WO2003029343A1

WO2003029343A1 - Matiere composite a haute densite

Info

Publication number: WO2003029343A1
Application number: PCT/JP2002/010168
Authority: WO
Inventors: Yasunao Kai; Masahiro Yamauchi; Kenji Okamura
Original assignee: Nippon Tungsten Co., Ltd.
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2003-04-10
Also published as: US20050004290A1; JPWO2003029343A1; EP1439208A1; EP1439208A4; EP1439208B1; JP4119840B2; DE60227089D1; US7304105B2

Description

明細書高密度複合材料技術分野

本発明は、放射線遮蔽材、防振材、ウェイト部材、バランス部材、放熱材料、散弾等に使用される柔軟性を有する高密度複合材料に関する。背景技術

高密度材料の用途の一つとして放射線遮蔽材としての用途がある。放射線治療および放射線の測定においては、照射対象部位のみに必要量の放射線を照射できるように、放射線照射の必要の無い部位は放射線を遮蔽するための遮蔽材によって覆われる。この遮蔽材としては、従来から遮蔽効果が高く、安価であり、また、加工も容易である鉛が広く用いられてきた。ところが、鉛自体は人体に有害であり、環境汚染の点からの問題が指摘されている。

この問題を解消するために、変形し易く加工が容易な、高密度金属、特にタングステンとゴム質の有機材料との複合体が鉛の代替材として提案されている。例えば、特開平 1 0— 1 5 3 6 8 7号公報には、ゴムをその他の有機材料とを混ぜ合わせることで、密度 9 g Z c m ³以上の高密度柔軟性材料を得ることが開示されている。これは、 2種の平均粒子径を持つ高密度の粉末を使用することで、密度の増大を図っているが、従来から使用されてきた鉛よりも実質的に低密度であり、放射線の遮蔽材と使用してもその機能に劣る欠点がある。

また、高密度材料は遮蔽材以外に防振材ゃバランス維持などに使用するウェイトとして用いられるが、上記公報に開示された高密度材料は、高密度と柔軟性が充分ではなく、このような防振材ゃウェイトの用途としては、密度と加工性において不適当である。発明の開示

本発明の目的は、従来の鉛その他の高密度の金属に匹敵する 1 0 g / c m³以上の密度と優れた柔軟性と加工性を有する複合材料の提供にある。本発明の他の目的は、環境上の問題がなく、高い放射線遮蔽能力を有し、成形加工が容易な高密度の複合材料の提供にある。

本発明のさらに他の目的は、安価で、取り扱いが安全容易で、耐熱性および耐薬品性に優れ、バランス材、防振材などの可動部位にも使用できる柔軟性を有する高密度複合材料の提供にある。

本発明は、エラストマ一または加硫ゴム中に高密度材料粒子が分散した複合材料であって、複合材料の全体積中のエラストマ一または加硫ゴムおよび高密度粒子が、それぞれ、 3 5〜5 0体積％と 5 0〜6 5体積％からなり、

前記高密度材料粒子の粒子組成が、粒子径のそれぞれが、

1 0 m以上 1 0 0 m以下の大粒子が 6 0〜8 0体積％と、

3 m以上 6 i m以下の中粒子が 1 0〜2 0体積％と、

1 m以上 2 m以下の小粒子が 1 0〜2 0体積％とからなり、大粒子の粒子間に中粒子と小粒子が充填された状態としたことを特徴とする。

本発明において使用される高密度材料としては、タングステン、モリブデン等の重合金、それらの合金、それらの化合物または WCのような高密度のセラミックス等が使用できる。

以下、高密度材料としてタングステンを使用した場合を例に挙げて説明する。

金属あるいはセラミックス粉末を有機高分子材料と混ぜ合わせる場合、材料の流動性が良いものほど混ざりやすく成形性も優れてくる。複合材料の流動性は粉末の割合と粉末粒子径に影響を受け、粉末の量が少なく、また粉末粒子径が大きいほど流動性は高くなる。材料の密度を上げるためには粉末の量は極力増やす必要があるが、粉末割合を増やせば逆に流動性は低下し高密度の複合材料を得ることが困難となる。また、粉末の粒子径を大きくしていくことで流動性を得ることができるが大きい粉末のみで每合する場合には、図 1に示すように、その大粒子間 A に隙間 Vが多く存在することになる。また、図 2に示すように、特開平 1 0 - 1 5 3 6 8 7号公報に開示されている 2種類の大粒子 Aと中粒子 B を使用した場合でも大粒子間 Aの隙間 Vは充分に充填されず密度の向上には限界がある。

