KR102334663B1 - 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 - Google Patents
무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102334663B1 KR102334663B1 KR1020210088194A KR20210088194A KR102334663B1 KR 102334663 B1 KR102334663 B1 KR 102334663B1 KR 1020210088194 A KR1020210088194 A KR 1020210088194A KR 20210088194 A KR20210088194 A KR 20210088194A KR 102334663 B1 KR102334663 B1 KR 102334663B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- rubber
- sheet
- weight
- parts
- tungsten
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title abstract description 15
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 43
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims abstract description 43
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 claims description 32
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical group [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 4
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 3
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 3
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 2
- 230000018984 mastication Effects 0.000 abstract 1
- 238000010077 mastication Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- -1 adipic acid ether ester Chemical class 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N hexanedioic acid Natural products OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
- G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
- G21F1/08—Metals; Alloys; Cermets, i.e. sintered mixtures of ceramics and metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/08—Metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K3/2279—Oxides; Hydroxides of metals of antimony
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/08—Metals
- C08K2003/0887—Tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 가벼우면서도 높은 감마선 차폐율을 제공하는 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무겁지 않으면서도 높은 감마선 차폐율을 제공하는 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
방사선은 지구가 생성될 당시부터 존재하였으며 지금도 우리는 방사선이 가득한 환경하에 생활하고 있다. 방사성 물질에는 자연에 존재하는 것이 있고 산업, 의학 등에 이용하기 위해 인공적으로 만든 것이 있으며 종류도 다양하다.
전리 방사선은 물질을 통과할때에 이온화를 일으키는 알파, 베타, 양성자, 중성자, 감마선, X-선 등의 방사선을 말하며 알파선은 종이 정도의 두께를 가진 물질에도 흡수되어 차단되며 공기 중에서도 순식간에 멈추어 특별히 차폐가 필요 없으며, 베타선은 알파선보다는 큰 것으로 알려져있지만 일반적으로는 얇은 알루미늄 포일이나 플라스틱판 정도로도 막을 수 있다.
반면, 감마선은 핵의 붕괴나 변환으로부터 발생되며 X선 보다 높은 에너지를 갖고 있는 전자기파로서, 투과력이 매우 강한 특징이 있다. 예를 들면, 의료용 X선은 광자 하나가 약 2,000 eV 정도인데, 우주 감마선은 통상 1천만 eV(10 MeV)에서 3천억 eV(300GeV) 정도로서, 감마선이 X선의 1만~1억 배의 에너지를 가지고 있다. 따라서, X선 차폐재에 비해 밀도나 두께가 높아야 감마선을 차단할 수 있다.
한국공개특허 10-2014-0086201호에 원자로에서 발생하는 방사선을 차폐하는 차폐체로서 감마선을 차폐하는 금속 박막의 제 1 금속 시트(납) 및 중성자를 차폐하는 금속 박막의 제 2 금속시트(카드늄)를 개시하고 있다. 상기 한국공개특허에서와 같이, 원자로에서의 감마선 차폐제는 두꺼운 납 시트와 중수(heavy water)가 일반적으로 사용되고 있다. 또한, 원자력 발전소에서 근무하는 작업자들은 납 가운을 사용하는 것이 일반적이었다. 이러한, 납 가운은 염화비닐 수지(PVC)에 납 성분을 분산시킨 후 압출하여 시트 형태로 사용되고 있으나 무게가 5㎏ ~ 10㎏ 정도로 무거워 착용감이 불량하고 활동성이 나빠 착용하는데 많은 불편함이 있다. 또한, 납은 중금속 물질로 유해성이 높아 폐기 처분도 쉽지 않다.
최근, 납을 대체할 수 있는 방사선 차폐 물질로 텅스텐이 많이 사용되고 있다. 예를 들면, 한국등록특허 10-1605319호에는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR) 100 중량부에 텅스텐 분말 80~200 중량부, 첨가제 5~50중량부를 포함하는 방사선 차폐용 고무 조성물을 개시하고 있으며, 한국 등록 특허 10-1804295호는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR) 100 중량부에 텅스텐 분말 80~200 중량부, 탄탈 분말 100~300중량부 및 첨가제 5~50중량부를 포함하는 방사선 차폐용 고무 조성물을 개시하고 있다. 상기 두 개의 한국등록특허는 X선 차폐율(75~95%)에 대한 시험 데이터만 제시할 뿐, X선 대비 1억배 이상의 에너지를 가지고 있는 감마선 차폐에 대한 시험 데이터나 이에 대한 적용 가능성에 대한 구체적 언급이 없다. 또한, 한국 등록 특허 10-1804295호는 텅스텐 분말과 탄탈 분말 등 다량의 금속을 사용함에 있어 이들 금속의 뭉침 현상을 방지하기 위해 아디프산 에테르 에스테르형(Adipic acid ether ester type(RS-107)) 가소제로 텅스텐 분말과 탄탈 분말에 코팅처리를 하고 있다(청구항 1).
