JP5481579B2

JP5481579B2 - 煉瓦、タイル、床板、天井パネル及び屋根材並びにこれらの製造方法

Info

Publication number: JP5481579B2
Application number: JP2013057194A
Authority: JP
Inventors: 宏行森; 美喜男出射; 茂樹高見
Original assignee: Dowa Electronics Materials Co Ltd; Dowa F Tec Co Ltd; Mitsuishi Taika Renga KK
Current assignee: Dowa Electronics Materials Co Ltd; Dowa F Tec Co Ltd; Mitsuishi Taika Renga KK
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: CN104334513B; CN104334513A; TWI586627B; TW201406697A; WO2013141406A1; CA2867478A1; JP2013224933A; EP2828219A1; US20140021412A1

Description

本発明は、煉瓦又はタイルなどの構造物構築用成形体、特に放射線遮蔽構造物を施工するために好適に用いることのできる構造物構築用成形体と、この構造物構築用成形体の製造方法とに関する。

原発の事故の後、放射性物質で汚染された廃棄物の仮置き場の不足が問題となっている。放射性物質で汚染された廃棄物の仮置き場は、該廃棄物から放射される放射線を遮蔽できるように、密度の大きいコンクリートで形成された壁によって囲うことが好ましい。しかし、コンクリートで壁を形成しようとすると、［１］型枠を設置する、［２］型枠内に鉄筋を配筋する、［３］肩枠内にコンクリートを打設する、［４］コンクリートを養生する、［５］型枠を取り外す、といった一連の工程を辿る必要があり、手間や期間やコストがかかるという問題がある。また、コンクリートの無機質な外観が景観を損なうという問題もある。これらの問題は、放射性物質で汚染された廃棄物の仮置き場の建設が進まないことの一つの原因となっている。

これに対し、煉瓦やタイルなどの構造物構築用成形体は、型枠を要することなく積み上げたり、貼り合わせたりするだけで簡単に施工できることや、施工後の外観が良いなどの利点を有しており、広く用いられている。しかし、これらの構造物構築用成形体は、一般的に、その密度が２．２ｇ／ｃｍ^３程度と小さいため、上記の仮置き場を囲うものとして十分な放射線遮蔽効果は期待できない。例えば、煉瓦を用いて上記の仮置き場を囲おうとすると、煉瓦を何重にも積み上げるか、個々の煉瓦の厚みを大きくする必要があり、却ってコスト高に陥るおそれがある。密度の大きな煉瓦など、放射線遮蔽効果の高い構造物構築用成形体があれば良いのであるが、そのようなものは見当たらなかった。

ところで、これまでには、コンクリートなどにフェライトを含有させることにより、その密度を増大させて放射線遮蔽効果を高める技術が提案されている（例えば特許文献１，２を参照）。フェライトは、鉄の酸化物を含有する磁性材料の一種であり、モーターの磁石や、コピー機やレーザープリンターのトナードラムや、磁気ディスクや、磁気テープなどの各種電子部品に広く用いられているものである。特許文献１，２の放射線遮蔽材は、フェライトの大きな密度（放射線遮蔽効果）に着目したものとなっている。しかし、特許文献１，２には、煉瓦などの構造物構築用成形体にフェライトを含有させることについては何ら記載されておらず、示唆さえされていない。煉瓦などの構造物構築用成形体とコンクリートは、建築材料に用いられる点では共通しているが、その製造方法（特に焼成の有無）や、その材料（組成）や、形態や、その施工方法などが異なっており、全く別のものである。

また、特許文献３には、フェライトを含有する複数のセラミック原料を積層して焼成した煉瓦やタイルが提案されている。しかし、特許文献３の煉瓦やタイルは、フェライトの持つ密度ではなく、それが有する電磁気的な特性に着目したものとなっており、携帯電話やパーソナルコンピュータなどから放出される電磁波の遮蔽を目的としているに過ぎない。すなわち、特許文献３には、煉瓦やタイルの密度を増大させてその放射線遮蔽効果を高めることについては何ら記載されておらず、示唆さえされていない。

特開昭５７−０１６３９７号公報（第２頁右上欄８〜１５行及び同頁右下欄１６〜２０行）特開２００２−２６７７９２号公報（特許請求の範囲）特開２００８−０９４０６６号公報（特許請求の範囲、段落０００２，０００５，００３０，００３３）

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、煉瓦又はタイルなどの構造物構築用成形体であって、放射線遮蔽構造物を施工するために好適に用いることのできる構造物構築用成形体を提供するものである。具体的には、密度が大きく、優れた放射線遮蔽効果を奏するだけでなく、高い強度を発揮する構造物構築用成形体を提供することを目的としている。また、放射線遮蔽構造物を、容易かつ短期間で施工し、その施工コストを抑えることも本発明の目的である。さらに、施工された放射線遮蔽構造物の外観を良くし、該放射線遮蔽構造物の周辺の景観を保つことも本発明の目的である。さらにまた、上記の構造物構築用成形体の製造方法を提供することも本発明の目的である。

