KR20170093315A - Composition for Manufacturing Radiation Shielding material - Google Patents

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신관우
조대형
홍광표
권오선
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서강대학교산학협력단
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Abstract

The present invention provides a composition for manufacturing a radiation shielding material, and a manufacturing method thereof. According to the present invention, the composition for manufacturing a radiation shielding material can output a radiation shielding stereoscopic structure by using a 3D printer. The composition for manufacturing a radiation shielding material of the present invention can be manufactured in various shapes by using a 3D printing method, thereby satisfying various demands.

Description

방사선 차폐재 제조용 조성물{Composition for Manufacturing Radiation Shielding material}{Composition for Manufacturing Radiation Shielding Material}

본 발명은 방사선 차폐재 제조용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to compositions for the production of radiation shielding materials.

3D 프린팅 기술은 CAD를 이용하여 제작하고자 하는 3차원 구조물을 설계한 후, 이를 출력하는 기술을 의미한다. 3D 프린팅 기술은 제작 방법 및 소재에 따라 크게 FDM방식과 SLA방식으로 분류된다. 그 중 FDM(Fused Deposition Modeling)은 열가소성 수지를 이용하여 프린터의 노즐 끝에서 수지의 녹는점 이상의 온도를 가해주어 용융 시킨 후, 정해진 경로를 따라 분출시키면서 구조물의 최저면으로부터 최고면까지 적층시켜 원하는 형태의 구조물을 제작하는 방식이다. 이러한 FDM 방식의 3D 프린팅에 사용되는 소재는 필라멘트(Filament)라는 재료를 이용한다. 3D 프린팅 필라멘트는 열가소성 수지(Thermoplastics)를 일정한 크기의 단면을 갖는 긴 와이어로 제작하여 3D 프린터에 주입하기 용이하게 만들어졌다. 일정한 속도로 노즐에 주입하면 노즐 끝에서 필라멘트가 용융되고, 주입되는 압력에 의하여 분출되면서 구조물을 형성할 수 있게 한다.3D printing technology refers to a technique of designing and outputting a three-dimensional structure to be produced using CAD. 3D printing technology is largely divided into FDM method and SLA method depending on manufacturing method and material. Among them, FDM (Fused Deposition Modeling) uses a thermoplastic resin to melt the resin by applying a temperature higher than the melting point of the resin at the nozzle end of the printer, and then discharging the resin along a predetermined path, The structure of the structure is produced. The material used for such FDM-type 3D printing uses a material called a filament. 3D printing filaments are made of thermoplastics made of long wires of uniform size and easy to inject into 3D printers. When injected into the nozzle at a constant speed, the filament melts at the nozzle end and is ejected by the injected pressure to form the structure.

기능성 3D 프린팅 필라멘트를 제작하기 위하여 고온용융사출(Hot Melt Extrusion, HME) 기술이 이용된다. 고온용융사출 기술은 의약품의 효과를 향상시키기 위하여 고분자 소재와 의약품을 접목시키는 과정에서 1930년대부터 연구되어왔으며 원료의약품을 고분자 소재와 함께 실린더에 넣고 가열하면서 섞어준 뒤 작은 지름의 구멍을 통하여 사출하는 과정을 거친다. 이 과정에서 원료의약품은 고분자 내에 균일하게 분산되고 고분자는 원료의약품의 특성을 함유하게 된다. 이러한 고온용융사출 기술을 응용하여 기타 여러가지 기능성 고분자를 얻을 수 있으며 이는 기능성 3D 프린팅 필라멘트에 직결된다.Hot Melt Extrusion (HME) technology is used to fabricate functional 3D printing filaments. High-temperature melt injection technology has been studied since 1930s in the process of combining polymer materials with pharmaceuticals to improve the effectiveness of pharmaceuticals. The raw material drugs are mixed with the polymer material in a cylinder, heated and mixed, and then injected through small-diameter holes Go through the process. In this process, the drug substance is uniformly dispersed in the polymer and the polymer contains the characteristics of the drug substance. By applying such high temperature melt injection technology, various other functional polymers can be obtained, which are directly connected to functional 3D printing filaments.

