadolinium oxide powder, boron carbide powder, boron oxide powder, boron powder, barium sulfate powder, strontium oxide powder, tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, molybdenum powder, molybdenum oxide powder, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide. The method is characterized by comprising the steps of: molding a mixture obtained by adding a non-powdered silica-based binder to a certain powder and mixing the mixture; and firing the obtained molded body at a temperature of 300° C. or more and 900° C. or less to produce a porous molded body (preform); and casting molten aluminum into the preform obtained in the step at a temperature of 300° C. or more and 900° C. or less, and holding the preform at a high pressure of 20 MPa or more and 200 MPa or less for 3 to 15 minutes, for example, for about 3 to 5 minutes, in order to impregnate the preform with the molten aluminum. Thereafter, the composite in a state in which the molten aluminum is impregnated is immediately taken out and cooled, thereby suppressing decomposition of the radiation shielding powder in the composite and generation of unstable substances such as Al4C3 .
本発明の第一の製造方法では、さらに、前記プリフォームを作製する工程で、前記放射線遮蔽粉体に、アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末又はセラミックス粉末を加えて、該アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末又は該セラミックス粉末と前記放射線遮蔽粉体との合計を100質量%とした場合に、前記粉末状ではないシリカ系バインダーをSiO2換算で0.5~10質量%添加してプリフォームを作製することもできる。このように構成することで、アルミニウム又はアルミニウム合金をマトリックスとし、放射線遮蔽効果がある粉体を合計で3体積%以上85体積%以下の範囲内で適宜にコントロールして含有してなる放射線遮蔽機能を有する複合体の調製を、より容易にすることができる。この点については後述する。 In the first manufacturing method of the present invention, further, in the step of preparing the preform, aluminum powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder may be added to the radiation-shielding powder, and the preform may be prepared by adding 0.5 to 10 mass% of the non-powdered silica-based binder in terms of SiO2 when the total of the aluminum powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder and the radiation-shielding powder is taken as 100 mass%. By configuring in this way, it is possible to more easily prepare a composite having a radiation-shielding function, which contains aluminum or an aluminum alloy as a matrix and a powder having a radiation-shielding effect, the powder being appropriately controlled in a total amount within a range of 3 volume% to 85 volume%. This will be described later.
上記した特定の構成からなるプリフォームの空隙の少なくとも25体積%以上に、液状の有機無機封孔剤が含浸されて固化して複合化されてなる構成の本発明の放射線遮蔽機能を有する複合体は、下記の本発明の第二の製造方法によって簡便に安定して調製することができる。 The radiation-shielding composite of the present invention, which is configured by impregnating at least 25% by volume of the voids in a preform having the specific configuration described above with a liquid organic/inorganic sealing agent and solidifying it to form a composite, can be easily and stably prepared by the second manufacturing method of the present invention described below.
本発明の第二の製造方法は、放射線遮蔽効果がある粉体が複合化されてなる該粉体を合計で3体積%以上、85体積%以下の範囲内で含有してなる複合体を調製する放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法であって、酸化ガドリニウム粉末、炭化ホウ素粉末、酸化ホウ素粉末、ホウ素粉末、硫酸バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、タングステン粉末、酸化タングステン粉末、タングステンカーバイド粉末、モリブデン粉末、酸化モリブデン粉末、鉄粉末、酸化鉄粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の前記放射線遮蔽効果がある粉体に、粉末状ではないシリカ系バインダーを加えて混合してなる混合物を成形した後に、得られた成型体を300℃以上、900℃以下の温度で焼成して多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程、該プリフォームを作製する工程で得たプリフォームの空隙に、不揮発成分を30質量%以上含有した粘度が50mPa・s以下である液状の有機無機封孔剤を、真空含浸させた後、或いは、真空含浸後に加圧して10気圧以下の圧力で含浸させた後、300℃以上、900℃以下の温度に加熱して、前記液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物を、前記プリフォームの空隙100体積%対して25体積%以上残存させて、前記放射線遮蔽粉体と液状の前記有機無機封孔剤に由来する成分と複合化する複合化工程、を有することを特徴とする。 The second manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a composite having a radiation shielding function, which prepares a composite containing a total of 3 volume % or more and 85 volume % or less of powders having a radiation shielding effect, the powders being compounded together, and the composite is formed by adding a non-powdered silica-based binder to one or more types of powders having a radiation shielding effect selected from the group consisting of gadolinium oxide powder, boron carbide powder, boron oxide powder, boron powder, barium sulfate powder, strontium oxide powder, tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, molybdenum powder, molybdenum oxide powder, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide, and mixing the powders to form a mixture. The method is characterized by comprising a step of baking the molded body at a temperature of 300°C or higher and 900°C or lower to produce a porous molded body (preform), and a step of vacuum-impregnating the voids of the preform obtained in the step of producing the preform with a liquid organic/inorganic sealing agent containing 30% by mass or more of non-volatile components and having a viscosity of 50 mPa·s or less, or a step of impregnating the voids of the preform obtained in the step of producing the preform with a pressure of 10 atmospheres or less by pressurizing the liquid organic/inorganic sealing agent, and then heating the liquid organic/inorganic sealing agent to a temperature of 300°C or higher and 900°C or lower, so that 25% by volume or more of the solidified liquid organic/inorganic sealing agent and/or the heat-treated liquid organic/inorganic sealing agent remain relative to 100% by volume of the voids of the preform, thereby compositing the radiation-shielding powder with a component derived from the liquid organic/inorganic sealing agent.
<多孔質成型体(プリフォーム)の作製工程>
以下に、上記した第一及び第二の、本発明の放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法の詳細についてそれぞれ説明する。上記に記載した通り、第一及び第二の製造方法を構成する、多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程は同様である。したがって、まず、プリフォームを作製する工程について説明する。
<Process for producing porous molded body (preform)>
The details of the first and second manufacturing methods of the composite having a radiation shielding function of the present invention will be described below. As described above, the steps of manufacturing a porous molded body (preform) constituting the first and second manufacturing methods are the same. Therefore, the step of manufacturing a preform will be described first.
[原料の放射線遮蔽粉体等]
プリフォームを作製するための原材料に使用する放射線遮蔽粉体として、本発明では、酸化ガドリニウム(Gd2O3)粉末、炭化ホウ素(B4C)粉末、酸化ホウ素(B2O3)粉末、ホウ素粉末、硫酸バリウム(BaSO4)粉末、酸化ストロンチウム(SrO)粉末、タングステン(W)粉末、酸化タングステン(W2O3)粉末、タングステンカーバイド(WC)粉末、モリブデン(Mo)粉末、酸化モリブデン(MoO3)粉末、鉄(Fe)粉末、酸化鉄(Fe2O3)粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上を使用する。従来技術では、放射線遮蔽粉体として鉛粉末や酸化鉛粉末を単味で使用するのが一般的である。しかし、本発明では、これらの放射線遮蔽粉体の利用は、構造体(複合体)として重量が大きくなるのと、環境への影響に配慮することに加え、これらの材料は融点が低く、本発明の複合体を効果的に得るために有用な本発明の製造方法には不向きであるので使用しない。
[Radiation shielding powder raw material, etc.]
In the present invention, as the radiation shielding powder used as the raw material for producing the preform, one or more selected from the group consisting of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) powder, boron carbide (B 4 C) powder, boron oxide (B 2 O 3 ) powder, boron powder, barium sulfate (BaSO 4 ) powder, strontium oxide (SrO) powder, tungsten (W) powder, tungsten oxide (W 2 O 3 ) powder, tungsten carbide (WC) powder, molybdenum (Mo) powder, molybdenum oxide (MoO 3 ) powder, iron (Fe) powder, iron oxide (Fe 2 O 3 ) powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide are used. In the prior art, lead powder or lead oxide powder is generally used alone as the radiation shielding powder. However, in the present invention, the use of these radiation-shielding powders is not used because the weight of the structure (composite) would increase and there is a need to consider the impact on the environment. In addition, these materials have low melting points and are therefore unsuitable for the manufacturing method of the present invention, which is useful for effectively obtaining the composite of the present invention.
本発明では、上記に挙げた放射線遮蔽粉体に加えて複合体における放射線遮蔽粉体の充填率を下げるため、アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末又はセラミックス粉末を添加することができる。このようにすることで、本発明の複合体を構成する放射線遮蔽粉体の充填率(体積率)を広範な状態に自在にコントロールすることが可能になる。この場合には、本発明の製造方法を構成する多孔質成型体(プリフォーム)の作製工程において、本発明で規定する特定の放射線遮蔽粉体に、さらに必要に応じてアルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末又はセラミックス粉末を加え、これら粉末の合計体積100v%に、前記粉末状ではないシリカ系バインダーをSiO2換算で0.5~10質量%(w%)を添加してプリフォームを作製する。その製法は、アルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末又はセラミックス粉末を必要に応じて使用すること以外は本発明の複合体の製造方法と同様である。このため下記の説明では、上記した任意の構成を含めてプリフォームを作製する方法について説明する。 In the present invention, in addition to the radiation-shielding powders listed above, aluminum powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder can be added to reduce the filling rate of the radiation-shielding powder in the composite. In this way, it becomes possible to freely control the filling rate (volume rate) of the radiation-shielding powder constituting the composite of the present invention to a wide range. In this case, in the manufacturing process of the porous molded body (preform) constituting the manufacturing method of the present invention, aluminum powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder is further added as necessary to the specific radiation-shielding powder specified in the present invention, and 0.5 to 10 mass % (w %) of the non-powdered silica-based binder in terms of SiO 2 is added to the total volume of these powders, 100 v %, to manufacture the preform. The manufacturing method is the same as the manufacturing method of the composite of the present invention, except that aluminum powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder is used as necessary. For this reason, in the following explanation, a method of manufacturing a preform including the above-mentioned optional configuration will be explained.
本発明の製造方法で用いる放射線遮蔽粉体及び、必要に応じて使用するアルミニウム粉末又はアルミニウム合金粉末又はセラミックス粉末(以下、「アルミニウム粉末等」とも呼ぶ)の平均粒径は、0.3μm以上500μm以下であることが好ましい。平均粒径を0.3μm以上にする理由は、それよりも小さい平均粒径の材料では、粒子同士が凝集し易く、凝集した状態のいわゆるダマになり易く、また、2種類以上の粉末を用いた場合に均一混合が困難になる恐れがあるので好ましくない。加えて、上記した粉体(粉末)に添加するシリカ系バインダーを均一混合しにくくなるといった傾向もある。また、平均粒径が0.3μm未満の粉末を使用した場合は、プレス成形、CIP成形、鋳込み成形等で成形して得られたプリフォームにおける粉末の充填率が低くなる傾向があるので、本発明を特徴づける放射線遮蔽粉体の体積率(Vf)が高いプリフォームを作製することができなくなる恐れがある。一方、500μmを超える大きい粉末を使用した場合も粉末の充填性に劣り、平均粒径が小さ過ぎる粉末を使用した場合と同様にVfの高いプリフォームを作製できなくなる恐れがある。また、本発明者らの検討によれば、上記したような粗い粒子は表面積が小さいので、放射線遮蔽粉体及び必要に応じて使用するアルミニウム粉末等に添加するシリカ系バインダーによるバイダー効果が低く、強固なプリフォームを作製することができなくなるので、この点でも好ましくない。 The average particle size of the radiation shielding powder used in the manufacturing method of the present invention and the aluminum powder, aluminum alloy powder, or ceramic powder (hereinafter also referred to as "aluminum powder, etc.") used as necessary is preferably 0.3 μm or more and 500 μm or less. The reason for setting the average particle size to 0.3 μm or more is that materials with an average particle size smaller than that tend to aggregate with each other and become so-called lumps in an aggregated state, and when two or more types of powder are used, it is not preferable because it may be difficult to uniformly mix them. In addition, there is a tendency that it becomes difficult to uniformly mix the silica-based binder added to the above-mentioned powder (powder). In addition, when a powder with an average particle size of less than 0.3 μm is used, the powder filling rate in the preform obtained by molding by press molding, CIP molding, casting molding, etc. tends to be low, so there is a risk that it will not be possible to produce a preform with a high volume fraction (Vf) of the radiation shielding powder that characterizes the present invention. On the other hand, when a large powder exceeding 500 μm is used, the powder packing is poor, and there is a risk that a preform with a high Vf cannot be produced, as in the case of using a powder with an average particle size that is too small. In addition, according to the inventors' investigations, since the coarse particles described above have a small surface area, the binder effect of the silica-based binder added to the radiation shielding powder and the aluminum powder used as necessary is low, and it becomes impossible to produce a strong preform, which is also undesirable in this respect.
本発明における放射線遮蔽粉体及び必要に応じて使用するアルミニウム粉末等の「平均粒径」は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径(メジアン径)である。 The "average particle size" of the radiation shielding powder and the aluminum powder used as necessary in this invention is the particle size (median diameter) at an integrated value of 50% in the particle size distribution determined by the laser diffraction/scattering method.
放射線遮蔽粉体の種類、粒度によっても異なるが、本発明者らの検討によれば、本発明の製造方法を構成するプリフォームの作製工程で通常得られるプリフォームの体積率(Vf)は、50v%前後になるのが一般的である。本発明者らの検討によれば、プリフォーム中の放射線遮蔽粉体の体積率Vfを大きくする場合は、大きい平均粒径の粒子と小さい平均粒径の粒子を配合して、大きい粒子の間に小さな粒子が入るように配合することが好ましい。また、本発明において、放射線遮蔽粉体の2種類以上を配合する場合は、互いに平均粒径が異なる同じ種類の放射線遮蔽粉体同士の配合であっても、種類の異なる放射線遮蔽粉体同士の配合であってもよい。本発明において必要なVfのプリフォームを作製したい場合は、予めテスト配合を行ってプリフォームの嵩比重から計算して、プリフォームの作製に用いる粒子の配合を決定すればよい。本発明者らの検討によれば、本発明の製造方法で製造することで、粒子の適宜に行う配合によりVfが85v%までのプリフォームを作製することが可能であり、その結果、これまでの従来技術では製造することができなかった、放射線遮蔽粉体の含有率が高い複合体の提供が実現可能になる。 Although it varies depending on the type and particle size of the radiation shielding powder, according to the study by the inventors, the volume fraction (Vf) of the preform usually obtained in the preform manufacturing process constituting the manufacturing method of the present invention is generally around 50v%. According to the study by the inventors, when increasing the volume fraction Vf of the radiation shielding powder in the preform, it is preferable to mix particles with a large average particle size and particles with a small average particle size so that the small particles are mixed between the large particles. In addition, in the present invention, when two or more types of radiation shielding powder are mixed, it may be a mixture of the same type of radiation shielding powder with different average particle sizes, or a mixture of different types of radiation shielding powder. If it is desired to produce a preform with the required Vf in the present invention, a test mix may be performed in advance and the mixture of particles used to produce the preform may be determined by calculating from the bulk density of the preform. According to the inventors' research, by using the manufacturing method of the present invention, it is possible to produce preforms with a Vf of up to 85v% by appropriately mixing the particles, and as a result, it is possible to provide composites with a high content of radiation shielding powder, which could not be produced using conventional technology up to now.
放射線遮蔽機能を有する複合体の使用では、様々な状況が考えられる。例えば、放射線遮蔽機能を有する構造体中の放射線遮蔽粉体の体積率(Vf)が高い方が、放射線遮蔽効果が大きい。しかし、用途によってはVfが低くてもよい場合や、また、生産コストを考慮して放射線遮蔽粉体のVfを下げる場合も考えられる。これに対し、本発明の製造方法の、必要に応じてアルミニウム粉末等を使用するとした構成の実施形態によれば、本発明で規定する特定の放射線遮蔽粉体にアルミニウム粉末等を必要量添加するという極めて簡便な手段で、作製したプリフォーム中の放射線遮蔽粉体の含有量を適宜に、より広範な範囲にコントロールすることができる。例えば、放射線遮蔽粉体のVfが50v%のプリフォームには、次の工程でアルミニウム溶湯が50v%含浸することになる。これに対して、例えば、アルミニウム粉末を添加して形成されてなるプリフォームを使用すると、プリフォーム中のアルミニウムと、後工程で含浸させた、アルミニウム金属又はアルミニウム合金又は特定の低融点金属又は特定の低融点合金の溶湯(本発明の明細書で表記する「アルミニウム溶湯」)との全量が複合体中のアルミニウムの量になるので、該複合体で作製した放射線遮蔽機能を有する構造体中のアルミニウムの量を多くすることができる。すなわち、アルミニウム粉末等をプリフォームに添加することにより放射線遮蔽機能を有する構造体中の体積率Vfを自由にコントロールすることが可能になる。 In the use of a composite having a radiation shielding function, various situations are conceivable. For example, the higher the volume fraction (Vf) of the radiation shielding powder in the structure having a radiation shielding function, the greater the radiation shielding effect. However, depending on the application, a lower Vf may be acceptable, or the Vf of the radiation shielding powder may be lowered in consideration of production costs. In contrast, according to an embodiment of the manufacturing method of the present invention in which aluminum powder or the like is used as necessary, the content of the radiation shielding powder in the preform produced can be appropriately controlled to a wider range by a very simple means of adding a required amount of aluminum powder or the like to the specific radiation shielding powder specified in the present invention. For example, a preform with a radiation shielding powder Vf of 50 v% will be impregnated with 50 v% molten aluminum in the next process. In contrast, for example, if a preform formed by adding aluminum powder is used, the total amount of aluminum in the preform and the molten aluminum metal or aluminum alloy or specific low melting point metal or specific low melting point alloy impregnated in a later process (referred to as "molten aluminum" in the specification of the present invention) will be the amount of aluminum in the composite, so the amount of aluminum in the structure having a radiation shielding function made from the composite can be increased. In other words, by adding aluminum powder or the like to the preform, it becomes possible to freely control the volume fraction Vf in the structure having a radiation shielding function.
