ES2579131B2 - Pasta cerámica atenuante de la radiación - Google Patents
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Abstract
Pasta cerámica atenuante de la radiación.#La presente invención se refiere a una pasta cerámica que comprende al menos una frita con un elemento atenuante de la radiación seleccionada de entre frita de plomo, bario, bismuto o mezclas de las mismas, al uso de la misma para la preparación de piezas cerámicas atenuantes de la radiación, al procedimiento de obtención de la pasta cerámica y la pieza cerámica obtenida.
Description
PASTA CERÁMICA ATENUANTE DE LA RADIACiÓN
La presente invención se encuadra en el campo general de los productos cerámicos y en particular, se refiere a una pasta cerámica que comprende al menos una frita con un elemento atenuante de la radiación y a la pieza cerámica que comprende dicha frita.
Radiaciones ionizantes son aquellas radiaciones con energía suficiente para ionizar la materia, extrayendo los electrones de sus estados ligados al átomo. Existen otros procesos de emisión de energía, como por ejemplo el debido a una lámpara, un calentador (llamado radiador precisamente por radiar calor o radiación infrarroja), o la emisión de radio ondas en radiodifusión, que reciben el nombre genérico de radiaciones.
Las radiaciones ionizantes pueden provenir de sustancias radiactivas, que emiten dichas radiaciones de forma espontánea, o de generadores artificiales, tales como los generadores de Rayos X y los aceleradores de partículas.
Se ha demostrado que la exposición a dosis muy bajas o moderadas, de radiaciones ionizantes aumenta la probabilidad de contraer cáncer, y que esta probabilidad aumenta con la dosis recibida (Modelo lineal sin umbral). La exposición a altas dosis de radiación ionizante puede causar quemaduras de la piel, caída del cabello, náuseas, enfermedades y la muerte. Los efectos dependerán de la cantidad de radiación ionizante recibida y de la duración de la irradiación, y de factores personales tales como el sexo, edad a la que se expuso, y del estado de salud y nutrición. Aumentar la dosis produce efectos más graves.
El personal médico o de rayos X, los investigadores, o los que trabajan en una instalación radiactiva o nuclear son los que mayor riesgo sufren al estar más expuesto a dichas radiaciones. Es necesario que dichas instalaciones tengan unas medidas de seguridad de tal form a que se reduzca la exposición a las radiaciones de los empleados y del público en general a niveles tolerables según la legislación vigente.
Una de las medidas de seguridad para reducir las radiaciones de dichas salas consiste en blindar las mismas, para ello, los componentes del blindaje deben cubrir: paredes interiores, puertas, ventanas y suelos.
- Con el fin de lograr la atenuación tanto de la radiación primaria como de la secundaria se suelen emplear los siguientes materiales o combinación de los mismos: Plomo (láminas, composite, vinilo), ladrillos, yeso o mortero de barita, bloques de cemento y vidrio o material acrílico plomado.
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- Para las paredes, aunque existen diversas posibilidades, habitualmente se emplean soluciones basadas en yeso y planchas de plomo en distintos espesores. Las planchas son pegadas entre dos placas de yeso las cuales son atornilladas luego para soportarlas a alguna estructura. Está demostrado que los torn illos metálicos compensan el agujero que podría suponer alguna fuga. Si bien, debe procurarse especial cu idado en las uniones entre placas.
- Otras soluciones para paredes son los ladri llos, aunque su uso no es muy habitual puesto que atenúan los rayos X de un modo muy variable. Normalmente se combinan ladrillos, láminas de plomo y acabados en yeso.
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- Para las ventanas se utiliza vidrio o perspex plomados. La atenuación de la radiación en vidrio normal es variable e impredecible, por ello el vidrio normal (sin plomo en cantidad especificada) no es aceptable como material de blindaje.
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- El hormigón, también se emplea (dependiendo del tipo de instalación) como elemento de blindaje en paredes, suelos y techos. Se utiliza para estos casos el hormigón barítico de alta o muy alta densidad (superior a 2.800 o 3.200 Kg/m3 respectivamente), cuando un hormigón normal cuenta con una densidad de 2.200 a 2.300 Kg/m3 y un hormigón liviano tiene una densidad por debajo de los 1.800 Kg/m3.
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- En los últimos años, se ha desarrollado una serie de compuestos cerámicos comprendiendo plomo para el revestimiento de paredes. Sin embargo, estos productos para que puedan ejercer la función de contenedores de las radiaciones, necesitan incorporar una cantidad de plomo muy alta de tal forma que dan lugar a compuestos altamente dañinos para el medio ambiente y peligrosos para la salud de las personas.