폴리카프로락톤은 생분해성 고분자 소재로서 약 60℃의 낮은 용융점을 갖고 있어 다른 고분자 소재에 비하여 성형이 쉬운 특징을 가지고 있다. 이러한 특징으로 인하여 시제품을 제작하는데 많이 이용되는 고분자 소재로 3D 프린팅에도 이용되고 있다. 분자식은(C6H10O2)n이며 밀도는 1.145/㎖ (25℃)이다.Polycaprolactone is a biodegradable polymer material and has a low melting point of about 60 ° C, which is easy to mold compared to other polymer materials. Because of this feature, it is used in 3D printing as a polymer material which is widely used for prototype production. The molecular formula is (C 6 H 10 O 2 ) n and the density is 1.145 / ml (25 ° C).

가돌리늄 산화물(영문명, Gadolinium(III) Oxide, Gadolinia)은 희토류 금속으로서 중성자를 차폐하는 고유의 성질에 따라 MRI 조영제로 널리 쓰이는 물질이다. 백색 무취의 분말 형태로 존재하며 몰질량은 362.50 g/mol, 밀도는 7.407 g/cm3 (15℃) 이며 녹는점은 2,420℃로 물에는 녹지 않고 산에 녹는다.Gadolinium oxide (Gadolinium (III) Oxide, Gadolinia) is a rare earth metal and is widely used as an MRI contrast agent depending on the inherent properties of neutron shielding. It exists in the form of a white odorless powder. It has a molar mass of 362.50 g / mol and a density of 7.407 g / cm3 (15 ℃). Its melting point is 2,420 ℃. It does not dissolve in water but dissolves in acid.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 보다 안전한 방법으로 방사선 차폐 구조물을 제조하고자 노력하였다. 그 결과, 방사선 차폐가 가능한 나노입자를 첨가하여 3D 프린터용 필라멘트의 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors have sought to manufacture a radiation shielding structure in a safer manner. As a result, the present invention has been completed by manufacturing filament for 3D printer by adding nanoparticles capable of shielding radiation.

따라서, 본 발명의 목적은 방사선 차폐재 제조용 조성물을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a composition for manufacturing a radiation shielding material.

본 발명의 다른 목적은 방사선 차폐재 제조용 조성물의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a composition for manufacturing a radiation shielding material.

본 발명의 또 다른 목적은 방사선 차폐 필라멘트를 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a radiation shielding filament.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 방사선 차폐 나노입자 및 (b) 열가소성(thermoplastic) 고분자를 포함하는 방사선 차폐재 제조용 조성물을 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a composition for the production of a radiation shielding material comprising (a) radiation shielding nanoparticles and (b) a thermoplastic polymer.

본 발명자들은 보다 안전한 방법으로 방사선 차폐 구조물을 제조하고자 노력하였다. 그 결과, 방사선 차폐가 가능한 나노입자를 첨가하여 3D 프린터용 필라멘트의 제조함으로써 방사선 차폐재를 제조할 수 있는 3D 프린터용 필라멘트를 제조하였다.The present inventors have sought to manufacture a radiation shielding structure in a safer manner. As a result, filaments for 3D printers were manufactured by adding nanoparticles capable of shielding radiation, thereby manufacturing a 3D printer filament capable of producing a radiation shielding material.

본 발명의 방사선 차폐재 제조용 조성물은 3D 프린터에 적용될 수 있는 필라멘트이다.The composition for preparing a radiation shielding material of the present invention is a filament that can be applied to a 3D printer.