本発明は、理想的な充填状態を得るために、図 3に示すように、大粒子 A の間に中粒子 B と小粒子 Cを所定の割合で充填することで、流動性を維持することができ、粉末の配合割合を増して、より高密度の複合材料を実現できるという知見によって完成した。すなわち、特定の粒度構成を有する大粒子、中粒子、小粒子を用いた場合、流動性に優れ、内部欠陥や気泡のない品質や特性において優れた複合材料を容易に得ることができる。

高密度複合材料をシート状にして放射能遮蔽板のように柔軟性が要求される用途に使用した場合、シート材の柔軟性を維持するためには、エラストマ一または加硫ゴムに均一に分布するタングステンの粒子径は 1 0 0 mが上限である。粒子径が 1 0 0 / mを越えると、それだけ材料が曲がりにくくなり、柔軟性がなくなり、ひびが入る。そこで、柔軟性を維持するためには、粉末の粒子径が、大粒子として 1 0 m以上 1 0 0 i m以下である必要がある。

また、粒子の充填性からいうと、同じ粒子径の粉末の大粒子のみを用いた場合には、最密状態での充填の形態は六方体格子状に充填されたいわゆる六方体充填の場合である。面心立方構造も理論上は最密充填の形態ではあるが、現実の問題として、この構造となることはない。

粒子同士が最密充填である六方充填の形態の理想的に行われた場合を想定すると、その充填密度は理想密度の約 7 4 %まで可能である。これは、タングステンの場合、その密度は約 1 4 . 2 g Z c m³に相当する。これが樹脂等との複合材料となった場合は、図 3に示すように、その充填密度が上がった大粒子 A、中粒子 B、小粒子 Cとの間の隙間 Vを、さらに、樹脂が充填するため、これより 1〜0 . 4 c m ³程度高い値となる。ところが、実際にタングステン粉末とエラストマ一または加硫ゴムを混合して複合材料を製作する際には、粒子形状が揃っていないことと、粒子間に侵入したエラストマ一または加硫ゴムとの間には、微細な隙間が生じることから、例えば、密度が約 1 g / c m ³のエラストマ一を 4 1体積％含む場合は、実際の密度は 9 g Z c m³程度のものしか得ることができなくなる。実際に前記理由のために、タングステン粉末の粒子径として 1 0 m から 1 0 0 mのものを使用した場合でも、若干の差はあるがこれと同程度の密度となる。このことは、通常のスプレードライヤーなどにより得られる造粒分のように粒子径の揃った粒子を用いた場合でも、実際には、粒子の整列状態、粒子の大きさ、形状が不均一であること、エラストマ一との密着性、エラストマ一中の気泡などにより、これ以上の密度は出せないことを意味する。

さらには、エラストマ一と混合したタングステン粒子の周りには微細な気孔が存在する。これは、表面活性剤などでタングステン粒子を処理しても残存する。その気孔の多くは結晶の表面が滑らかな場合はその表面に薄い膜のように存在する。そのために、同じ重量のタングステン粉末でも比表面積が大きくなる微細な粉末では気孔が増え、密度を上げることができない。例えば、平均粒子径 0 . 5 m程度の微細粉末に造粒した夕ングステンの粒子と密度約 1 g / c m ³のエラストマ一を混合すると、密度は 7 . 5 g / c m³程度しか得ることができない。このことから、粒子径が 0 . 5 mより小さい微細粉末を配合しないことが望ましい。

また、タングステン粒子の充填は、前述のように、六方体格子状の最密充填が理想的に行われることが望ましいが、その際も粒子同士に隙間が生じる。そこで、その隙間の大きさと同程度の粒子径を持つ粉末を別に添加すれば、隙間が埋まるために密度を上げることができる。さらに、その両者の隙間を埋めるさらに小さい粒子径を持つ粉末を加えると密度を上げることができる。しかしながら、前述の理由により 0 . 5 未満の粉末が多く存在することは望ましくない。