上記したように、例えば、特定の放射線遮蔽粉体の大きい粒子と小さい粒子を併用する配合の採用や、必要に応じて行うアルミニウム粉末等の添加などの手段を適宜に用いることで、本発明の製造方法によれば、放射線遮蔽粉体のVf(充填率)が3v%~85v%である広範囲に配合量がコントロールされた、放射線遮蔽粉体とアルミニウム溶湯からなる複合体の製作を簡便にすることができる。本発明者らの検討によれば、放射線遮蔽粉体の含有率が3v%未満の複合体では、放射線遮蔽効果が低くなり過ぎるので実用的ではない。また、本発明者らの検討によれば、従来技術では、粒子の配合及び様々な成形法を駆使したとしてもVfが85v%以上を実現することは難しい。 As described above, for example, by adopting a combination of large and small particles of a specific radiation-shielding powder, or by appropriately using means such as the addition of aluminum powder or the like as necessary, the manufacturing method of the present invention can easily produce a composite of radiation-shielding powder and molten aluminum, in which the blending amount of the radiation-shielding powder is controlled over a wide range of Vf (filling rate) from 3v% to 85v%. According to the inventors' studies, a composite with a radiation-shielding powder content of less than 3v% is not practical because the radiation shielding effect is too low. Furthermore, according to the inventors' studies, with conventional technology, it is difficult to achieve a Vf of 85v% or more, even if particle blending and various molding methods are used.
[プリフォームを作製する工程]
本発明の製造方法を構成するプリフォームを作製する工程では、まず、下記のようにしてプリフォームの形成材料を用意する。本発明で規定する先に説明した特定の放射線遮蔽粉体群の中から1種類或いは2種類以上の粉末を選択し、必要に応じて添加したアルミニウム粉末等を、ボールミルやパドル式撹拌機等で十分に撹拌混合する。例えば、放射線遮蔽粉体として比重の異なるタングステン粉末(比重:19.3)と、炭化ホウ素粉末(比重:2.52)を用い、必要に応じてアルミニウム粉末(比重:2.7)を混合する場合は、比重の違いによる分離を防ぐため、混合容器全体が回転するV型混合機やドラム缶回転混合機を使用することが好ましい。
[Preform manufacturing process]
In the step of producing a preform constituting the manufacturing method of the present invention, first, a material for forming the preform is prepared as follows. One or more types of powder are selected from the specific radiation-shielding powder group described above and defined in the present invention, and aluminum powder or the like added as necessary is thoroughly stirred and mixed with a ball mill, a paddle-type mixer, or the like. For example, when tungsten powder (specific gravity: 19.3) and boron carbide powder (specific gravity: 2.52) having different specific gravities are used as the radiation-shielding powder, and aluminum powder (specific gravity: 2.7) is mixed as necessary, it is preferable to use a V-type mixer or a drum can rotary mixer in which the entire mixing container rotates in order to prevent separation due to the difference in specific gravity.
次に、上記した本発明で規定する放射線遮蔽粉体と必要に応じて使用するアルミニウム粉末等の混合粉末に、粉末状ではないシリカ系バインダーを加えて混合してなる混合物を成形した後に、得られた成型体を300℃以上、900℃以下の温度で焼成して多孔質成型体(プリフォーム)を作製する。以下、これらの構成について説明する。 Next, a mixture of the radiation shielding powder defined in the present invention and aluminum powder or the like, which is used as necessary, is mixed with a non-powdered silica-based binder to form a molded mixture, and the molded body obtained is fired at a temperature of 300°C or higher and 900°C or lower to produce a porous molded body (preform). The following describes these components.
(粉末状ではないシリカ系バインダー)
本発明を構成する粉末状ではないシリカ系バインダーとしては、例えば、水ガラス(ケイ酸ソーダ)、コロイダルシリカ、液状シリコーン樹脂又はシリコーン樹脂を有機溶媒に溶解してなるシリコーン樹脂溶液及び900℃以下の温度で加熱硬化してなるシリカと有機物からなるシリカアルコキシドからなる群から選ばれる少なくともいずれかである液状のシリカ系バインダー(以下、「液状のシリカ系バインダー」とも呼ぶ)であることが適当である。これらの液状のシリカ系バインダーは、使用する放射線遮蔽粉体等の量に応じて必要量を添加する。
(Non-powdered silica-based binder)
The non-powdered silica-based binder constituting the present invention is suitably at least one liquid silica-based binder (hereinafter also referred to as "liquid silica-based binder") selected from the group consisting of water glass (sodium silicate), colloidal silica, liquid silicone resin, a silicone resin solution obtained by dissolving a silicone resin in an organic solvent, and silica alkoxide made of silica and an organic substance and cured by heating at a temperature of 900° C. or less. The liquid silica-based binder is added in a required amount according to the amount of the radiation-shielding powder, etc., used.
本発明で使用する上記したような液状のシリカ系バインダーの添加量は、SiO2に換算して、必要に応じてアルミニウム粉末等を含む放射線遮蔽粉体の混合物粉末の100質量部に対して、例えば、0.5~10質量部程度の量で添加することが適当である。本発明者らの検討によれば、0.5質量部未満の量では、バインダーとしての強度発揮が小さいので好ましくない。一方、10質量部を超えた量でもバインダーとしての機能を発揮するが、放射線遮蔽粉体の相対含有率が低くなるのでこれ以上添加する必要がない。 The amount of the liquid silica-based binder used in the present invention is, for example, about 0.5 to 10 parts by mass, calculated as SiO2 , per 100 parts by mass of the mixture powder of the radiation-shielding powder containing aluminum powder or the like as necessary. According to the study by the present inventors, an amount of less than 0.5 parts by mass is not preferable because the strength exhibited as a binder is small. On the other hand, even if the amount exceeds 10 parts by mass, the binder function is exhibited, but the relative content of the radiation-shielding powder is low, so there is no need to add more than this.
上記したエチルシリケート等の液状のシリカ系バインダーは、シリカ(Si)と有機物の化合物であり、熱分解して超微粉SiO2になる。水ガラスは、水に溶解したケイ酸ナトリウムで加熱すると超微粉SiO2バイダーとなる。コロイダルシリカとしては、数十mμ(nm)以下の極微細なシリカ粒子が水又は有機溶媒にコロイドして分散しているものを使用することが好ましい。これらのシリカ系バインダーを使用する理由は、次の工程で使用するプリフォームを強固にするためである。 The liquid silica-based binders such as ethyl silicate described above are compounds of silica (Si) and organic matter, which are thermally decomposed to become ultrafine powder SiO2 . Water glass becomes ultrafine powder SiO2 binder when heated with sodium silicate dissolved in water. As colloidal silica, it is preferable to use one in which extremely fine silica particles of several tens of mμ (nm) or less are dispersed as colloids in water or an organic solvent. The reason for using these silica-based binders is to strengthen the preform to be used in the next process.
低温で熱分解してSiO2に変化するシリカを含む、エチルシリケートやシリコーン樹脂、同様に低温でSiO2を生成する、水ガラス又は溶媒に分散された超微細なSiO2のコロイダルシリカを使用することにより、バインダーと放射線遮蔽粉体とを均一に混合することができる。本発明者らの検討によれば、これらのシリカ系バインダーは、超微粉であること、また、本発明の製造方法の工程で、分子レベルでプリフォーム中に均一に混合した状態からアモルファス(非結晶)の状態を経て、均一なまま超微粉SiO2が生成するので強固なプリフォームを作製することができる。 By using ethyl silicate or silicone resin, which contains silica that is thermally decomposed at low temperatures to change to SiO2 , or colloidal silica of ultrafine SiO2 dispersed in water glass or a solvent, which also produces SiO2 at low temperatures, the binder and the radiation shielding powder can be mixed uniformly. According to the study by the present inventors, these silica-based binders are ultrafine powders, and in the process of the manufacturing method of the present invention, the silica-based binders go from a state where they are uniformly mixed in the preform at the molecular level to an amorphous (non-crystalline) state, and then ultrafine SiO2 powder is produced while remaining uniform, so that a strong preform can be produced.
次の工程では、上記で用意したプリフォームの原材料である混合粉末を、成形・焼成してプリフォームを作製する。本発明において重要なことは、本発明の複合体を製造する過程で、本発明で目的とする機能が損なわれないようにするために、放射線遮蔽粉体の分解が生じないようにすることである。このため、本発明の製造方法では、成形・焼成してプリフォームを作製する際の焼成温度を900℃以下の低温にする必要がある。これに対し本発明に使用する上記した液状のシリカ系バインダーはいずれも、900℃以下でも十分にバインダーとしての効果を発揮する。ここで、通常のセラミックスの製造工程でシリカ系バインダー使用する場合は、サブミクロンから数μmのシリカ粉末を使用するのが一般的である。そして、従来技術では、バインダーにシリカ粉末を使用する場合は、得られるプリフォームの強度を発揮させるため、1100℃以上の温度で焼成してプリフォームを作製する必要がある。しかし、本発明の複合体の技術に、上記した従来技術を応用することはできない。本発明の製造方法では、成形・焼成してプリフォームを作製する際や、作製したプリフォームにアルミニウム溶湯を含浸させる場合等において、放射線遮蔽粉体の分解が生じないようにする必要があるため、900℃以下の低温でなければならない。この点については、後述する。 In the next step, the mixed powder, which is the raw material of the preform prepared above, is molded and fired to produce a preform. What is important in the present invention is to prevent decomposition of the radiation shielding powder in the process of manufacturing the composite of the present invention so that the function targeted by the present invention is not impaired. For this reason, in the manufacturing method of the present invention, the firing temperature when molding and firing to produce a preform must be a low temperature of 900°C or less. In contrast, all of the liquid silica-based binders used in the present invention can fully exert their binder effect even at 900°C or less. Here, when using a silica-based binder in the manufacturing process of ordinary ceramics, silica powder of submicrons to several μm is generally used. And in the conventional technology, when using silica powder as a binder, it is necessary to produce a preform by firing at a temperature of 1100°C or more in order to exert the strength of the obtained preform. However, the above-mentioned conventional technology cannot be applied to the technology of the composite of the present invention. In the manufacturing method of the present invention, when forming and firing to produce a preform, and when impregnating the produced preform with molten aluminum, it is necessary to prevent decomposition of the radiation shielding powder, so the temperature must be low, at 900°C or less. This will be described later.
本発明の製造方法では、上記したアルミニウム粉体等を含んでもよい1種類又は2種類以上の均一に混合した放射線遮蔽粉体に、上記したような液状のシリカ系バインダーを少量ずつ添加する。この際に使用する混合機は、高速剪断力で高速で撹拌するヘンシェルミキサーや、細い針金が鳥かご状の回転体を具備した撹拌機を使用することが好ましい。また、上記液状のシリカ系バインダーの添加の際に、必要に応じて、PVA、PVB等の有機バイダーを本発明の目的を損なわない範囲で適量添加してもよい。 In the manufacturing method of the present invention, the liquid silica-based binder as described above is added little by little to one or more types of uniformly mixed radiation shielding powder that may contain the aluminum powder described above. The mixer used in this case is preferably a Henschel mixer that stirs at high speed with high shear force, or a mixer equipped with a birdcage-shaped rotor made of thin wires. When adding the liquid silica-based binder, an appropriate amount of organic binder such as PVA or PVB may be added as necessary within a range that does not impair the object of the present invention.
次に、上記のようにして液状のシリカ系バインダーを添加して均一に混合して得られた耐放射線遮蔽粉体を有する混合物を用いて、一般的なプレス成形、タッピング成形、CIP成形などの方法で成型体を作製する。 Next, the mixture containing the radiation-resistant shielding powder obtained by adding the liquid silica-based binder and uniformly mixing it as described above is used to produce a molded body using a general method such as press molding, tapping molding, or CIP molding.
本発明の製造方法では、上記のようにして得られた成型体を300℃~900℃の温度で加熱焼成して、硬化してプリフォームを作製する。本発明者らの検討によれば、300℃未満の温度ではシリカ系バインダーの効果が発揮できず、強固なプリフォームを製作することができない。一方、300℃以上の温度であれば、添加した液状のシリカ系バインダーの効果が発揮されて強固なプリフォームを作製できる。また、以下の理由により、本発明の製造方法では900℃以下の温度で焼成してプリフォームを作製する必要がある。 In the manufacturing method of the present invention, the molded body obtained as described above is heated and sintered at a temperature of 300°C to 900°C to harden it and produce a preform. According to the inventors' investigations, at temperatures below 300°C, the silica-based binder is not effective and a strong preform cannot be produced. On the other hand, at temperatures of 300°C or higher, the added liquid silica-based binder is effective and a strong preform can be produced. In addition, for the following reasons, in the manufacturing method of the present invention, it is necessary to produce the preform by sintering at a temperature of 900°C or lower.
例えば、放射線遮蔽粉体として炭化ホウ素(B4C)を使用した場合は、空気中の高温下で、BOとCO2に分解する恐れがあるので、900℃以下の温度で焼成する必要がある。また、プリフォームの形成材料に炭化ホウ素(B4C)を使用した際に、必要に応じてアルミニウム粉末等を添加した場合は、高温で、一部炭化ホウ素とアルミニウムから生成したAl4C3が下記の分解反応を起こすことがある。下記分解反応で生じるAl4C3は不安定で、空気中の水分と反応して、Al(OH)3とCH3に分解する。しかし、複合体中にAl4C3が残存するのは好ましくない。
B4C+Al→Al4C3+B
For example, when boron carbide (B 4 C) is used as the radiation shielding powder, it may decompose into BO and CO 2 at high temperatures in air, so it is necessary to sinter it at a temperature of 900°C or less. In addition, when boron carbide (B 4 C) is used as the material for forming the preform, if aluminum powder or the like is added as necessary, Al 4 C 3 generated from boron carbide and aluminum may undergo the following decomposition reaction at high temperatures. The Al 4 C 3 generated by the following decomposition reaction is unstable and reacts with moisture in the air to decompose into Al(OH) 3 and CH 3. However, it is not preferable for Al 4 C 3 to remain in the composite.
B 4 C + Al → Al 4 C 3 +B
また、放射線遮蔽粉体として硫酸バリウム使用した場合は、BaSO4は高温になるとBaOとSO2に分解するので、この場合も高温で焼成することは好ましくない。また、下記のような分解反応を起こす場合もあるので、900℃超の高温で焼成することは好ましくない。
Al+BaSO4→BaO+Al2O3+SO(ガス)
In addition, when barium sulfate is used as the radiation shielding powder, BaSO4 decomposes into BaO and SO2 at high temperatures, so in this case too, it is not preferable to sinter at high temperatures. In addition, since the following decomposition reaction may occur, it is not preferable to sinter at high temperatures above 900°C.
Al+BaSO 4 →BaO+Al 2 O 3 +SO (gas)
放射線遮蔽粉体としてタングステン(W)を使用した場合は、タングステンは、空気中で高温になるとWO3となり、シリカ系バインダーを添加した効果が損なわれるので好ましくない。本発明者らの検討によれば、上記した一連の反応を押さえるため、成型体の焼成温度は900℃以下の温度にすることが好ましい。このようにすることにで、分解、酸化が抑えられ安定した放射線遮蔽粉末のプリフォームの製造が可能になる。 When tungsten (W) is used as the radiation shielding powder, tungsten becomes WO3 at high temperatures in air, which is undesirable since it reduces the effect of adding a silica-based binder. According to the study by the present inventors, in order to suppress the above-mentioned series of reactions, it is preferable to set the firing temperature of the molded body to 900°C or less. By doing so, decomposition and oxidation are suppressed, and it becomes possible to manufacture a stable preform of radiation shielding powder.
<複合体の作製工程>
次に、上記のようにして作製した多孔質成型体(プリフォーム)の空隙に、本発明の第一の製造方法では、空隙の全部に、溶融したアルミニウム溶湯を高圧で含浸・充填して固化することで複合化して放射線遮蔽機能を有する複合体を製造する。また、本発明の第二の製造方法では、プリフォームの空隙の一部或いは全部に液状の有機無機封孔剤を真空含浸させた後、或いは、真空含浸後に加圧して含浸させた後、300℃以上、900℃以下の温度に加熱して固化して複合化されてなる構成の放射線遮蔽機能を有する複合体を製造する。以下、本発明の第一の製造方法及び本発明の第二の製造方法における複合体の作製工程について、それぞれ説明する。
<Process for preparing the composite>
Next, in the first manufacturing method of the present invention, molten aluminum is impregnated and filled into all of the voids of the porous molded body (preform) produced as described above at high pressure, and then solidified to produce a composite having a radiation shielding function. In the second manufacturing method of the present invention, a liquid organic/inorganic sealing agent is vacuum-impregnated into some or all of the voids of the preform, or the liquid is impregnated under pressure after vacuum impregnation, and then the sealing agent is heated to a temperature of 300° C. or higher and 900° C. or lower to solidify and compound, thereby producing a composite having a radiation shielding function. Hereinafter, the steps for producing the composite in the first manufacturing method of the present invention and the second manufacturing method of the present invention will be described respectively.
[第一の製造方法]
本発明の第一の製造方法では、アルミニウムをマトリックスとし、放射線遮蔽効果がある粉体を合計で3体積%以上、85体積%以下の範囲内で含有してなる放射線遮蔽機能を有する複合体を調製する。具体的には、先に説明したようにして作製したプリフォームを用い、該プリフォームに、300℃以上、900℃以下の温度で、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金等の溶湯(本願明細書では、これらの溶湯を含むものをアルミニウム金属及びアルミニウム合金を代表して「アルミニウム溶湯」とも呼んでいる)を鋳造して、20MPa以上、200MPa以下の高圧で、前記プリフォームの空隙全体に前記アルミニウム溶湯を含浸させる目的で3分間~15分間、例えば、3~5分間程度保持して、その後、アルミニウム溶湯を含浸させ始めてから15分間以内で直ちに取り出して冷却して複合体を得る。より具体的には、下記のような手順で複合化させる。
[First manufacturing method]
In the first manufacturing method of the present invention, a composite having a radiation shielding function is prepared, which contains aluminum as a matrix and a powder having a radiation shielding effect in a range of 3 volume % or more and 85 volume % or less in total. Specifically, a preform prepared as described above is used, and a molten metal of a low melting point metal selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin and lead, or a low melting point alloy of the low melting point metal and other metals (in the present specification, a molten metal including these molten metals is also called "molten aluminum" representing aluminum metal and aluminum alloy) is cast into the preform at a temperature of 300°C to 900°C, and the molten aluminum is impregnated into the entire voids of the preform at a high pressure of 20 MPa to 200 MPa for 3 to 15 minutes, for example, about 3 to 5 minutes, and then immediately removed within 15 minutes after the start of impregnation with the molten aluminum and cooled to obtain a composite. More specifically, the composite is formed by the following procedure.