上記課題は、フェライト粉末を６０重量％以上の割合で含む成形材料を所定形状に成形後に焼成することにより、焼成後の密度（焼成後の構造物構築用成形体をダイヤモンドカッターで縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ１００ｍｍに切断した試料を用いて、「ＪＩＳＲ２２０５−１９９２」の「耐火れんがの見掛気孔率・吸水率・比重の測定方法」における真空法で測定した密度のこと。以下、「焼成後成形体嵩密度」と表記する。本明細書において、以下同じ。）が３．５ｇ／ｃｍ^３以上とされて放射線遮蔽効果が高められたことを特徴とする構造物構築用成形体を提供すること、及びこの構造物構築用成形体の製造方法を提供することによって解決される。ここで、「構造物構築用成形体」とは、コンクリートなどのように現場打ちするのではなく、予め所定形状に成形された構造物構築用の材料のことをいう。構造物構築用成形体としては、煉瓦やタイルなどのように、複数個を積み重ねたり、組み合わせたり、貼り合わせたりすることにより、構築物における壁や天井や床などの遮蔽構造を形成するものが例示される。

このように、フェライト粉末を含有させて焼成することにより、焼成後成形体嵩密度が大きく、優れた放射線遮蔽効果を奏する構造物構築用成形体を提供することが可能になる。したがって、放射性物質で汚染された廃棄物の仮置き場を囲うための構造物など、放射線を遮蔽する必要のある放射線遮蔽構造物を容易かつ短期間で施工することが可能になる。また、その施工された構造物を、外観に雰囲気があり景観を損なわないものとすることも可能になる。加えて、フェライトは、既に述べたように、各種の電子部品に用いられている。このため、これらの電子部品の製造過程、あるいはその廃棄過程においては、フェライトを含む廃棄物が発生するが、この廃棄物から採取したフェライトを原料として利用することで、廃棄物の有効利用を促進することも可能になる。

本発明の構造物構築用成形体及びその製造方法においては、前記成形材料をプレス成形して、得られる構造物構築用成形体の圧縮強度を１００ＭＰａ以上とすると好ましい。これにより、構造物構築用成形体の強度をさらに高め、耐震性など、強度により優れた構造物を施工することが可能になる。加えて、その放射線遮蔽効果をさらに高めることも可能になる。フェライト粉末を６０重量％以上の割合で含有する本発明の構造物構築用成形体の圧縮強度は、１６０ＭＰａ以上とより高くすることもできる。また、後述するように、プレス成形の条件によっては、２００ＭＰａ以上、２５０ＭＰａ以上、３００ＭＰａ以上と、さらに高くすることもできる。これに対し、フェライトを含有しない一般的な構造物構築用成形体の圧縮強度は、３５〜５０ＭＰａである。後述するように、構造物構築用成形体の圧縮強度を高くすればするほど、その焼成後成形体嵩密度を大きくして放射線遮蔽効果を高めることも可能になる。構造物構築用成形体の圧縮強度に、特に上限は無いが、現実的には、４００〜５００ＭＰａ程度である。

本発明の構造物構築用成形体及びその製造方法において、フェライト粉末の種類（組成式）は、構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度を３．５ｇ／ｃｍ^３以上とできるのであれば特に限定されないが、通常、
組成式：ＡＯ・ｎＸ_２Ｏ_３
で表わされるものが用いられる。ただし、上記組成式において、ｎは、１〜９の実数で定義されるモル比である。

また、上記組成式において、Ａは、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）又は鉛（Ｐｂ）の中から選択される１種以上の元素であるが、特に、Ｓｒ、Ｂａ又はＰｂの中から選択される１種以上の元素とすると好ましい。Ｓｒ、Ｂａ及びＰｂは、他の元素に比べて原子番号（質量数）が大きく、より優れた放射線遮蔽効果を奏するからである。

さらに、上記組成式において、Ｘは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）又はニッケル（Ｎｉ）の中から選択される１種以上の元素であるが、特に、Ｆｅとすると好ましい。Ｆｅは、ＣｏやＮｉと比較して安価であり、実用的である。

本発明の構造物構築用成形体及びその製造方法において、フェライト粉末を混合する成形材料の種類は、構造物構築用成形体の原料として使用できるものであれば特に限定されない。例えば、フェライト粉末に粘土を添加したものなどが例示される。粘土としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）又は酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）の中から選択される１種以上の酸化物を主成分とするものが例示される。具体的には、カオリナイト（Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_５（ＯＨ）_４）や、ハロイサイト（Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_５（ＯＨ）_４・２Ｈ_２Ｏ）などが例示される。