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- Existe pues la necesidad de proporcionar un compuesto para el recubrimiento de superf icies tales como paredes, suelos y techos que sea capaz de proteger las estancias o recintos de las radiaciones ionizantes que comprenda una cantidad suficiente de compuesto apantallador sin que sea un producto contaminante para el medio ambiente o dañino para la salud de las personas.
La presente invención soluciona los problemas mencionados en el estado de la técnica, ya que se refiere a una pasta cerámica que comprende al menos una frita que contiene un elemento atenuante de las radicaciones iónicas y al uso de dicha pasta cerámica en productos cerámicos, tales como baldosas, azulejos etc y a la utilización de dichos productos cerámicos en aquellas instalaciones que requieran unas condiciones especiales de contención radiactiva.
El producto de la presente invención, a pesar de contener plomo, presenta la ventaja de ser tratado como residuo inerte según la Norma UNE-EN 12457.2003, puesto que no lixivia plomo, de tal forma que no supone un elemento contaminante para el medio ambiente, ni dañino para las personas.
El producto de la presente invención, además proporciona un material de recubrimiento de superficies de gran durabilidad, altamente higiénico y que presentea una gran resistencia al ataque ácido, al rayado y al fuego.
Por otro lado, el uso de los elementos atenuantes en forma de frita permite la incorporación de más de un elemento atenuante a la vez, de tal forma que hace que la pieza tenga una mayor respuesta a las diferentes energías de radiación, proporcionando un compuesto que apantalla o contiene tanto radiaciones de baja energía, como radiaciones de alta energía.
Al tratarse de una pieza cerámica, el producto puede instalarse directamente en una pared ya existente, evitando la construcción de paredes nuevas.
Así pues en un primer aspecto, la presente invención se refiere a una pasta cerámica (de aquí en adelante pasta de la presente invención) que comprende al menos una frita con un elemento atenuante de la radiación seleccionada de entre frita de plomo, frita de bario, frita de bismuto o mezclas de las mismas.
En la presente invención el término "frita" se refiere a una composición cerámica que ha sido fundida y solidificada para formar un vidrio.
En una realización en particular, la pasta cerámica de la presente invención comprende una frita que contiene al menos un 30% en peso de óxido de plomo, preferentemente un 50% en peso de óxido de plomo, sílice y alúmina. En otra realización en particular, la pasta cerámica de la presente invención comprende una frita que contiene al menos un
30% en peso de óxido de bismuto, preferentemente un 50% en peso de óxido de bismuto, sílice y alúmina. En otra realización en particular la pasta cerámica de la presente invención comprende una frita que contiene al menos un 30% en peso de carbonato de bario, preferentemente un 40% en peso de carbonato de bario, sílice y alúmina.
En otra realización en particular, la pasta cerámica de la presente invención comprende mezclas de las fritas de plomo, bismuto y/o bario.
En una realización en particular, la pasta cerámica de la presente invención comprende entre 30-70 % en peso de fritas, entre O y 20% en peso de caolín y entre 20-40 % en peso de arcilla.
En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso de la pasta cerámica de la presente invención para la preparación de piezas cerámicas atenuantes de la radiación.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a una pieza cerámica que comprende la pasta cerámica de la presente invención. En una realización en particular, la pieza de cerámica es una baldosa, en otra realización en particular, la pieza de cerámica es un azulejo o cualquier tipo de pavimento o alicatado cerámico.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento (procedimiento de la presente invención) para la fabricación de pasta cerámica de la presente invención, que comprende las siguientes etapas:
a) preparación de la frita mediante la mezcla de los componentes de misma, fusión de la frita y enfriamiento en agua,
b) adición de la frita a composición con caolín y arcilla,
c) molturación y atomización de la pasta cerámica,
d) presado y secado,
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de la pieza cerámica de la presente invención que comprende la fabricación de una pasta cerámica según el procedimiento de la presente invención y una etapa adicional después de la etapa d) de presado y secado, consistente en una etapa de cocción.
En una realización particular, el procedimiento para la fabricación de la pieza cerámica de la presente invención comprende una etapa opcional antes de la cocción consistente en el esmaltado y decoración de la pieza cerámica.
En una realización en particular, la frita obtenida en la etapa a) es usada para la 5 fabricación de cemento para juntas.
Descripción detallada de la invención
Ejemplo 1: Preparación de la frita cerámica (describir al menos tres composiciones diferentes; únicamente con Pb, con Pb y Si Y con Pb, Si Y Ba.
En primer lugar, se prepararon las fritas, en el caso de la frita de plomo, se mezcló óxido
10 de Pb en una proporción de al menos un 50% en peso, con el resto de los componentes de la frita tales como sílice y alúmina. Una vez mezclados se procedió a la fusión de los mismo en un horno de fusión de frita a una Tí! comprendida entre 1200-1500 !:IC, a continuación la frita se enfrió rápidamente en agua.