以上のことから、本発明では、実現できる理想的な充填状態を得るために、体積割合で 6 0〜8 0体積％を占める 1 0〜 1 0 0 mの粒子径の大粒子と、それらの粒子の隙間を過不足なく充填する程度の大きさおよび割合を持つ、体積割合で 1 0〜2 0体積％を占める 4〜6 mの中粒子と、さらに大粉末と中粉末との隙間と同程度の大きさと割合を持つ体積割合で 1 0〜2 0体積％を占める 1〜2 / mの小粒子の割合のタングステン粉末と、それらの隙間を埋めて粒子同士をつなぎ、さらに柔軟性を持たせるェラストマ一または加硫ゴムと混合して複合材料とすることによって前記課題を解決した。

理想状態のモデルにより計算すると大粒子と中粒子、小粒子の比は、粒子径で 1 0 0 : 2 2 : 7、体積で 1 0 0 : 1 : 0 . 4程度となるが、実際の粉末は形状が球ではなくいびつな形であり、表面も荒れており、粒子径も均一でなく、また、粒子はエラストマ一中に分散している。そのために、大粒子間の隙間がモデルと比較して大きくなるために、上記規定した範囲が適当となる。

高密度の複合材料において柔軟性を得るためには、一般のプラスチックのような高分子材料は、それ自体が硬質であり肉圧が増すと変形しにくいので適当ではなく、それ自体が柔軟性のあるエラストマ一または加硫ゴムを使用する必要がある。複合材料中のエラストマ一及び加硫ゴムは充填粉末の周囲でネットワークを形成しておりその弾性、伸び特性を維持し複合材料としても柔軟性が保持される。

エラストマ一としてはスチレン系熱可塑性エラストマ一またはォレフィン系熱可塑性エラストマ一とすることが望ましく、これによつて成形性も優れており軟質で高密度の複合材料を容易に得ることができる。

スチレン系熱可塑性エラストマ一は、エラストマ一の中でも特に柔軟性があり、また軟化温度が低い。そのために、高配合の高密度粉末との混鍊による複合化によって、高密度で柔軟性のある複合材料を得ることができる。更には、熱可塑性樹脂であるため再生可能であり、使用後の廃棄量も少なくて済む。スチレン系熱可塑性エラストマ一の具体的な種類としてはスチレン ·イソプレン共重合物、スチレン ·イソプレン共重合体の水素添加物、スチレン ·ブタジエン共重合物、スチレン ·ブタジエン共重合体の水素添加物、スチレン ·イソプレン ·ブタジエン共重合物、スチレン ·ィソプレン ·ブタジエン共重合体の水素添加物等が挙げられる。

また、ォレフィン系熱可塑性エラストマ一は柔軟性があり、また軟化温度が低く成形性に優れる上に、耐油性、耐熱性、引張り強度に優れており、柔軟性と強度を併せ持った高密度複合材料が得られる。更には、熱可塑性であるためリサイクルが可能で、使用後の廃棄量が削減できる。ォレフィン系熱可塑性エラストマ一の具体的な種類としてはエチレン ·ブテン共重合、プロピレン ·ブテン共重合物、エチレン ·プロピレン共重合物、ブテンもしくはエチレン、プロピレンと Q!ォレフィン共重合物、非晶質ェチレン ·プロピレン共重合物等が挙げられる。

更には、 A B S樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ力一ポネート樹脂といつた一般の樹脂や、難燃剤、増粘剤、耐オゾン添加剤、等の各種添加剤をェラストマ一に添加することにより、硬度や強度を調整でき、また難燃性、耐オゾン性といった機能を有する放射線遮蔽材などの製品を安価に製造できる。

加硫ゴムの場合、その種類は特に限定されないが、フッ素ゴムとすることが望ましく、これにより平均 2 0 0での環境下で使用可能で、かつケトン類を除く殆どの有機溶剤、薬品に耐えることが可能な弾性変形能を有するシート材を提供することができる。このフッ素ゴムの加硫剤としてパーオキサイドを用いた場合には、特に耐薬品性に優れ、ポリオールを用いた場合には特に耐熱性に優れた放射線遮蔽材に適したシート材が提供できる。その他の加硫ゴムとしては、一般の樹脂以上の耐熱性を有するシリコンゴム、エチレン ·プロピレンゴム、高い耐油性を有する二トリルゴム、コスト的に有利な天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン ·ブタジエンゴムなどが使用される環境に応じて使用可能である。