도 1은 현재 시판되는 일본 산본화학공업의 방사선 차폐 제품의 카탈로그이다. 상기 카탈로그를 참고하면, 제품 두께가 4mm이지만 감마선(Cs 137)의 차폐율이 4%에 불과하다. 이와 같이, 현존하는 방사선 차폐 제품은 감마선 차폐율이 낮아 감마선으로부터 작업자를 안전하게 보호하기는 어렵다.
본 발명은 납을 사용하지 않으면서 감마선 차폐율을 높인 시트를 제공하는 것이다.
본 발명은 원자력 발전소에서 감마선 차폐를 위한 가림막, 담요, 방호복으로 사용가능한 차폐 시트를 제공하는 것이다.
본 발명은
고체 고무를 믹싱롤에 넣어 소련(素煉)하는 단계 ;
상기 믹싱롤에 텅스텐과 첨가제를 첨가하여 상기 고무와 함께 혼련하는 단계 ;
생성된 혼합 고형물을 압연 롤을 이용하여 일정두께로 압착하여 시트를 제조하는 단계 ;
상기 시트를 압연 롤에 넣어 가황하는 단계를 포함하고,
상기 혼련 단계는 고무 100중량부 대비 텅스텐 600~1900 중량부를 혼합하는 단계인 감마선 차폐 시트의 제조방법에 관련된다.
다른 양상에 본 발명은
베이스 고무에 텅스텐과 산화안티몬이 혼합된 감마선 차폐시트로서,
상기 감마선 차폐시트는 고무 100중량부 대비 텅스텐 600~1900 중량부와 산화안티몬 5~15중량부를 포함하는 감마선 차폐 시트에 관련된다.
본 발명에서 제조된 방사선 차폐시트는 감마선(Cs-137) 차폐율이 각각 10.3%(두께 1.1mm), 18.6%(두께 2.2mm)로서, 종래 시판되는 제품(도 1 참고)의 감마선(Cs-137) 차폐율 4%(두께 4mm)에 약 10배 정도 높다(동일 두께로 환산한 비교). 또한, 실시예 1의 시트는 두께가 1.1mm로 매우 얇음에도 불구하고 차폐율이 높아 착용감이 우수한 방호제품을 제공할 수 있다.
본 발명의 감마선 차폐시트는 고밀도의 텅스텐을 다량(베이스고무 100중량부 대비 600~1900중량부)으로 사용함에도 시트 내에 텅스텐이 균일하게 분산되도록 하여 감마선 차폐율을 높였다. 본 발명의 감마선 차폐시트 제조방법은 믹싱롤의 롤러와 혼합 고형물(고무+텅스텐)의 온도를 각각 35~40℃, 75~85℃로 유지하면서 혼합 고형물을 믹싱롤에 반복 투입함으로서 다량의 텅스텐을 고무에 균일하게 분산시킬 수 있다.
도 1은 현재 시판되는 일본 산본화학공업의 방사선 차폐 제품의 카탈로그이다.
도 2는 소련과 혼련 장치의 개략도이다.
도 3은 혼련 과정을 거친 혼합 고형물을 촬영한 것이다.
도 4는 가황처리한 최종 제품(실시예 1의 시트(1,1mm)이다.
도 5 내지 도 7은 실시예 1로 제조한 감마선 차폐시트의 시험 성적서이다.
도 2는 소련과 혼련 장치의 개략도이다.
도 3은 혼련 과정을 거친 혼합 고형물을 촬영한 것이다.
도 4는 가황처리한 최종 제품(실시예 1의 시트(1,1mm)이다.
도 5 내지 도 7은 실시예 1로 제조한 감마선 차폐시트의 시험 성적서이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 무납 감마선 차폐 시트는 소련(素煉) 단계, 혼련 단계, 시트 제조 단계(카렌다 단계), 가류 단계를 포함한다.
