JP2013184853A - 放射線遮蔽ボード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水硬性石膏100重量部に対して硫酸バリウム240〜300重量部、より好ましくは、250〜260重量部を混合したものに、所定の流動性をもたせるために水を加えて混練し、10〜20mmの厚さ、より好ましくは、12〜13mmの厚さとなるように、石膏ボード用原紙の間に流し込み、乾燥したときの比重が1.5〜2.0、より好ましくは、1.6〜1.7の板材とした放射線遮蔽ボードである。
【選択図】図1
Description
鉛は、人体に悪影響があるため、現在では、使用に制限があり、この鉛に代えて人体に無害なバリウム化合物が使用されてきている(特許文献1)。
・水硬性石膏である硫酸カルシウム100重量部と、
・塩化バリウム、酸化チタン、酸化バリウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム及び硫酸バリウムからなる群から選択される少なくとも一種または二種以上の無機充填剤80〜200重量部
・及び水を加えて得られるスラリーを固化して形成された石膏芯が
・1枚または2枚のカバーシートで被覆され、
・厚さが5〜40mmの面材であって、
・比重が0.8〜2.0である
ことを特徴とする放射線遮蔽用石膏板である。
なお、特許文献1の(段落0013)の「表3」における実施例No10では、比重2.04、X線遮蔽性1.15(100kV)と記載されているが、詳細な成型方法が記載されていないため、特許出願の発明者が前記実施例No10の配合例に基づき本発明と同様の方法でサンプルを製作して本件試験を行ったところ、図1に示す試験資料Fのような結果が得られたものである。
放射線遮蔽性をより向上させるには、水硬性石膏100重量部に対する硫酸バリウムを200重量部以上とすることが望ましい。しかし、特許文献1によれば、石膏板(建築用板材)の場合、無機充填剤(硫酸バリウム)が200重量部を超えると石膏芯の硬化形成性が不十分となり、また、比重が大きくなって作業取り扱いが不都合になったり、釘打ちすると亀裂を生じたりするなど、固化物として必要な物性が得られなくなる(段落0008)、としている。
さらに、例えば、石膏芯における硫酸バリウム配合量55重量%で石膏芯の厚さ12.5mmのとき、X線遮蔽性能が0.8mmPbとなる。したがって、このような厚さの石膏板の場合、2枚重ねて使用すれば必要なX線遮蔽性能が得られる(段落0008)、としている。
また、石膏板に1.00mmの鉛を裏打ちした12.5mm厚の放射線遮蔽ボードは、m2当たりの重量が約21.3kg(比重約1.70)で、また、石膏板に1.26mmの鉛を裏打ちした12.5mm厚の放射線遮蔽ボードは、m2当たりの重量が約24.3kg(比重約2.00)である。
特許文献1によれば、水硬性石膏100重量部に対する硫酸バリウムが200重量部を超えると、比重が大きくなって作業取り扱いが不都合になったり、釘打ちすると亀裂を生じたりするなど、固化物として必要な物性が得られなくなる。また、石膏芯における硫酸バリウム配合量55重量%で石膏芯の厚さ12.5mmのとき、X線遮蔽性能が0.8mmPbとなる。したがって、このような厚さの石膏板の場合、2枚重ねて使用すれば必要なX線遮蔽性能が得られる(段落0008)、としているが、この特許文献1の例では、石膏芯の厚さが12.5mmの厚さの石膏板を2枚張りしても1.6mmPb(100kV)であり、本発明が解決しようとしている2.3mmPb(100kV)以上のX線遮蔽性能を得ることができない。
水硬性石膏と硫酸バリウムの混合物に、さらにガラス繊維を約0.5重量部、硬化促進剤からなる粉体添加剤1を約1.8重量部、減水材を約1.6重量部、硬化遅延剤・接着向上剤等からなる液体添加剤2を水硬性石膏と硫酸バリウムの合計重量の約1/3重量部を含有することを特徴とする放射線遮蔽ボードである。
ガラス繊維を約0.5重量部、硬化促進剤からなる粉体添加剤1を約1.8重量部、減水材を約1.6重量部、硬化遅延剤・接着向上剤等からなる液体添加剤2を水硬性石膏と硫酸バリウムの合計重量の約1/3重量部を含有するので、水硬性石膏100重量部に対する硫酸バリウムの量が増えても粉体間の接着が向上し、機械的強度の低下を抑えることができる。