エラストマ一や加硫ゴム単体は切断加工するのは容易でない。しかし、高密度材料粉末との複合材料とすることで、ネットワーク状に繋がったミクロのクラックが形成されるので容易に切断でき、切断加工性にも優れたものとなる。また、熱可塑性エラストマ一を使用する場合、加熱することで塑性変形するので所望の形状を容易に得ることができる。さらには、熱圧着により材料を接合が容易となり、材料を使用する場合の施工性にも優れるといった利点がある。

また、本発明の高密度複合材料は、防振材およびウェイト材として、密度が 1 0 g Z c m ³以上と十分に高く、また、必要に応じてエラストマ一や加硫ゴムの混合比を調製することによりさらに高い密度も得ることができる。この密度は鉛と同等であり、ウェイトとしての効果は十分高いものが得られる。また、防振効果やウェイトとしての性能は主にその密度によつて決まるために、防振材またはウェイト部材として使用された場合、大変に優れた特性を有する。

また、タングステンの r線吸収係数（c m ¹ ) は、ァ線のエネルギーが 1 . 5 M e Vにおいて、約 1 . 0という大きいもので、高い放射線遮蔽能力を得ることができる。これは鉛の r線吸収係数（c m—¹) はァ線のエネルギ一が 1 . 5 M e Vにて、約 0 . 6であるのに対しても十分に高い。また、鉛合金を使用した場合に比較して、環境および人体への悪影響がほとんどなく、衛生的かつ安全な製品を提供することができる。

本発明の高密度複合材料は、同一のエラストマ一または加硫ゴムを有する材料で比較した場合、 3種類の異なる平均粒子径を持つ粉末を混合した本発明の材料は、材料全体に占める粉末の割合を増加させることが可能となり、結果として放射線遮蔽能力を増加させることができる。

また、本発明の嵩密度複合材料は、高密度粉末と各種エラストマ一または加硫ゴムとの混合物とすることにより、配合された粉末が各種エラストマ一または加硫ゴムに取り込まれた状態となって、材料全体が柔軟性を有している。このため、放射線遮蔽材として使用する場合は取り扱いが容易であり、高い放射線遮蔽能力を限られたスペースの中で得ることができる。また、柔軟性を有すために衝撃、振動などによる破損がない。

また、材料全体が柔軟性を有するため、凹凸形状の放射線遮蔽に関しても弾性変形能を利用して容易に密着させることが可能である。特に形状をシート状にしておけば狭いスペースにも対応でき、また、所望の形に容易に切断して使用することができる。

本発明の高密度複合材料の上記特性を発揮させるためには、全体積中のエラストマ一または加硫ゴムおよび高密度金属粒子との配合割合も重要であり、そのためには、それぞれ、 3 5〜5 0体積％と 5 0〜6 5体積％である必要がある。いかに、密度の低いエラストマ一または加硫ゴムを用いたとしても、高密度複合材料の粉末含有率が 6 5体積％を超える場合には、粉末粒子がエラストマ一または加硫ゴムに完全に取り込まれなくなり、材料全体の弾性変形能が保持できなくなる。本発明の高密度複合材料は、粉末の配合割合が低いとその特性はエラストマ一、または加硫ゴム単体の特性に近づきより柔軟性を得ることができるが、十分な密度を得る目的には粉末の割合を体積率で 3 5 %以上とすることが望ましく。また体積率で 5 0 %を超える場合は粉末の周囲に位置するエラストマ一および加硫ゴムのネッ卜ワーク状に形成され難く、複合材料として強度や柔軟性を保持することが困難であり望ましくない。

本発明の高密度複合材料は、上記の特性の他に高熱伝導性放熱材としても良い特性を示す。一般的に樹脂やゴム製品は熱伝導性が低く電子部品などの放熱特性を求められる個所へは使用できなかった、しかしながら、本発明品のように熱伝導性の高い金属、セラミックス等を高密度に充填した複合材料においては熱伝導性特性が改善されかつ柔軟性を有する放熱材料として優れた特性を示す。

さらに、本発明の高密度複合材料は狩獵ゃクレー射撃等に使用される散弾に使用できる。散弾の材料には高い密度と変形性能が求められ、従来、鉛が使用されているが、環境土壌汚染、動物への有害性など点で問題とされている。しかしながら本材料を散弾に用いることで鉛と同等の密度でかつ柔軟性をもち環境に影響を及ぼさない散弾を得ることができる。