含浸するアルミニウム溶湯の温度は、それぞれの金属が溶ける温度以上、通常、各金属の融点よりも約50℃~150℃高い温度にする。例えば、アルミニウム金属又はアルミニウム合金の場合は700℃~800℃程度の温度とする。また、低融点合金を用いる場合では、はんだ合金の場合は350℃~500℃程度の温度とし、亜鉛合金の場合は450℃~550℃程度の温度とすることが適当である。どの金属の溶湯を用いる場合も、本発明においては、前記したようにして作製したプリフォームの空隙に、900℃以下の溶湯を含浸させるようにすることが必要である。 The temperature of the molten aluminum to be impregnated is set to a temperature equal to or higher than the melting point of each metal, usually about 50°C to 150°C higher than the melting point of each metal. For example, in the case of aluminum metal or aluminum alloys, the temperature is set to about 700°C to 800°C. In addition, when using low-melting point alloys, it is appropriate to set the temperature to about 350°C to 500°C for solder alloys and about 450°C to 550°C for zinc alloys. Regardless of the molten metal used, in the present invention, it is necessary to impregnate the voids in the preform produced as described above with molten metal at 900°C or less.
まず、アルミニウム溶湯の含浸に供するため、先に作製したプリフォームを、300℃以上、900℃以下の温度で予熱する。プリフォームの予熱温度が300℃未満の低い温度の場合は、次に説明するアルミニウム溶湯を鋳造・含浸させる工程で、含浸させたアルミニウム溶湯が速く冷却固化してしまい、プリフォームの空隙全体に含浸させることが難しくなるので好ましくない。本発明者らの検討によれば、プリフォームの予熱温度が300℃以上の温度であればアルミニウム溶湯はプリフォームの空隙全体に含浸する。しかし、900℃を超える予熱温度では、例えば、放射線遮蔽粉体である炭化ホウ素と、アルミニウム溶湯の含浸に供したアルミニウムが反応してAl4C3が生成することが生じたり、BaSO4が分解反応を起こしたりする場合があるので好ましくない。 First, the preform previously prepared is preheated at a temperature of 300°C or more and 900°C or less in order to be impregnated with the molten aluminum. If the preheating temperature of the preform is less than 300°C, the impregnated molten aluminum is cooled and solidified quickly in the process of casting and impregnating the molten aluminum described below, which is not preferable because it is difficult to impregnate the entire void of the preform. According to the study by the present inventors, if the preheating temperature of the preform is 300°C or more, the molten aluminum is impregnated into the entire void of the preform. However, if the preheating temperature exceeds 900°C, for example, boron carbide, which is a radiation shielding powder, and aluminum used for impregnation with the molten aluminum react to generate Al 4 C 3 , or BaSO 4 may decompose, which is not preferable.
次に、上記のようにして予熱したプリフォームへアルミニウム溶湯を含浸して複合化させる工程について、図1を参照して説明する。具体的には、以下の順序で、先に説明したようにして作製したプリフォームにアルミニウム溶湯の含浸を行って、複合化させる。 Next, the process of impregnating the preform preheated as described above with molten aluminum to form a composite will be described with reference to FIG. 1. Specifically, the preform produced as described above is impregnated with molten aluminum in the following order to form a composite.
(1)図1Aに示したように、予めバーナー等で約200℃~300℃で予熱したプレス金型10の下パンチ4に、300℃~900℃で予熱したプリフォーム2を載せる。次に、300℃~900℃の温度に溶解したアルミニウム溶湯1を、プレス金型10に鋳造する。アルミニウム金属又はアルミニウム合金を用いる場合であれば、好ましくは700℃~900℃の温度の溶湯を用いる。
(2)次に、図1Bに示したように、プレス機10の上パンチ5を載せて荷重をかける。アルミニウム溶湯1の圧力が20Mpa~200Mpaになるように、プレス機10の上パンチ5に荷重をかけてプリフォーム2の多孔(空隙)にアルミニウム溶湯1を含浸させる。この際、プリフォーム2の空隙内にアルミニウム溶湯1を含浸させる目的で3分間~15分間、荷重をかけた状態を保持する。
(3)次に、図1Cに示したように、プリフォーム2に含浸後直ちに(具体的には、アルミニウム溶湯の含浸をし始めてから15分以内程度後に)、下パンチ4の下部から突き上げて、アルミニウム溶湯1が含浸した状態の複合体3を直ちに取り出す。そして、できるだけ短時間で複合体3を冷却して、含浸したアルミニウム溶湯1を固化させる。
(1) As shown in Fig. 1A, a
1B, an
1C , immediately after the
下記に、上記した一連の多孔質成型体であるプリフォーム2へのアルミニウム溶湯1の含浸プロセスにおいて注意すべき点を説明する。まず、アルミニウム金属又はアルミニウム合金を用いる場合においては、鋳造温度が600℃未満では、アルミニウム溶湯が短時間で硬化してプリフォームの空隙全体に含浸しないことがあるので好ましくない。一方、鋳造温度が900℃を超える温度では、先に説明したように、例えば、放射線遮蔽粉体の炭化ホウ素(B4C)が分解してAl4C3が生成したり、放射線遮蔽粉体に硫酸バリウム(BaSO4)を用いた場合であれば、BaSO4が熱分解することがあるので好ましくない。
Below, points to be noted in the process of impregnating the
本発明の第一の製造方法では、アルミニウム溶湯の含浸の圧力は、20MPa以上、200MPa以下とする。20MPa未満では、圧力が低すぎてプリフォームの空隙全体にアルミニウム溶湯が含浸しない場合があるので好ましくない。20MPa以上、200Mpa以下で十分含浸するので200MPaを超える圧力で加圧する必要はない。本発明者らの検討によれば、例えば、100Mpa程度の圧力でも良好な含浸ができる。 In the first manufacturing method of the present invention, the pressure for impregnation of the molten aluminum is 20 MPa or more and 200 MPa or less. A pressure of less than 20 MPa is not preferable because the pressure is too low and the molten aluminum may not impregnate the entire voids in the preform. Since sufficient impregnation is achieved at a pressure of 20 MPa or more and 200 MPa or less, there is no need to apply pressure exceeding 200 MPa. According to the inventors' investigations, good impregnation can be achieved even at a pressure of about 100 MPa, for example.
高圧含浸して得た複合体は、3分間、好ましくは5分間程度保持した後、少なくとも、アルミニウム溶湯を含浸させ始めてから15分間以内で金型から取り出すようにする。アルミニウム溶湯をプリフォームの空隙に高圧含浸して得た複合体を、15分間を超えて長時間金型に保持すると、例えば、炭化ホウ素とアルミニウムが反応してAl4C3が生成する場合があったり、BaSO4が分解することがあり、本発明の規定に反する複合体になるので避けなければならない。 The composite obtained by high pressure infiltration is held for 3 minutes, preferably for about 5 minutes, and then removed from the mold within at least 15 minutes from the start of the infiltration of the molten aluminum. If the composite obtained by high pressure infiltration of the molten aluminum into the voids of the preform is held in the mold for a long time exceeding 15 minutes, for example, boron carbide and aluminum may react to produce Al 4 C 3 or BaSO 4 may decompose, resulting in a composite that violates the provisions of the present invention and must be avoided.
上記の説明では、図1に示したように高圧のプレス機で、アルミニウム溶湯を多孔質成型体(プリフォーム)に高圧含浸させる方法を例示した。しかし、本発明はこれに限定されず、アルミニウム溶湯が20MPa以上でプリフォーム内に鋳造充填できる構成のものであればよく、例えば、ダイキャストマシン、スクウイーズキャストマシン等を使用してもよい。なお、冷却した複合体は、周囲をアルミニウムが取り囲んでいるので機械加工で除去して複合体を取り出す。以上で説明した本発明の第一の製造方法によれば、放射線遮蔽粉体のVfが3%~85v%を含有してなる安定で緻密な放射線遮蔽機能を有する複合体を作製することができる。 In the above explanation, a method of high-pressure impregnation of molten aluminum into a porous molded body (preform) using a high-pressure press as shown in Figure 1 was exemplified. However, the present invention is not limited to this, and any configuration that allows molten aluminum to be cast and filled into the preform at 20 MPa or more may be used, for example, a die-casting machine or squeeze-casting machine may be used. Note that the cooled composite is surrounded by aluminum, which is removed by machining to extract the composite. According to the first manufacturing method of the present invention described above, a composite having a stable and dense radiation shielding function and containing a radiation shielding powder with a Vf of 3% to 85v% can be produced.
[第二の製造方法]
本発明の第二の製造方法では、液状の有機無機封孔剤に起因する固化物が、先に説明したようにして得たプリフォームの空隙100体積%対して25体積%以上存在した状態で複合化されてなる、放射線遮蔽効果がある粉体を合計で3体積%以上、85体積%以下の範囲内で含有してなる放射線遮蔽機能を有する複合体を調製する。
[Second manufacturing method]
In the second manufacturing method of the present invention, a composite having a radiation-shielding function is prepared, which contains a powder having a radiation-shielding effect in a total range of 3 volume % or more and 85 volume % or less, and is formed by compounding a solidified material resulting from a liquid organic/inorganic sealing agent in a state where the solidified material is present in an amount of 25 volume % or more relative to 100 volume % of the voids in the preform obtained as described above.
(液状の有機無機封孔剤)
本発明の第二の製造方法では、第二の製造方法を特徴づける液状の有機無機封孔剤として、粘度が50mPa・s以下の低粘性で、且つ、不揮発成分を30質量%以上含有してなる、例えば、下記に挙げるような3種の液状の化合物を用いることが好ましい。
(1)第1種
アルコールSi結合を有する液状のエチルシリケート〔Si(OC2H5)4〕又は該エチルシリケートの一部が加水分解して2量体、4量体になった液状のオリゴマー、同様な、メチルシリケート〔Si(OCH3)4〕等の液状のアルコキシド及びその一部が加水分解した液状のオリゴマー等の、不揮発成分が30質量%以上になるように調整されたアルコキシド化合物。
(Liquid organic/inorganic sealant)
In the second production method of the present invention, it is preferable to use, as the liquid organic/inorganic sealing agent that characterizes the second production method, three types of liquid compounds having a low viscosity of 50 mPa·s or less and containing 30 mass % or more of non-volatile components, for example, as listed below.
(1) Type 1: Liquid ethyl silicate [Si(OC 2 H 5 ) 4 ] having an alcohol Si bond or liquid oligomers obtained by partial hydrolysis of the ethyl silicate to form dimers or tetramers, as well as liquid alkoxides such as methyl silicate [Si(OCH 3 ) 4 ] and liquid oligomers obtained by partial hydrolysis thereof, which are adjusted so that the non-volatile components are 30 mass% or more.
(2)第2種
下記一般式のシロキサン結合を主鎖とする液状のシリコーン或いはその誘導体、溶媒で希釈溶解した不揮発成分が30質量%以上になるように調整されたシリコーン或いはその誘導体。一般式中のRは、メチル基、エチル基、ビニル基、フェニル基、アセチル基等の有機基である。具体的には、例えば、シリコーンオイルや、有機溶剤に溶かしたシリコーン接着剤などの液状の化合物を用いることができる。
(2)
(3)第3種
アルコキシシラン誘導体であって、下記の反応式に示すように、空気中の水分と反応して縮合反応して、シリコーン酸素有機物(Si-O-R)を生成してなる液状のアルコキシシラン化合物。例えば、特許第3816354号公報に記載の一液常温硬化型封孔剤等の化合物を使用することができる。このようなものとしては、例えば、パーミエイト(登録商標、ディ・アンド・ディ社製)などの市販品を使用することができる。
(3) Third type: A liquid alkoxysilane compound which is an alkoxysilane derivative and reacts with moisture in the air to undergo a condensation reaction to generate a silicone oxygen organic compound (Si-O-R) as shown in the following reaction formula. For example, a compound such as a one-part room temperature curing sealant described in Japanese Patent No. 3816354 can be used. For example, a commercially available product such as Permeate (registered trademark, manufactured by D&D Co., Ltd.) can be used.
(複合化の方法)
本発明の第二の製造方法では、放射線遮蔽粉体を原材料に用いて、先に説明したようにして作製されたプリフォームの空隙に、液状の有機無機封孔剤に起因する固化物が100体積%対して25体積%以上存在してなる、放射線遮蔽機能を有する複合体が得られる。具体的な手順としては、多孔質成型体(プリフォーム)の空隙に、不揮発成分を30質量%以上含有した粘度が50mPa・s以下である液状の有機無機封孔剤を、真空含浸させた後、或いは、真空含浸後に加圧して10気圧以下の圧力で含浸させた後、300℃以上、900℃以下の温度に加熱して、前記液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物を、プリフォームの空隙全体を100体積%とした場合に、空隙全体の25体積%(1/4)以上に残存させるようにして放射線遮蔽粉体と液状の有機無機封孔剤に由来する成分とを複合化させている。すなわち、プリフォームに占める空隙全体の割合は15v%~40v%程度であるので、有機無機封止剤に由来する成分は、その内の1/4以上、すなわち4v%~10v%以上、空隙内に残存したものになる。換言すれば、得られる複合体は、プリフォームを構成する放射線遮蔽粉体を含む混合物の焼成物が60v%~85v%と高い割合を占め、有機無機封止剤に由来する成分が4v%~10v%以上を占め、残部が空隙である構成のものになる。なお、放射線遮蔽粉体に混合させる液状のシリカ系バインダーの量は、本発明では、放射線遮蔽粉体100質量部に対して、液状のシリカ系バインダーをSiO2換算で0.5~10質量部程度添加させることが好ましいとしていることから、構成する放射線遮蔽粉体の割合が高い複合体を得ることができる。これらの点は、第一の製造方法で得た複合体の場合も同様である。
(Method of compounding)
In the second manufacturing method of the present invention, a composite having a radiation shielding function is obtained in which a solidified material originating from a liquid organic/inorganic sealing agent is present in the voids of a preform produced as described above using a radiation shielding powder as a raw material, in a volume of 25% or more relative to 100% by volume. As a specific procedure, a liquid organic/inorganic sealing agent containing 30% or more by mass of non-volatile components and having a viscosity of 50 mPa·s or less is vacuum-impregnated into the voids of a porous molded body (preform), or is impregnated at a pressure of 10 atmospheres or less by applying pressure after vacuum impregnation, and then heated to a temperature of 300°C or more and 900°C or less, so that the solidified material of the liquid organic/inorganic sealing agent and/or the heat-treated material of the liquid organic/inorganic sealing agent remain in 25% (1/4) or more of the entire voids when the entire voids of the preform are taken as 100% by volume, thereby complexing the radiation shielding powder and the component originating from the liquid organic/inorganic sealing agent. That is, the ratio of the entire voids in the preform is about 15v% to 40v%, so that the components derived from the organic/inorganic sealant remain in the voids at 1/4 or more of the voids, that is, 4v% to 10v% or more. In other words, the obtained composite has a high ratio of 60v% to 85v% of the fired mixture containing the radiation-shielding powder constituting the preform, 4v% to 10v% or more of the components derived from the organic/inorganic sealant, and the remainder is voids. In addition, the amount of liquid silica-based binder mixed with the radiation-shielding powder is preferably about 0.5 to 10 parts by mass of the liquid silica-based binder in terms of SiO2 added to 100 parts by mass of the radiation-shielding powder in the present invention, so that a composite having a high ratio of the radiation-shielding powder can be obtained. These points are the same for the composite obtained by the first manufacturing method.
本発明の第二の製造方法で用いる先に例示したような液状の有機無機封孔剤は、プリフォームに含浸し易いように粘度が50mPa・s以下の低粘性のものを用いる。粘度が50mPa・s超では、有機無機封孔剤がプリフォーム細部に含浸しにくくなるので、強固な複合体が得られない恐れがある。また、液状の有機無機封孔剤は、該封孔剤100w%に対して、不揮発分を30w%以上含有していることが肝要である。本発明の第二の製造方法では、有機無機封孔剤を、プリフォームの空隙全体100v%に対して少なくとも25v%存在するように空隙内に含浸させた後、200℃~900℃に加熱して、放射線遮蔽粉体と有機無機封孔剤とを複合化させている。すなわち、上記した温度で加熱することで、プリフォームの空隙内に含浸された液状の有機無機封孔剤は、いずれも固体である、液状の有機無機封孔剤の固化物或いは該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物となって、プリフォームの空隙内に残存することになる。 The liquid organic/inorganic sealant used in the second manufacturing method of the present invention has a low viscosity of 50 mPa·s or less so that it can be easily impregnated into the preform. If the viscosity exceeds 50 mPa·s, the organic/inorganic sealant is unlikely to impregnate the fine parts of the preform, and a strong composite may not be obtained. In addition, it is essential that the liquid organic/inorganic sealant contains 30 wt% or more of non-volatile matter relative to 100 wt% of the sealant. In the second manufacturing method of the present invention, the organic/inorganic sealant is impregnated into the voids so that it is present at least 25 v% relative to the entire voids of the preform (100 v%), and then heated to 200°C to 900°C to composite the radiation shielding powder and the organic/inorganic sealant. That is, by heating at the above-mentioned temperatures, the liquid organic/inorganic sealant impregnated in the voids of the preform becomes a solidified liquid organic/inorganic sealant or a heat-treated liquid organic/inorganic sealant, both of which are solids, and remains in the voids of the preform.