상기 소련 단계는 고체 고무를 믹싱롤에 넣어 고무를 으깨어 분쇄하는 단계이다. 고무 소련단계는 믹싱롤(예를 들면, 혼련기)을 이용하여 원료고무(예를 들면, 생고무)의 분자사슬을 기계적으로 절단, 사슬상태의 분자간의 꼬임을 풀어서 중합도(重合度)를 낮추어 점탄성(粘彈性)을 떨어뜨리고, 가소성(可塑性)을 높이는 공정이다.
상기 고체 고무는 천연고무, 스티렌부타디엔 고무, 니트릴부타디엔고무, 클로로프렌고무, 부틸고무, 에틸렌프로필렌 고무, 부타디엔 고무 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 소련단계와 혼련단계에서 사용되는 믹싱롤은 두 개의 롤(roll)을 구비하여 고무를 으깰 수 있거나 압착할 수 있는 설비를 지칭한다. 도 2를 참고하면, 상기 믹싱롤은 두 개의 롤러(roll)를 서로 반대방향으로 회전시키고 그 롤러 사이에 고체 고무가 투입되면 이를 분쇄한다.
상기 혼련 단계는 상기 믹싱롤에 텅스텐과 첨가제를 투입하여 상기 고무와 함께 혼합하는 단계이다(도 2a 참고).
상기 믹싱롤은 상기 소련 단계의 믹싱롤과 같거나 다를 수 있다.
상기 텅스텐은 고밀도(19.25g/cm3), 고비중 금속이다. 본 발명에서는 텅스텐을 고무 100중량부 대비 600~1900 중량부를 사용한다.
상기 텅스텐의 함량이 600중량부 미만이면 감마선 차폐율이 낮고, 1900 중량부를 초과하면 혼련 단계에서 균일한 분산이 어렵고, 카렌다 공정에서 일정 두께로 압출하기가 어렵다.
본 발명에서는 순도 97%~99.9%, 입자사이즈(입도) 0.01㎛~100㎛인 텅스텐이 사용될 수 있다.
상기 혼련단계에 사용되는 첨가제는 아연화(산화아연 사용), 산화제(가류제) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
산화제(가류제)로는 유황, 디지오카바메르계(Thiocarabmate) 촉진제, 쥬우람계(Thjuram)나 쥬우레아계(Thiourea) 촉진제일 수 있다.
상기 첨가제는 고무 100 중량부 대비 0.1~20중량부가 혼합될 수 있다.
본 발명의 감마선 차폐 시트는 고무에 산화아연 등 첨가제를 혼합하여 내구성뿐만 아니라 탄성, 인열강도 및 인장강도를 높일 수 있다.
상기 혼련단계는 난연성의 산화안티몬을 고무 100 중량부 대비 5~15중량부를 추가로 혼합할 수 있다.
상기 산화 안티몬의 입자사이즈(입도)가 0.1㎛~100㎛일 수 있다.
상기 산화 안티몬은 감마선 차폐시트의 난연성을 높여준다.
상기 혼련 단계는 상기 믹싱롤로 혼합 고형물을 수회 반복하여 압착 및 분산할 수 있다.
상기 혼련 단계는 텅스텐이 고무에 균일하게 분산되도록 믹싱롤을 거친 혼합고형물을 커팅하여 다시 믹싱롤에 재투입하는 과정을 수회 반복할 수 있다. 여기서 혼합 고형물은 고무, 텅스텐, 첨가제, 산화안티몬 등을 포함하는 혼합물로서, 액상이 아니라 점성이 유지되는 고체 상태의 페이스트(paste)이다.
이 때, 상기 혼련단계에서, 상기 믹싱롤의 롤(roll) 표면에 부착된 혼합 고형물의 온도가 75~85℃일 수 있다. 상기 혼합 고형물의 온도가 상기 온도보다 낮으면 충분한 분산이 어렵고, 상기 혼합 고형물의 온도가 상기 범위보다 높으면 고무가 쉽게 익어 버리거나 스코치 현상(원하지 않은 조건에서 가류가 진행되어 고무의 성질이 바뀌는 현상)이 나타난다.