またさらに、本発明の高密度複合材料は、表面抵抗が 10²〜 10⁹ Ω - cm のものが得られ、いわゆる半導電性を有し、静電気を徐々に放電することから電子機器の電気的破壌を起こすことなく、静電気放電対策（ESD対策）材料として利用ができる。

本発明の高密度複合材料の製造に際しては、予 ¾)大粒子、中粒子、小粒子の粒子径の異なる 3種類の粉末を含む混合粉末とし、エラストマ一または加硫ゴムと混ぜ合わせることが好ましい。

この混合粉末の製造方法としては各々分級により粒度を調整した 3種類の粉末を混合機にて均一に分散しながら混合する方法、あるいは平均粒子径の異なる 3種類の粉末を混合機にて均一に分散しながら混合する方法がある。所定の粒度構成の大粉末と、中粉末と、小粉末の粒子を得るためには、粉末の造粒段階で、あらかじめ 1 0〜1 0 O mに分級した粉末と、 3〜6 z mに分級した中粉末と、 1〜2 mに分級した小粉末とを混合する方法が粒子径を制御する上でもっとも望ましい。

次に得られた混合粉末とエラストマ一又は加硫ゴムとを混合する。

エラストマ一として、熱可塑性エラストマ一を用いる場合は、混合粉末を二一ダーあるいは成形装置内の 2軸混合スクリユー等により混鍊する。得られた高密度複合材料は、プレス成形、押し出し成形、ロール成形等の各種成形装置により、ペレット、ブロック、シート、ワイヤー、パイプといった各種形状への成形が可能で、更に Tダイ押し出し、カレンダーロール等による連続的なシート成形、射出成形機による複雑形状品への成形、金属部品の埋め込みや一体成形をすることができる。

また、熱硬化性、架橋性エラストマ一の場合はロール練り、ポットミル、ミキサー等の方法で混鍊を行い、プレス、カレンダーロール、押し出し成形機、射出成形機等によりブロック、シート、ワイヤ一、パイプといった '各種形状に成形する。また、トランスファ一成形機、射出成形機により複雑形状品の成形、金属部品の埋め込みや一体成形が可能である。

加硫ゴムを使用する場合は、未加硫ゴムに、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、増強剤等の添加剤を適当量配合したゴム材料とタングステン粉末をォープンロール、ミキサー等により練り混合を行なって複合材料を得た後、プレス、カレンダーロール、押し出し成形機、射出成形機等によりブロック、シ一卜、ワイヤー、パイプといった各種形状に成形する。また、トランスファー成形機、射出成形機により複雑形状品の成形、金属部品の埋め込みや一体成形が可能である。図面の簡単な説明

添付図 1から図 3は使用する粉末の粒径と充填状態の関係を模型的に示すもので、図 1は大粒子のみを使用した場合を、図 2は 2種類の粒径の粉 ' 末を用いた場合を、また、図 3は本願発明に基づいて 3種類の粒径の粉末を用いた場合の充填状態を示す図である。実施例 1

表 1と表 2に示す粒子経のタングステン粉末を、それぞれの表に示す割合の混合粉末を乾式の混合機により充分混合し、得られたタングステン混合粉末を 5 9体積％とスチレン系熱可塑性エラストマ一「ノファロィ I E 2 0 5 (日本油脂（株）製）」 4 1体積％とを加圧ニーダーによって、 1 5 0でで、 2時間混練することにより複合材料とし、さらに、これを 1 3 0 のプレス成形により厚さ 1 mmのシート状材料を作製して、試料 N o.l 〜 3 3を得た。

同表において、試料 No.の一桁番号である No.l〜 8は、本発明の実施例を示し、それ以外の *印を付した二桁の試料 No.l 0〜3 3は本発明で特定する範囲外の比較試料を示す。

本発明の実施例に係る試料 No.l〜 5と比較試料 No.l 0〜2 6はタンダステン粉末として分級した粉末とエラストマ一との複合材料である。また、本発明の実施例に係る試料 No. 6〜試料 No . 8と、比較例に係る試料 N o. 2 6〜試料 N o. 3 3はいずれも調製の際に所望の粒子径を中心とする平均粒子径を持つ粉末を使用して調製して試料を示す。