상기 3D 프린터는 설계 데이터에 따라 폴리머(수지), 금속 등의 재료를 가공·적층 방식(Layer-by-layer)으로 쌓아올려 입체물을 제조하는 장비로 적층 방식과 입체물 제조에 활용 가능한 재료에 따라 다양한 기술로 구분할 수 있다. 적층 방식은 압출, 잉크젯 방식의 분사, 광경화, 파우더 소결, 인발, 시트 접합 등으로 구분가능하며, 활용 가능 재료는 폴리머, 금속, 종이, 목재, 식재료 등 매우 다양하다.The 3D printer is a device for manufacturing a three-dimensional object by stacking materials such as polymer (resin) and metal according to design data in a processing-layer-by-layer manner. Technology. The lamination method can be divided into extrusion, inkjet spraying, photo-curing, powder sintering, drawing, sheet joining, etc. The usable materials include polymer, metal, paper, wood, and food.

본 발명의 방사선 차폐재 제조용 조성물은 압출 방식의 3D 프린터에 적용될 수 있다. 본 명세서에서 용어 “압출 방식”은 FDM(Fused Deposition Modeling) 기술로, 필라멘트 형태의 열가소성 물질을 노즐 안에서 녹여 얇은 필름 형태로 출력하는 방식으로 적층하는 3D 프린터의 기술이다. 상기 노즐은 플라스틱을 녹일 수 있을 정도의 고열을 발산하며 플라스틱은 상온에서 경화한다(참조; Journal of the KSME 53(10), 2013.10, 58-64 (7 pages)).The composition for producing a radiation shielding material of the present invention can be applied to an extrusion type 3D printer. As used herein, the term " extrusion method " is a FDM (Fused Deposition Modeling) technology, which is a 3D printer technology in which filament-type thermoplastic materials are melted in a nozzle and output in a thin film form. The nozzle emits high heat to melt the plastic and the plastic cures at room temperature (see Journal of the KSME 53 (10), 2013.10, 58-64 (7 pages)).

본 명세서에서 용어 “방사선”은 방사능을 가진 원자에서 발생하는 빛 또는 물질로, 인체를 투과하면 분자와 공명하여 세포를 파괴하거나 DNA 또는 RNA의 수소결합을 절단하여 유전자를 파괴하거나 변형시킨다.As used herein, the term " radiation " refers to light or matter generated from an atom having radioactivity. When it passes through the human body, it resonates with the molecule and destroys the cell or breaks hydrogen bonds of DNA or RNA.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방사선은 α선, β선, X-선, 중성자선(neutron rays) 또는 γ선이다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 방사선은 중성자선이다. 본 명세서에서 용어 “중성자선”은 중성자로 구성된 입자(粒子)선이다.According to an embodiment of the present invention, the radiation is an? Ray, a? Ray, an X-ray, a neutron ray or a? Ray. According to another embodiment of the present invention, the radiation is a neutron beam. As used herein, the term " neutron beam " is a particle (particle) line composed of neutrons.