본 발명의 감마선 차폐 시트의 제조방법은 상기 혼련 단계를 거친 시트 형태의 혼합 고형물을 일정 두께와 크기로 잘라서 소정 시간 동안 보관하는 숙성 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 숙성 단계는 12시간 이상, 바람직하게는 24시간 이상일 수 있다.
상기 숙성 단계는 상온에서 진행할 수 있다.
상기 숙성 단계를 거치지 않은 혼합 고형물은 시간이 지나면 불량률이 높거나 제품 수명이 단축되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 시트 제조 단계(카렌다 단계)는 혼련 단계에서 생성된 혼합 고형물을 압연 롤을 이용하여 일정두께로 압착하는 단계이다.
상기 시트 제조 단계에서는 카렌다(역 L자 모양으로 위에 압연롤이 2개, 아래로 2개 붙어 있는 장비임)를 이용하여 일정한 두께로 시트를 제조할 수 있다.
본 발명의 제조방법은 상기 시트 제조 단계 전에 숙성되어 딱딱해진 혼합고형물(차폐체)을 니더(Kneader)기에 투입하여 열과 압력으로 페이스트 상태로 만든다. 이 때, 상기 혼합 고형물(차폐체)의 표면 온도를 75~85℃로 유지하여 스코치 현상 등을 방지한다.
상기 시트 제조 단계는 75~85℃로 유지되는 혼합 고형물(차폐체)을 상기 카렌다의 압연롤에 주입할 수 있다.
상기 시트 제조 단계는, 상기 혼련단계와 마찬가지로, 상기 압연롤의 롤(roll) 표면에 부착된 상기 혼합 고형물의 온도가 75~85℃일 수 있다.
상기 가류단계는 상기 시트를 압연 롤에 넣어 가황하는 단계이다.
상기 가류단계는 압착된 시트를 로터큐라는 장비를 이용하여 열과 압력을 가하여 유황 등의 첨가제와 고무가 반응을 일으키는 단계이다. 상기 가류 단계를 통해 제조된 시트는 내구성이 우수하고 탄력이 있는 감마선 차폐시트가 될 수 있다.
본 발명의 감마선 차폐 시트 제조방법은 고밀도인 텅스텐을 다량 사용함에도 불구하고 특정 온도를 유지하는 혼련 단계를 수회 반복함으로서 텅스텐이 고무에 균일하게 분산될 수 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 무납 감마선 차폐시트에 관련된다.
본 발명의 무납 감마선 차폐시트는 다량의 텅스텐이 베이스 고무에 분산되어 성형된 시트이다.
상기 베이스 고무는 천연고무, 스티렌부타디엔 고무, 니트릴부타디엔 고무, 클로로프렌고무, 부틸고무, 에틸렌프로필렌 고무, 부타디엔 고무 중 어느 하나 이상이다.
상기 시트는 베이스 고무 100중량부 대비 600~1900 중량부의 텅스텐이 포함될 수 있다.
상기 텅스텐은 순도 97%~99.9%, 입자사이즈(입도) 0.01㎛~100㎛일 수있다.
본 발명의 무납 감마선 차폐시트는 첨가제와 산화안티몬이 포함될 수 있다. 상기 첨가제는 아연화(산화아연 사용), 산화제(가류제) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 첨가제는 고무 100 중량부 대비 0.1~20중량부가 혼합될 수 있다.
상기 산화안티몬을 고무 100 중량부 대비 5~15중량부를 추가로 혼합할 수 있다.
상기 첨가제와 산화안티몬은 앞에서 상술한 내용을 참고할 수 있다.
실시예 1
클로로프렌 고무 100g을 믹싱롤에 넣어 30분 동안 소련하였다. 이어서, 상기 믹싱롤에 텅스텐 700g, 산화안티몬 5g, 아연화 3g, Thjuram 촉진제(TT) 1g을 넣어 30분 동안 혼련하였다. 혼련하는 동안 믹싱롤의 롤(roll) 표면에 부착된 혼합 고형물의 온도를 75~85℃로 유지하였다. 믹싱롤에서 압착되는 시트 형태의 혼합 고형물을 일정 두께와 크기로 잘라서 1일 정도 상온에서 숙성하였다. 숙성되어 딱딱해진 혼합고형물을 니더(Kneader)기에 투입하여 혼합 고형물(차폐체)의 표면 온도를 75~85℃로 유지하면서 페이스트 상태로 만들었다. 니더기로부터 반죽되어진 혼합 고형물을 카렌다 가공(4개의 롤)하여 일정두께로 압착하였다. 일정두께로 압착된 시트를 로터큐라는 장비를 이용하여 가황시켰다. 1.1mm와 2.2mm 두께의 시트 두 개를 최종적으로 수득하였다.