先に説明したようにして複合体を作製した本発明の製造方法に用いるプリフォームは、プリフォーム全体の100v%に対して、空隙が約15~40v%程度存在する多孔質体となる。したがって、液状の有機無機封孔剤をプリフォームに含浸させて、その後、加熱処理するとした本発明の第二の製造方法で得られる複合体は、液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物が、プリフォームの空隙全体を100v%とした場合に、その内の25v%以上を占める割合で存在する複合体となる。このことは、本発明の第二の製造方法で得られる複合体は、プリフォームの空隙の一部(25v%以上)或いは全部に液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物が固定された構成の複合体であることを意味している。 The preform used in the manufacturing method of the present invention, which is prepared as a composite as described above, is a porous body in which voids are present in about 15 to 40 v % of the entire preform (100 v %). Therefore, the composite obtained by the second manufacturing method of the present invention, in which a liquid organic/inorganic sealing agent is impregnated into the preform and then heat-treated, is a composite in which the solidified liquid organic/inorganic sealing agent and/or the heat-treated liquid organic/inorganic sealing agent are present in a proportion of 25 v % or more of the entire voids of the preform (100 v %). This means that the composite obtained by the second manufacturing method of the present invention is a composite in which the solidified liquid organic/inorganic sealing agent and/or the heat-treated liquid organic/inorganic sealing agent are fixed in some (25 v % or more) or all of the voids of the preform.
本発明者らの検討によれば、本発明の第二の製造方法で得られる複合体における液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物の占める量が、プリフォームの空隙全体100v%に対して25v%未満の場合は、強固で実用性に優れる放射線遮蔽機能を有する複合体にすることができない。また、本発明の第二の製造方法で得られる複合体の好ましい構成としては、上記に加えてプリフォーム全体100v%に対して、空隙内に残存させた液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物の量を約5v%以上とすることが挙げられる。例えば、プリフォームに占める空隙の割合が20v%の場合、その25%(1/4)、すなわちプリフォームの100v%に対しては5v%が有機無機封孔剤となる。上記した例の場合、プリフォームを構成する放射線遮蔽粉体を含む混合物の焼成物は80v%を占める。先に述べたように、プリフォームを作製する際における放射線遮蔽粉体に混合させる液状のシリカ系バインダーの量は、放射線遮蔽粉体100質量部に対して液状のシリカ系バインダーをSiO2換算で0.5~10質量部程度添加させることが好ましいとしている。したがって、上記した例の複合体を構成する放射線遮蔽粉体とシリカ系バインダー及び有機無機封孔剤の全量は、70~79.5v%と高い比率を示すものになり強固な複合体となる。 According to the study by the present inventors, when the amount of the solidified liquid organic inorganic sealing agent and/or the heat-treated liquid organic inorganic sealing agent in the composite obtained by the second manufacturing method of the present invention is less than 25v% relative to the entire voids of the preform (100v%), it is not possible to obtain a composite having a strong and practical radiation shielding function. In addition, a preferred configuration of the composite obtained by the second manufacturing method of the present invention is that the amount of the solidified liquid organic inorganic sealing agent and/or the heat-treated liquid organic inorganic sealing agent remaining in the voids is about 5v% or more relative to the entire preform (100v%). For example, when the proportion of voids in the preform is 20v%, 25% (1/4) of that, that is, 5v% relative to 100v% of the preform, is the organic inorganic sealing agent. In the above example, the fired product of the mixture containing the radiation-shielding powder constituting the preform occupies 80v%. As described above, the amount of liquid silica-based binder to be mixed with the radiation-shielding powder when producing a preform is preferably about 0.5 to 10 parts by mass of liquid silica-based binder in terms of SiO2 to 100 parts by mass of the radiation-shielding powder. Therefore, the total amount of the radiation-shielding powder, silica-based binder, and organic/inorganic sealing agent constituting the composite of the above example shows a high ratio of 70 to 79.5v%, resulting in a strong composite.
本発明の第二の製造方法では、プリフォームを作成する際に必要になるシリカ系バインダーと、得られたプリフォームに含浸させる液状の有機無機封孔剤が、同じ化合物であってもよい。しかし、プリフォームの空隙に含浸させる際に使用する液状の有機無機封孔剤は、プリフォームに含浸させて、最終的にプリフォーム内の空隙に含浸した封孔剤が固化した状態で残存させる必要があるので、粘度が50mPa・s以下の低粘性で、不揮発分が30w%以上含有されているものであることが必要になる。よって、これらの要件を満たすシリカ系バインダーであれば共用することも可能である。 In the second manufacturing method of the present invention, the silica-based binder required for producing the preform and the liquid organic/inorganic sealant to be impregnated into the obtained preform may be the same compound. However, the liquid organic/inorganic sealant used for impregnating the voids in the preform must be impregnated into the preform so that the sealant impregnated into the voids in the preform must ultimately remain in a solidified state, and therefore must have a low viscosity of 50 mPa·s or less and a non-volatile content of 30 wt% or more. Therefore, any silica-based binder that meets these requirements can be used in common.
先に述べたように、本発明の第二の製造方法では、液状の有機無機封孔剤を含浸させた状態のプリフォームを、200℃以上、900℃以下の温度で加熱処理する。この場合の加熱温度を200℃以上としたのは、下記の理由による。加熱する温度を200℃以上とすることで、液状の有機無機封孔剤として用いた化合物における、シロキサン結合、エチルシリケートのオリゴマー又はシリコーン酸素有機物(Si-O-R)を生成する液状のアルコキシシラン化合物などを加熱分解させて、シリカ系バインダー又はSi-OR系有機無機バイダーとして機能させ、これによりプリフォームを強固にするためである。また、加熱する温度を900℃以下の温度にしたのは、プリフォームを構成しているB4CやBaSO4等を含む放射線遮蔽効果がある粉体を分解又は酸化させないようにするためである。 As described above, in the second manufacturing method of the present invention, the preform impregnated with the liquid organic/inorganic sealing agent is heated at a temperature of 200° C. or more and 900° C. or less. The reason why the heating temperature is set to 200° C. or more in this case is as follows. By setting the heating temperature to 200° C. or more, the liquid alkoxysilane compound that generates siloxane bonds, ethyl silicate oligomers, or silicone oxygen organic compounds (Si—O—R) in the compound used as the liquid organic/inorganic sealing agent is thermally decomposed, and the compound functions as a silica-based binder or a Si—OR-based organic/inorganic binder, thereby strengthening the preform. In addition, the reason why the heating temperature is set to 900° C. or less is to prevent the powder having a radiation shielding effect, including B 4 C and BaSO 4 , constituting the preform, from being decomposed or oxidized.
本発明の第二の製造方法の手順の概略について図2を参照して説明する。図2中の30は、本発明の第二の製造方法で使用する減圧圧力容器である。減圧圧力容器30内に設置した室内容器34の中に、空隙に有機無機封孔剤31を含浸させる前の状態のプリフォーム32を設置する。減圧圧力容器30の開閉治具33を閉め、減圧圧力容器30に設けた減圧口36から真空ポンプ(不図示)を用いて減圧圧力容器30内を減圧する。減圧して減圧圧力容器30内がほぼゼロ気圧になったところへ、有機無機封孔剤31を、有機無機封孔剤投入容器35から、室内容器34中に少しずつ投入する。その際、有機無機封孔剤31の投入量は、プリフォーム32に有機無機封孔剤31が全体に含浸し、さらに、プリフォーム32全体が浸される量を予め予測しておく。 The procedure of the second manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG. 2. 30 in FIG. 2 is a reduced pressure vessel used in the second manufacturing method of the present invention. A preform 32 is placed in an interior container 34 installed in the reduced pressure vessel 30 before the organic and inorganic sealing agent 31 is impregnated into the gaps. The opening and closing tool 33 of the reduced pressure vessel 30 is closed, and the reduced pressure vessel 30 is depressurized from a pressure reduction port 36 provided in the reduced pressure vessel 30 using a vacuum pump (not shown). When the reduced pressure vessel 30 is reduced to approximately zero atmospheric pressure, the organic and inorganic sealing agent 31 is gradually introduced from the organic and inorganic sealing agent introduction container 35 into the interior container 34. At this time, the amount of organic and inorganic sealing agent 31 introduced is predicted in advance so that the organic and inorganic sealing agent 31 is completely impregnated into the preform 32 and the entire preform 32 is immersed.
上記のようにして有機無機封孔剤31を投入後、約5~10分間程度真空を保ち、有機無機封孔剤31をプリフォーム32の空隙に真空含浸させる。含浸終了後、次に、徐々に大気開放して、減圧圧力容器30内に空気を導入する。減圧圧力容器30内が大気になってから、次に、加圧口37から、コンプレッサー等(不図示)からの圧縮空気で10気圧程度に減圧した空気を徐々に導入し、4気圧程度加圧後、約5~10分間キープして、有機無機封孔剤31をプリフォーム32内に含浸させる。 After the organic/inorganic sealing agent 31 is added as described above, the vacuum is maintained for about 5 to 10 minutes, and the organic/inorganic sealing agent 31 is vacuum-impregnated into the voids in the preform 32. After the impregnation is complete, the pressure vessel 30 is gradually opened to the atmosphere, and air is introduced into the reduced pressure vessel 30. After the reduced pressure vessel 30 is filled with atmospheric air, air that has been decompressed to about 10 atmospheres using compressed air from a compressor or the like (not shown) is gradually introduced from the pressure port 37, and after pressurizing to about 4 atmospheres, the pressure is kept for about 5 to 10 minutes, and the organic/inorganic sealing agent 31 is impregnated into the preform 32.
その後、減圧圧力容器30の圧縮空気を徐々に開放し、大気圧になってから、空隙内に液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物が固定されたプリフォームを取り出し、徐々に乾燥、300~400℃に加熱し、放射線遮蔽機能を有する複合体を得る。 The compressed air in the reduced pressure vessel 30 is then gradually released until atmospheric pressure is reached, at which point the preform with the solidified liquid organic/inorganic sealant and/or the heat-treated liquid organic/inorganic sealant fixed in the voids is removed, gradually dried, and heated to 300-400°C to obtain a composite with radiation shielding properties.
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。放射線遮蔽粉体に、粉末状ではないシリカ系バインダーを含有してなる混合物からなる成形・焼成物である多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙に、アルミニウム溶湯を含浸させて複合化する方法と、有機無機封孔剤を含浸させて複合化する2つの製造方法についての実施例及び比較例を用いて、具体的に本発明を説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。文中、%とあるのは特に断らない限り体積%である。遮蔽効果の測定に放射線を扱う必要がある特殊事情から、実施例1~実施例3の複合体について、外部の測定機関に放射線遮蔽率の測定を依頼した。外部機関によって測定された放射線遮蔽率の値は従来の素材よりも高い値を示した。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. The present invention will be specifically described using examples and comparative examples of two manufacturing methods: a method of impregnating molten aluminum into the voids of a porous molded body (preform), which is a molded and fired product made of a mixture of radiation-shielding powder and a non-powdered silica-based binder, and a method of impregnating an organic/inorganic sealing agent. The present invention is not limited in any way by the following examples. In the text, % means volume % unless otherwise specified. Due to the special circumstances that require handling radiation to measure the shielding effect, the radiation shielding rate of the composites of Examples 1 to 3 was requested to be measured by an external measurement institution. The radiation shielding rate measured by the external institution was higher than that of conventional materials.
<プリフォームにアルミニウム溶湯を含浸する方法の例>
[実施例1]
平均粒径が16μmのB4C粉末#800(同人産業社製)450gを、V型混合機で30分間混合した。混合した粉体に液状のバインダーとしてエチルシリケートを5g加え、それら全部を、粉体に剪断力がかかるヘンシェルミキサーに入れて15分間高速撹拌して均一に混合した。得られた混合粉を100mm×100mmの金型に入れ、上蓋をかけ160kgf/cm2の圧力でプレス成形を行った。この成型体を焼成炉に入れて、50℃/時間の昇温速度で400℃まで上げ、その後400℃で3時間保持して焼成し、その後、自然冷却した。得られた焼結体(プリフォーム)は、100mm×100mm×35mmの形状を有し、その重量は449gあった。炭化ホウ素(B4C)の真比重2.51から計算して、このプリフォームは、嵩比重が1.31で、炭化ホウ素の充填率(Vf)は52%、空隙が48%のプリフォームであった。このプリフォームを昇温速度100℃/時間で昇温し、500℃で保持して次に行う高圧プレスによるアルミニウム含浸のため、加熱した状態で待機した。
<Example of a method for impregnating a preform with molten aluminum>
[Example 1]
450g of B4C powder #800 (manufactured by Dojin Sangyo Co., Ltd.) with an average particle size of 16μm was mixed for 30 minutes in a V-type mixer. 5g of ethyl silicate was added to the mixed powder as a liquid binder, and all of them were placed in a Henschel mixer that applies shear force to the powder and stirred at high speed for 15 minutes to mix uniformly. The obtained mixed powder was placed in a 100mm x 100mm mold, a lid was placed on it, and press molding was performed at a pressure of 160kgf/ cm2 . This molded body was placed in a sintering furnace, heated to 400°C at a heating rate of 50°C/hour, then held at 400°C for 3 hours to sinter, and then naturally cooled. The obtained sintered body (preform) had a shape of 100mm x 100mm x 35mm and weighed 449g. Calculated from the true specific gravity of boron carbide ( B4C ) of 2.51, this preform had a bulk specific gravity of 1.31, a filling rate (Vf) of boron carbide of 52%, and voids of 48%. This preform was heated at a heating rate of 100°C/hour and held at 500°C to wait in the heated state for the next aluminum impregnation by high-pressure pressing.
高圧プレス機に配備されている内径300φの金型をバーナーで約250℃まで加熱した。そして、加熱状態で待機させていたプリフォームをプレス機の金型に入れ、800℃で溶解したアルミニウムの溶湯を金型内に注ぎ、下記のようにして高圧鋳造した。図1A及び図1Bに示したように、800℃で溶解したアルミニウム溶湯1を、プリフォーム2を入れた前記金型内に注いだ後、直ちにプレス機10の上パンチ5を下ろして、アルミニウム溶湯1の圧力が70MPaになるように上パンチ5に荷重をかけた。先述したように金型の内径が300φなので、プレス機10の荷重としては約500tに該当する。
A die with an inner diameter of 300φ installed in a high-pressure press was heated to approximately 250°C with a burner. Then, the preform that had been waiting in a heated state was placed in the die of the press, and molten aluminum melted at 800°C was poured into the die, and high-pressure casting was performed as described below. As shown in Figures 1A and 1B, after molten
上記荷重を掛けたまま5分間保持した後、上パンチ5を外し、直ちに下パンチ4を突き上げて含浸体(複合体)3をプレス機の上側まで持ち上げて(図1C参照)、自然冷却を行った。そして、取り扱いができるように冷却がされた後、複合体3の周りを取り囲んでいる固化したアルミニウムを機械加工で除去して複合体3を取り出した。
After the load was applied and maintained for 5 minutes, the
取り出した複合体の比重を測定したところ2.61であった。この値は、プリフォームの空隙にアルミニウムが完全に含浸した計算値とほぼ一致したので、上記で取出したものは、B4Cとアルミニウムの緻密な複合体であると結論した。比重が2.52の軽い炭化ホウ素の含有率(体積充填率率)が52v%と高含有率であったことで、比重が2.61の軽い複合体を製作することができた。また、得られた複合体の一部を切り取って表面のX線回折測定を行ったところ、B4Cが分解したことで生じるAl4C3の生成については確認できなかった。 The specific gravity of the composite taken out was measured to be 2.61. This value was almost the same as the calculated value when the voids in the preform were completely impregnated with aluminum, so it was concluded that the above-mentioned taken out product was a dense composite of B4C and aluminum. The content (volume filling rate) of light boron carbide with a specific gravity of 2.52 was a high content of 52v%, so a light composite with a specific gravity of 2.61 could be produced. In addition, when a part of the obtained composite was cut out and the surface was subjected to X-ray diffraction measurement, the generation of Al4C3 caused by the decomposition of B4C could not be confirmed.
上記で得られたB4Cの体積充填率(Vf)52v%、厚み35mmの素材について、外部の測定機関に依頼して放射線遮蔽効果についての測定を行った。その結果、カリホルニウム(Cf)の同位体の中性子線Cf252の遮蔽効果は61%であり、高い値を示した。また、本実施例の複合体についてJIS-R1061に基づいて曲げ試験を行った結果、183Mpaと高強度であった。これらのことは、本実施例で得られた複合体は、原料に用いた、軽量で且つ放射線遮蔽効果に優れるB4C粉末が分解することなくそのままの状態で複合化されて、B4C粉末の持つ特性を効果的に併せ持つ有用な素材であることを示している。 The material obtained above, with a volume filling rate (Vf) of 52v% and a thickness of 35 mm, was subjected to measurement of the radiation shielding effect by an external measurement agency. As a result, the shielding effect against neutrons of the isotope Cf252 of californium (Cf) was 61%, which was a high value. Furthermore, a bending test was performed on the composite of this example based on JIS-R1061, and the strength was 183 MPa, which was high. These facts show that the composite obtained in this example is a useful material that effectively combines the properties of the B4C powder, which is lightweight and has excellent radiation shielding effect and is used as a raw material, and is composited in its original state without decomposition.
[実施例2]
平均粒径が70μmのB4C粉末#180(同人産業社製)230gと、実施例1で使用したと同様の平均粒径が16μmのB4C粉末#800を260gとを用い、V型混合機で30分間混合した。混合した粉末に液状のバインダーとしてエチルシリケートを15g加えて、実施例1と同様にヘンシェルミキサーで15分間混合した。
[Example 2]
230 g of B4C powder #180 (manufactured by Dojin Sangyo Co., Ltd.) having an average particle size of 70 μm and 260 g of B4C powder #800 having an average particle size of 16 μm similar to that used in Example 1 were mixed for 30 minutes in a V-type mixer. 15 g of ethyl silicate was added to the mixed powder as a liquid binder, and mixed for 15 minutes in a Henschel mixer as in Example 1.