また、本発明の構造物構築用成形体及びその製造方法において、構造物構築用成形体の焼成温度や焼成時間は、成形材料やそれに混合するフェライト粉末の種類や、焼成温度と焼成時間との兼ね合いなどによっても異なり、特に限定されない。しかし、構造物構築用成形体に含有するフェライトの融点や得られる構造物構築用成形体の強度などを考慮すると、構造物構築用成形体の焼成温度は、通常、１０００〜１４００℃に設定され、焼成時間は、通常、５〜１５０時間に設定される。

さらに、本発明の構造物構築用成形体及びその製造方法において、フェライト粉末の粒径は、特に限定されない。しかし、フェライト粉末の製造の容易性、フェライト粉末の粘土との混合の容易性、あるいはフェライト粉末が混合された後の粘土の成形性などを考慮すると、フェライト粉末の粒径は、通常、０．５μｍ〜８ｍｍとされる。

以上のように、本発明によって、煉瓦又はタイルなどの構造物構築用成形体であって、放射線遮蔽構造物を施工するために好適に用いることのできる構造物構築用成形体を提供することが可能になる。具体的には、焼成後成形体嵩密度が大きく、優れた放射線遮蔽効果を奏するだけでなく、高い強度を発揮する構造物構築用成形体を提供することが可能になる。また、放射線遮蔽構造物を、容易かつ短期間で施工し、その施工コストを抑えることも可能になる。さらに、施工された放射線遮蔽構造物の外観を良くし、該放射線遮蔽構造物の周辺の景観を保つことも可能になる。さらにまた、上記の構造物構築用成形体の製造方法を提供することも可能になる。

０．本発明の構造物構築用成形体及びその製造方法の概要
本発明の構造物構築用成形体及びその製造方法の好適な実施態様について、より具体的に説明する。本発明の構造物構築用成形体は、
［１］フェライト粉末を６０重量％以上の割合で含む成形材料を製造する成形材料製造工程と、
［２］成形材料製造工程で得られた成形材料を所定形状に成形する成形工程と、
［３］成形工程で所定形状に成形された成形材料を焼成する焼成工程と、
を経ることにより製造されるものとなっている。構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度は、３．５ｇ／ｃｍ^３以上と、一般的な構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度（２．２ｇ／ｃｍ^３程度）よりもかなり高くなっており、優れた放射線遮蔽効果を奏することができるものとなっている。

ところで、放射線は、その伝搬形態や波長（エネルギー）や発生起源などにより、アルファ線（α線）やベータ線（β線）や中性子線などの粒子線や、ガンマ線（γ線）やエックス線（Ｘ線）などの電磁波に分類される。本発明の構造物構築用成形体は、上で挙げたいずれの放射線でも遮蔽することができるが、特に、これらの中でも透過力の強いγ線やＸ線を遮蔽することを想定したものとなっている。γ線やＸ線は、電荷を持たず、電気的に中性であるため、電磁相互作用によって減衰させることができない。γ線やＸ線の遮蔽には、密度の大きな素材を用いることが肝要であるが、本発明の構造物構築用成形体は、γ線やＸ線を遮蔽するのに優れた効果を奏することができる。

以下、本発明の構造物構築用成形体及びその製造方法の好適な実施態様について、上記工程ごとに順に詳しく説明する。以下においては、説明の便宜上、構造物構築用成形体として煉瓦を製造する場合を例に挙げて説明するが、タイルなど、他の構造物構築用成形体を製造する場合においてもこれに倣った方法を採用することができる。

１．成形材料製造工程
成形材料製造工程は、フェライト粉末を６０重量％以上の割合で含む成形材料を製造する工程である。本実施態様においては、フェライト粉末に粘土を添加して混合することにより、成形材料を製造する混合工程となっている。フェライト粉末は、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ_３）や炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）などの原料に酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）と各種添加剤を混合して造粒及び焼成した後、破砕して粉末化したものを用いている。また、粘土には、カオリナイトの一種であるボールクレイを用いている。