도 4 내지 7은 실시예 1로 제조한 감마선 차폐시트의 시험 성적서이다, 도 4 내지 도 7을 참고하면, 실시예 1의 감마선(Cs-137) 차폐율이 각각 10.3%(두께 1.1mm), 18.6%(두께 2.2mm)로서, 종래 시판되는 제품(도 1 참고)의 감마선(Cs-137) 차폐율 4%(두께 4mm)에 10배 정도 높다(동일 두께로 환산한 비교). 또한, 실시예 1의 시트는 두께가 1.1mm로 매우 얇음에도 불구하고 차폐율이 높아 착용감이 우수한 방호제품을 제공할 수 있다.
지금까지 본 발명의 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본질적인 특성에 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (8)
- 고체 고무를 믹싱롤에 넣어 소련(素煉)하는 단계 ;
상기 믹싱롤에 텅스텐과 첨가제를 투입하여 상기 고무와 함께 혼련하는 단계 ;
생성된 혼합 고형물을 압연 롤을 이용하여 일정두께로 압착하여 시트를 제조하는 단계 ;
상기 시트를 압연 롤에 넣어 가황하는 단계를 포함하고,
상기 첨가제는 산화아연(아연화), 산화제 또는 이들의 혼합물이고,
상기 혼합 고형물은 고무, 텅스텐 및 첨가제를 포함하되, 점성이 유지되는 고체 상태의 페이스트(paste)이고,
상기 고체 고무는 천연고무, 니트릴부타디엔고무, 스티렌부타디엔 고무, 클로로프렌고무, 부틸고무, 에틸렌프로필렌 고무, 부타디엔 고무 중 어느 하나 이상이고,
상기 혼련 단계는 고무 100중량부 대비 상기 텅스텐 600~1900 중량부 및 상기 첨가제 0.1~20중량부를 혼합하고,
상기 혼련 단계는 상기 텅스텐이 상기 고체 고무에 균일하게 분산되도록 상기 믹싱롤을 거친 페이스트 상태의 상기 혼합고형물을 커팅하여 다시 믹싱롤에 재투입하는 과정을 수회 반복하는 것을 특징으로 하는 무납 감마선 차폐 시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 혼련단계는 난연성의 산화안티몬을 고무 100 중량부 대비 5~15중량부를 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하는 무납 감마선 차폐 시트의 제조방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 혼련단계는 상기 믹싱롤의 표면에 부착된 혼합 고형물의 온도가 75~85℃인 것을 특징으로 하는 무납 감마선 차폐 시트의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 시트 제조 단계는 상기 압연롤의 표면에 부착된 상기 혼합 고형물의 온도가 75~85℃인 것을 특징으로 하는 무납 감마선 차폐 시트의 제조방법.
- 삭제
- 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 5항 증 어느 한 항에 따라 제조된 무납 감마선 차폐 시트.