得られた混合原料を実施例1で行ったと同様な方法でプレス成形及び焼成して、100mm×100mm×26mmの形状で、嵩比重が1.66で、B4Cの充填率Vfが66%、空隙率34v%のプリフォームを製作した。得られたプリフォームを、実施例1で行ったと同様な方法で高圧プレス機の金型内に入れてアルミニウム溶湯を高圧含浸させた。その後、実施例1と同じ方法で自然冷却し、複合体周辺の固化したアルミニウムを除去した。 The obtained mixed raw material was press molded and sintered in the same manner as in Example 1 to produce a preform having a shape of 100 mm x 100 mm x 26 mm, a bulk density of 1.66, a B4C filling rate Vf of 66%, and a porosity of 34 v%. The obtained preform was placed in a mold of a high-pressure press in the same manner as in Example 1 and high-pressure impregnated with molten aluminum. Thereafter, it was naturally cooled in the same manner as in Example 1, and the solidified aluminum around the composite was removed.
この複合体の比重は2.57であり、プリフォームの空隙にアルミニウムが含浸した場合の計算値とほぼ一致しており、B4Cとアルミニウムからなる緻密な複合体であった。また、実施例1で行ったと同じ方法で複合体の表面のX線回折を行った。その結果、実施例1の場合と同様に、Al4C3等の生成は観察できなかった。上記したように、平均粒径の異なるB4C粉末を組み合わせて原料として使用することで、B4C粉末の充填率が実施例1の場合よりも高い66v%の複合体が製作できた。また、B4Cの充填率が高いにもかかわらず比重が2.57の軽い複合体を製作することができた。 The specific gravity of this composite was 2.57, which was almost the same as the calculated value when aluminum was impregnated into the voids of the preform, and it was a dense composite made of B 4 C and aluminum. In addition, X-ray diffraction was performed on the surface of the composite in the same manner as in Example 1. As a result, as in Example 1, the generation of Al 4 C 3 and the like could not be observed. As described above, by combining B 4 C powders with different average particle sizes and using them as raw materials, a composite with a B 4 C powder filling rate of 66v% higher than that in Example 1 could be produced. In addition, a light composite with a specific gravity of 2.57 could be produced despite the high B 4 C filling rate.
上記で得られたB4Cの体積充填率(Vf)66v%、厚み26mmの素材について、外部の測定機関に依頼して放射線遮蔽効果についての測定を行った。その結果、カリホルニウム(Cf)の同位体の中性子線Cf252の遮蔽効果は31%であり、高い値を示した。また、本実施例の複合体についてJIS-R1061の基づいて曲げ試験を行った結果、193Mpaと高強度であった。これらのことは、本実施例で得られた複合体は、原料に用いた、軽量で且つ放射線遮蔽効果に優れるB4C粉末が分解することなくそのままの状態で複合化されて、B4C粉末の持つ特性を効果的に併せ持つ有用な素材であることを示している。 The material obtained above, with a volume filling rate (Vf) of 66v% and a thickness of 26 mm, was subjected to measurement of the radiation shielding effect by an external measurement agency. As a result, the shielding effect against neutrons of the isotope Cf252 of californium (Cf) was 31%, which was a high value. In addition, a bending test was performed on the composite of this example based on JIS-R1061, and the strength was 193 MPa, which was high. These facts show that the composite obtained in this example is a useful material that effectively combines the properties of the B4C powder, which is lightweight and has excellent radiation shielding effect and is used as a raw material, and is composited in its original state without decomposition.
[実施例3]
平均粒径が15μmの硫酸バリウム(BaSO4)粉末であるA-200(商品名、竹原化学工業社製)820gを、実施例1と同様な方法で均一に混合した。液状のバインダーとして、溶解可能なシリコーン樹脂KR-200(信越化学社製)をエタノールに溶解して、質量基準で20w%濃度に調製されたシリコーン系の樹脂溶液を用いた。そして、調製したシリコーン系の樹脂溶液の内の50gを、混合したBaSO4粉末に加え、実施例1と同様にしてヘンシェルミキサーで高速撹拌した。
[Example 3]
820 g of A-200 (trade name, manufactured by Takehara Chemical Industry Co., Ltd.), which is a barium sulfate (BaSO 4 ) powder with an average particle size of 15 μm, was mixed uniformly in the same manner as in Example 1. As a liquid binder, a silicone-based resin solution was used in which a soluble silicone resin KR-200 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was dissolved in ethanol to prepare a silicone-based resin solution with a concentration of 20 wt % by mass. Then, 50 g of the prepared silicone-based resin solution was added to the mixed BaSO 4 powder, and high-speed stirring was performed using a Henschel mixer in the same manner as in Example 1.
実施例1と同じ方法及び手順で作製したプリフォームは、100mm×100mm×28mmの形状を有し、嵩比重が2.92で、BaSO4の充填率が65v%であった。次に実施例1と同様の方法で、アルミニウム溶湯を上記プリフォームに高圧含浸し加工して、複合体を取り出した。複合体の比重は3.86であり、その値は計算値(理論値)とほぼ一致しており、BaSO4とアルミニウムからなる緻密な複合体であることが確認された。 The preform produced by the same method and procedure as in Example 1 had a shape of 100 mm x 100 mm x 28 mm, a bulk specific gravity of 2.92, and a filling rate of BaSO 4 of 65 v%. Next, in the same manner as in Example 1, the preform was impregnated with molten aluminum at high pressure and processed to extract a composite. The specific gravity of the composite was 3.86, which was almost the same as the calculated value (theoretical value), and it was confirmed that it was a dense composite made of BaSO 4 and aluminum.
上記で得られたBaSO4の体積充填率(Vf)65v%、厚み28mmの素材について、外部の測定機関に依頼して放射線遮蔽効果についての測定を行った。その結果、セシウム(Cs)のガンマ線Cs137の射影率は35%、X線150Kvの遮蔽率は99.5%と高い値を示した。また、本実施例の複合体についてJIS-R1061の基づいて曲げ試験を行った結果、193Mpaと高強度であった。これらのことは、本実施例で得られた複合体は、原料に用いた、軽量で且つ放射線遮蔽効果に優れるBaSO4粉末が分解することなくそのままの状態で複合化されて、BaSO4粉末の持つ特性を効果的に併せ持つ有用な素材であることを示している。 The material obtained above with a volume filling rate (Vf ) of 65v% and a thickness of 28mm was subjected to measurement of the radiation shielding effect by an external measurement agency. As a result, the projection rate of cesium (Cs) gamma rays Cs137 was 35%, and the shielding rate of X-rays 150Kv was 99.5%, which were high values. In addition, a bending test was performed on the composite of this example based on JIS-R1061, and the strength was 193Mpa, which was high. These facts show that the composite obtained in this example is a useful material that effectively combines the properties of BaSO4 powder, which is lightweight and has excellent radiation shielding effect, and is used as a raw material and is combined in its original state without decomposition.
[実施例4]
平均粒径が16μmのB4C粉末#800(同人産業社製)250gと、平均粒径が18μmのアルミニウム粉末であるWA-100(山石金属社製)270gを原料粉とし、実施例1と同様の方法で均一に混合した。これにバインダーとして液状のエチルシリケート(コルコート社製)10gを加えて、実施例1と同様にしてヘンシェルミキサーで高速撹拌した。
[Example 4]
250 g of B4C powder #800 (manufactured by Dojin Sangyo Co., Ltd.) with an average particle size of 16 μm and 270 g of WA-100 (manufactured by Yamaishi Metals Co., Ltd.), an aluminum powder with an average particle size of 18 μm, were used as raw material powders and uniformly mixed in the same manner as in Example 1. 10 g of liquid ethyl silicate (manufactured by Colcoat Co., Ltd.) was added as a binder to this, and the mixture was stirred at high speed with a Henschel mixer in the same manner as in Example 1.
実施例1と同じ方法及び手順で作製したプリフォームは、100mm×100mm×33mmの形状を有し、嵩比重が1.30で、B4C粉末とアルミニウム粉末(Al粉末)の合計の充填率が50v%であった。次に、実施例1と同じ方法でアルミニウム溶湯を上記プリフォームに高圧含浸し加工して、複合体を取り出した。本実施例の複合体の比重は2.65であり、プリフォームの空隙の全てにアルミニウム溶湯が含浸した計算値とほぼ一致した。 The preform produced by the same method and procedure as in Example 1 had a size of 100 mm x 100 mm x 33 mm, a bulk density of 1.30, and a total filling rate of B4C powder and aluminum powder (Al powder) of 50 v%. Next, the preform was high-pressure impregnated with molten aluminum in the same manner as in Example 1, and processed to extract a composite. The specific gravity of the composite in this example was 2.65, which was almost the same as the calculated value when all the voids in the preform were impregnated with molten aluminum.
2種類の原料粉のB4C粉末とAl粉末の体積比率はほぼ1:1であるので、上記プリフォーム中の約50v%はアルミニウム粉末である。したがって、得られた複合体中におけるアルミニウムの量は、プリフォームに含浸したアルミニウムとの合計で75v%であるので、複合体の構成は、アルミニウム粉末が75v%、残りの25v%がB4C粉末である。上記のことから、プリフォームの原材料にアルミニウム粉末を適宜な量で混合することで、放射線遮蔽粉体の濃度をコントロールすることが可能であることが確認できた。しかも、上記の場合、プリフォームの原材料にB4C粉末を用いたことで、比重が2.65の軽い複合体を製作することができた。また、本実施例の複合体についてJIS-R1061の基づいて曲げ試験を行った結果、182Mpaと高強度であった。 Since the volume ratio of the B 4 C powder and the Al powder in the two types of raw material powder is approximately 1:1, about 50v% of the preform is aluminum powder. Therefore, the amount of aluminum in the obtained composite is 75v% in total including the aluminum impregnated in the preform, so the composite is composed of 75v% aluminum powder and the remaining 25v% B 4 C powder. From the above, it was confirmed that it is possible to control the concentration of the radiation shielding powder by mixing an appropriate amount of aluminum powder into the raw material of the preform. Moreover, in the above case, by using B 4 C powder as the raw material of the preform, a light composite with a specific gravity of 2.65 could be manufactured. In addition, a bending test was performed on the composite of this embodiment based on JIS-R1061, and the result was a high strength of 182 MPa.
[実施例5]
平均粒径が15μmのBaSO4粉末であるA-200(商品名、竹原化学工業社製)を280gと、平均粒径が18μmのアルミニウム粉末WA-100(山石金属社製)を395gに、実施例3で用いたと同様の、シリコーン樹脂KR-200をエタノールに溶解した20w%溶液を50g加えて、プリフォームの原材料にした。該原材料は、実施例1と同様にしてヘンシェルミキサーで高速撹拌した。
[Example 5]
The raw material for the preform was prepared by adding 280 g of BaSO4 powder A-200 (trade name, manufactured by Takehara Chemical Industry Co., Ltd.) with an average particle size of 15 μm, 395 g of aluminum powder WA-100 (manufactured by Yamaishi Metals Co., Ltd.) with an average particle size of 18 μm, and 50 g of a 20 wt % solution of silicone resin KR-200 dissolved in ethanol, which was the same as that used in Example 3. The raw material was stirred at high speed with a Henschel mixer in the same manner as in Example 1.
その後、実施例1と同じ方法及び手順で作製したプリフォームは、100mm×100mm×38mmの形状を有し、嵩比重が1.77であり、BaSO4粉末とAl粉末の合計充填率(Vf)が55v%であった。 Thereafter, a preform produced by the same method and procedure as in Example 1 had a shape of 100 mm × 100 mm × 38 mm, a bulk density of 1.77, and a total filling rate (Vf) of the BaSO 4 powder and the Al powder of 55v%.
次に、上記で得たプリフォームに実施例1と同じ方法でアルミニウム溶湯を高圧含浸し、加工して複合体を取り出した。調製した複合体の比重は2.99であり、緻密体の計算値とほぼ一致した。本実施例の複合体は、プリフォーム中の70v%がアルミニウム粉末であったので、含浸したアルミニウムとの合計で複合体中のアルミニウムは84v%であり、残りの16v%がBaSO4粉末である複合体であった。このように、本実施例の複合体は、実施例4の複合体と同じく、プリフォームの原材料にアルミニウム粉末を混合することで、複合体中の放射線遮蔽粉体である硫酸バリウム粉末の濃度をコントロールすることを可能にした例である。また、本実施例の複合体についてJIS-R1061の基づいて曲げ試験を行った結果、212Mpaと高強度であった。 Next, the preform obtained above was infiltrated with molten aluminum at high pressure in the same manner as in Example 1, and processed to extract a composite. The specific gravity of the prepared composite was 2.99, which was almost the same as the calculated value for the dense body. In the composite of this example, 70v% of the preform was aluminum powder, so that the total of the aluminum in the composite including the impregnated aluminum was 84v%, and the remaining 16v% was BaSO 4 powder. Thus, the composite of this example, like the composite of Example 4, is an example in which it is possible to control the concentration of barium sulfate powder, which is a radiation shielding powder in the composite, by mixing aluminum powder into the raw material of the preform. In addition, a bending test was performed on the composite of this example based on JIS-R1061, and the result was a high strength of 212 MPa.
[実施例6]
平均粒径が16μmのB4C粉末#800(同人産業社製)270gと、平均粒径が15μmのBaSO4粉末であるA-200(商品名、竹原化学工業社製)495gを原料粉とし、実施例1と同様の方法で均一混合した。これにバインダーとして液状のエチルシリケート(コルコート社製)15gを加え、実施例1と同様にしてヘンシェルミキサーで高速撹拌した。
[Example 6]
270 g of B4C powder #800 (manufactured by Dojin Sangyo Co., Ltd.) with an average particle size of 16 μm and 495 g of A-200 (trade name, manufactured by Takehara Chemical Industry Co., Ltd.), which is BaSO4 powder with an average particle size of 15 μm, were used as raw material powders and uniformly mixed in the same manner as in Example 1. 15 g of liquid ethyl silicate (manufactured by Colcoat Co., Ltd.) was added as a binder to this, and high-speed stirring was performed using a Henschel mixer in the same manner as in Example 1.
その後、実施例1と同じ方法及び手順で作製したプリフォームは、100mm×100mm×38mmの形状を有し、嵩比重が2.00であり、B4CとBaSO4粉末の合計の充填率(Vf)が57v%であった。 Thereafter, a preform was produced by the same method and procedure as in Example 1, and had a size of 100 mm x 100 mm x 38 mm, a bulk density of 2.00, and a total filling rate (Vf) of the B4C and BaSO4 powders of 57v%.
次に、実施例1と同じ方法でアルミニウム溶湯を含浸し加工して、複合体を取り出した。調製した複合体の比重は3.16であり、プリフォームにアルミニウム溶湯が含浸した計算値とほぼ一致した。得られた複合体は、B4Cが28.5v%で、BaSO4が28.5v%で、アルミニウムは43v%であった。本実施例に示したように、本発明の製造方法により2種類の放射線遮蔽粉体を含む複合体が製造できることが確認された。また、本実施例の複合体についてJIS-R1061の基づいて曲げ試験を行った結果、199Mpaと高強度であった。 Next, the composite was impregnated with molten aluminum and processed in the same manner as in Example 1, and then extracted. The specific gravity of the prepared composite was 3.16, which was almost the same as the calculated value when the preform was impregnated with molten aluminum. The obtained composite had 28.5v% B4C , 28.5v% BaSO4 , and 43v% aluminum. As shown in this example, it was confirmed that a composite containing two types of radiation shielding powders can be manufactured by the manufacturing method of the present invention. In addition, a bending test was performed on the composite of this example based on JIS-R1061, and the result was a high strength of 199 MPa.
[実施例7]
平均粒径が16μmのB4C粉末#800(同人産業社製)380gと、平均粒径が3μmのタングステン金属粉末W-4(日本新金属社製)1270gとを用い、実施例1で行ったと同じ方法で均一混合した。その際、バインダーとして水ガラス4号(富士化学社製)を水で希釈して用い、SiO2分に換算して16gとなる量を加えて実施例1と同様にしてヘンシェルミキサーで高速撹拌した。そして、実施例1と同じ方法及び手順でプリフォームを作製した。プリフォームは100mm×100mm×32mmの形状を有し、その嵩比重は5.18であり、B4CとタングステンWの合計充填率(Vf)は68%であった。
[Example 7]
380g of B 4 C powder #800 (manufactured by Dojin Sangyo Co., Ltd.) with an average particle size of 16 μm and 1270g of tungsten metal powder W-4 (manufactured by Nippon Shinkinzoku Co., Ltd.) with an average particle size of 3 μm were used and uniformly mixed in the same manner as in Example 1. At that time, water glass No. 4 (manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd.) was diluted with water and used as a binder, and an amount equivalent to 16 g of SiO 2 was added and stirred at high speed with a Henschel mixer in the same manner as in Example 1. Then, a preform was produced by the same method and procedure as in Example 1. The preform had a shape of 100 mm x 100 mm x 32 mm, its bulk specific gravity was 5.18, and the total filling rate (Vf) of B 4 C and tungsten W was 68%.
次に、実施例1と同じ方法でアルミニウム溶湯を高圧含浸し、加工して複合体を取り出した。複合体の比重は6.04であり、プリフォームにアルミニウム溶湯が含浸した計算値とほぼ一致した。得られた複合体は、B4Cが48.5v%であり、タングステンが20.4v%であり、アルミニウムが32v%の複合体であった。また、本実施例の複合体についてJIS-R1061の基づいて曲げ試験を行った結果、192Mpaと高強度であった。 Next, the composite was high-pressure impregnated with molten aluminum in the same manner as in Example 1, processed, and extracted. The specific gravity of the composite was 6.04, which was almost the same as the calculated value when the preform was impregnated with molten aluminum. The obtained composite had 48.5v% B4C , 20.4v% tungsten, and 32v% aluminum. Furthermore, a bending test was performed on the composite of this example based on JIS-R1061, and the result was a high strength of 192 MPa.