本実施態様において、フェライト粉末の混合割合は、６０重量％以上であれば特に限定されない。しかし、得られる構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度を大きくしてその放射線遮蔽効果を高めることや、構造物構築用成形体の強度を高めることを考慮すると、フェライト粉末の混合割合は、できるだけ高くすると好ましい。具体的には、フェライト粉末の混合割合は、７０重量％以上とすると好ましく、８０重量％以上とするとより好ましく、８５重量％以上とするとさらに好ましい。一方、フェライト粉末の混合割合を高くしすぎると、粘土など、成形に効く可塑性を有する材料の混合割合が必然的に低くなって、未焼成状態の成形材料の可塑性が低下し、該成形材料を所定形状に成形しにくくなる。このため、粘土などの可塑性を有する材料を混合する場合には、フェライト粉末の混合割合は、通常、９７重量％以下とされる。ただし、有機系バインダなどのバインダを使用してフェライト粉末を結合する場合には、粘土などを混合しなくても成形が可能である。このため、バインダを使用する場合には、フェライト粉末の混合割合は、上記の場合よりも高くすることができる。具体的には、フェライト粉末の混合割合（含有率）を１００％、あるいは限りなく１００％に近づけることも可能である。

また、成形材料に混合する（含有させる）フェライト粉末の粒径は、上述した通り、通常、０．５μｍ〜８ｍｍとされる。しかし、フェライト粉末の粒径が小さすぎると、その破砕に手間を要するようになる。このため、フェライト粉末の粒径は、１μｍ以上とすると好ましく、２μｍ以上とするとより好ましく、３μｍ以上とするとさらに好ましい。一方、フェライト粉末の粒径が大きすぎると、成形材料の成形が困難になるおそれがある。また、フェライト粉末を均一に混合しにくくなるおそれもある。このため、フェライト粉末の粒径は、８ｍｍ以下とすると好ましく、４ｍｍ以下とするとより好ましく、２ｍｍ以下とするとさらに好ましい。本実施態様において、フェライト粉末の粒径は、０．５〜２０μｍとしており、その平均値は５μｍ程度としている。

フェライト粉末は、フェライトを含有する製品（モーターの磁石や、コピー機やレーザープリンターのトナードラムや、磁気ディスクや、磁気テープなどの電子部品など）を製造する際、あるいは当該製品を廃棄する際に発生する廃棄物を処理することにより得たものを用いると、廃棄物の有効利用を図ることもできる。

２．成形工程
上記の成形材料製造工程を終えると、続いて成形工程を行う。成形工程は、成形材料製造工程（混合工程）でフェライト粉末が混合された成形材料を所定形状に成形する工程である。成形材料の成形方法は、特に限定されないが、プレス機を用いたプレス成形により行うと好ましい。この際、真空状態（減圧状態）にしてプレス（真空プレス）成形を行うと、成形材料を密にして、成形材料（構造物構築用成形体）の焼成後成形体嵩密度をさらに高め、より優れた放射線遮蔽効果を奏する構造物構築用成形体を得ることも可能である。また、得られる構造物構築用成形体の圧縮強度をさらに高めることも可能になる。

成形材料を成形する形状や寸法は、構造物構築用成形体の用途などに応じて適宜決定する。例えば、構造物構築用成形体を煉瓦などとして利用する場合には、成形材料を成形する形状としては、直方体（立方体又は四角形平板を含む）や円柱（円板を含む）やこれらを組み合わせた形状などが例示される。また、構造物構築用成形体をタイルや床板や天井パネルや屋根材（瓦など）として利用する場合には、厚板状や、これを湾曲させた形状などを例示することができる。さらに、構造物構築用成形体の施工時に、その内部に鉄筋やビスなどを通すことを想定する場合には、鉄筋やビスなどを通すための貫通孔や溝を形成することもできる。成形後の成形材料の表面に凹凸を形成するなどして、構造物構築用成形体に意匠を施すこともできる。このように、成形材料の形状は、構造物構築用成形体の用途などに応じて、適宜決定される。

３．焼成工程
上記の成形工程を終えると、続いて焼成工程を行う。焼成工程は、成形工程で所定形状に成形された成形材料を焼成する工程である。成形材料の焼成温度は、上述した通り、通常、１０００〜１４００℃とされる。しかし、成形材料の焼成温度を低くしすぎると、成形材料を十分に焼成できず、焼成後の成形材料（構造物構築用成形体）が割れやすくなるおそれがある。このため、成形材料の焼成温度は、１１００℃以上とすると好ましく、１２００℃以上とするとより好ましい。一方、成形材料の焼成温度を高くしすぎると、成形材料に含まれる粘土やフェライト粉末が溶融してしまい、成形材料の形状を維持できなくなるおそれがある。このため、成形材料の焼成温度は、１３５０℃以下とすると好ましい。本実施態様において、成形材料の焼成温度は、１２８０℃（約１３００℃）としている。