また、表中 1の「l〜2 /xm」「2〜3 m」「3〜6 ΠΙ」「6〜； L O m」「 1 0〜 1 0 0 ^ m」は、それぞれ「 1 n m以上 2 m以下」「 2 m より大きく 3 m未満」「3 ΠΙ以上 6 _im以下」「6 mより大きく 1 0 m未満」「1 0 m以上 1 0 0 以下」を示す。本発明の実施例の中、分級した粉末を使用した試料 No. 1〜試料 No. 5のシートは、密度 10 g/cm³を超え、柔軟性に優れたものであった。これらの試料の断面を走査型電子顕微鏡による S EM観察したところ、ェラストマ一中にタングステン粉末が均等に分散していおり、また、大粉末同士の間に中、小粉末が入り込む構造を取っていることが確認できた。これらの試料の密度はいずれも 10. 0 gZcm³を超えており、 6MVの X 線における放射線吸収特性を測定したところ、周一厚みの鉛合金板の約 1 06 %であり、同じく同一厚みの市販の密度が約 4 g/cm³の含鉛シートの約 2. 5倍で、鉛合金より優れた放射線遮蔽能力を有していることが確認された。

比較試料 No. 1 0〜14は、分級した粉末 1種類のみとエラストマ一との複合材料である。分級した粉末は粒子同士の大きさがどの粉末も近いために、粒子同士の隙間に他の粉末が充填されることはない。そのために、充分な密度を得ることができない。また、この場合は粒子の小さい試料の方が、粒子の大きい試料よりも粉末比表面積が大きいために粒子とエラストマ一との隙間が増え、より低い密度しか得られなかった。

比較試料 No. 1 5〜26は、分級した粉末を複数種混合したものとェラストマーとの複合材料である。これらの試料は、いずれも大粒子の隙間に中粒子、小粒子が適当な割合にて充填されるには、中粒子、小粒子が不足または過剰なために、隙間が残ったり、中粒子、小粒子が粉末同士が接触して隙間を生じてしまうために、いずれも充分な充填密度を得ることができなかった。

以上の試料は、いずれも分級した粉末を用いた例を示しているが、分級した粉末は混合の際の制御が簡単であるが、その製造コストが高くなる。そのために、コスト面から考えると平均粒子径を制御した粉末を混合して使うことが現実的である。

試料 No. 6〜試料 No. 8、試料 No. 26〜試料 No. 33はいずれも調製の際に所望の粒子径を中心とする平均粒子径を持つ粉末を使用して、調製して試料を得た例を示す。分級された粉末を使用する例とは異なり、所望の粒子径の範囲から数〜数 1 0体積％の粉末は粒子径が大きいまたは小さい粒子が含まれる。

平均粒子径によってその粒子経を規定した本発明の実施例の試料 No. 6〜試料 No. 8は、上記分級した粉末を用いた試料 No. 1〜試料 No. 5と比較すると若干密度が落ちるものの、いずれも 1 0 g/ cm³を越える充分な密度が得られた。また、そのほかの物性についても充分な特性を示した。組織を観察したところ、大粉末同士の隙間を中粉末、小粉末が充填していた。これに対して同じ平均粒子径によってその粒子径を規定した比較試料 No. 26〜試料 No. 33はいずれも所望の密度を得ることができなかった。組織を観察したところ、粒子の配列に規則性が見られずに、同程度の粒子径の粒子の固まりが観察された。

表 1と 2に示す試料 No. 1〜試料 No. 33の試料は、曲げ試験の結果いずれも優れた柔軟性を有していた。同程度の粒径の粒子の固まりが観察された。また、曲げ試験の結果、本発明の実施例はいずれも優れた曲げ性を示したのに対し、比較例の場合は、クラックを生じた。

実施例 2

この実施例は、表 3に示すように、タングステン粉末と混合するエラストマ一および加硫ゴムの効果を他の樹脂材と比較したものである。

大粒子として 10〜20 mに分級したタングステン粉末を 70体積％、中粒子として 4〜 5 zmに分級した夕ングズテン粉末を 1 5体積％、小粒子として 1〜2 mに分級したタングステン粉末を 1 5体積％それぞれ秤量し、乾式の混合機により充分混合し、タングステン混合粉末を得た。本発明の実施例を示す試料番号 N o. 1 0 1〜 1 03は本発明の実施例を示し、 *マ一クを付した試料番号 No. 1 1 1と 1 12は比較例として、それぞれ、ポリスチレンと AB S樹脂を用いた例を示す。試料番号 No.