본 발명의 방사선 차폐재 제조용 조성물은 방사선 차폐 나노입자를 포함한다.The radiation shielding composition of the present invention comprises radiation shielding nanoparticles.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방사선 차폐 나노입자는 가돌리늄(Gd), 붕소(B), 은(Ag), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 디스프로슘(Dy) 및 카드뮴(Cd)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나, 또는, 가돌리늄(Gd), 붕소(B), 은(Ag), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 디스프로슘(Dy) 및 카드뮴(Cd)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 탄화물, 산화물 또는 질화물, 또는 붕화금속을 포함한다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 방사선 차폐 나노입자는 가돌리늄, 가돌리늄의 탄화물, 산화물 또는 질화물이다. 본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 방사선 차폐 나노입자는 가돌리늄 산화물이다.According to an embodiment of the present invention, the radiation shielding nanoparticles may be formed of at least one selected from the group consisting of gadolinium (Gd), boron (B), silver (Ag), samarium (Sm), europium (Eu), dysprosium (Gd), boron (B), silver (Ag), samarium (Sm), europium (Eu), dysprosium (Dy) and cadmium (Cd) At least one of carbide, oxide or nitride, or metal boride. According to another embodiment of the present invention, the radiation shielding nanoparticles are gadolinium, carbide, oxide or nitride of gadolinium. According to a particular embodiment of the present invention, the radiation shielding nanoparticle is gadolinium oxide.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방사선 차폐 나노입자는 방사선 차폐 필라멘트 제조용 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부이다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 방사선 차폐 나노입자는 방사선 차폐 필라멘트 제조용 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 17 중량부, 1 내지 14 중량부, 1 내지 11 중량부, 1 내지 9 중량부, 1.5 내지 9 중량부 또는 2 내지 9 중량부이다.According to an embodiment of the present invention, the radiation shielding nano particles are 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition for preparing a radiation shielding filament. According to another embodiment of the present invention, the radiation shielding nano particles may be used in an amount of 1 to 17 parts by weight, 1 to 14 parts by weight, 1 to 11 parts by weight, 1 to 9 parts by weight, 1.5 to 15 parts by weight, To 9 parts by weight or from 2 to 9 parts by weight.

본 명세서에서 용어 “방사선 차폐 나노입자”는 방사선 차폐 기능을 갖는 금속의 나노입자를 의미한다.As used herein, the term " radiation shielding nanoparticle " refers to a nanoparticle of metal having a radiation shielding function.

상기 나노 크기의 방사선 차폐 입자는 마이크로 이상의 크기를 가지는 방사선 차폐 물질에 비하여 방사선이 차폐 물질과 충돌하는 확률이 증가하여 우수한 방사선 차폐효과를 나타낸다.The nano-sized radiation shielding particles exhibit a superior radiation shielding effect by increasing the probability that the radiation collides with the shielding material as compared with a radiation shielding material having a micro-sized or larger size.

본 발명의 방사선 차폐재 제조용 조성물은 열가소성 고분자를 포함한다.The composition for preparing a radiation shielding material of the present invention comprises a thermoplastic polymer.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열가소성 고분자는 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아미드(polyamide), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리유산(polylactic acid), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene) 및 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리알킬렌 글리콜(polyalkylene glycols)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 열가소성 고분자이다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 열가소성 고분자는 폴리카프로락톤이다.According to an embodiment of the present invention, the thermoplastic polymer may be at least one selected from the group consisting of polycaprolactone, polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, polyester, polyetheretherketone polyetheretherketone, polyamide, polystyrene, polycarbonate, polylactic acid, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyurethanes, poly At least one thermoplastic polymer selected from the group consisting of polycarbonate, polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene and polyetherimide and polyalkylene glycols. According to another embodiment of the present invention, the thermoplastic polymer is polycaprolactone.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 방사선 차폐재 제조용 조성물의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for manufacturing a composition for manufacturing a radiation shielding material, comprising the steps of:

(a) 열가소성(thermoplastic) 고분자 펠렛 표면에 방사선 차폐 나노입자를 코팅하는 단계; 및(a) coating the surface of a thermoplastic polymer pellet with radiation shielding nanoparticles; And

(b) 상기 단계 (a)의 결과물을 사출하여 방사선 차폐재 제조용 조성물을 제조하는 단계.(b) injecting the result of step (a) to prepare a composition for preparing a radiation shielding material.

먼저, 열가소성 고분자 펠릿의 표면에 방사선 차폐 나노입자를 코팅한다.First, the surface of the thermoplastic polymer pellet is coated with radiation shielding nanoparticles.

하기 실시예에 따르면, 방사선 차폐 나노입자를 코팅하기 위하여 파라핀 오일 용액으로 열가소성 고분자 펠릿을 전처리(코팅)한다.According to the following examples, a thermoplastic polymer pellet is pretreated (coated) with a paraffin oil solution to coat radiation shielding nanoparticles.