また、成形材料の焼成時間は、上述した通り、通常、５〜１５０時間とされる。しかし、成形材料の焼成時間を短くしすぎると、成形材料を十分に焼成できず、焼成後の成形材料（構造物構築用成形体）が割れやすくなるおそれがある。このため、成形材料の焼成時間は、１０時間以上、３０時間以上又は５０時間以上と長くすると好ましい。成形材料の焼成時間は、６０時間以上とすると好ましく、７０時間以上とするとより好ましく、８０時間以上とすると最適である。一方、成形材料の焼成時間を長くしすぎると、焼成による収縮が激しくなり、寸法精度が低下するおそれがある。このため、成形材料の焼成時間は、１５０時間以下とすると好ましく、１３０時間以下とするとより好ましい。本実施態様において、成形材料の焼成時間（焼成炉（トンネルキルン）に入ってから出てくるまでの時間）は、１２０時間（大気雰囲気）としている。

４．完成
上記の焼成工程を終えると、構造物構築用成形体が完成する。構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度は、３．５ｇ／ｃｍ^３以上となっており、一般的な煉瓦などの構造物構築用成形体と比較してかなり大きくなっている。このため、本発明の構造物構築用成形体は、一般的な構造物構築用成形体と比較して優れた放射線遮蔽効果を奏することができるものとなっている。また、本発明の構造物構築用成形体は、一般的な構造物構築用成形体と比較して、強度の高いものとなっている。

得られる構造物構築用成形体の放射線遮蔽効果や強度をより高めるためには、構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度は、できるだけ高くすると好ましい。具体的には、構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度は、３．８ｇ／ｃｍ^３以上であると好ましく、４．０ｇ／ｃｍ^３以上であるとより好ましく、４．２ｇ／ｃｍ^３以上であるとさらに好ましく、４．３ｇ／ｃｍ^３以上であるとより好ましく、４．４ｇ／ｃｍ^３以上であるとさらに好ましく、４．５ｇ／ｃｍ^３以上であると最適である。後述する実施例７の構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度は、４．５８ｇ／ｃｍ^３となっている。上述した真空プレスなど、構造物構築用成形体の成形に工夫を施せば、これ以上の焼成後成形体嵩密度とすることも可能である。一方、構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度の上限は、特に限定されないが、フェライト粉末よりも密度の大きな材料を成形材料に混合しない限りは、フェライト粉末の密度（通常、４．６〜５．１ｇ／ｃｍ^３程度）以上とすることは不可能である。

５．放射線遮蔽効果の評価
本発明の構造物構築用成形体の放射線遮蔽効果を調べるため、実施例１〜９の構造物構築用成形体と、比較例１，２の構造物構築用成形体を作製するとともに、比較例３，４の構造物構築用成形体を入手し、それぞれの構造物構築用成形体について放射線遮蔽効果の評価を行った。実施例１〜９及び比較例１，２の構造物構築用成形体は、それぞれ、ストロンチウム・フェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３）、バリウム・フェライト（ＢａＯ・６Ｆｅ_２Ｏ_３）、ボールクレイ（カオリナイト）、ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）_３）、Ｎ３（粘土焼成破砕物と生粘土の混合物からなる成形材料をプレス成形して焼成したものであり、その組成は、シリカ（ＳｉＯ_２）が６４重量％、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）が３２重量％、酸化鉄（III）（Ｆｅ_２Ｏ_３）が２重量％である。）、クロマイト（ＦｅＣｒ_２Ｏ_４）又はマンガン（Ｍｎ）を下記表１のように配合した成形材料をプレス成形した後、大気雰囲気の下で、焼成温度１２８０℃で１２０時間焼成したものである。

また、下記表１中、下線付きの数字は外掛けであることを示す。また、下記表１中の「プレス条件」における「Ａ」は「５０ｔプレス（１回打ち）」を、「Ｂ」は「１５０ｔプレス（１回打ち）」を、「Ｃ」は「３００ｔプレス（８回打ち）」を、「Ｄ」は「３００ｔプレス（６回打ち）」を意味している。５０ｔプレスは、株式会社三石深井鐵工所の管圧プレス装置（型式：ＰＳ７０）を、１５０ｔプレスは、株式会社三石深井鐵工所のフリクションプレス装置（型式：Ｆ１５０Ｔ）を、３００ｔプレスは、株式会社三石深井鐵工所の真空プレス装置（型式：３ＶＣＦＯＰ−１Ｅ）を用いて行った。プレス型は、いずれも縦２３０ｍｍ×横１１４ｍｍ×高さ（粉充填量で変化）のものを用いた。このため、プレス圧力は、５０ｔプレスの場合で約１８．７ＭＰａ、１５０ｔプレスの場合で約５６ＭＰａ、３００ｔプレスの場合で約１１２ＭＰａとなっている。