10 1のスチレン系エラストマ一としては、「ジェリ一キャス卜 J C一 1 000 -N (クラレトレ一デイング（株）製）」を用い、また、試料番号 N o. 1 02のォレフィン系エラス卜マ一としては、「ノファロィ I E 205 (日本油脂（株）製）」を用いた。試料 No. 103を除く、何れの場合も、複合材料が 1 1. 5 gZcm³となる割合で秤量し、加圧ニーダ一にて本発明の実施例の場合には、 1 30T：〜 140°Cで、比較例の場合は、それぞれ、 200 と 220でで 3時間混練することにより 1mm厚みのシート状の複合材料を得たものである。

試料 No. 1 03の場合は、タングステン粒子の総体積に対して、 50

/_im〜 1 00 に分級した大粒子 60体積％と、 3 ^m〜6 に分級した中粒子 1 0体積％と、粒子径 1 ^m〜2 zzmに分級した小粒子 20体積％を混合機により混合しタングステン混合粉末とした。得られたタンダステン 5 1体積％と天然ゴムおよび加硫剤、加硫促進剤を合わせて 49体積％となるよう抨量しオープンロールにて素練りして複合材料とした。さらにこれを 1 6 Ot:の加硫プレス成形により 1mm厚みのシート材料を作製した。

作製したシートは、本発明の実施例の試料 No. 10 1と 1 02の場合、いずれも、密度 1 1. 8 g/cm³の高密度特性を示し柔軟性も良好であり、引張り強度は 6MP aの値を示した。さらに、試料番号 No. 10 3の場合は、また、本発明の実施例の場合は、高密度で柔軟性があり、また、引張強度の高い（20 MP a) シートを得ることができた。

これに対して、比較例の試料 No. 1 1 1の場合、ポリスチレンがタンダステン粉末間に対して充分な量ではなく、一部のタングステン粉末はポリスチレンに接しておらず粉末のままであった。また、比較例の試料 No. 112の場合、一部のタングステン粉末は粉末のままであった。

実施例 3

実施例 1から実施例 3にて得られた本発明の材料およびシートを整形し、釣り具用のウェイトに使用したところ、鉛と同等の密度を持ち変形が容易なために、ウェイトとしての使用感が向上した。また、使用中釣り糸より外れて、水中に落下させ紛失した場合でも、鉛のように水質を汚染しなかつた。

実施例 4

実施例 1から実施例 3にて得られた本発明の材料およびシートを、家庭用電気冷蔵庫用の足部に敷き、防振材として使用したところ、従来のゴムシートを敷いた場合と比較してフロアおよび下の階への振動が大きく軽減された。

実施例 5

実施例 1から実施例 3にて得られた本発明の材料およびシートをへリコプ夕一用ルータ一のバランス部材として使用したところ、本発明のシ一トは加工性が鉛や重金属と比較して著しく容易なために微調整が簡単で、作業が短時間で済むようになった。

実施例 6

実施例 1から実施例 3にて得られた本発明の材料およびシートをエックス線を用いた荷物検査機用の遮蔽力一テンとして使用したところ、含鉛力 —テンよりも遮蔽効果が高まり、また、無害なために食品などにも使用できるようになった。

実施例 7

上記実施例 1〜 6におけるタングステンのかわりに W Cのような夕ングステン合金、 M o、 M o合金を用いたところ、同様の効果が得られた。実施例 8

W粉末を先の実施例 1の粒度構成としたものを 6 0体積％と、エラストマーとしてォレフィン系エラストマ一（日本油脂（株）製ノファロィ I E 2 0 5 ) 4 0体積％から I Cチップ放熱スぺーサーを作製した。得られた放熱スぺーサ一は、実施例 1に示すように密度が高く、熱伝導がよい。また、柔らかいために密着可能で放熱特性に優れたものであった。

実施例 9

W粉末を先の実施例 1の粒度構成としたものを 5 6体積％と、エラストマーとしてスチレン系エラス卜マ一 (クラレトレーディング (株) 製ジェリーキャスト） 4 4体積％からなる複合体を得て、その優れた高密度とから散弾銃用の弾丸を作製した。この弾丸は、環境土壌汚染、動物への有害性などがないものであった。産業上の利用可能性