流動性をもたせるために水は、硫酸バリウムの混入量の増加に対応して増加することにより硫酸バリウムの混入量に拘らず略同じ流動性をもたせるようにしたので、硫酸バリウムの混入量が増加しても比重の増加を抑えることができる。
ガラス繊維、硬化促進剤からなる粉体添加剤1、減水剤は、水硬性石膏に対する硫酸バリウムの量が多くなってもほぼ同量を添加する。硬化遅延剤・接着向上剤等からなる液体添加剤2は、水硬性石膏と硫酸バリウムの総量に対して比例した約1/3重量部を添加する。例えば、水硬性石膏と硫酸バリウムの総量が300のとき添加剤2の添加量を98.5とし、総量が330のとき添加剤2の添加量を108.3とし、総量が350のとき添加剤2の添加量を114.9とし、総量が370のとき添加剤2の添加量を121.4とし、総量が400のとき添加剤2の添加量を131.2とする。このように、硫酸バリウムの混入量の増加に応じて添加剤2の量を増加したことにより、粉体間の接着が向上し、機械的強度の低下を抑えることができる。
なお、水硬性石膏に対する硫酸バリウムの重量比が増加すると、機械的強度がわずかに低下する傾向にある。具体的には、図1及び図2に示すように、水硬性石膏である焼石膏100重量部に対する硫酸バリウムが200重量部のときの特性を100%とすると、300重量部に増えたとき、曲げ破壊荷重とビス引き抜き強度は、8〜9%の低下に過ぎない。圧縮強度は、36%低下し、曲げ弾性率は、15%増加した。しかし、後述するように、一般的な石膏ボードの特性を十分上回っている。防火性と釘打ち試験では、硫酸バリウムの重量比が増加しても問題はなかった。
このように、水硬性石膏に対する硫酸バリウムの重量比が100:230から100:300までの範囲では、機械的強度は、建築材として使用しても特に問題になるものではない。
図1は、水硬性石膏である焼石膏に対する硫酸バリウムの混合割合を種々変えた時の放射線遮蔽性、比重、機械的強度等の特性を測定した特性値を表す図である。
試験資料Aの組成
・焼石膏(粉体):100重量部
・硫酸バリウム(粉体):200重量部
・ガラス繊維(直径10ミクロン以上、長さ6mm以上):0.5重量部
・その他の粉体添加剤1(硬化促進剤):1.8重量部
・減水剤:1.6重量部
・その他の液体添加剤2(硬化遅延剤、接着向上剤等):98.5重量部(焼石膏と硫酸バリウムの合計300部の約1/3)
・放射線遮蔽性:1.04(100kV)
・厚さ:12.6mm
・比重:1.64
・含水率:0.3%
・曲げ破壊荷重(長手):877N
・曲げ強度(長手):9.8N/mm2
・曲げ弾性率(長手):3744N/mm2
・防火性:不燃
・ビス引抜強度:338N
・耐衝撃性:0.3mm
・釘打ち試験:良好
・圧縮強度:14.6N/mm2
以上の試験結果から試験資料Aは、厚さ12.6mmでの放射線遮蔽性が1.04(100kV)と特許文献1に基づく試験資料Fの特性と略同様であった。
・焼石膏(粉体):100重量部
・硫酸バリウム(粉体):230重量部
・ガラス繊維、その他の粉体添加剤1、減水剤は、試験資料Aと同じ
・その他の液体添加剤2:108.3重量部(焼石膏と硫酸バリウムの合計330部の約1/3)
・放射線遮蔽性:1.11(100kV)
・厚さ:12.7mm
・比重:1.65
・含水率:0.2%
・曲げ破壊荷重(長手):851N
・曲げ強度(長手):9.5N/mm2
・曲げ弾性率(長手):3917N/mm2
・防火性:不燃
・ビス引抜強度:322N
・耐衝撃性:0.3mm
・釘打ち試験:良好
・圧縮強度:13.5N/mm2
以上の試験結果から試験資料Bは、厚さ12.7mmでの放射線遮蔽性が1.11(100kV)と向上した。比重は1.65であり、作業性にはほとんど支障がない。
・焼石膏(粉体):100重量部
・硫酸バリウム(粉体):250重量部
・ガラス繊維、その他の粉体添加剤1、減水剤は、試験資料Aと同じ
・その他の液体添加剤2:114.9重量部(焼石膏と硫酸バリウムの合計350部の約1/3)
・放射線遮蔽性:1.16(100kV)
・厚さ:12.7mm
・比重:1.66
・含水率:0.2%
・曲げ破壊荷重(長手):822N
・曲げ強度(長手):9.2N/mm2