さらに、下記表１に記されていない比較例３，４の構造物構築用成形体のうち、比較例３の構造物構築用成形体は、市販されている一般的な煉瓦（フェライトを含有しない煉瓦）であり、比較例４の構造物構築用成形体は、市販されているセメント煉瓦（フェライトを含有しないセメント煉瓦）である。参考までに、下記表１におけるストロンチウム・フェライトの成分比を株式会社リガクの蛍光Ｘ線分析装置（型式：ＺＳＸ１００ｅ）を用いて測定した結果を下記表２に記す。また、実施例１〜９の構造物構築用成形体及び比較例１〜４の構造物構築用成形体の焼成後成形体嵩密度及び圧縮密度を下記表３に記す。下記表３における圧縮強度は、株式会社東京試験機製作所の圧縮強さ試験機（２１２４４５号）を用い、「ＪＩＳＲ２２０６」の「耐火れんがの圧縮強さの試験方法」に準拠して測定した。下記表１と下記表３を見比べると、成形材料をプレス成形する際のプレス圧力を大きくするに従って、焼成後成形体嵩密度が大きくなり、圧縮強度も高くなることが分かる。

［感光度試験］
まず、上記の実施例１〜３の構造物構築用成形体及び比較例１〜４の構造物構築用成形体の放射線遮蔽効果の評価を以下の感光度試験により行った。すなわち、実施例１〜３の構造物構築用成形体及び比較例１〜４の構造物構築用成形体の下側に放射線で感光するフィルム（富士フィルム社製の「工業用Ｘ−レイフィルムＩＸ１００」）をそれぞれ敷いた状態で、各構造物構築用成形体の上面側から放射線を一定時間に亘って照射した後、それぞれのフィルムの感光度（白黒画像における黒色の濃度）を測定した。この感光度試験に用いる構造物構築用成形体の寸法は、実施例１〜３及び比較例１〜４で同一とし、その厚さ（放射線を透過させる方向の厚さ）は６０ｍｍで揃えた。フィルムの黒色の濃度の測定は、濃度計（コニカミノルタ社製の「ＳａｋｕｒａＤＥＮＳＩＴＭＥＴＥＲＰＤＡ−８１」）を使用した。放射線は、Ｘ線とγ線の２種類を使用した。γ線の線源は、^１９２Ｉｒである。構造物構築用成形体の放射線遮蔽効果が高ければ高いほど、フィルムに達する放射線量が少なく、フィルムは感光（白色から黒色に変色）しないため、前記濃度計で測定した濃度の数値は小さくなる。実施例１〜３の構造物構築用成形体及び比較例１〜４の構造物構築用成形体にＸ線とγ線をそれぞれ照射したときのフィルムの濃度の値を、それぞれ下記表４に示す。

ただし、上記表３におけるフィルムの濃度の値は、下記式１により算出される無次元量Ｄである。下記式１において、Ｌ_０は、前記濃度計における観察光照射部からフィルムに照射される観察光の輝度（ｃｄ／ｍ^２）であり、Ｌは、フィルムに反射して前記濃度計の受光部で受光される反射光の輝度（ｃｄ／ｍ^２）である。

上記表４を見ると、フェライトを含有しない比較例３，４の構造物構築用成形体にＸ線を照射した場合におけるフィルムの濃度は、いずれも４．５となっており、同じ比較例３，４の構造物構築用成形体にγ線を照射した場合におけるフィルムの濃度は、いずれも１．７となっている。一方、フェライトを１０〜２５重量％含有させた比較例１，２の構造物構築用成形体にＸ線を照射した場合におけるフィルムの濃度（２．８〜３．８）は、フェライトを含有しない比較例３，４の構造物構築用成形体にＸ線を照射した場合におけるフィルムの濃度（４．５）からある程度減少しているものの、比較例１，２の構造物構築用成形体にγ線を照射した場合におけるフィルムの濃度（１．５）は、比較例３，４の構造物構築用成形体にγ線を照射した場合におけるフィルムの濃度（１．７）から殆ど減少していない。このことから、フェライトを１０〜２５重量％含有させた比較例１，２の構造物構築用成形体は、フェライトを含有しない比較例３，４の構造物構築用成形体と比較して、Ｘ線については一定の遮蔽効果は認められるものの、γ線については殆ど遮蔽効果が認められないことが分かった。

これに対し、フェライトを８７〜９０重量％含有させた実施例１〜３の構造物構築用成形体にＸ線を照射した場合におけるフィルムの濃度（０．４〜０．７）は、フェライトを含有しない比較例３，４の構造物構築用成形体にＸ線を照射した場合におけるフィルムの濃度（４．５）と比較して、１０分の１前後まで減少している。また、フェライトを８７〜９０重量％含有させた実施例１〜３の構造物構築用成形体にγ線を照射した場合におけるフィルムの濃度（０．８〜０．９）は、フェライトを含有しない比較例３，４の構造物構築用成形体にγ線を照射した場合におけるフィルムの濃度（１．７）と比較して、２分の１前後まで減少している。このことから、フェライトを８７〜９０重量％含有させた実施例１〜３の構造物構築用成形体は、フェライトを含有しない比較例３，４の構造物構築用成形体と比較して、Ｘ線及びγ線のいずれについても、かなり優れた遮蔽効果が奏されることが分かった。