상기 파라핀 용액 외에 실리콘 오일, 식용유, 등 기름 성분이 이용될 수 있다.In addition to the paraffin solution, oil components such as silicone oil, cooking oil and the like may be used.

다음, 상기 단계 (a)의 결과물을 사출하여 방사선 차폐재 제조용 조성물을 제조한다.Next, the resultant product of step (a) is injected to prepare a radiation shielding composition composition.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방법에 의해 제조된 상기 방사선 차폐재 제조용 조성물은 3D 프린팅 방식의 필라멘트(filament)로 적용된다.According to an embodiment of the present invention, the radiation shielding material composition prepared by the above method is applied as a filament of a 3D printing method.

본 발명의 방법은 상기 방사선 차폐재 제조용 조성물의 제조방법으로, 상기 방사선 차폐재 제조용 조성물를 구성하는 방사선 차폐 나노입자 및 열가소성 고분자가 동일하므로, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.Since the radiation shielding nanoparticles and the thermoplastic polymer constituting the radiation shielding composition of the present invention are identical to each other in the method of the present invention for producing the radiation shielding material, The description is omitted.

본 발명의 또다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 방사선 차폐재 제조용 조성물을 포함하는 방사선 차폐 필라멘트를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a radiation shielding filament comprising the composition for the production of a radiation shielding material produced by the above-mentioned production method.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방사선 차폐 필라멘트는 3D 프린터용 방사선 차폐 필라멘트이다.According to one embodiment of the present invention, the radiation shielding filament is a radiation shielding filament for a 3D printer.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다: The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 방사선 차폐재 제조용 조성물 및 이의 제조방법을 제공한다.(a) The present invention provides a composition for manufacturing a radiation shielding material and a method of manufacturing the same.

(b) 본 발명의 방사선 차폐재 제조용 조성물은 3D 프린터를 이용하여 방사선 차폐의 입체 구조물을 출력할 수 있다.(b) The composition for producing a radiation shielding material of the present invention can output a three-dimensional structure of radiation shielding using a 3D printer.

(c) 본 발명의 방사선 차폐재 제조용 조성물은 3D 프린팅 방식을 이용하여 다양한 형태로 제작할 수 있어, 다양한 수요를 충족시킬 수 있다.(c) The composition for preparing a radiation shielding material of the present invention can be manufactured in various forms using a 3D printing method, thereby meeting various demands.

도 1은 중성자 차폐 기능성 3D 필라멘트 제작을 위한 고분자 펠릿(pellet)을 나타낸다.
도 2는 중성자 흡수를 위한 가돌리늄 산화물 분말을 나타낸다.
도 3은 가돌리늄 산화물 분말로 표면을 감싼 고분자 펠릿을 나타낸다.
도 4는 중성자 차폐가 가능한 기능성 3D 필라멘트를 나타낸다.
도 5는 중성자 차폐 기능성 3D 필라멘트의 SEM 사진으로서 표면에 위치하는 가돌리늄 산화물의 존재를 나타낸다.
도 6a 내지 6c는 중성자 차폐 기능성 3D 필라멘트의 SEM 사진(6a)이며 도 6b 및 6c는 도 6a에서 확인한 영역에서 EDS분석 결과로서 필라멘트 표면의 가돌리늄 산화물 함유 비율을 나타낸다.Figure 1 shows a polymer pellet for the production of neutron shielding functional 3D filaments.
Figure 2 shows a gadolinium oxide powder for neutron absorption.
3 shows a polymer pellet whose surface is surrounded with a gadolinium oxide powder.
Figure 4 shows a functional 3D filament capable of neutron shielding.
Figure 5 is a SEM image of a neutron shielding functional 3D filament showing the presence of gadolinium oxide on the surface.
Figures 6a to 6c are SEM photographs (6a) of a neutron shielding functional 3D filament, and Figures 6b and 6c show the gadolinium oxide content of the filament surface as a result of EDS analysis in the region identified in Figure 6a.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

중성자 차폐가 가능한 기능성 3D 필라멘트의 제조Fabrication of functional 3D filament with neutron shielding

실험재료Experimental material

폴리카프로락톤(Polycaprolactone; PCL; Mw: 80,000)은 Sigma Aldrich(St. Louis, MO)에서 구매하였다. Polycaprolactone (PCL; Mw: 80,000) was purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, Mo.).