本発明の高密度複合材料は、 1 0 g Z c m³以上の密度を有し、無害で、高い放射線遮蔽能力を有し、成形および加工が安価かつ容易であり、取り扱いが容易な、柔軟性のある材料であるので、湾曲部など複雑形状の可動部位にも使用可能であり、放射線遮蔽材、防振材、ウェイト部材、パランス材として有用である。

また、本発明の高密度複合材料は、上記の特性の他に高熱伝導性放熱材としても良い特性を示し、放熱特性を求められる電子部品に使用でき、さらに、静電気放電対策（ESD対策)材料として利用ができる。

また、さらに、本発明の高密度複合材料は狩獵ゃクレー射撃等に使用される散弾に使用できる。

【表 1】

子径と配合割合（体積％) ¾ί度

No. l 1〜 2 2〜 3 3〜 6 6〜 10 10〜 100 100 (g/cm ) li m li m m 11 m 11 m 11 m li m

木満より大

1 0 15 0 15 0 70 0 11.7

2 0 10 0 10 0 80 0 11.4

3 0 20 0 20 0 60 0 11.2

4 0 20 0 10 0 70 0 10.8

5 0 10 0 20 0 70 0 11.0

6 l 13 2 13 4 65 2 10.3

7 3 18 5 10 5 60 1 10.8

8 6 13 7 12 7 60 5 11.4

*10 100 0 0 0 0 0 0 7.5

*11 0 100 0 0 0 0 0 8.2

*12 0 0 0 0 100 0 0 8.3

*13 0 0 0 0 0 100 0 8.4

*14 0 0 0 0 0 0 100 8.4

*15 0 8 7 15 0 70 0 9.6

15 0 0 15 0 70 0 9.5

*17 0 0 5 15 10 70 0 9.2

*18 15 15 0 0 0 70 0 8.1

*19 0 15 0 0 15 70 0 9.7

*20 0 0 15 0 0 70 15 9.6 【表 2】

【表 3】

試料エラス卜マー、ゴムまたは密度柔軟性評価

No. その他の有機物の種類 (g/cm³)

101 良好

102 ォレフィン系エラストマ一良好

103 天然ゴム 11.5 良好

*111 ポリスチレン (混練不可）

*112 ABS樹脂 (混練不可）

Claims

求の範囲

1 . エラストマ一または加硫ゴム中に高密度粒子が分散した複合材料であつて、

複合材料の全体積中のエラストマ一または加硫ゴムおよび高密度粒子が、それぞれ、 3 5〜5 0体積％と 5 0〜6 5体積％であり、

前記粒子の粒子組成が、

粒子径がそれぞれ、

1 0 m以上 1 0 0 m以下の大粒子が 6 0〜8 0体積％と、

3 m以上 6 m以下の中粒子が 1 0〜2 0体積％と、

1 / m以上 2 m以下の小粒子が 1 0〜2 0体積％とからなり、大粒子の間に中粒子と小粒子が充填されている高密度複合材料。

2 . 高密度粒子がタングステン、 W合金、 W化合物、 W C、 M o、 M o合金、 M o化合物からなる請求項 1に記載の高密度複合材料。

3 . エラストマ一がスチレン系熱可塑性エラストマ一またはォレフィン系熱可塑性エラストマ一である請求項 1に記載の高密度複合材料。

4 . 高密度粒子の粒子径が、それぞれ、分級によるものである請求項 1に記載の高密度複合材料。

5 . 高密度複合材料がシート材として使用されるものである請求項 1から請求項 4のいずれかに記載の高密度複合材料。

6 . 高密度複合材料がウェイト部材として使用されるものである請求項 1 から請求項 4のいずれかに記載の高密度複合材料。

7 . 高密度複合材料が防振材として使用されるものである請求項 1から請求項 4のいずれかに記載の高密度複合材料。

8 . 高密度複合材料がバランス部材として使用されるものである請求項 1 から請求項 4のいずれかに記載の高密度複合材料。

9 . 高密度複合材料が放射線遮蔽材として使用される請求項 1から 5のいずれかに記載の高密度複合材料。

1 0 . 表面抵抗値が 10²〜 10⁹ Ω · cmである請求項 1から 5記載の高密度複合材料。

1 1 . 高密度複合材料が放熱用材料として使用されるものである請求項から請求項 5のいずれかに記載の高密度複合材料。

1 2 . 高密度複合材料が散弾用材料として使用されるものである請求項から請求項 4のいずれかに記載の高密度複合材料。