［γ線透過試験］
続いて、γ線透過試験で減衰係数μを測定することよって、上記の実施例１〜９の構造物構築用成形体の放射線遮蔽効果の評価を行った。γ線透過試験は、実施例１〜９の構造物構築用成形体をそれぞれ厚さ１ｃｍで１０ｃｍ角の板状試料に調整して行った。測定機器には、ＣＡＮＢＥＲＲＡ社製の低バックグラウンド純ゲルマニウム半導体検出器「ＣＡＮＢＥＲＲＡＧＣ１５２０」を用いた。測定結果の解析は、線解析ソフト「ｗＰＫａｒｅａ２００６」を用いてスペクトルの積分強度を評価することにより行った。標準線源は、日本アイソトープ協会のγ線標準線源であるＣｓ−１３７（８．１０Ｅ＋０３Ｂｑ）とＣｏ−６０（４．３２Ｅ＋０３Ｂｑ）を用いた。このγ線透過試験によって得られた減衰係数μの値を下記表５に示す。

ただし、上記表５における実施例１〜９の減衰係数μの値は、下記式２により算出した。下記式２において、Ｉ_０は、構造物構築用成形体からなる板状試料が存在しない状態で測定した場合のカウント数であり、Ｉは、実施例１〜９の構造物構築用成形体からなる各板状試料を設置した状態で測定した場合のカウント数である。また、ｘは、実施例１〜９の構造物構築用成形体からなる各板状試料の厚さ（ｃｍ）である。

また、参考までに、「放射線施設のしゃへい計算実務マニュアル」（編著発行：財団法人原子力安全技術センター，放射線障害防止法出版物編集委員会、印刷・製本：株式会社双文社、２００７年３月発行）に記載された文献値を用いて、同文献に記載された計算方法によって計算した鉛（成形体の嵩密度１１．３４ｇ／ｃｍ^３）の減衰係数を比較例５とし、コンクリート（成形体の嵩密度２．１ｇ／ｃｍ^２）の減衰係数を比較例６として、下記表５中に示しておく。

上記表５を見ると、「セシウム１３７０．６６２ＭｅＶ」、「コバルト６０１．１７３ＭｅＶ」及び「コバルト６０１．３３２ＭｅＶ」のいずれの場合においても、５０ｔプレス（１回打ち）でプレス成形を行った実施例１〜５の構造物構築用成形体よりも、１５０ｔプレス（１回打ち）でプレス成形を行った実施例６の構造物構築用成形体、３００ｔプレス（８回打ち）でプレス成形を行った実施例７，９の構造物構築用成形体、及び３００ｔプレス（６回打ち）でプレス成形を行った実施例８の構造物構築用成形体の方が、減衰係数μが大きくなっており、優れた放射線遮蔽効果を奏することが分かった。特に、焼成後成形体嵩密度が４．３ｇ／ｃｍ^３以上で、かつ圧縮強度が概ね２５０ＭＰａ以上の実施例６〜９の構造物構築用成形体は、それ以外の実施例１〜５の構造物構築用成形体と比較して、より顕著な放射線遮蔽効果を奏していることが分かった。なかでも、実施例９の構造物構築用成形体は、際立った放射線遮蔽効果を奏している。このことから、放射線遮蔽効果を高めるためには、成形材料をプレス成形する際のプレス圧力を高め、その焼成後成形体嵩密度と圧縮強度を高めると好ましいことが分かった。また、実施例１〜９の構造物構築用成形体の放射線遮蔽効果は、金属である鉛（比較例５）には及ばないものの、放射線遮蔽構造物を構築する際に建築材料として用いられるコンクリート（比較例６）よりもかなり優れていることも分かった。

６．用途
本発明の構造物構築用成形体は、その用途を特に限定されるものではないが、上記のように、非常に優れた放射線遮蔽効果を奏するものであるため、放射線を遮蔽する必要のある用途（放射線遮蔽構造物の構築（建築を含む。））に好適に用いることができる。特に、Ｘ線やγ線などの透過力の強い放射線を遮蔽する用途に好適に用いることができる。そして、本発明の構造物構築用成形体は、施工が容易で短期間で行えるため、緊急性を要する用途に好適に用いることができる。例えば、放射性物質で汚染された廃棄物の仮置き場を囲うための構造物を構築するための放射線遮蔽構造物構築用成形体として好適に用いることができる。本発明の構造物構築用成形体を用いることにより、原発の事故後に問題となっている、放射性物質で汚染された廃棄物の仮置き場の不足を解消できることも期待される。