사출하려는 PCL 고분자 펠릿 20 g에 담긴 시험관에 파라핀 오일 20 ㎕을 투입하고 교반기를 이용하여 10분 동안 교반하였다. 교반이 종료되면 파라핀 오일은 펠릿의 표면을 완전히 감싸게 된다. 가돌리늄 산화물(Gadolinium Oxide) 분말 500 ㎎을 시험관에 투입하고 다시 10분 동안 교반하였다. 이 과정을 거치고 나면 펠릿 표면에 부착되어 있는 파라핀 오일이 접착제 역할을 하여 펠릿의 표면을 감싸고 가돌리늄 산화물 분말은 펠릿에 부착하게 된다(도 3). 위의 과정을 거친 펠릿을 사출기(Noztek Pro, Noztek, 영국)에 투입하였다. 사출기의 온도를 고분자의 용융점으로 설정하고 설정한 온도에 도달하면 사출을 시작하였다. 가돌리늄 산화물이 코팅된 고분자가 필라멘트 형태로 사출되었다(도 4). 사출되는 필라멘트의 지름은 사출기의 말단에 위치한 노즐의 지름에 의해 결정된다. 일반적으로 3D 프린팅에 사용하는 필라멘트의 지름은 1.75 ㎜이며, 본 발명에서도 동일한 지름으로 사출하였다.20 ㎕ of paraffin oil was added to a test tube contained in 20 g of PCL polymer pellets to be injected, and the mixture was stirred for 10 minutes using a stirrer. Upon completion of the stirring, the paraffin oil completely covers the surface of the pellet. 500 mg of gadolinium oxide powder was put into a test tube and stirred again for 10 minutes. After this process, the paraffin oil attached to the surface of the pellet acts as an adhesive to wrap the surface of the pellet, and the gadolinium oxide powder adheres to the pellet (FIG. 3). The pellets were passed through an extruder (Noztek Pro, Noztek, UK). The temperature of the extruder was set as the melting point of the polymer and injection was started when the set temperature was reached. The gadolinium oxide coated polymer was injected in filament form (Fig. 4). The diameter of the extruded filament is determined by the diameter of the nozzle located at the end of the extruder. In general, the diameter of a filament used for 3D printing is 1.75 mm, and the same diameter is also used in the present invention.

가돌리늄 산화물의 분포 여부를 살펴보기 위하여 전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용하여 제조한 중성자 차폐 기능성 3D 필라멘트의 표면을 확인하였다(도 5). 표면에 나타나는 하얀색 부분은 가돌리늄 산화물이 위치한 부분이다. 추가적으로 에너지분석법(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS)를 이용하여 필라멘트의 가돌리늄 산화물 비율을 살펴보았다(도 7a 및 7b). 원래 의도한 질량비 5%를 초과한 6% 가량이 측정되었으나 이는 일부 가돌리늄 산화물이 편중되었기 때문으로 보인다.In order to examine the distribution of gadolinium oxide, the surface of a neutron shielding functional 3D filament manufactured by using a scanning electron microscope (SEM) was confirmed (FIG. 5). The white area on the surface is where the gadolinium oxide is located. In addition, the ratio of gadolinium oxide of the filament was examined using Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) (FIGS. 7A and 7B). The original intentional mass ratio exceeding 5% was measured at 6%, but this seems to be due to the partial concentration of gadolinium oxide.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (12)