本実施例に示したように、実施例6の場合と同じく、本発明の方法により2種類の放射線遮蔽粉体を含む複合体が製造できた。また、本実施例の複合体は、タングステンを20.4v%含有してなるものであるが、比重が6.04であり、タングステン単味の比重19.5よりもかなり軽い複合体を製作することができた。 As shown in this example, as in Example 6, a composite containing two types of radiation shielding powders was produced by the method of the present invention. In addition, the composite in this example contains 20.4v% tungsten, and has a specific gravity of 6.04, which is considerably lighter than the specific gravity of 19.5 for pure tungsten.
[実施例8]
実施例1と同じ平均粒径が16μmのB4C粉末#800(同人産業社製)を使用し、同様な方法でエチルシリケートバインダーを添加、混合、成形、焼成して100mm×100mm×35mmで嵩比重が同じく1.31、炭化ホウ素の充填率(Vf)が52%、空隙が48v%のプリフォームを作成した。該プリフォームを加熱して400℃の温度で待機した。
[Example 8]
Using the same B4C powder #800 (manufactured by Dojin Sangyo Co., Ltd.) with an average particle size of 16 μm as in Example 1, an ethyl silicate binder was added, mixed, molded, and fired in the same manner to prepare a preform with dimensions of 100 mm x 100 mm x 35 mm, the same bulk density of 1.31, a boron carbide filling rate (Vf) of 52%, and a void of 48 v%. The preform was heated and left on standby at a temperature of 400° C.
実施例1と同様な方法で250℃に加熱した内径300mmφの金型に該プリフォームを入れ、500℃で溶融した低融点合金(亜鉛合金:ZDC2 比重6.8)を鋳造し、70Mpa(プレスの荷重として500t)で高圧含浸し、10分保持後直ちに冷却し、室温まで冷却して複合体を取り出した。該複合体の比重は4.18で低融点の亜鉛合金がほぼ100%含浸した複合材であった。B4Cの発生による分解反応もなかった。また、本実施例の複合体についてJIS-R1061の基づいて曲げ試験を行った結果、223Mpaと高強度であった。 The preform was placed in a mold with an inner diameter of 300 mm heated to 250°C in the same manner as in Example 1, and a low melting point alloy (zinc alloy: ZDC2, specific gravity 6.8) melted at 500°C was cast, and high pressure impregnated at 70 MPa (500 t as press load). After holding for 10 minutes, the composite was immediately cooled, cooled to room temperature, and removed. The specific gravity of the composite was 4.18, and it was a composite material impregnated with almost 100% low melting point zinc alloy. There was no decomposition reaction due to the generation of B4C . Furthermore, a bending test was performed on the composite of this example based on JIS-R1061, and the strength was high at 223 MPa.
[比較例1、2]
実施例1で使用したと同じB4C粉末を使用して混合し、このうちの450g(正味体積182ml)に、平均粒径が1.2μmの微粉のシリカ粉末(山森土本製作所社製)2gと、3gの水を加えて、実施例1で行ったと同じように金型に挿入し、プレス成形を行い、成型体を400℃又は800℃の異なる温度でそれぞれ焼成し、冷却した。得られた成型体は、いずれの焼成温度の場合も両方共にプリフォームの強度がなく、ハンドリングができず、アルミニウム溶湯の高圧含浸に供することができなかった。
[Comparative Examples 1 and 2]
The same B 4 C powder as used in Example 1 was used and mixed, and 2 g of fine silica powder (manufactured by Yamamori Tsuchimoto Seisakusho Co., Ltd.) having an average particle size of 1.2 μm and 3 g of water were added to 450 g of this (net volume 182 ml), and the mixture was inserted into a mold in the same manner as in Example 1, press-molded, and the molded bodies were fired at different temperatures of 400° C. and 800° C., respectively, and cooled. The obtained molded bodies did not have the strength of a preform in either firing temperature, could not be handled, and could not be subjected to high-pressure impregnation with molten aluminum.
[比較例3、4]
実施例1で使用したと同じB4C粉末を使用して混合し、このうちの450g(正味体積182ml)に、平均粒径が22nm(22mμ)のレオシールQS-9(トクヤマ社製)の微粉シリカ粉末を4gと、64gの水を加え、実施例1で行ったと同じように作製した混合粉末を金型に挿入し、プレス成形を行った。プレス成形して得た成型体を、400℃又は800℃の異なる温度でそれぞれ焼成し、冷却した。焼成後の成型体は、いずれの焼成温度の場合も両方共にプリフォームの強度がなく、ハンドリングができず、アルミニウム溶湯の高圧含浸に供することができなかった。
[Comparative Examples 3 and 4]
The same B 4 C powder as used in Example 1 was used and mixed, and 4 g of fine silica powder of LeoSeal QS-9 (manufactured by Tokuyama Corp.) with an average particle size of 22 nm (22 mμ) and 64 g of water were added to 450 g of this (net volume 182 ml), and the mixed powder prepared in the same manner as in Example 1 was inserted into a mold and press-molded. The molded bodies obtained by press-molding were fired at different temperatures of 400°C or 800°C, respectively, and cooled. The molded bodies after firing did not have the strength of a preform in either firing temperature, could not be handled, and could not be subjected to high-pressure impregnation with molten aluminum.
[比較例5]
実施例1で行ったと同じ方法でB4Cのプリフォームを作製し、得られたプリフォームを金型内に入れて、実施例1と同様にアルミニウム溶湯を用い900℃で鋳造した。本比較例では、その後、900℃の温度で20分間保持した後、実施例1と同じ方法で複合体を作製した。複合体の表面を加工したところ表面が黒ずんでいたので一部を削り出し、X線回折で調べた。その結果、主原料のB4C以外に、2θ=31.8°、35.8°、40.1°、55°に、Al4C3の小さなピークが認められた。このことから、本比較例の複合体の場合は、複合体のプレス型内で高温の状態で長時間に保つと、プリフォームの原材料のB4Cが一部分解した状態になり、良好な状態の複合体にならないことが確認できた。
[Comparative Example 5]
A B 4 C preform was prepared in the same manner as in Example 1, and the obtained preform was placed in a mold and cast at 900°C using molten aluminum in the same manner as in Example 1. In this comparative example, the temperature was then held at 900°C for 20 minutes, and a composite was prepared in the same manner as in Example 1. When the surface of the composite was processed, the surface was blackened, so a part of it was cut out and examined by X-ray diffraction. As a result, in addition to the main raw material B 4 C, small peaks of Al 4 C 3 were observed at 2θ = 31.8°, 35.8°, 40.1°, and 55°. From this, it was confirmed that in the case of the composite of this comparative example, if the composite is kept at a high temperature in the press mold for a long time, the raw material B 4 C of the preform will be partially decomposed, and the composite will not be in a good condition.
[比較例6]
実施例5で使用したと同様の、平均粒径が15μmのBaSO4粉末であるA-200(商品名、竹原化学工業社製)890gを、実施例1同様な方法で均一に混合した。そして、実施例3で用いたと同様の、シリコーン樹脂KR-200をエタノールに溶解した20w%溶液を50g加えて、実施例1と同様にしてヘンシェルミキサーで高速撹拌した。
[Comparative Example 6]
890 g of A-200 (trade name, manufactured by Takehara Chemical Industry Co., Ltd.), a BaSO4 powder with an average particle size of 15 μm, similar to that used in Example 5, was mixed uniformly in the same manner as in Example 1. Then, 50 g of a 20 wt % solution of silicone resin KR-200 dissolved in ethanol, similar to that used in Example 3, was added, and high-speed stirring was performed with a Henschel mixer in the same manner as in Example 1.
実施例1と同じ方法及び手順で作製したプリフォームは、100mm×100mm×33mmの形状を有し、BaSO4の充填率が60v%であった。次に、実施例1と同じ方法で金型にセットし、950℃のアルミニウム溶湯を含浸し加工して、複合体を取り出した。表面を加工し目視で観察したところ、ポアが多かった。その理由は、BaSO4が高温で加熱するとBaOとSO2に分解したためと思われる。 The preform produced by the same method and procedure as in Example 1 had a shape of 100 mm x 100 mm x 33 mm, and the filling rate of BaSO 4 was 60 v%. Next, it was set in a mold in the same manner as in Example 1, impregnated with molten aluminum at 950 ° C., processed, and the composite was taken out. When the surface was processed and observed visually, there were many pores. The reason for this is thought to be that BaSO 4 was decomposed into BaO and SO 2 when heated at high temperatures.
表1に、実施例1~8及び比較例1~6におけるプリフォームの調製条件と、得られた実施例1~8及び比較例5、6の各複合体の特性及び評価をまとめて示した。表1中に、分解の「有」「無」とあるのは、各複合体を構成する放射線遮蔽粉末に分解が認められたか否かを示している。 Table 1 shows the preparation conditions for the preforms in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6, as well as the properties and evaluation of each of the composites obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 5 and 6. In Table 1, "Yes" or "No" for decomposition indicates whether decomposition was observed in the radiation shielding powder that constitutes each composite.
<プリフォームに有機無機封孔剤を含浸する方法の例>
次に、本発明の第二の製造方法の、多孔質成型体(プリフォーム)の空隙に特殊な液状の有機無機封孔剤を含浸させて放射線遮蔽複合体を製造する方法について、実施例及び比較例を挙げて説明する。以下の実施例の複合体について曲げ試験を実施しているのは、下記の理由による。プリフォームの空隙に液状の有機無機封孔剤を含浸させた場合は、プリフォームの空隙内に有機無機封孔剤由来の成分が残存する。ここで、プリフォーム)の空隙に液状の有機無機封孔剤を含浸させた構成の複合体の場合は、先に説明したアルミニウムの溶湯を含浸させた場合のように必ずしもプリフォームの空隙の全てに含浸させる必要はなく、一部空隙が残存した状態でもよい。本発明者らの検討によれば、このような構成においても、液状の有機無機封孔剤を含浸される前におけるプリフォームの空隙100体積%のうちの25体積%以上を液状の有機無機封孔剤が占める構成のものであれば、得られる複合体は十分な強度を有するものになり、壁材や天井材等の建築材料として利用することができる。換言すれば、得られる複合体について曲げ試験を行って、その強度を確認すれば、プリフォームの空隙内に有機無機封孔剤の固化物及び/又は有機無機封孔剤の加熱処理物が十分な量で残存したものであることが確認できることになる。以下に示した通り、実施例の複合体は十分な強度を有しており、本発明で規定する構成のものであることがわかる。
<Example of a method for impregnating a preform with an organic/inorganic sealant>
Next, the method of producing a radiation shielding composite by impregnating a special liquid organic inorganic sealing agent into the voids of a porous molded body (preform) according to the second production method of the present invention will be described with reference to examples and comparative examples. The reason for carrying out bending tests on the composites in the following examples is as follows. When the voids of the preform are impregnated with a liquid organic inorganic sealing agent, components derived from the organic inorganic sealing agent remain in the voids of the preform. Here, in the case of a composite having a configuration in which the voids of the preform are impregnated with a liquid organic inorganic sealing agent, it is not necessary to impregnate all of the voids of the preform as in the case of impregnating with molten aluminum described above, and some voids may remain. According to the study by the present inventors, even in such a configuration, as long as the liquid organic inorganic sealing agent occupies 25% by volume or more of the voids of the preform before being impregnated with the liquid organic inorganic sealing agent, the composite obtained will have sufficient strength and can be used as a building material such as a wall material or a ceiling material. In other words, if a bending test is performed on the obtained composite to confirm its strength, it can be confirmed that a sufficient amount of the solidified organic/inorganic pore-sealing agent and/or the heat-treated organic/inorganic pore-sealing agent remains in the voids of the preform. As shown below, the composites of the examples have sufficient strength and are of the configuration specified in the present invention.
[実施例9]
先に説明した実施例1と同様な種類の材料構成で、平均粒径が16μmのB4C粉末#800(同人産業社製)270gを使用して、同じ方法で混合、成形、焼成、冷却して、100mm×100mm×20mmの形状を有する、262gの重量のプリフォームを作成した。得られたプリフォームは、炭化ホウ素(B4C)の真比重2.51から計算して嵩比重が1.31であり、炭化ホウ素の充填率(Vf)が52v%、空隙が48v%であった。
[Example 9]
A preform weighing 262 g and having dimensions of 100 mm x 100 mm x 20 mm was produced using 270 g of B 4 C powder #800 (manufactured by Dojin Sangyo Co., Ltd.) with an average particle size of 16 μm and the same material composition as in Example 1 described above, and was mixed, molded, fired, and cooled in the same manner. The obtained preform had a bulk density of 1.31 calculated from the true specific gravity of boron carbide (B 4 C) of 2.51, a filling rate (Vf) of boron carbide of 52 v%, and a void of 48 v%.
有機無機封孔剤として、粘度が15.5mPa・s、比重が1.15でシロキサン結合を有する、不揮発分が85w%のパーミエイトHS-200(商品名、ディ・アンド・ディ社製、以下単にパーミエイトと呼ぶ)を用いた。図2に概略図を示したような減圧圧力容器30を用いて、下記のようにしてプリフォーム32に液状の有機無機封孔剤31であるパーミエイトを含浸させた。減圧圧力容器30内に配置させた室内容器34内に、上記で得たプリフォーム32を入れて浮かないように重石(不図示)を乗せた状態にして、室内容器34内に有機無機封孔剤投入容器35を介してパーミエイトを入れて、プリフォーム全体がパーミエイトに浸るようにした。 As the organic/inorganic sealing agent, Permeate HS-200 (trade name, manufactured by D&D Co., Ltd., hereafter simply referred to as Permeate) with a viscosity of 15.5 mPa·s, specific gravity of 1.15, siloxane bond, and non-volatile content of 85 w% was used. Using a reduced pressure vessel 30 as shown in the schematic diagram of FIG. 2, the preform 32 was impregnated with Permeate, which is a liquid organic/inorganic sealing agent 31, as described below. The preform 32 obtained above was placed in an indoor vessel 34 placed in the reduced pressure vessel 30, and weights (not shown) were placed on top to prevent it from floating. Permeate was then poured into the indoor vessel 34 via an organic/inorganic sealing agent injection vessel 35 so that the entire preform was immersed in the permeate.
減圧口36を介して真空ポンプ(不図示)で、減圧圧力容器30全体を真空に引き10分間保持した。その後、真空を開放して減圧圧力容器30内を常圧に戻した後、この減圧圧力容器30に、コンプレッサー(不図示)からの7気圧の空気を減圧装置(不図示)で4気圧に減圧し、減圧圧力容器30内にゆっくり導入し減圧圧力容器の全体を4気圧に加圧し、5分間保持してパーミエイトをプリフォーム32内に加圧含浸した。 A vacuum was drawn through the vacuum port 36 by a vacuum pump (not shown) to the entire reduced pressure vessel 30, and this was maintained for 10 minutes. After that, the vacuum was released to return the inside of the reduced pressure vessel 30 to normal pressure, and then 7 atmospheres of air from a compressor (not shown) was reduced to 4 atmospheres by a pressure reducing device (not shown) and slowly introduced into the reduced pressure vessel 30 to pressurize the entire reduced pressure vessel to 4 atmospheres, and this was maintained for 5 minutes to pressure-impregnate the permeate into the preform 32.
その後、減圧圧力容器30を大気圧に戻した後プリフォーム32を室内容器34から取り出し、一昼夜自然放置した。その後、50℃/時間で昇温し、400℃で3時間加熱処理をして放射線遮蔽機能を有する複合体を作製した。この素材(複合体)の比重を測定した結果から該複合体は、B4Cが52v%、有機無機封孔剤が30v%(プリフォームの空隙の内の62.5v%)、その空隙が18v%の素材であった。得られた素材(複合体)の比重は表2中にまとめて示した。 After that, the reduced pressure vessel 30 was returned to atmospheric pressure, and the preform 32 was taken out of the indoor vessel 34 and left to stand overnight. The temperature was then raised at 50°C/hour, and heat-treated at 400°C for 3 hours to produce a composite having a radiation shielding function. The specific gravity of this material (composite) was measured, and the composite was found to be 52v% B4C , 30v% organic/inorganic sealing agent (62.5v% of the voids in the preform), and 18v% voids. The specific gravity of the obtained material (composite) is summarized in Table 2.
上記で得たB4C粉末の体積充填率(Vf)52v%、厚み20mmの素材(複合体)について、外部の測定機関に依頼して放射線遮蔽効果についての測定を行った。カリホルニウム(Cf)の同位体の中性子線Cf252の遮蔽率を測定した結果、遮蔽率は30%であり、高い値を示した。20mmの厚みでこれだけの中性子線遮蔽率を示した遮蔽材は例がない。この結果は、本実施例で得られた複合体は、原料に用いた、軽量で且つ放射線遮蔽効果に優れるB4C粉末が分解することなく、そのままの状態で複合化されて、B4C粉末の持つ特性を効果的に併せ持つ有用な素材であることを示している。一方、上記で得た複合体から、3mm×4mm×40mmの曲げ強度を測定するための試験片を作成してJIS-R1061の基づいて曲げ試験を行った。その結果、25Mpaの強度を得た。この値は、同じ方法で測定した石膏ボード、コンクリート板の約5~10倍であることから、外壁材、放射線保存容器には十分使用できる素材であることが確認できた。 The material (composite) obtained above, with a volume filling rate (Vf) of 52v% and a thickness of 20 mm, was subjected to measurement of the radiation shielding effect by an external measurement agency. The shielding rate of the neutron beam Cf252, an isotope of Cf, was measured, and the shielding rate was 30%, which was a high value. There is no example of a shielding material that has such a neutron shielding rate with a thickness of 20 mm . This result shows that the composite obtained in this example is a useful material that effectively combines the properties of the B 4 C powder, which is lightweight and has excellent radiation shielding effect and is used as a raw material, without decomposition, and is composited as it is. Meanwhile, a test piece for measuring bending strength of 3 mm x 4 mm x 40 mm was prepared from the composite obtained above, and a bending test was performed based on JIS-R1061. As a result, a strength of 25 MPa was obtained. This value is about 5 to 10 times that of gypsum board and concrete plate, which were measured using the same method, confirming that the material is fully suitable for use as exterior wall material and radiation storage containers.