Claims

組成式がＡＯ・ｎＦｅ_２Ｏ_３（ただし、当該組成式において、Ａは、Ｓｒ又はＢａの中から選択される元素であり、ｎは、１〜９の実数で定義されるモル比である。）で表わされるフェライト粉末を９０重量％以上の割合で含む成形材料を所定形状にプレス成形後に大気雰囲気下で焼成してフェライト粉末を焼結させることにより、焼成後の圧縮強度が２００ＭＰａ以上とされるとともに、焼成後の密度が４．２ｇ／ｃｍ^３以上とされたことを特徴とする、γ線遮蔽構造物構築用又はＸ線遮蔽構造物構築用の煉瓦。
焼成温度が１０００〜１４００℃であり、焼成時間が５〜１５０時間である請求項１記載の煉瓦。
フェライト粉末の粒径が０．５〜２０μｍである請求項１又は２記載の煉瓦。
前記成形材料が、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２又はＢ_２Ｏ_３の中から選択される１種以上の酸化物を主成分とする粘土を含むものである請求項１〜３いずれか記載の煉瓦。
組成式がＡＯ・ｎＦｅ_２Ｏ_３（ただし、当該組成式において、Ａは、Ｓｒ又はＢａの中から選択される元素であり、ｎは、１〜９の実数で定義されるモル比である。）で表わされるフェライト粉末を９０重量％以上の割合で含む成形材料を所定形状にプレス成形後に大気雰囲気下で焼成してフェライト粉末を焼結させることにより、焼成後の圧縮強度が２００ＭＰａ以上とされるとともに、焼成後の密度が４．２ｇ／ｃｍ^３以上とされたことを特徴とする、γ線遮蔽構造物構築用又はＸ線遮蔽構造物構築用のタイル。
組成式がＡＯ・ｎＦｅ_２Ｏ_３（ただし、当該組成式において、Ａは、Ｓｒ又はＢａの中から選択される元素であり、ｎは、１〜９の実数で定義されるモル比である。）で表わされるフェライト粉末を９０重量％以上の割合で含む成形材料を所定形状にプレス成形後に大気雰囲気下で焼成してフェライト粉末を焼結させることにより、焼成後の圧縮強度が２００ＭＰａ以上とされるとともに、焼成後の密度が４．２ｇ／ｃｍ^３以上とされたことを特徴とする、γ線遮蔽構造物構築用又はＸ線遮蔽構造物構築用の床板。
組成式がＡＯ・ｎＦｅ_２Ｏ_３（ただし、当該組成式において、Ａは、Ｓｒ又はＢａの中から選択される元素であり、ｎは、１〜９の実数で定義されるモル比である。）で表わされるフェライト粉末を９０重量％以上の割合で含む成形材料を所定形状にプレス成形後に大気雰囲気下で焼成してフェライト粉末を焼結させることにより、焼成後の圧縮強度が２００ＭＰａ以上とされるとともに、焼成後の密度が４．２ｇ／ｃｍ^３以上とされたことを特徴とする、γ線遮蔽構造物構築用又はＸ線遮蔽構造物構築用の天井パネル。
組成式がＡＯ・ｎＦｅ_２Ｏ_３（ただし、当該組成式において、Ａは、Ｓｒ又はＢａの中から選択される元素であり、ｎは、１〜９の実数で定義されるモル比である。）で表わされるフェライト粉末を９０重量％以上の割合で含む成形材料を所定形状にプレス成形後に大気雰囲気下で焼成してフェライト粉末を焼結させることにより、焼成後の圧縮強度が２００ＭＰａ以上とされるとともに、焼成後の密度が４．２ｇ／ｃｍ^３以上とされたことを特徴とする、γ線遮蔽構造物構築用又はＸ線遮蔽構造物構築用の屋根材。
組成式がＡＯ・ｎＦｅ_２Ｏ_３（ただし、当該組成式において、Ａは、Ｓｒ又はＢａの中から選択される元素であり、ｎは、１〜９の実数で定義されるモル比である。）で表わされるフェライト粉末を９０重量％以上の割合で含む成形材料を所定形状にプレス成形後に大気雰囲気下で焼成してフェライト粉末を焼結させることにより、焼成後の圧縮強度が２００ＭＰａ以上とされるとともに、その焼成後の密度を４．２ｇ／ｃｍ^３以上とすることを特徴とするγ線遮蔽構造物構築用又はＸ線遮蔽構造物構築用の煉瓦、タイル、床板、天井パネル又は屋根材の製造方法。