(a) 방사선 차폐 나노입자 및 (b) 열가소성(thermoplastic) 고분자를 포함하는 방사선 차폐재 제조용 조성물.
(a) radiation shielding nanoparticles and (b) a thermoplastic polymer.
제 1 항에 있어서, 상기 방사선은 α선, β선, X-선, 중성자선(neutron rays) 또는 γ선인 것을 특징으로 하는 조성물.
2. The composition of claim 1, wherein the radiation is alpha rays, beta rays, X-rays, neutron rays or gamma rays.
제 2 항에 있어서, 상기 방사선은 중성자선인 것을 특징으로 하는 조성물.
3. The composition of claim 2, wherein the radiation is a neutron beam.
제 1 항에 있어서, 상기 방사선 차폐 나노입자는 가돌리늄(Gd), 붕소(B), 은(Ag), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 디스프로슘(Dy) 및 카드뮴(Cd)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나, 또는, 이의 탄화물, 산화물 또는 질화물, 또는 붕화금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
The method of claim 1, wherein the radiation shielding nanoparticles are selected from the group consisting of Gd, B, Ag, Sm, Eu, Dy, Or a carbide, an oxide or a nitride thereof, or a metal boride.
제 4 항에 있어서, 상기 방사선 차폐 나노입자는 가돌리늄, 가돌리늄의 탄화물, 산화물 또는 질화물인 것을 특징으로 하는 조성물.
5. The composition of claim 4, wherein the radiation shielding nanoparticles are gadolinium, carbide, oxide or nitride of gadolinium.
제 4 항에 있어서, 상기 방사선 차폐 나노입자는 가돌리늄 산화물인 것을 특징으로 하는 조성물.
5. The composition of claim 4, wherein the radiation shielding nanoparticles are gadolinium oxides.
제 1 항에 있어서, 상기 방사선 차폐 나노입자는 방사선 차폐 필라멘트 제조용 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 조성.
The composition according to claim 1, wherein the radiation shielding nano-particles are 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition for preparing a radiation shielding filament.
제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 고분자는 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아미드(polyamide), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리유산(polylactic acid), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene) 및 폴리에테르이미드(polyetherimide) 및 폴리알킬렌 글리콜(polyalkylene glycols)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 열가소성 고분자인 것을 특징으로 하는 조성물.
The method of claim 1, wherein the thermoplastic polymer is selected from the group consisting of polycaprolactone, polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, polyester, polyetheretherketone, But are not limited to, polyamide, polystyrene, polycarbonate, polylactic acid, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyurethanes, polycarbonate Characterized in that the composition is at least one thermoplastic polymer selected from the group consisting of polyvinylidene chloride, polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene and polyetherimide and polyalkylene glycols. .
제 8 항에 있어서, 상기 열가소성 고분자는 폴리카프로락톤인 것을 특징으로 하는 조성물.
The composition of claim 8, wherein the thermoplastic polymer is polycaprolactone.
제 1 항에 있어서, 상기 방사선 차폐재 제조용 조성물은 3D 프린팅 방식의 필라멘트(filament)로 적용되는 것을 특징으로 하는 조성물.
The composition of claim 1, wherein the radiation shielding composition is applied as a 3D printing filament.
다음의 단계를 포함하는 방사선 차폐재 제조용 조성물의 제조방법:
(a) 열가소성(thermoplastic) 고분자 펠렛의 표면에 방사선 차폐 나노입자를 코팅하는 단계; 및
(b) 상기 단계 (a)의 결과물을 사출하여 방사선 차폐재 제조용 조성물을 제조하는 단계.
A method for preparing a radiation shielding composition comprising the steps of:
(a) coating the surface of a thermoplastic polymer pellet with radiation shielding nanoparticles; And
(b) injecting the result of step (a) to prepare a composition for preparing a radiation shielding material.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 방사선 차폐재 제조용 조성물을 포함하는 방사선 차폐 필라멘트.A radiation shielding filament comprising the composition for the production of a radiation shielding material according to any one of claims 1 to 10.
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