Para preparar la frita de bismuto se siguió el mismo procedimiento utilizado para la frita 15 de Pb, pero añadiendo óxido de Si en una proporción del 50% en peso.
En el caso de la frita de bario, el procedimiento fue el mismo que para las fritas de plomo y bismuto pero se añadió carbonato de bario en una proporción de 40% en peso.
Ejemplo 2: Preparación de la pasta y piezas cerámicas
- Pasta 1 (%en peso)
- Pasta 2 (%en peso) Pasta 3 (%en peso) Pasta 4 (%en peso) Pasta 5 (%en peso)
- Frita de Pb
- 69 35 30
- Frita de Sa
- 65 20 20
- Frita de Si
- 64 10
- Caolín
- 10 5 9 5
- Arcilla
- 20 30 35 35 35
- Otros
- 1 1 1
- -
- ,
Tabla 1. componentes de las distintas pastas de la Invenclon
Se prepararon distintas pastas mezclando los componentes de la pasta según se indica en la tabla 1, utilizando para ello las fritas obtenidas en el ejemplo 1. Una vez mezclados los componentes se procedió a la molturación vía húmeda en un molino de bolas hasta llegar a un residuo menor al 10% en un tamiz de 63 micras y posterior atomización con una humedad residual de entre 3-9%.
Una vez obtenida la pasta cerámica, se procedió con el prensado de la masa con una presión específica de entre 150-300 g/cm3 y con una densidad aparente en crudo de entre 2.4-2.7 glcm3• Posteriormente se llevó a secado en secadero hasta alcanzar una humedad menor al 1%.
Una vez obtenidas las piezas cerámicas pueden ser esmaltadas y decoradas mediante
procedimientos estándar.
Las piezas cerámicas desarrolladas fueron destinadas al recubrimiento de paredes y/o de
suelos.
Una vez preparada la pasta cerámica se midieron los siguientes parámetros de proceso
que fueron los siguientes:
índice de plasticidad: 20-40
Defloculación: Contenido en solidos >65% / Defloculante <1%
Dap en seco (g/em3) para P=300 kg/em2 y H=5,5%: > 1,85
Baja Expansión Post-Prensado: <0,6%
Baja contracción de secado: <0,2%
Alta resistencia mecánica en seco: >30 kg/cm2
Baja contracción por cocción: < 1,5%
Baja expansión por humedad: <0,06%
lempo de Cocción: 1050 · 1150 OC;
Materia Orgánica < 0,3%
Sulfatos solubles < 0,2%
Además se comprobó el efecto de apantallamiento de las piezas cerámicas obtenidas
medidas para una energía de radiación de 80KeV, dando los siguientes resultados:
- -
- coeficiente de atenuación másica de 0.1573 m2/kg -factor de equivalencia a espesor de plomo: 0.148 -espesor equivalente de plomo para una pieza de 10 mm de espesor: 1.48 mm.
Claims (10)
- REIVINDICACIONES
- 1.
- Pasta cerámica que comprende al menos una frita con un elemento atenuante de la radiación seleccionada de entre frita de plomo, bario, bismuto o mezclas de las mismas.
-
- 2.
- Pasta cerámica según la reivindicación 1, caracterizado por que la frita comprende al menos un 30% en peso de elemento atenuante de la radiación.
-
- 3.
- Pasta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por que comprende entre 30-70 % en peso de fritas.
-
- 4.
- Pasta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende caolín y arcilla plástica.
-
- 5.
- Uso de una pasta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, para la preparación de piezas cerámicas atenuantes de la radiación.
-
- 6.
- Pieza cerámica que comprende una pasta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
-
- 7.
- Pieza cerámica según la reivindicación 6, caracterizada por que es una baldosa, o azulejo.
-
- 8.
- Procedimiento para la fabricación de pasta cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:
a) preparación de la frita mediante la mezcla de los componentes de misma,fusión de la frita y enfriamiento en agua b) adición de la frita a composición con caolín y arcilla c) molturación y atomización de la pasta cerámica d) presado y secado - 9. Procedimiento para la fabricación de una pieza cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 6-7 que comprende el procedimiento según la reivindicación 8 y una etapa adicional después de la etapa d) consistente en una etapa de cocción.1Q. Procedimiento según la reivindicación 9, que comprende una etapa adicional entre la etapa d) de presando y secado y antes de la etapa de cocción consistente en esmaltado y decoración.
- 11 . Uso de la frita obtenida en la etapa a) para la fabricación de cemento para juntas.
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-
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