[実施例10]
先に実施例2の配合で使用した平均粒径が70μmのB4C粉末#180(同人産業社製)230gと、平均粒径が16μmのB4C粉末#800を100gとを用い、実施例2と同じ方法で100mm×100mm×20mmの成型体を作成した。この成型体を実施例1と同じように400℃で焼成した結果、重量が235g、嵩比重が1.66のプリフォームを得た。得られたプリフォームは、B4Cの体積充填率(Vf)が約66v%、空隙が32v%であった。この得られたプリフォームを用いて実施例8と同じようにしてパーミエイトを真空含浸させて400℃で加熱処理することにより、B4Cが66v%、パーミエイト(有機無機封孔剤)が19v%(プリフォームの空隙の内の59.4v%)、空隙が15%の放射線遮蔽材を得た。
[Example 10]
Using 230 g of B4C powder #180 (manufactured by Dojin Sangyo Co., Ltd.) having an average particle size of 70 μm and 100 g of B4C powder #800 having an average particle size of 16 μm, a molded body of 100 mm x 100 mm x 20 mm was prepared in the same manner as in Example 2. This molded body was fired at 400° C. in the same manner as in Example 1 to obtain a preform with a weight of 235 g and a bulk density of 1.66. The obtained preform had a volume filling rate (Vf) of B4C of about 66 v% and a void of 32 v%. The obtained preform was vacuum-impregnated with permeate in the same manner as in Example 8 and heat-treated at 400° C. to obtain a radiation shielding material with 66 v% B4C , 19 v% permeate (organic inorganic sealing agent) (59.4 v% of the voids in the preform), and 15% voids.
上記で得たB4C粉末の体積充填率(Vf)66v%、厚み20mmの素材(複合体)について、外部の測定機関に依頼して放射線遮蔽効果についての測定を行った。カリホルニウム(Cf)の同位体の中性子線Cf252の遮蔽率を測定した結果、遮蔽率は34%であり、高い値を示した。また、実施例8と同じように曲げ試験片を作成し、曲げ強度を測定したところ、41Mpaと高い値を示した。 The material (composite) of the B4C powder obtained above, with a volume filling rate (Vf) of 66v% and a thickness of 20 mm, was subjected to measurement of the radiation shielding effect by an external measurement agency. The shielding rate of the neutron radiation of the isotope Cf252 of Californium (Cf) was measured, and the shielding rate was 34%, which was a high value. In addition, a bending test piece was prepared in the same manner as in Example 8, and the bending strength was measured, which showed a high value of 41 MPa.
[実施例11]
実施例3と同様な配合で、平均粒径が15μmの硫酸バリウム(BaSO4)粉末であるA-200(商品名、竹原化学工業社製)240gを用い、実施例1と同様な方法で均一に混合した。バインダーとして、溶解可能なシリコーン樹脂KR-200(信越化学社製)をエタノールに溶解して、質量基準で20w%濃度に調製されたシリコーン系の樹脂溶液を用いた。そして、調製したシリコーン系の樹脂溶液の内の15gを、混合したBaSO4粉末に加え、実施例1と同様にしてヘンシェルミキサーで高速撹拌して混合粉を得た。
[Example 11]
In the same formulation as in Example 3, 240 g of A-200 (trade name, manufactured by Takehara Chemical Industry Co., Ltd.), which is a barium sulfate (BaSO 4 ) powder with an average particle size of 15 μm, was used and mixed uniformly in the same manner as in Example 1. As a binder, a silicone-based resin solution was used in which a soluble silicone resin KR-200 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was dissolved in ethanol to prepare a silicone-based resin solution with a concentration of 20 wt % by mass. Then, 15 g of the prepared silicone-based resin solution was added to the mixed BaSO 4 powder, and mixed powder was obtained by high-speed stirring with a Henschel mixer in the same manner as in Example 1.
上記で得た混合粉を60mmφの金型に入れ、160kg/cm2の圧力でプレス成形し、これを実施例1と同じように400℃で加熱して、60mmφ×27.8mm厚の円板形状で、重さが235gのプリフォームを作成した。得られたプリフォームの嵩比重は2.95であり、BaSO4が65v%で、空隙が35v%であった。 The mixed powder obtained above was placed in a 60 mmφ mold, press molded under a pressure of 160 kg/ cm2 , and heated at 400°C in the same manner as in Example 1 to produce a preform in the shape of a disk of 60 mmφ x 27.8 mm thickness and weighing 235 g. The bulk density of the obtained preform was 2.95, with 65v% BaSO4 and 35v% voids.
次に、上記で得たプリフォームに液状の有機無機封孔剤を用い、下記のようにして複合体を得た。液状の有機無機封孔剤として、SiO2換算で40w%を含有するコルコート社製のエチルシリケートオリゴマーを容器に入れ、上記で得たプリフォームを浸漬し、真空及び4気圧の加圧によりエチルシリケートをプリフォームに含浸させた。そして、液状の有機無機封孔剤を含浸させた含浸体を容器から取り出し、48時間空気中に放置して、400℃で3時間加熱処理して、BaSO4が65v%、エチルシリケートから生成したSiO2の不揮発分が10v%(プリフォームの空隙の内の28.6v%)、残部が23v%である放射線遮蔽機能を有する複合体を得た。 Next, a composite was obtained as follows, using a liquid organic inorganic sealing agent on the preform obtained above. As a liquid organic inorganic sealing agent, ethyl silicate oligomer manufactured by Colcoat Co., Ltd., containing 40 wt% in terms of SiO2 , was placed in a container, and the preform obtained above was immersed in it, and the preform was impregnated with ethyl silicate by vacuum and pressure of 4 atmospheres. Then, the impregnated body impregnated with the liquid organic inorganic sealing agent was taken out of the container, left in air for 48 hours, and heat-treated at 400°C for 3 hours to obtain a composite having a radiation shielding function, in which BaSO4 was 65v%, the non-volatile content of SiO2 generated from ethyl silicate was 10v% (28.6v% of the voids in the preform), and the remainder was 23v%.
上記で得たBaSO4粉末の体積充填率(Vf)65v%、厚み27.8mmの素材(複合体)について、外部の測定機関に依頼して放射線遮蔽効果についての測定を行った。その結果、セシウム(Cs)のガンマ線Cs137の射影率は36%、X線150Kvの遮蔽率は99.7%と高い値を示した。また、実施例1と同じ要領で曲げ試験片を作成し、曲げ強度を測定したところ、28Mpaと高い値を示し、構造体として十分に利用できる素材であることが確認された。 The material (composite) of BaSO4 powder obtained above with a volume filling rate (Vf) of 65v% and a thickness of 27.8 mm was measured for its radiation shielding effect by an external measurement agency. As a result, the projection rate of cesium (Cs) gamma rays Cs137 was 36%, and the shielding rate of X-rays 150Kv was 99.7%, which were high values. In addition, a bending test piece was prepared in the same manner as in Example 1, and the bending strength was measured, showing a high value of 28 MPa, confirming that the material is fully usable as a structure.
[実施例12]
平均粒径が16μmのB4C粉末を54g、平均粒径15μmのBaSO4粉末であるA-200(商品名)110gに、液状のバインダーとしてエチルシリケート7gを添加して実施例1と同じように原料混合、プレス成形した後、400℃で焼成して、重さが165gの、60mmφ×30mmの形状で嵩比重が1.93であるプリフォームを得た。得られたプリフォームは、B4Cが29v%、BaSO4が29v%、空隙が42v%であった。
[Example 12]
54 g of B 4 C powder with an average particle size of 16 μm and 110 g of A-200 (product name) BaSO 4 powder with an average particle size of 15 μm were mixed with 7 g of ethyl silicate as a liquid binder in the same manner as in Example 1, and the mixture was press-molded and fired at 400° C. to obtain a preform weighing 165 g, measuring 60 mmφ×30 mm, and having a bulk density of 1.93. The obtained preform had 29 v% B 4 C, 29 v% BaSO 4 , and 42 v% voids.
図2に示したような減圧圧力容器30と、有機無機封孔剤31として液状のエチルシリケートを用い実施例8と同じようにして、上記で得たプリフォーム32を、エチルシリケートの液体に浸漬し、真空含浸した後、400℃で加熱処理して放射線遮蔽機能を有する複合体を得た。得られた複合体は、B4Cが29v%、BaSO4が29v%、エチルシリケートのSiO2の不揮発分が17v%(プリフォームの空隙の内の40.4v%)、空隙が25v%であった。 Using a reduced pressure vessel 30 as shown in Fig. 2 and liquid ethyl silicate as an organic/inorganic sealing agent 31, the preform 32 obtained above was immersed in the ethyl silicate liquid, vacuum impregnated, and then heat-treated at 400°C in the same manner as in Example 8 to obtain a composite having a radiation shielding function. The obtained composite had 29v% B4C , 29v% BaSO4 , 17v% non-volatile content of SiO2 of the ethyl silicate (40.4v% of the voids in the preform), and 25v% voids.
上記で得られたB4C粉末、BaSO4粉末と、液状の有機無機封孔剤を含んでなる素材(複合体)について、外部の測定機関に依頼して放射線遮蔽効果についての測定を行った。その結果、セシウム(Cs)のガンマ線Cs137の射影率は25%、X線150Kvの遮蔽率は98%と高い値を示した。また、他の実施例と同じ要領で曲げ試験片を作成し、曲げ強度を測定したところ、32Mpaと高い値を示し、構造体として工業的に十分に利用できる素材であることが確認された。 The material (composite) containing the B4C powder, BaSO4 powder, and liquid organic-inorganic sealing agent obtained above was measured for its radiation shielding effect by an external measurement agency. As a result, the projection rate of cesium (Cs) gamma rays Cs137 was 25%, and the shielding rate of X-rays 150Kv was 98%, which were high values. In addition, a bending test piece was prepared in the same manner as in the other examples, and the bending strength was measured, showing a high value of 32Mpa, confirming that the material is sufficiently usable industrially as a structure.
表2に、実施例9~12の複合体の形成に用いたプリフォームを構成する特定粉末の実施形態と、プリフォームの空隙内及び複合体内の有機無機封孔剤の量と、放射線遮蔽効果をまとめて示した。
Table 2 shows the embodiments of the specific powders constituting the preforms used to form the composites of Examples 9 to 12, the amounts of organic/inorganic sealing agents in the voids of the preforms and in the composites, and the radiation shielding effects.
[比較例7~10]
表2に示した構成の実施例9~12の複合体を調製する際に用いた、液状の有機無機封孔剤を含浸させて複合化させていない状態の、それぞれのプリフォームを用い、試験片を作成して実施例と同様に曲げ強度の測定を行った。そして得られた測定結果を表3にまとめて示した。比較のために、実施例9~12の各複合体における曲げ強度の倍率を括弧内に示した。表3に示したように、プリフォームに有機無機封孔剤を複合化させた実施例の複合体の場合は、比較例の素材と比べて曲げ強度を格段に向上させることができることが確認された。
[Comparative Examples 7 to 10]
Test pieces were prepared using the preforms used in preparing the composites of Examples 9 to 12 having the configurations shown in Table 2, which were not impregnated with the liquid organic/inorganic sealing agent and were not composited, and the bending strength was measured in the same manner as in the examples. The measurement results obtained are summarized in Table 3. For comparison, the bending strength multipliers for each of the composites of Examples 9 to 12 are shown in parentheses. As shown in Table 3, it was confirmed that the bending strength of the composites of the examples in which the organic/inorganic sealing agent was composited to the preform could be significantly improved compared to the materials of the comparative examples.
[比較例11]
実施例9で調製したと同様の、嵩比重が1.31で、B4Cの充填率(Vf)が52v%、空隙が48v%のプリフォームを用い、下記のようにして有機無機封孔剤との複合化を行って比較例11の複合体を得た。液状の有機無機封孔剤として実施例9で使用したと同様の粘度が15.5mPa・s、比重が1.15でシロキサン結合を有する、不揮発分が85w%のパーミエイトHS-200を用い、これをエタノールで希釈して不揮発分を20w%に調整して用いた。そして、実施例9と同様の手順で液状の有機無機封孔剤を含浸させた後、加熱処理して複合化した素材を得た。重量測定を行った結果から該素材は、B4Cが52v%、有機無機封孔剤が8v%(プリフォームの空隙の内の16.0v%)、空隙が36v%の素材であった。この素材についても実施例と同様の方法で曲げ強度を測定したところ、曲げ強度が11MPaで高強度ではなかった。その理由は、プリフォームの空隙に占める有機無機複合剤の量が低いことに起因すると考えられる。
[Comparative Example 11]
A preform having a bulk density of 1.31, a filling rate (Vf) of B 4 C of 52v%, and a void of 48v% was used as prepared in Example 9, and the composite of Comparative Example 11 was obtained by compounding with an organic inorganic sealant as described below. Permeate HS-200 having a non-volatile content of 85w%, a viscosity of 15.5mPa·s, a specific gravity of 1.15, and a siloxane bond, similar to that used in Example 9, was used as a liquid organic inorganic sealant, and this was diluted with ethanol to adjust the non-volatile content to 20w%. Then, after impregnating the liquid organic inorganic sealant in the same manner as in Example 9, a composite material was obtained by heat treatment. From the results of weight measurement, the material was 52v% B 4 C, 8v% organic inorganic sealant (16.0v% of the voids in the preform), and 36v% voids. The bending strength of this material was measured in the same manner as in the examples, and the bending strength was 11 MPa, which was not a high strength. The reason for this is believed to be that the amount of the organic-inorganic composite agent occupying the voids of the preform was low.
[比較例12]
実施例11で調製したと同様の、嵩比重が2.95で、BaSO4の充填率(Vf)が65v%で、空隙が35v%のプリフォームを用い、下記のようにして有機無機封孔剤との複合化を行って比較例12の複合体を得た。液状の有機無機封孔剤として、実施例11で用いた液状のエチルシリケートオリゴマー溶液を水で希釈してSiO2の不揮発分が10w%溶液となるように調整して用いた。そして、実施例11と同様な操作でプリフォームに液状の有機無機封孔剤を含浸させた後、加熱処理して複合化した素材を得た。重量測定を行った結果から該素材は、BaSO4が65v%、エチルシリケートから生成したSiO2の不揮発分が4v%(プリフォームの空隙の内の11v%)、空隙の残部が31v%の素材であった。この素材についても実施例と同様の方法で曲げ強度を測定したところ、曲げ強度が9MPaであり、強度が低かった。
[Comparative Example 12]
A preform having a bulk density of 2.95, a filling rate (Vf) of BaSO 4 of 65v%, and a void of 35v% was used as prepared in Example 11, and the composite of Comparative Example 12 was obtained by compounding with an organic inorganic sealant as follows. As a liquid organic inorganic sealant, the liquid ethyl silicate oligomer solution used in Example 11 was diluted with water to adjust the non-volatile content of SiO 2 to a 10w% solution. Then, the preform was impregnated with the liquid organic inorganic sealant in the same manner as in Example 11, and then the material was heat-treated to obtain a composite material. From the results of the weight measurement, the material was 65v% BaSO 4 , 4v% non-volatile content of SiO 2 generated from ethyl silicate (11v% of the voids in the preform), and 31v% of the voids remained. The bending strength of this material was measured in the same manner as in the Examples, and was found to be low at 9 MPa.
[比較例13]
実施例9で調製したと同様の、嵩比重が1.31で、B4Cの充填率(Vf)が52v%、空隙が48v%のプリフォームを用い、下記のようにして有機無機封孔剤との複合化を行って比較例13の複合体を得た。液状の有機無機封孔剤として、不揮発分40w%でエタノールに溶解した粘度が150mPa.mのシリコーン樹脂KR220l(商品名、信越化学社製)溶液を用いた。該シリコーン樹脂溶液を実施例9で行ったと同じ操作でプリフォームに含浸し、加熱処理して複合化した素材を得た。得られた素材は、B4CのVfが52v%で、シリコーン樹脂から生成したSiO2の不揮発分が3v%(プリフォームの空隙の内の6.2v%)、空隙が45v%であった。この素材についても実施例と同様の方法で曲げ強度を測定したところ、曲げ強度が6MPaであり、強度が低かった。その理由は、粘性(粘度)が高いシリコーン樹脂溶液がプリフォームに十分含浸せず、有機無機封孔剤の含浸量が低かったためと考えられる。
[Comparative Example 13]
A preform having a bulk density of 1.31, a filling rate (Vf) of B 4 C of 52v%, and a void of 48v%, similar to that prepared in Example 9, was used, and the composite with an organic/inorganic sealant was obtained as follows to obtain a composite of Comparative Example 13. As a liquid organic/inorganic sealant, a silicone resin KR220l (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) solution having a viscosity of 150 mPa.m dissolved in ethanol with a non-volatile content of 40w% was used. The silicone resin solution was impregnated into a preform by the same operation as that performed in Example 9, and a composite material was obtained by heat treatment. The obtained material had a Vf of 52v% for B 4 C, a non-volatile content of 3v% of SiO 2 generated from the silicone resin (6.2v% of the voids in the preform), and a void of 45v%. When the bending strength of this material was measured by the same method as in the example, the bending strength was 6 MPa, which was low. The reason for this is believed to be that the silicone resin solution, which has a high viscosity, did not sufficiently impregnate the preform, and the amount of the organic/inorganic sealing agent impregnated was low.