- 삭제
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210088194A KR102334663B1 (ko) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 |
| PCT/KR2022/009471 WO2023282545A1 (ko) | 2021-07-06 | 2022-06-30 | 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210088194A KR102334663B1 (ko) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102334663B1 true KR102334663B1 (ko) | 2021-12-07 |
Family
ID=78868098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210088194A KR102334663B1 (ko) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102334663B1 (ko) |
| WO (1) | WO2023282545A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023282545A1 (ko) * | 2021-07-06 | 2023-01-12 | 라스고 주식회사 | 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160010729A (ko) * | 2014-07-17 | 2016-01-28 | 서울대학교산학협력단 | 표면을 고분자로 둘러싼 텅스텐입자를 함유하는 우수한 차단특성을 가진 납이 없는 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 이의 제조 방법 |
| WO2016185997A1 (ja) * | 2015-05-15 | 2016-11-24 | 岩宮 陽子 | 放射線遮蔽シート、およびその製造方法 |
| KR101890267B1 (ko) * | 2017-03-07 | 2018-10-01 | 라스고 주식회사 | 무납 방사선 차폐 시트의 제조방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102081507B1 (ko) * | 2018-07-26 | 2020-02-26 | 라스고 주식회사 | 무납 방사선 차폐 시트 및 이의 제조방법 |
| KR102334663B1 (ko) * | 2021-07-06 | 2021-12-07 | 안동진 | 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 |
-
2021
- 2021-07-06 KR KR1020210088194A patent/KR102334663B1/ko active IP Right Review Request
-
2022
- 2022-06-30 WO PCT/KR2022/009471 patent/WO2023282545A1/ko unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160010729A (ko) * | 2014-07-17 | 2016-01-28 | 서울대학교산학협력단 | 표면을 고분자로 둘러싼 텅스텐입자를 함유하는 우수한 차단특성을 가진 납이 없는 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 이의 제조 방법 |
| WO2016185997A1 (ja) * | 2015-05-15 | 2016-11-24 | 岩宮 陽子 | 放射線遮蔽シート、およびその製造方法 |
| KR101890267B1 (ko) * | 2017-03-07 | 2018-10-01 | 라스고 주식회사 | 무납 방사선 차폐 시트의 제조방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023282545A1 (ko) * | 2021-07-06 | 2023-01-12 | 라스고 주식회사 | 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023282545A1 (ko) | 2023-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Intom et al. | Mechanical and radiation shielding properties of flexible material based on natural rubber/Bi2O3 composites | |
| Poltabtim et al. | Properties of lead-free gamma-ray shielding materials from metal oxide/EPDM rubber composites | |
| Özdemir et al. | Nano lead oxide and epdm composite for development of polymer based radiation shielding material: Gamma irradiation and attenuation tests | |
| DE112009002123B4 (de) | Bleifreier Röntgenabschirmungs-Gummiverbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| Mahmoud et al. | Fabrication, characterization and gamma rays shielding properties of nano and micro lead oxide-dispersed-high density polyethylene composites | |
| El-Khatib et al. | Conductive natural and waste rubbers composites-loaded with lead powder as environmental flexible gamma radiation shielding material | |
| US6153666A (en) | Radiation-attenuating sheet material | |
| Güngör et al. | Flexible X/Gamma ray shielding composite material of EPDM rubber with bismuth trioxide: Mechanical, thermal investigations and attenuation tests | |
| Huang et al. | Preparation and characterization of γ-ray radiation shielding PbWO 4/EPDM composite | |
| US3536920A (en) | Flexible radiation shielding material | |
| Kazemi et al. | A Monte Carlo study on the shielding properties of a novel polyvinyl alcohol (PVA)/WO3 composite, against gamma rays, using the MCNPX code | |
| EP2977990B1 (en) | Coating type radiation-shielding material and radiation-shielding elastomeric material | |
| Kalkornsurapranee et al. | Wearable and flexible radiation shielding natural rubber composites: Effect of different radiation shielding fillers | |
| Ninyong et al. | Potential use of NR and wood/NR composites as thermal neutron shielding materials | |
| EP1691761B1 (en) | A low-weight ultra-thin flexible radiation attenuation composition | |
| Thumwong et al. | Enhanced X-ray shielding properties of NRL gloves with nano-Bi2O3 and their mechanical properties under aging conditions | |
| US20210163717A1 (en) | Lead-free radiation shielding sheet and manufacturing method therefor | |
| KR102334663B1 (ko) | 무납 감마선 차폐 시트 및 이의 제조방법 | |
| EP1512154B1 (de) | Strahlenschutzmaterial sowie verfahren zur herstellung eines strahlenschutzmaterials und verwendung desselben | |
| Yonphan et al. | Development of flexible radiation shielding materials from natural Rubber/Sb2O3 composites | |
| CN112662020A (zh) | 一种无铅核辐射防护手套及其制备方法 | |
| KR101890267B1 (ko) | 무납 방사선 차폐 시트의 제조방법 | |
| Plangpleng et al. | Flexible gamma ray shielding based on natural Rubber/BaSO4 nanocomposites | |
| CN111326270A (zh) | 一种无铅柔性辐射防护材料的设计方法 | |
| Barala et al. | Ethylene‐propylene diene monomer‐based polymer composite for attenuation of high energy radiations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| J204 | Request for invalidation trial [patent] | ||
| J206 | Request for trial to confirm the scope of a patent right | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2022100001724; TRIAL DECISION FOR INVALIDATION REQUESTED 20220617 Effective date: 20231130 |