・曲げ弾性率(長手):4003N/mm2
・防火性:不燃
・ビス引抜強度:317N
・耐衝撃性:0.4mm
・釘打ち試験:良好
・圧縮強度:12.1N/mm2
以上の試験結果から試験資料Cは、厚さ12.7mmでの放射線遮蔽性が1.16(100kV)と試験資料Bよりもさらに向上した。比重は1.66であり、作業性にはほとんど支障がない。
・焼石膏(粉体):100重量部
・硫酸バリウム(粉体):270重量部
・ガラス繊維、その他の粉体添加剤1、減水剤は、試験資料Aと同じ
・その他の粉体添加剤2:121.4重量部(焼石膏と硫酸バリウムの合計370部の約1/3)
・放射線遮蔽性:1.18(100kV)
・厚さ:12.7mm
・比重:1.67
・含水率:0.2%
・曲げ破壊荷重(長手):812N
・曲げ強度(長手):9.1N/mm2
・曲げ弾性率(長手):4198N/mm2
・防火性:不燃
・ビス引抜強度:313N
・耐衝撃性:0.4mm
・釘打ち試験:良好
・圧縮強度:10.9N/mm2
以上の試験結果から試験資料Dは、厚さ12.7mmでの放射線遮蔽性が1.18(100kV)と試験資料Cよりもさらに向上した。比重は1.67であり、作業性にはほとんど支障がない。
・焼石膏(粉体):100重量部
・硫酸バリウム(粉体):300重量部
・ガラス繊維、その他の粉体添加剤1、減水剤は、試験資料Aと同じ
・その他の液体添加剤2:131.2重量部(焼石膏と硫酸バリウムの合計400部の約1/3)
・放射線遮蔽性:1.26(100kV)
・厚さ:12.6mm
・比重:1.70
・含水率:0.2%
・曲げ破壊荷重(長手):804N
・曲げ強度(長手):9.0N/mm2
・曲げ弾性率(長手):4322N/mm2
・防火性:不燃
・ビス引抜強度:308N
・耐衝撃性:0.5mm
・釘打ち試験:良好
・圧縮強度:9.4N/mm2
以上の試験結果から試験資料Eは、厚さ12.6mmでの放射線遮蔽性が1.26(100kV)と試験資料Dよりもさらに向上した。比重は1.70であり、作業性にはほとんど支障がない。
また、機械的強度(曲げ破壊荷重、曲げ強度、曲げ弾性率、ビス引抜強度、耐衝撃性、圧縮強度)の特性は、水硬性石膏に対する硫酸バリウムの重量比が100:200を100%としたとき、硫酸バリウムの重量比が100:230、100:250、100:270、100:300と増加したときの変化を表している。
一般的な石膏ボードの物性は、本発明者の試験等によれば、曲げ破壊荷重539N、曲げ強度6.1N/mm2、曲げ弾性率2828N/mm2、ビス引抜強度78N、耐衝撃性2.8mm、圧縮強度3.5N/mm2であるから、水硬性石膏に対する硫酸バリウムの重量比が100:230から100:300までの範囲では、建築材として使用しても特に問題になるものではない。
Claims (5)
- 水硬性石膏100重量部に対して硫酸バリウム240〜300重量部を混合したものに、所定の流動性をもたせるために水を加えて混練し、10〜20mmの厚さとなるように、石膏ボード用原紙の間に流し込み、乾燥したときの比重が1.5〜2.0の板材としたことを特徴とする放射線遮蔽ボード。
- 水硬性石膏100重量部に対して硫酸バリウム250〜260重量部を混合したものに、所定の流動性をもたせるために水を加えて混練し、12〜13mmの厚さとなるように、石膏ボード用原紙の間に流し込み、乾燥したときの比重が1.6〜1.7の板材としたことを特徴とする放射線遮蔽ボード。
- ガラス繊維、硬化促進剤からなる粉体添加剤1、減水材、硬化遅延剤・接着向上剤等からなる液体添加剤2を含有することを特徴とする請求項1又は2記載の放射線遮蔽ボード。
- ガラス繊維を約0.5重量部、硬化促進剤からなる粉体添加剤1を約1.8重量部、減水材を約1.6重量部、硬化遅延剤・接着向上剤等からなる液体添加剤2を水硬性石膏と硫酸バリウムの合計重量の約1/3重量部を含有することを特徴とする請求項3記載の放射線遮蔽ボード。
- 流動性をもたせるために水は、硫酸バリウムの混入量の増加に対応して増加することにより硫酸バリウムの混入量に拘らず略同じ流動性をもたせるようにしたことを特徴とする請求項1又は2記載の放射線遮蔽ボード。
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