1:アルミニウム溶湯
2:プリフォーム
3:アルミニウム溶湯が含浸した複合体
4:下パンチ
5:上パンチ
10:プレス金型
30:減圧圧力容器
31:有機無機封孔剤
32:プリフォーム
33:減圧圧力容器の開閉治具
34:室内容器
35:有機無機封孔剤投入容器
36:減圧口
37:加圧口
38:圧力計
Reference Signs List 1: Molten aluminum 2: Preform 3: Composite impregnated with molten aluminum 4: Lower punch 5: Upper punch 10: Press die 30: Reduced pressure vessel 31: Organic/inorganic sealing agent 32: Preform
33: Opening and closing tool for reduced pressure vessel 34: Indoor vessel 35: Organic/inorganic sealing agent supply vessel 36: Reduced pressure port 37: Pressurized port 38: Pressure gauge
Claims (9)
酸化ガドリニウム粉末、炭化ホウ素粉末、ホウ素粉末、酸化ホウ素粉末、硫酸バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、タングステン粉末、酸化タングステン粉末、タングステンカーバイド粉末、モリブデン粉末、酸化モリブデン粉末、鉄粉末、酸化鉄粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の前記放射線遮蔽効果がある粉体と、粉末状ではないシリカ系バインダーとを含有してなる混合物からなる成形・焼成物である多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙の全部に、溶融した、融点が200℃以上900℃以下である、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金の少なくともいずれかが含浸・充填されて固化して複合化されてなる構成の、或いは、該多孔質の成型体(プリフォーム)の空隙の少なくとも25体積%以上に、液状の有機無機封孔剤が含浸されて固化して複合化されてなる構成のものであり、且つ、
前記粉末状ではないシリカ系バインダーが、液状シリコーン樹脂又はシリコーン樹脂を有機溶媒に溶解してなるシリコーン樹脂溶液及び900℃以下の温度で加熱硬化してなるシリカと有機物からなるシリカアルコキシドからなる群から選ばれる少なくともいずれかである液状のシリカ系バインダーであって、前記放射線遮蔽粉体が分解されることのない温度で前記成形・焼成物である多孔質の成型体(プリフォーム)を形成できる特性のものであることを特徴とする放射線遮蔽機能を有する複合体。 A composite having a radiation-shielding function, comprising a powder having a radiation-shielding effect, the powder being composited together in a total amount within a range of 3 volume % or more and 85 volume % or less,
A porous composition which is a molded and fired product made of a mixture containing one or more types of powder having a radiation shielding effect selected from the group consisting of gadolinium oxide powder, boron carbide powder, boron powder, boron oxide powder, barium sulfate powder, strontium oxide powder, tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, molybdenum powder, molybdenum oxide powder, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide, and a silica-based binder that is not in powder form. The voids in the molded body (preform) are all impregnated and filled with at least one of a molten low-melting point metal selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin and lead, which has a melting point of 200°C or more and 900°C or less, and then solidified to form a composite, or at least 25 volume % or more of the voids in the porous molded body (preform) are impregnated with a liquid organic/inorganic sealing agent, which is then solidified to form a composite, and
The composite having a radiation -shielding function is characterized in that the non-powdered silica-based binder is at least one selected from the group consisting of a liquid silicone resin, a silicone resin solution obtained by dissolving a silicone resin in an organic solvent, and a silica alkoxide made of silica and an organic substance and cured by heating at a temperature of 900°C or less, and has a property of being able to form a porous molded body (preform) that is the molded and fired product at a temperature at which the radiation-shielding powder is not decomposed.
メチルシリケートSi(OCH3)4或いは該メチルシリケートが一部加水分解してなる2量体、4量体のオリゴマーとし、不揮発成分が30質量%以上になるように調整された液状メチルシリケート化合物、
エチルシリケートSi(OC2H5)4或いは該エチルシリケートが一部加水分解してなる2量体、4量体のオリゴマーとし、不揮発成分が30質量%以上になるように調整された液状エチルシリケート化合物、
シロキサン結合を有し、不揮発成分が30質量%以上になるように調整されたシリコーン樹脂或いはその誘導体、
アルコキシシラン誘導体であって、空気中の水分と反応して縮合反応して、シリコーン酸素有機物(Si-O-R)を生成する液状のアルコキシシラン化合物からなる群から選ばれる少なくともいずれかである、請求項1又は3に記載の放射線遮蔽機能を有する複合体。 The liquid organic/inorganic sealing agent has a low viscosity of 50 mPa·s or less and contains 30 mass% or more of non-volatile components.
A liquid methyl silicate compound which is methyl silicate Si(OCH 3 ) 4 or a dimer or tetramer oligomer obtained by partially hydrolyzing the methyl silicate, and which is adjusted so that the non-volatile component is 30 mass % or more;
A liquid ethylsilicate compound which is ethylsilicate Si(OC 2 H 5 ) 4 or a dimer or tetramer oligomer obtained by partially hydrolyzing the ethylsilicate, and which is adjusted so that the non-volatile component is 30 mass % or more;
A silicone resin or a derivative thereof having a siloxane bond and adjusted so that the non-volatile component content is 30% by mass or more;
4. The composite having a radiation-shielding function according to claim 1 or 3, which is at least any one selected from the group consisting of liquid alkoxysilane compounds which are alkoxysilane derivatives and react with moisture in the air to undergo a condensation reaction to produce a silicone-oxygen organic compound (Si-O-R).
酸化ガドリニウム粉末、炭化ホウ素粉末、酸化ホウ素粉末、ホウ素粉末、硫酸バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、タングステン粉末、酸化タングステン粉末、タングステンカーバイド粉末、モリブデン粉末、酸化モリブデン粉末、鉄粉末、酸化鉄粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の前記放射線遮蔽効果がある粉体に、粉末状ではないシリカ系バインダーを加えて混合してなる混合物を成形した後に、得られた成型体を300℃以上、900℃以下の温度で焼成して多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程、該工程で使用する前記粉末状ではないシリカ系バインダーが、液状シリコーン樹脂又はシリコーン樹脂を有機溶媒に溶解してなるシリコーン樹脂溶液及び900℃以下の温度で加熱硬化してなるシリカと有機物からなるシリカアルコキシドからなる群から選ばれる少なくともいずれかである液状のシリカ系バインダーであり、及び、
該工程で得た多孔質成型体(プリフォーム)に、300℃以上、900℃以下の温度で溶融した、融点が200℃以上、900℃以下である、アルミニウム金属、アルミニウム合金、亜鉛、錫及び鉛からなる群から選ばれる低融点金属又は該低融点金属とそれ以外の金属との低融点合金の少なくともいずれかの溶湯を鋳造して、20MPa以上、200MPa以下の高圧で、前記多孔質成型体(プリフォーム)内に前記溶湯の含浸をさせる目的で3分間~15分間保持した後に、前記溶湯が含浸した状態の複合体を15分間以内に取り出して冷却して、該複合体中の放射線遮蔽粉体の分解を抑制する工程、を有することを特徴とする放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法。 A method for producing a composite having a radiation-shielding function, comprising using at least one of a molten low-melting-point metal selected from the group consisting of aluminum metal, an aluminum alloy, zinc, tin, and lead, or a low-melting-point alloy of said low-melting-point metal and another metal as a matrix, and containing a powder having a radiation-shielding effect in a total amount within a range of 3 volume % or more and 85 volume % or less, comprising:
a step of adding a non-powdered silica-based binder to one or more of the powders having a radiation shielding effect selected from the group consisting of gadolinium oxide powder, boron carbide powder, boron oxide powder, boron powder, barium sulfate powder, strontium oxide powder, tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, molybdenum powder, molybdenum oxide powder, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide, and then molding the mixture, and firing the obtained molded body at a temperature of 300° C. or higher and 900° C. or lower to produce a porous molded body (preform); the non-powdered silica-based binder used in the step is at least one liquid silica-based binder selected from the group consisting of a liquid silicone resin, a silicone resin solution obtained by dissolving a silicone resin in an organic solvent, and a silica alkoxide made of silica and an organic substance and heated and cured at a temperature of 900° C. or lower ; and
a step of casting a molten metal of at least one of a low-melting-point metal selected from the group consisting of aluminum metal, aluminum alloy, zinc, tin and lead, which has a melting point of 200°C to 900°C, into the porous molded body (preform) obtained in the step, holding the molten metal at a high pressure of 20 MPa to 200 MPa for 3 to 15 minutes in order to impregnate the porous molded body (preform) with the molten metal, and then removing the composite impregnated with the molten metal within 15 minutes and cooling it, thereby suppressing decomposition of the radiation-shielding powder in the composite.
酸化ガドリニウム粉末、炭化ホウ素粉末、酸化ホウ素粉末、ホウ素粉末、硫酸バリウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、タングステン粉末、酸化タングステン粉末、タングステンカーバイド粉末、モリブデン粉末、酸化モリブデン粉末、鉄粉末、酸化鉄粉末及び酸化鉄を主成分とするフェライト粉末からなる群から選択された1種類又は2種類以上の前記放射線遮蔽効果がある粉体に、粉末状ではないシリカ系バインダーを加えて混合してなる混合物を成形した後に、得られた成型体を300℃以上、900℃以下の温度で焼成して多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程、
該多孔質成型体(プリフォーム)を作製する工程で得た多孔質成型体(プリフォーム)の空隙に、不揮発成分を30質量%以上含有した粘度が50mPa・s以下である液状の有機無機封孔剤を、真空含浸させた後、或いは、真空含浸後に加圧して10気圧以下の圧力で含浸させた後、200℃以上、900℃以下の温度に加熱して、前記液状の有機無機封孔剤の固化物及び/又は該液状の有機無機封孔剤の加熱処理物を、前記多孔質成型体(プリフォーム)の空隙100体積%対して25体積%以上残存させて、前記放射線遮蔽粉体と液状の前記有機無機封孔剤に由来する成分と複合化する複合化工程、を有することを特徴とする放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法。 A method for producing a composite having a radiation-shielding function, comprising preparing a composite containing a powder having a radiation-shielding effect in a total amount of 3 volume % or more and 85 volume % or less, the powder being composited, the method comprising the steps of:
a step of adding a non-powdered silica-based binder to one or more types of powder having a radiation shielding effect selected from the group consisting of gadolinium oxide powder, boron carbide powder, boron oxide powder, boron powder, barium sulfate powder, strontium oxide powder, tungsten powder, tungsten oxide powder, tungsten carbide powder, molybdenum powder, molybdenum oxide powder, iron powder, iron oxide powder, and ferrite powder mainly composed of iron oxide, to form a mixture, and then firing the obtained molded body at a temperature of 300° C. or more and 900° C. or less to prepare a porous molded body (preform);
and a compounding step of: impregnating voids of the porous molded body (preform) obtained in the step of producing the porous molded body (preform) with a liquid organic/inorganic sealing agent containing 30% by mass or more of non-volatile components and having a viscosity of 50 mPa s or less, or impregnating the voids at a pressure of 10 atmospheres or less by pressurizing the liquid organic/inorganic sealing agent after vacuum impregnation, and then heating the liquid organic/inorganic sealing agent to a temperature of 200° C. or more and 900° C. or less, so that a solidified product of the liquid organic/inorganic sealing agent and/or a heat-treated product of the liquid organic/inorganic sealing agent remains in an amount of 25% by volume or more relative to 100% by volume of the voids of the porous molded body (preform), thereby compounding the radiation-shielding powder with a component derived from the liquid organic/inorganic sealing agent.
メチルシリケートSi(OCH3)4或いは該メチルシリケートが一部加水分解してなる2量体、4量体のオリゴマーとし、不揮発成分が30質量%以上になるように調整された液状メチルシリケート化合物、
エチルシリケートSi(OC2H5)4或いは該エチルシリケートが一部加水分解してなる2量体、4量体のオリゴマーとし、不揮発成分が30質量%以上になるように調整された液状エチルシリケート化合物、
シロキサン結合を有し、不揮発成分が30質量%以上になるように調整されたシリコーン樹脂或いはその誘導体、
アルコキシシラン誘導体であって、空気中の水分と反応して縮合反応して、シリコーン酸素有機物(Si-O-R)を生成する液状のアルコキシシラン化合物からなる群から選ばれる少なくともいずれかである、請求項6に記載の放射線遮蔽機能を有する複合体の製造方法。 The liquid organic/inorganic sealing agent has a low viscosity of 50 mPa·s or less and contains 30 mass% or more of non-volatile components.
A liquid methyl silicate compound which is methyl silicate Si(OCH 3 ) 4 or a dimer or tetramer oligomer obtained by partially hydrolyzing the methyl silicate, and which is adjusted so that the non-volatile component is 30 mass % or more;
A liquid ethylsilicate compound which is ethylsilicate Si(OC 2 H 5 ) 4 or a dimer or tetramer oligomer obtained by partially hydrolyzing the ethylsilicate, and which is adjusted so that the non-volatile component is 30 mass % or more;
A silicone resin or a derivative thereof having a siloxane bond and adjusted so that the non-volatile component content is 30% by mass or more;
7. The method for producing a composite having a radiation-shielding function according to claim 6, wherein the alkoxysilane derivative is at least any one selected from the group consisting of liquid alkoxysilane compounds which react with moisture in the air to undergo a condensation reaction to produce a silicone-oxygen-organic compound (Si-O-R).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024120809A JP7606793B1 (en) | 2024-07-26 | 2024-07-26 | Composite having radiation shielding function and method for manufacturing the composite having radiation shielding function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024120809A JP7606793B1 (en) | 2024-07-26 | 2024-07-26 | Composite having radiation shielding function and method for manufacturing the composite having radiation shielding function |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP7606793B1 true JP7606793B1 (en) | 2024-12-26 |
Family
ID=93933944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024120809A Active JP7606793B1 (en) | 2024-07-26 | 2024-07-26 | Composite having radiation shielding function and method for manufacturing the composite having radiation shielding function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7606793B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003121590A (en) | 2001-10-09 | 2003-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Aluminium-base complex material, production method therefor and complex product therewith |
| JP2004323291A (en) | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Aluminum-ceramic composite and manufacturing method thereof |
| JP4426293B2 (en) | 2001-08-29 | 2010-03-03 | ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド | Boron-containing ceramic-aluminum composite and method for forming the composite |
| JP2014194405A (en) | 2013-02-28 | 2014-10-09 | Nts:Kk | Radiation shield, radiation shield forming material, and method of forming radiation shield |
| JP2015010015A (en) | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 三石耐火煉瓦株式会社 | Brick, tile, floorboard, ceiling panel, roofing material, and manufacturing method thereof |
-
2024
- 2024-07-26 JP JP2024120809A patent/JP7606793B1/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4426293B2 (en) | 2001-08-29 | 2010-03-03 | ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド | Boron-containing ceramic-aluminum composite and method for forming the composite |
| JP2003121590A (en) | 2001-10-09 | 2003-04-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Aluminium-base complex material, production method therefor and complex product therewith |
| JP2004323291A (en) | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Aluminum-ceramic composite and manufacturing method thereof |
| JP2014194405A (en) | 2013-02-28 | 2014-10-09 | Nts:Kk | Radiation shield, radiation shield forming material, and method of forming radiation shield |
| JP2015010015A (en) | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 三石耐火煉瓦株式会社 | Brick, tile, floorboard, ceiling panel, roofing material, and manufacturing method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2657207A1 (en) | Method of producing a melt-infiltrated ceramic matrix composite article | |
| CN1474790A (en) | Inorganic matrix compositions and composite material incorporating matrix composite material | |
| CN111041319B (en) | A kind of strong, tough and high temperature resistant molybdenum oxide alloy and preparation method thereof | |
| US4943413A (en) | Process for producing an aluminum/magnesium alloy | |
| US4019913A (en) | Process for fabricating silicon carbide articles | |
| GB1602026A (en) | Fired ceramic articles | |
| US20180215668A1 (en) | Aluminum-silicon-carbide composite and method of manufacturing same | |
| CN101008054A (en) | Pressure-free impregnation preparation method for Al2O3 particle reinforced aluminum base composite material | |
| JP2546872B2 (en) | Method of manufacturing composite object | |
| Zheng et al. | Effects of micro‐sized mullite on cristobalite crystallization and properties of silica‐based ceramic cores | |
| DE4039530A1 (en) | Prodn. of ceramic moulding - by heat treating finely dispersed powder mixt. of aluminium, alumina and silicon-contg. moulding in oxygen atmos. | |
| He et al. | Preparation of fully stabilized cubic-leucite composite through heat-treating Cs-substituted K-geopolymer composite at high temperatures | |
| US10610922B2 (en) | Ceramic slurry compositions and methods of use thereof | |
| Shi et al. | Investigation of curing behavior and mechanical properties of SiC ceramics prepared by vat photopolymerization combined with pressureless liquid-phase sintering using Al2O3-coated SiC powder | |
| JP7606793B1 (en) | Composite having radiation shielding function and method for manufacturing the composite having radiation shielding function | |
| JP3100635B2 (en) | Method for producing fiber composite material | |
| Zhao et al. | Effect of sodium silicate solution combined yttrium oxide stabilized zirconia nanopowders on the properties of alumina ceramics fabricated by binder jetting additive manufacturing | |
| JP7037848B1 (en) | Method for manufacturing high metal powder-containing aluminum complex, method for producing preform, and method for producing high metal powder-containing aluminum complex | |
| JP5130599B2 (en) | Method for producing hexagonal boron nitride sintered body and hexagonal boron nitride sintered body | |
| JP6984926B1 (en) | Method for manufacturing metal-based composite material and method for manufacturing preform | |
| CN114231783B (en) | Preparation method of high-comprehensive-performance zirconium tungstate-containing aluminum-based composite material | |
| EP3365128A1 (en) | Binder system for producing a slurry and component produced using the slurry | |
| Naghibi et al. | The influence of graphite on the physical, thermal, and mechanical properties of silica‐based ceramic cores | |
| JP2007204808A (en) | Method for forming metal matrix composite | |
| JP2016007634A (en) | Aluminum-silicon carbide composite and method for producing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240805 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20240805 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240910 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241101 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241203 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241209 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7606793 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |