KR102676608B1 - Lead-free board composition for radiation shielding, method for manufacturing lead-free board for radiation shielding using the same, and lead-free board for radiation shielding manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
무기 고화재 39 ~ 45 중량부, 황산바륨 44 ~ 49 중량부, PVA 수지 수용액 10 ~ 13 중량부를 포함하고, 상기 전체량 100 중량부에 대해서 PVA 섬유 0.1 ~ 0.15 중량부를 더 포함하는, 방사선 차폐용 무연 보드 조성물을 개시한다.A radiation shielding agent comprising 39 to 45 parts by weight of an inorganic solidifier, 44 to 49 parts by weight of barium sulfate, and 10 to 13 parts by weight of an aqueous PVA resin solution, and further comprising 0.1 to 0.15 parts by weight of PVA fiber based on 100 parts by weight of the total amount. A lead-free board composition is disclosed.
Description
본 발명은 방사선 차폐용 무연 보드 조성물, 이를 사용하는 방사선 차폐용 무연 보드 제조 방법 및 이에 의해 제조된 방사선 차폐용 무연 보드에 관한 것이다.The present invention relates to a lead-free board composition for radiation shielding, a method of manufacturing a lead-free board for radiation shielding using the same, and a lead-free board for radiation shielding manufactured thereby.
병원이나 연구기관, 산업시설 등에서 사용되는 엑스선 또는 저 에너지 감마선으로부터 종사자 및 외부인의 방사선 피폭을 최소화함과 동시에 사용 시설의 내외부 요인에 의한 유해 전자파로부터 사용시설 내의 정밀 장치류를 보호하기 위한 차폐 수단이 필요하다.Shielding means is provided to minimize radiation exposure to workers and outsiders from need.
방사선을 취급하는 사용시설의 시공 초기에 이미 차폐를 고려하여 적절한 구조물로 설계 시공하는 경우는 차폐에 큰 문제는 없지만 기존 시설물에 방사선 장치 등을 신규 또는 추가 설치함에 따라 발생하는 종래 방식의 방사선 차폐 보강은 주로 철재 프레임과 납 보드를 사용하여 방사선 사용시설 내부 벽면 등을 접착 시공한 후 석고 보드나 기타 내장재로 마무리 하는바, 상기 시공 방법은 작업이 까다로워 공기가 매우 길고, 별도의 내장재 시공 등으로 공사 비용이 비싸다는 문제점이 있으며, 시공시 부주의로 틈이 발생하여 방사선 누설의 가능성이 큰 문제점이 있다.If an appropriate structure is designed and constructed with shielding in mind at the beginning of the construction of a facility that handles radiation, there is no major problem with shielding, but the conventional radiation shielding that occurs when new or additional radiation devices are installed in existing facilities is reinforced. Mainly, steel frames and lead boards are used to glue and construct the interior walls of radiation facilities, and then they are finished with gypsum board or other interior materials. This construction method is difficult to work with, takes a very long time, and requires the construction of separate interior materials. There is a problem that the cost is high, and there is a high possibility of radiation leakage due to gaps occurring due to carelessness during construction.
또한, 종래의 납 차폐의 경우 화재시 열에 취약하고, 유해 중금속인 납을 사용한다는 점에서 친환경 재료를 포함하는 방사선 차폐용 조성물의 개발이 다양한 분야에서 시도되고 있다. In addition, since conventional lead shielding is vulnerable to heat in case of fire and uses lead, a hazardous heavy metal, the development of radiation shielding compositions containing eco-friendly materials is being attempted in various fields.
이러한 시도 중의 하나로서 방사선 차폐 효과가 인정되는 황산바륨 등의 바륨염을 차폐 소재로서 사용하는 기술이 많이 알려져 있다. 특히, 황산바륨을 방사선 차폐 소재로 사용하는 기술은 특허문헌 1 내지 특허문헌 4에 개시되어 있다. 특허문헌 1에는 실리콘 폴리머 17.5 - 18.1 중량%, 토르말린 16.5 - 18.1 중량%, 황산바륨 61.5 - 63.3 중량%, 실리콘 경화촉진제 0.5 - 0.65 중량%를 혼합하여 구성되는 방사선 차폐 시트가, 특허문헌 2에는 고분자 수지 기재 100 중량부에 대하여 황산바륨 300 ~ 350 중량부, 촉매 0.5 ~ 1.2 중량부, 안료 0.01 ~ 0.02 중량부로 이루어지는 방사선 차폐용 조성물이, 특허문헌 3에는 실리콘 폴리머 9.5 ~ 14.3 중량%, 텅스텐이 코팅된 황산 바륨 55 ~ 69 중량%, 토르말린 21 ~ 30 중량%, 경화 촉진제 0.5 ~ 0.7 중량%를 혼합하여 구성하는 방사선 차폐 시트가, 특허문헌 4에는 중정석(BaSO4) 분말 50 내지 80 중량비에 시멘트 20 내지 50 중량비를 혼합하여 제조되는 차폐용 모르타르 등이 개시되어 있다. As one of these attempts, there is a widely known technology using barium salts such as barium sulfate, which are recognized to have a radiation shielding effect, as a shielding material. In particular, technology using barium sulfate as a radiation shielding material is disclosed in Patent Documents 1 to 4. Patent Document 1 contains a radiation shielding sheet composed of a mixture of 17.5 - 18.1% by weight of silicone polymer, 16.5 - 18.1% by weight of tourmaline, 61.5 - 63.3% by weight of barium sulfate, and 0.5 - 0.65% by weight of a silicone curing accelerator, and Patent Document 2 contains a polymer Patent Document 3 describes a composition for radiation shielding consisting of 300 to 350 parts by weight of barium sulfate, 0.5 to 1.2 parts by weight of a catalyst, and 0.01 to 0.02 parts by weight of a pigment, based on 100 parts by weight of a resin substrate, 9.5 to 14.3% by weight of silicone polymer, and coated with tungsten. Patent Document 4 describes a radiation shielding sheet composed of a mixture of 55 to 69% by weight of barium sulfate, 21 to 30% by weight of tourmaline, and 0.5 to 0.7% by weight of a hardening accelerator, and contains 50 to 80% by weight of barite (BaSO4) powder and 20 to 20% by weight of cement. A shielding mortar manufactured by mixing at a weight ratio of 50 is disclosed.
이러한 선행 특허들은 황산바륨으로 인한 방사선 차폐 효과를 극대화하기 위하여 가급적 황산바륨의 배합 비율을 높게, 적어도 50 중량부 이상의 황산바륨이 포함되도록 배합하고 있다. 물론 황산바륨의 배합 비율이 높아지면 그에 따라 이론적으로는 방사선 차폐 효율이 향상될 수 있겠지만, 전체적인 내구성이 저하되고 휨파괴 하중과 같은 기계적 강도가 현저히 미달되는 문제가 발생하기 때문에 별도의 기계적 강도 보강 수단을 사용하지 않고 그대로 구조적인 차단 부재로서 사용하기는 어렵다. 따라서 종래에 황산바륨을 사용하는 차폐 조성물들은 기계적 강도가 요구되는 구조적인 부재가 아닌 단순 차단 시트재로서, 또는 기존의 차단부재와 함께 보조적인 차단 소재로서 그 용도가 제한되어 있다.In these prior patents, in order to maximize the radiation shielding effect caused by barium sulfate, the mixing ratio of barium sulfate is as high as possible, and the mixture contains at least 50 parts by weight of barium sulfate. Of course, if the mixing ratio of barium sulfate is increased, the radiation shielding efficiency can theoretically be improved, but overall durability is reduced and problems such as significantly insufficient mechanical strength such as bending failure load occur, so a separate means of reinforcing mechanical strength is required. It is difficult to use it as a structural blocking member without using . Therefore, conventional shielding compositions using barium sulfate have limited use as simple barrier sheet materials rather than structural members requiring mechanical strength, or as auxiliary barrier materials together with existing barrier members.
따라서 유해 중금속인 납을 사용하지 않고 친환경 재료를 사용하면서 구조적인 부재로서 사용 가능한 기계적인 강도를 갖고, 대량 생산에 적합한 경제성 및 제조 용이성 등을 모두 만족시킬 수 있는 방사선 차폐용 조성물에 대한 획기적인 시도가 필요한 상황이다.Therefore, a groundbreaking attempt was made to create a radiation shielding composition that does not use lead, a hazardous heavy metal, uses eco-friendly materials, has mechanical strength suitable for use as a structural member, and can satisfy both economic feasibility and ease of manufacture suitable for mass production. It is a necessary situation.
본 발명은 위와 같은 종래기술에서의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 인체 및 환경에 유해한 납을 사용하지 않으면서도 방사선 차폐 효과 및 구조적 부재로서 기능할 수 있는 기계적 강도가 동시에 보장되는 방사선 차폐용 무연 보드 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to solve the problems in the prior art as described above, and is lead-free for radiation shielding that simultaneously guarantees the radiation shielding effect and the mechanical strength to function as a structural member without using lead, which is harmful to the human body and the environment. The purpose is to provide a board composition.
또한, 방사선 차폐 소재의 함량을 낮추면서도 충분한 차폐 효과 및 기계적 강도를 동시에 확보하도록 적절하게 선택된 무기 고화제를 사용함으로써 경제적으로 대량 생산에 적합한 방사선 차폐용 무연 보드 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another purpose is to provide a method of manufacturing a lead-free board for radiation shielding that is economically suitable for mass production by using an appropriately selected inorganic solidifying agent to simultaneously secure sufficient shielding effect and mechanical strength while lowering the content of radiation shielding material. .
또한, 친환경성, 경제성, 내구성 및 시공 편의성을 동시에 만족하면서, 엑스선 또는 저에너지 감마선과 전자파를 동시에 차폐하기 위한 구조물의 벽면, 칸막이, 천장 차폐 용도의 방사선 차폐용 무연 보드를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another purpose is to provide a lead-free board for radiation shielding for use in shielding walls, partitions, and ceilings of structures to simultaneously shield X-rays or low-energy gamma rays and electromagnetic waves while simultaneously satisfying eco-friendliness, economic efficiency, durability, and ease of construction. do.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐용 무연 보드 조성물은, 무기 고화재 39 ~ 45 중량부, 황산바륨 44 ~ 49 중량부, 폴리비닐알코올(이하에서 단순히 'PVA'라고도 함) 수지 수용액 10 ~ 13 중량부를 포함하는 무연 보드 조성물로서, 상기 무연 보드 조성물의 전체량 100 중량부에 대해서 폴리비닐알코올(PVA) 섬유 0.1 ~ 0.15 중량부를 더 포함하고, 상기 무기 고화재는 고로슬래그 미분말 70 ~ 72 중량부, 탄산칼슘 8 ~ 10 중량부, 무수석고 6 ~ 8 중량부, 소석회 5 ~ 7 중량부, 실리카 흄 2 ~ 4 중량부, 탄산나트륨 2 ~ 4 중량부, 수산화칼륨 0.5 ~ 1.5 중량부를 포함한다.A lead-free board composition for radiation shielding according to an embodiment of the present invention to achieve the above object includes 39 to 45 parts by weight of an inorganic solidifying agent, 44 to 49 parts by weight of barium sulfate, and polyvinyl alcohol (hereinafter simply referred to as 'PVA'). ') A lead-free board composition containing 10 to 13 parts by weight of an aqueous resin solution, further comprising 0.1 to 0.15 parts by weight of polyvinyl alcohol (PVA) fiber based on 100 parts by weight of the total amount of the lead-free board composition, and the inorganic solidifying agent. 70 to 72 parts by weight of blast furnace slag fine powder, 8 to 10 parts by weight of calcium carbonate, 6 to 8 parts by weight of anhydrous gypsum, 5 to 7 parts by weight of slaked lime, 2 to 4 parts by weight of silica fume, 2 to 4 parts by weight of sodium carbonate, potassium hydroxide It contains 0.5 to 1.5 parts by weight.
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또한, 상기 실시예에서, 상기 PVA 섬유는 길이가 2 ~ 3mm, 직경이 26㎛ 이하의 합성섬유인 것이 바람직하다.Additionally, in the above embodiment, the PVA fiber is preferably a synthetic fiber with a length of 2 to 3 mm and a diameter of 26 μm or less.
또한, 상기 실시예에서, 혼화재 또는 소포제를 더 포함하는 것이 바람직하다.Additionally, in the above embodiment, it is preferable to further include an admixture or an antifoaming agent.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방사선 차폐용 무연 보드 제조 방법은, 위에 기재된 방사선 차폐용 무연 보드 조성물에 혼합수를 추가하고 교반하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 성형 몰드에 투입하고 진동에 의해 성형물을 제조하는 단계; 상기 성형물을 증기 양생하는 단계; 및 양생된 상기 성형물을 자연 건조하는 단계;를 포함한다.In addition, a method of manufacturing a lead-free board for radiation shielding according to another embodiment of the present invention includes the steps of adding mixed water to the lead-free board composition for radiation shielding described above and stirring to prepare a mixture; Injecting the mixture into a mold and producing a molded product by vibration; Steam curing the molding; and naturally drying the cured molding.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방사선 차폐용 무연 보드 제조 방법은, 위에 기재된 방사선 차폐용 무연 보드 조성물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 성형 몰드에 투입하고 가압하여 성형물을 제조하는 단계; 상기 성형물을 증기 양생하는 단계; 및 양생된 상기 성형물을 자연 건조하는 단계;를 포함한다.In addition, a method of manufacturing a lead-free board for radiation shielding according to another embodiment of the present invention includes preparing a mixture by mixing the lead-free board composition for radiation shielding described above; Injecting the mixture into a mold and pressurizing it to produce a molded product; Steam curing the molding; and naturally drying the cured molding.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방사선 차폐용 무연 보드는, 위에 기재된 2가지 방사선 차폐용 무연 보드 제조 방법 중 어느 하나에 의해 제조되고, 휨 파괴 하중이 길이 방향 650N, 너비 방향 220N 이상이고, 방사선 차폐율이 95% 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, the lead-free board for radiation shielding according to another embodiment of the present invention is manufactured by any one of the two lead-free board manufacturing methods for radiation shielding described above, and has a bending failure load of 650N in the longitudinal direction and 220N or more in the width direction. and is characterized by a radiation shielding rate of 95% or more.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 방사선 차폐용 무연 보드 조성물을 사용하면, 인체 및 환경에 유해한 납을 사용하지 않으면서도 방사선 차폐 효과 및 구조적 부재로서 기능할 수 있는 기계적 강도가 동시에 보장되는 평판 형태의 무연 보드를 제조할 수 있게 된다.By using the lead-free board composition for radiation shielding according to the present invention having the above structure, a flat plate-shaped board that simultaneously guarantees the radiation shielding effect and the mechanical strength to function as a structural member without using lead, which is harmful to the human body and the environment, is formed. It becomes possible to manufacture lead-free boards.
또한, 본 발명의 제조 방법을 사용하면, 종래에 비해 다양한 형태로 규격화된 차폐용 무연 보드를 대량으로 간편하게 제조할 수 있어 제조원가는 물론 납 보드 차폐가 필요없이 곧바로 프레임으로 간단히 시공하여 공기의 단축과 공사 비용을 절감할 수 있게 된다.In addition, by using the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily manufacture lead-free shielding boards standardized in various shapes in large quantities compared to the prior art, which not only reduces manufacturing costs but also reduces construction period by simply constructing it directly as a frame without the need for lead board shielding. Construction costs can be reduced.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시에에 따라 습식 및 건식 방식의 제조 방법으로 제조한 무연 보드의 샘플 사진이다.Figures 1 and 2 are samples of lead-free boards manufactured by wet and dry manufacturing methods, respectively, according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from one another but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. Accordingly, the detailed description that follows is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention is limited only by the appended claims, together with all equivalents to what those claims assert, if properly described.
이하에서는 우선 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐용 무연 보드 조성물에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a lead-free board composition for radiation shielding according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명에서의 방사선 차폐용 무연 보드는 납을 사용하지 않는 친환경성, 구조적 부재로서 기능할 수 있는 기계적 강성, 경제적이면서 대량 생산 가능한 제조 용이성, 시공 편의성 등을 동시에 만족하며, 엑스선 또는 저에너지 감마선과 전자파를 동시에 차폐하기 위한 구조물의 벽면, 칸막이, 천장 차폐 용도의 평판 보드 형태로 제조될 수 있다.The lead-free board for radiation shielding in the present invention simultaneously satisfies the following characteristics: eco-friendliness as it does not use lead, mechanical rigidity that can function as a structural member, ease of manufacturing that can be economically and mass-produced, and convenience of construction. It can be manufactured in the form of a flat board for shielding walls, partitions, and ceilings of structures to simultaneously shield.
위와 같은 복합적인 기능 및 용도 등을 고려하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐용 무연 보드 조성물은, 무기 고화재 39 ~ 45 중량부, 황산바륨 44 ~ 49 중량부, PVA 수지 수용액 10 ~ 13 중량부를 포함하고, 상기 전체량 100 중량부에 대해서 PVA 섬유 0.1 ~ 0.15 중량부를 더 포함한다.In consideration of the above complex functions and uses, the lead-free board composition for radiation shielding according to an embodiment of the present invention contains 39 to 45 parts by weight of an inorganic solidifying agent, 44 to 49 parts by weight of barium sulfate, and 10 to 10 parts by weight of a PVA resin aqueous solution. It contains 13 parts by weight, and further includes 0.1 to 0.15 parts by weight of PVA fiber based on 100 parts by weight of the total amount.
상기 황산바륨(BaSO4)은 사방정계에 속하는 중정석 광물로 백색 분말이며, 비중은 4.4 정도이고, 입도는 325mesh 이상이며, 방사선 차폐를 위한 차폐 소재로서 기능한다. 방사선 차폐율이나 기계적 강도 확보 측면 등 본 발명에서 얻고자 하는 과제를 달성할 수 있다면, 방사선 차폐 소재로서 상기 황산바륨 대신에 붕소, 텅스텐(tungsten), 비스무트(bismuth), 안티몬, 방연석, 콜먼석(colemanite), 철광석, 자철광, 적철광, 탄소분말, 그래핀 중 1종 이상을 사용하거나, 상기 황산바륨에 이들 중의 일부를 혼합하여 사용할 수 있다.The barium sulfate (BaSO 4 ) is a barite mineral belonging to the orthorhombic system and is a white powder, has a specific gravity of about 4.4, a particle size of 325 mesh or more, and functions as a shielding material for radiation shielding. If it is possible to achieve the problems desired by the present invention, such as radiation shielding rate and securing mechanical strength, boron, tungsten, bismuth, antimony, galena, and Coleman stone ( colemanite), iron ore, magnetite, hematite, carbon powder, or graphene may be used, or some of them may be mixed with the barium sulfate.
상기 황산바륨은 전체량 100 중량부에 대하여 44 ~ 49 중량부로 포함될 수 있다. 상기 황산바륨이 44 중량부 미만으로 포함되면 차폐율 효과가 미미할 수 있고, 49 중량부를 초과하여 포함되면 차폐율은 증진되나 경제성이 떨어질 수 있고, 기계적 강성이 저하된다.The barium sulfate may be included in an amount of 44 to 49 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount. If the barium sulfate is included in less than 44 parts by weight, the shielding rate effect may be minimal, and if it is included in more than 49 parts by weight, the shielding rate is improved, but economic efficiency may be reduced and mechanical rigidity may be reduced.
상기 무기 고화재는 상기 황산바륨을 고형화시키기 위한 성분으로, 수화반응 메커니즘을 나타내면서 기계적 강도의 향상을 위해 첨가한다. 이때 상기 무기 고화재 성분 중 다량의 에트링가이트(Ettringgite 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)가 생성되는데, 이 성분은 다량의 물을 결합수로서 취하여 반응을 촉진시키는 동시에 고화를 용이하게 하는 작용을 하고, 수산화칼슘에 의하여 수화물이 생성되어 포졸란을 활성화시킴으로써 경화를 촉진시키게 된다.The inorganic solidifying agent is a component for solidifying the barium sulfate and is added to improve mechanical strength while exhibiting a hydration reaction mechanism. At this time, a large amount of Ettringite (Ettringite 3CaO·Al 2 O 3 ·3CaSO 4 ·32H 2 O) is generated among the inorganic solidification components, and this component takes a large amount of water as binding water to promote the reaction and at the same time solidify. It acts to facilitate hardening, and hydrates are created by calcium hydroxide to activate the pozzolan and accelerate hardening.
이러한 무기 고화재는 전체량 100 중량부에 대하여 39 ~ 45 중량부로 포함될 수 있는데, 39 중량부 미만으로 포함할 경우 강도 및 내구성이 저하될 수 있고, 45 중량부를 초과하여 포함할 경우 강도 및 내구성은 개선될 수 있으나 경제성이 떨어질 수 있고, 상대적으로 상기 황산바륨의 함량이 적어지면서 차폐율이 저하된다.These inorganic solidifiers may be included in an amount of 39 to 45 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount. If included in less than 39 parts by weight, the strength and durability may decrease, and if included in more than 45 parts by weight, the strength and durability may decrease. Although it can be improved, economic feasibility may be low, and as the content of barium sulfate relatively decreases, the shielding rate decreases.
상기 무기 고화재는 고로슬래그 미분말 70 ~ 72 중량부, 탄산칼슘 8 ~ 10 중량부, 무수석고 6 ~ 8 중량부, 소석회 5 ~ 7 중량부, 실리카 흄 2 ~ 4 중량부, 탄산나트륨 2 ~ 4 중량부, 수산화칼륨 0.5 ~ 1.5 중량부를 포함하도록 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 친환경성, 경제성, 기계적 강성을 동시에 만족할 수 있도록 하기 위함이다.The inorganic solidifying material includes 70 to 72 parts by weight of blast furnace slag fine powder, 8 to 10 parts by weight of calcium carbonate, 6 to 8 parts by weight of anhydrous gypsum, 5 to 7 parts by weight of slaked lime, 2 to 4 parts by weight of silica fume, and 2 to 4 parts by weight of sodium carbonate. It is preferable to use a mixture containing 0.5 to 1.5 parts by weight of potassium hydroxide. This is to ensure that environmental friendliness, economic efficiency, and mechanical strength can be satisfied at the same time.
상기 고로슬래그 미분말은 용광로에서 선철과 함께 생성되는 용융 슬래그를 급랭시켜 얻은 입상의 수쇄 슬래그를 건조 및 분쇄하여 미분화한 것으로, 잠재 수경성을 가지고 있으며, 반응성은 염기도 및 유리화율이 높을수록 크며, 비중은 2.93 내지 2.95 범위이고, 분말도는 비표면적으로 3,500 내지 4,500㎠/g이 적당하다.The blast furnace slag fine powder is made by drying and pulverizing granular crushed slag obtained by rapidly cooling the molten slag produced with pig iron in a blast furnace, and has latent hydraulic properties. The reactivity is greater as the basicity and vitrification rate are higher, and the specific gravity is It ranges from 2.93 to 2.95, and the appropriate powder size is 3,500 to 4,500㎠/g in terms of specific surface area.
상기 무기 고화재에 고로슬래그 미분말을 주성분으로 포함함에 따라 표면 활성도가 증가하며 Al2O3의 용출속도가 빨라지게 되면서 에트링가이트(Ettringite)의 생성이 촉진되며, C-S-H계 수화물의 겔화를 촉진시키는 것과 동시에 미반응 부분을 감소시키는 효과가 있다. 특히, 상기 고로슬래그 미분말은 SiO2 34.2%, Al2O3 12.3%, Fe2O3 0.15%, CaO 44.7%, MgO 3.9%로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 환경에 따라 일부 성분은 변경될 수 있다.As the inorganic solidification material contains blast furnace slag fine powder as a main ingredient, the surface activity increases and the dissolution rate of Al 2 O 3 increases, promoting the formation of ettringite and promoting gelation of CSH-based hydrate. At the same time, it has the effect of reducing unreacted parts. In particular, the blast furnace slag fine powder may be composed of SiO 2 34.2%, Al 2 O 3 12.3%, Fe 2 O 3 0.15%, CaO 44.7%, and MgO 3.9%, but is not limited to this and some components may change depending on the environment. It can be.
이러한 고로슬래그 미분말은 상기 무기 고화재 100 중량부에 대하여, 70 ~ 72 중량부로 포함될 수 있는데, 고로슬래그 미분말이 70 중량부 미만이면, 강도 및 내구성이 저하될 수 있고, 72 중량부를 초과하면 강도 및 내구성은 개선될 수 있으나 건조 수축이 발생되고 경제성도 떨어질 수 있다.Such blast furnace slag fine powder may be included in an amount of 70 to 72 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic solidifying material. If the blast furnace slag fine powder is less than 70 parts by weight, strength and durability may decrease, and if it exceeds 72 parts by weight, strength and durability may decrease. Durability may be improved, but drying shrinkage may occur and economic feasibility may decrease.
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 건설용으로 많이 사용되고, Calcite, Aragonite, Vaterite의 3가지 결정구조를 가지며, 수화물이 경화되면서 내부 수분이 빠져나간 자리에 공극을 매우는 충진재 역할을 하여 강도 증진 효과에 기여한다. 그리고 탄산칼슘의 입도는 평균 5㎛ 이며, 성분은 CaCO3 92.3%, MgO 2.23%, SiO2 1.51%, Fe2O3 0.19%, Al2O3 0.15%, Na2O 0.05%, K2O 0.07% 및 Ig. Loss 4.56%로 구성될 수 있다.The calcium carbonate (CaCO 3 ) is widely used for construction and has three crystal structures: Calcite, Aragonite, and Vaterite. It acts as a filler to fill voids where internal moisture escapes as the hydrate hardens, thereby enhancing strength. Contribute. The average particle size of calcium carbonate is 5㎛, and the ingredients are CaCO 3 92.3%, MgO 2.23%, SiO 2 1.51%, Fe 2 O 3 0.19%, Al 2 O 3 0.15%, Na 2 O 0.05%, K 2 O 0.07% and Ig. Loss can be comprised of 4.56%.
이러한 탄산칼슘은 상기 무기 고화재 100 중량부에 대하여, 8 ~ 10 중량부 포함될 수 있는데, 상기 탄산칼슘이 8 중량부 미만이면, 내구성이 미흡해 질 수 있고, 10 중량부를 초과하면 백화현상이나 강도가 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.Such calcium carbonate may be included in 8 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic solidifying material. If the calcium carbonate is less than 8 parts by weight, durability may be insufficient, and if it exceeds 10 parts by weight, whitening phenomenon or strength may be reduced. Problems with falling may occur.
상기 무수석고(CaSO4)는 일반적으로 사용되는 석고로서, 고로슬래그와 소석회에 혼합하여 물과 반응시키게 되면 에트링가이트(3CaO · Al2O3 · 3CaSO4 · 32H2O)가 수화반응을 일으키면서 감수 효과 및 미세입자의 공극 충진으로 조직이 치밀화 되므로 초기강도가 증가하며 동시에 수화를 촉진시키는 활성화제 역할을 한다. 본 발명에서는 장기적인 강도를 증진시키는 고로 슬래그 미분말과 초기강도를 증진시키는 무수석고와 소석회를 적정 비율로 배합하여 구성함으로써 상당한 강도 증진의 효과를 가져올 수 있다.The anhydrous gypsum (CaSO 4 ) is a commonly used gypsum. When mixed with blast furnace slag and slaked lime and reacted with water, ettringite (3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O) causes a hydration reaction. As the tissue becomes denser due to the water-reducing effect and pore filling of fine particles, the initial strength increases and at the same time, it acts as an activator to promote hydration. In the present invention, a significant strength improvement effect can be achieved by mixing blast furnace slag fine powder, which improves long-term strength, and anhydrous gypsum and slaked lime, which improve initial strength, in an appropriate ratio.
이러한 무수석고는 상기 무기 고화재 100 중량부에 대하여 6 ~ 8 중량부로 포함될 수 있는데, 6 중량부 미만으로 포함되면 초기강도 효과가 미미할 수 있고, 8 중량부를 초과하여 포함되면 초기 경화 속도가 너무 빠르게 진행되면서 수화반응에 악영향을 미치는 문제가 발생된다.This anhydrous gypsum may be included in an amount of 6 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic solidifying material. If it is included in less than 6 parts by weight, the initial strength effect may be minimal, and if it is included in more than 8 parts by weight, the initial hardening speed may be too fast. As the process progresses, problems that adversely affect the hydration reaction arise.
상기 소석회(CaOH2)는 일반 시중에서 판매되는 백색 분말 상태로서 강도를 향상시키고 잠재 수경성을 촉진시키는 알카리 자극제로서 이온 응집반응 및 포졸란 반응이 충분히 수행될 수 있도록 첨가한다. 소석회는 고로슬래그 미분말의 수화반응에 필요한 알카리를 부여하는 자극제로서 본원의 수치 범위내에서 수분과 접촉해서 생성되는 내부 입자막을 빠른 속도로 파괴 할 수 있으므로 수화반응의 가속화에 따른 초기 압축 강도를 증가시킬 수 있고, CaO 71.31%, SiO2 1.35%, MgO 1.47%, Fe2O3 0.25%, Al2O3 0.26% 로 구성될 수 있다.The slaked lime (CaOH 2 ) is a commercially available white powder and is an alkaline stimulant that improves strength and promotes latent hydraulic properties and is added to ensure sufficient ionic coagulation reaction and pozzolanic reaction. Slaked lime is a stimulant that provides the alkali necessary for the hydration reaction of blast furnace slag fine powder. It can rapidly destroy the internal particle film created in contact with moisture within the numerical range herein, so it can increase the initial compressive strength by accelerating the hydration reaction. It may be composed of CaO 71.31%, SiO 2 1.35%, MgO 1.47%, Fe 2 O 3 0.25%, and Al 2 O 3 0.26%.
이때, 소석회는 상기 무기 고화재 100 중량부에 대하여, 5 ~ 7 중량부로 포함될 수 있는데, 상기 소석회가 5 중량부 미만으로 포함되면 강도 효과가 떨어질 수 있고, 7 중량부를 초과하여 포함되면 과다한 팽창을 일으키면서 균열을 야기할 수 있다.At this time, slaked lime may be included in an amount of 5 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic solidifying material. If the slaked lime is contained in less than 5 parts by weight, the strength effect may be reduced, and if it is contained in more than 7 parts by weight, excessive expansion may occur. This may cause cracks.
상기 실리카흄은 금속 실리콘이나 페로 실리콘 등의 실리콘 합금을 전기로 등에서 제조할 때에 부생하는 구형의 초미립자로서 분말도 0.1㎛ 이상이고, 주성분은 비정질의 SiO2 이다. 콘크리트에 사용시 시멘트 경화체의 세공을 감소시켜 압축강도를 현저하게 증가시킬 수 있다. 상기 무기 고화재 100 중량부에 대하여 2 ~ 4 중량부로 포함될 수 있는데, 2 중량부 미만으로 포함되면 강도 효과가 떨어질 수 있고 4 중량부를 초과하면 강도는 증진되나 경제성이 떨어질 수 있다.The silica fume is a spherical ultrafine particle that is produced by-product when manufacturing silicon alloy such as metallic silicon or ferrosilicon in an electric furnace, etc. The silica fume has a powder size of 0.1㎛ or more, and its main component is amorphous SiO 2 . When used in concrete, the compressive strength can be significantly increased by reducing the pores of the cement hardening body. It may be included in an amount of 2 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic solidifying material. If it is included in less than 2 parts by weight, the strength effect may be reduced, and if it is contained in an amount exceeding 4 parts by weight, strength may be improved but economic feasibility may be reduced.
상기 탄산나트륨(Na2CO3)은 백색 분말의 흡습성이 강한 소다회이며, 비중이 2.5이고 순도는 99%이며, 상기 고로슬래그 미분말의 알카리자극 활성화제로 사용된다.The sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is a white powder of highly hygroscopic soda ash, has a specific gravity of 2.5 and a purity of 99%, and is used as an alkali stimulation activator of the blast furnace slag fine powder.
상기 수산화칼륨(KOH)은 백색 분말의 고체이며 강알카리성을 띠며 상기 고로슬래그 미분말의 자극제로서 강도 증진용으로 사용되며, 상기 고로슬래그 미분말 내부에 Ca2+, Mg2+, Al3+ 등의 이온들을 용출시키는 역할을 통해 상기 고로슬래그의 수화반응을 촉진시키는 것에 의해 이루어지며 분말도는 1,500 ㎠/g 정도이다.The potassium hydroxide (KOH) is a white powder solid, has strong alkaline properties, and is used as a stimulant of the blast furnace slag fine powder to improve strength. Ions such as Ca 2+ , Mg 2+ , and Al 3+ are contained within the blast furnace slag fine powder. This is achieved by promoting the hydration reaction of the blast furnace slag through the role of eluting the slag, and the fineness is about 1,500 cm2/g.
한편, 상기 무기 고화재는, 고로슬래그 미분말을 주성분으로 하는 고로슬래그 시멘트, 알루미나 미분말을 주성분으로 하는 알루미나 시멘트, 및 석회석을 주성분으로 하는 백시멘트로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 사용하는 것도 가능하다. On the other hand, the inorganic solidifying material may be one or more selected from the group consisting of blast furnace slag cement containing blast furnace slag fine powder as the main ingredient, alumina cement containing alumina fine powder as the main ingredient, and white cement containing limestone as the main ingredient. .
상기 PVA 수지 수용액은 최종 제품의 기계적 강도 향상을 목적으로 배합되는 것으로 전체량 100 중량부에 대하여 10 ~ 13 중량부로 포함될 수 있는데, 10 중량부 미만으로 포함되면 강도 효과가 미미할 수 있고, 13 중량부를 초과하여 포함되면 내구성는 증진되나 경제성이 떨어질 수 있다.The PVA resin aqueous solution is mixed for the purpose of improving the mechanical strength of the final product and may be included in an amount of 10 to 13 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount. If it is included in less than 10 parts by weight, the strength effect may be minimal, and 13 parts by weight may be used. If it is included in excess, durability may be improved, but economic feasibility may decrease.
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상기 PVA 섬유는 길이가 2 ~ 3mm, 직경이 26㎛ 이하의 합성섬유를 사용하는것이 바람직하다. 상기 무기 고화재, 상기 황산바륨, 상기 PVA 수지 수용액으로 이루어지는 전체량 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 0.2 중량부로 포함될 수 있는데, 0.1 중량부 미만으로 포함되면 강도 효과가 미미할 수 있고, 0.2 중량부를 초과하면 과다 뭉침 현상이 발생하여 분산이 어렵고 내구성이 떨어질 수 있다.The PVA fiber is preferably a synthetic fiber with a length of 2 to 3 mm and a diameter of 26 ㎛ or less. It may be included in an amount of 0.1 to 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the inorganic solidifying material, the barium sulfate, and the PVA resin aqueous solution. If it is included in less than 0.1 parts by weight, the strength effect may be minimal, and if it exceeds 0.2 parts by weight, the strength effect may be minimal. Excessive agglomeration may occur, making dispersion difficult and durability may be reduced.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐용 무연 보드 조성물에는 습식 제조 방법에 적용될 수 있도록 혼화재 및/또는 소포제를 더 포함할 수 있다.In addition, the lead-free board composition for radiation shielding according to an embodiment of the present invention may further include an admixture and/or an antifoaming agent so that it can be applied to a wet manufacturing method.
상기 소포제는 상기 무기 고화재 100 중량부에 대해서 0.25 ~ 0.35 중량부가 함유될 수 있고, 이때, 소포제는 기포의 양을 줄여 내부 밀도를 높여 차폐율을 높여주는 역할을 하며, 주성분이 계면활성화제 분말 형태로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.The antifoaming agent may contain 0.25 to 0.35 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic solidifying material. At this time, the antifoaming agent serves to increase the shielding rate by reducing the amount of air bubbles and increasing the internal density, and the main ingredient is surfactant powder. It is preferable to use one made in this form.
상기 혼화재는 상기 무기 고화재 100 중량부에 대해서 0.9 ~ 1.1 중량부가 함유될 수 있고, 이때, 혼화재는 물의 양을 줄여주는 감수제 역할을 하면서 최종 제품인 무연보드의 기계적 강도에 영향을 미치는 중요한 인자이며, 주성분이 폴리카본산계 원료로 구성되어 있고, 고형분 20 ~ 21 중량부로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.The admixture may be contained in an amount of 0.9 to 1.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic solidifying material. At this time, the admixture acts as a water reducing agent to reduce the amount of water and is an important factor affecting the mechanical strength of the final product, lead-free board, It is preferable to use one in which the main ingredient is polycarboxylic acid-based raw material and the solid content is 20 to 21 parts by weight.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 다른 방사선 차폐용 무연 보드 조성물을 사용하여 무연 보드를 제조하는 방법은 건식 및 습식 방식으로 이루어질 수 있다.The method of manufacturing a lead-free board using a lead-free board composition for radiation shielding according to an embodiment of the present invention described above may be performed by dry or wet methods.
우선, 습식 방식의 제조 방법은, 위에서 상세히 설명한 방사선 차폐용 무연 보드 조성물에 혼합수를 추가하고 교반하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 성형 몰드에 투입하고 진동에 의해 성형물을 제조하는 단계; 상기 성형물을 증기 양생하는 단계; 및 양생된 상기 성형물을 자연 건조하는 단계;를 포함한다.First, the wet manufacturing method includes preparing a mixture by adding mixed water to the lead-free board composition for radiation shielding described in detail above and stirring it; Injecting the mixture into a mold and producing a molded product by vibration; Steam curing the molding; and naturally drying the cured molding.
상기 혼합물을 준비하는 단계는 위에서 설명한 방사선 차폐용 무연 보드 조성물에 전체 혼합물 100 중량부 기준으로 혼합수 4 중량부를 추가하고 충분히 교반하여 혼합물을 준비하는 단계이다.The step of preparing the mixture is to prepare the mixture by adding 4 parts by weight of mixed water based on 100 parts by weight of the total mixture to the lead-free board composition for radiation shielding described above and stirring sufficiently.
상기 성형물을 제조하는 단계는 상기 혼합물을 성형 몰드에 투입하고 대략 8 ~ 10초 정도 자동 진동에 의해 성형물을 제조하는 단계이다. 성형 시간이 8초 미만이면, 입자간의 공극이 잔류하여 강도 및 내구성을 떨어뜨릴 수 있고, 성형 시간이 10초를 초과하면 재료 분리가 일어나거나 층분리에 의한 균열이 발생할 수 있어 강도 및 내구성이 증대되지 않는다.The step of manufacturing the molded product is a step of putting the mixture into a mold and manufacturing the molded product by automatic vibration for approximately 8 to 10 seconds. If the molding time is less than 8 seconds, voids between particles may remain, which may reduce strength and durability. If the molding time exceeds 10 seconds, material separation may occur or cracks may occur due to layer separation, increasing strength and durability. It doesn't work.
상기 증기 양생하는 단계는 상기 성형물을 제조하는 단계에서 성형된 성형물을 포함하는 성형 몰드를 습윤 양생실에 넣어 65 ~ 70 ℃의 온도에서 10 ~ 12 시간 동안 증기 양생을 실시하는 단계이다. 여기서, 증기 양생 단계는 경화 작용이 진행되면서 기계적 강도와 내구성이 완성되는 단계로서, 65 ~ 70 ℃의 분위기에서 수화반응이 가장 활발하게 진행되고, 양생 시간이 10시간 미만인 경우 내측의 심부까지 충분한 경화가 이루어지지 않을 수 있고 12시간이 초과되는 것은 불필요하다.The steam curing step is a step in which the mold containing the molded article formed in the step of manufacturing the molded article is placed in a wet curing room and steam cured at a temperature of 65 to 70° C. for 10 to 12 hours. Here, the steam curing stage is a stage in which mechanical strength and durability are completed as the hardening process progresses. The hydration reaction proceeds most actively in an atmosphere of 65 to 70 ℃, and if the curing time is less than 10 hours, sufficient hardening is achieved even to the inner core. may not be achieved and it is unnecessary to exceed 12 hours.
마지막으로 자연 건조하는 단계는 상기 성형 몰드에서 탈형된 성형물을 20 ~ 30 ℃의 상온에서 3 ~ 4일 동안 자연 건조를 실시하는 단계이다.Lastly, the natural drying step is a step in which the molded product removed from the mold is naturally dried at room temperature of 20 to 30° C. for 3 to 4 days.
다음으로 건식 방식의 제조 방법은, 위에서 상세히 설명한 방사선 차폐용 무연 보드 조성물을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계; 상기 혼합물을 성형 몰드에 투입하고 가압하여 성형물을 제조하는 단계; 상기 성형물을 증기 양생하는 단계; 및 양생된 상기 성형물을 자연 건조하는 단계;를 포함한다.Next, the dry manufacturing method includes preparing a mixture by mixing the lead-free board composition for radiation shielding described in detail above; Injecting the mixture into a mold and pressurizing it to produce a molded product; Steam curing the molding; and naturally drying the cured molding.
위에서 설명한 습식 방식과는 달리 건식 방식이므로 혼합물을 준비하는 단계에서 혼합수를 사용하지 않는다는 점에서 차이가 있다.Unlike the wet method described above, it is a dry method and is different in that mixing water is not used in the preparation stage of the mixture.
또한, 상기 성형물을 제조하는 단계는 가압 성형 단계로서, 혼합물을 성형 몰드에 투입하고 100 ~ 110 kgf/㎠의 압력으로 가압 성형하여 성형물을 제조하는 단계이다. 성형 압력이 100 kgf/㎠ 미만이면, 입자간의 공극이 잔류하여 강도 및 내구성을 떨어뜨릴 수 있고, 110 kgf/㎠를 초과하면 재료 분리가 일어나거나 층분리에 의한 균열이 발생할 수 있어 강도 및 내구성이 증대되지 않는다.In addition, the step of manufacturing the molded product is a pressure molding step, in which the mixture is put into a mold and pressure-molded at a pressure of 100 to 110 kgf/cm2 to produce the molded product. If the molding pressure is less than 100 kgf/cm2, voids between particles may remain, which may reduce strength and durability. If it exceeds 110 kgf/cm2, material separation may occur or cracks may occur due to layer separation, reducing strength and durability. does not increase
상기 증기 양생 단계 및 상기 자연 건조 단계는 위에서 설명한 습식 방식의 제조 방법에서의 대응 단계와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Since the steam curing step and the natural drying step are the same as the corresponding steps in the wet manufacturing method described above, detailed descriptions are omitted.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 차폐용 무연 보드는, 위에서 설명한 습식 또는 건식 방식의 무연 보드 제조 방법에 의해 제조되고, 휨 파괴 하중이 길이 방향 650N, 너비 방향 220N 이상이고, 방사선 차폐율이 95% 이상인 것을 특징으로 한다. Meanwhile, the lead-free board for radiation shielding according to an embodiment of the present invention is manufactured by the wet or dry lead-free board manufacturing method described above, has a bending failure load of 650 N or more in the longitudinal direction and 220 N or more in the width direction, and has a radiation shielding rate of It is characterized by being 95% or more.
여기서, 상기 휨 파괴 하중의 기준은 석고 보드 제품(KS F 3504 : 2018)에 대하여 요구하는 기계적 물성값 기준으로, 통상적인 마감재로 사용되는 석고 보드를 대체하여 엑스선 또는 저에너지 감마선과 전자파를 동시에 차폐하기 위한 구조물의 벽면, 칸막이, 천장 차폐 용도에 직접 사용될 수 있음을 의미한다. 이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 무연 보드는 무기 고화재와 방사선 차폐소재인 황산바륨을 사용하여 방사선 차폐율 95% 이상을 만족하면서 기계적 강도도 확보하게 된다.Here, the standard for the bending failure load is based on the mechanical property values required for gypsum board products (KS F 3504: 2018), and is used to simultaneously shield X-rays or low-energy gamma rays and electromagnetic waves by replacing gypsum board used as a typical finishing material. This means that it can be used directly for shielding walls, partitions, and ceilings of structures. In this way, the lead-free board according to an embodiment of the present invention uses an inorganic solidifier and barium sulfate, a radiation shielding material, to satisfy a radiation shielding rate of 95% or more and also secure mechanical strength.
이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Below, preferred examples and comparative examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
습식 방식의 제조를 위해, 우선 표 1에 기재된 무기 고화재의 조성 및 함량(중량부)을 팬믹스 혼합기에 투입하고 2 ~ 3분 동안 건식 상태에서 정밀 혼합하였다. For wet method production, first, the composition and content (parts by weight) of the inorganic solidifying agent listed in Table 1 were put into a pan mixer and precisely mixed in a dry state for 2 to 3 minutes.
제조된 무기 고화재와 황산바륨, PVA 수지 수용액과, PVA 섬유, 소포제, 혼화재 및 물을 표 1에 기재된 실시예 1 내지 실시예 3 그리고 비교예 1, 비교예 2의 조성 함량에 따라 각각 팬믹스 혼합기에 투입하여 4 ~ 5분 동안 습식 혼합하여 혼합물을 제조하였다.The prepared inorganic solidifying material, barium sulfate, PVA resin aqueous solution, PVA fiber, antifoaming agent, admixture, and water were pan mixed according to the composition contents of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 shown in Table 1. A mixture was prepared by putting it in a mixer and wet mixing for 4 to 5 minutes.
고화재weapon
fire extinguisher
다음 실시예 1 내지 실시예 3 그리고 비교예 1, 비교예 2의 각 혼합물을 무연 보드의 공시체(이하 “공시체”라 한다) 몰드 성형틀에 넣고 8 ~ 10초 정도 자동 진동에 의해 성형물을 제조하는 성형 단계를 진행하였다.Each mixture of the following Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was placed in a lead-free board specimen (hereinafter referred to as “specimen”) in a mold forming frame, and the molded product was manufactured by automatic vibration for about 8 to 10 seconds. The forming step was carried out.
이어서 성형된 실시예 1 내지 실시예 3 그리고 비교예 1, 비교예 2의 각 공시체 몰드를 습윤 양생실에서 65 ~ 70℃에서 10 ~ 12시간 동안 증기 양생을 진행하였고, 양생된 각 시제품 공시체 몰드로부터 탈형한 실시예 1 내지 실시예 3 그리고 비교예 1, 비교예 2의 각 시제품 공시체를 상온에서 3 ~ 4일 정도 자연 건조하여 도 1에 도시된 형태의 습식 시제품 공시체를 제조하였다.Subsequently, the molded specimen molds of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were steam cured at 65 to 70°C for 10 to 12 hours in a wet curing room, and from each cured prototype specimen mold, The demolded prototype specimens of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were naturally dried at room temperature for 3 to 4 days to prepare wet prototype specimens of the form shown in FIG. 1.
다음으로 건식 방식의 제조를 위해, 우선 표 2에 기재된 무기 고화재의 조성 및 함량(중량부)을 팬믹스 혼합기에 투입하고 2 ~ 3분 동안 건식 상태에서 정밀 혼합하였다. Next, for dry production, the composition and content (parts by weight) of the inorganic solidifying material shown in Table 2 were placed in a pan mixer and precisely mixed in a dry state for 2 to 3 minutes.
제조된 무기 고화재와 황산바륨, PVA 수지 수용액과, PVA 섬유를 표 2에 기재된 실시예 4 내지 실시예 6 그리고 비교예 3, 비교예 4의 조성 함량에 따라 각각 팬믹스 혼합기에 투입하여 4 ~ 5분 동안 건식 혼합하여 혼합물을 제조하였다.The prepared inorganic solidification material, barium sulfate, PVA resin aqueous solution, and PVA fiber were each added to a pan mix mixer according to the composition contents of Examples 4 to 6 and Comparative Example 3 and Comparative Example 4 shown in Table 2, and The mixture was prepared by dry mixing for 5 minutes.
고화재weapon
solid fire
다음 실시예 4 내지 실시예 6 그리고 비교예 3, 비교예 4의 각 혼합물을 무연 보드의 공시체(이하 “공시체”라 한다) 몰드에 투입하고 100 ~ 110 kgf/ ㎠의 압력으로 가압 성형하여 성형물을 제조하는 성형 단계를 진행하였다.Next, each mixture of Examples 4 to 6 and Comparative Example 3 and Comparative Example 4 was put into a lead-free board specimen (hereinafter referred to as “specimen”) mold and pressed and molded at a pressure of 100 to 110 kgf/cm2 to produce a molded product. The manufacturing molding step was carried out.
이어서 성형된 실시예 4 내지 실시예 6 그리고 비교예 3, 비교예 4의 각 공시체 몰드를 습윤 양생실에서 65 ~ 70℃에서 10 ~ 12시간 동안 증기 양생을 진행하였고, 양생된 각 시제품 공시체 몰드로부터 탈형한 실시예 4 내지 실시예 6 그리고 비교예 3, 비교예 4의 각 시제품 공시체를 상온에서 3 ~ 4일 정도 자연 건조하여 도 2에 도시된 형태의 건식 시제품 공시체를 제조하였다.Subsequently, each specimen mold of Examples 4 to 6 and Comparative Example 3 and Comparative Example 4 was steam cured in a wet curing room at 65 to 70°C for 10 to 12 hours, and from each cured prototype specimen mold. The demolded prototype specimens of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 were naturally dried at room temperature for 3 to 4 days to prepare dry prototype specimens of the form shown in FIG. 2.
이처럼 제조된 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4의 각 시험용 공시체(400x300x15mm)에 대한 물리적 특성을 확인하기 위하여 석고 보드 제품(KS F 3504 : 2018) 시험방법에 따라 시험을 진행하였고, 그 시험결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.In order to confirm the physical properties of each test specimen (400x300x15mm) of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 prepared in this way, a test was conducted according to the test method for gypsum board products (KS F 3504: 2018), and the test was performed. The results are shown in Tables 3 and 4 below.
(두께15mm)KS F 3504: As of 2018
(Thickness 15mm)
(N)Bending failure load
(N)
(두께15mm)KS F 3504: As of 2018
(Thickness 15mm)
(N)Bending failure load
(N)
표 3 및 표 4를 살펴보면, 실시예 1 내지 6을 통해 제조된 각 공시체는 석고보드 제품(KS F 3504 : 2018)의 기준인 휨파괴 하중 길이방향 650N 이상, 너비방향 220N 이상을 모두 만족한 것으로 나타났다. 또한, 실시예 1 내지 6의 각 공시체는 차폐율 시험에서 모두 차폐율이 95% 이상을 유지하고 있음을 확인할 수 있었다.Looking at Tables 3 and 4, each specimen manufactured through Examples 1 to 6 satisfied the bending failure load of 650N or more in the longitudinal direction and 220N or more in the width direction, which are the standards for gypsum board products (KS F 3504: 2018). appear. In addition, it was confirmed that each specimen of Examples 1 to 6 maintained a shielding rate of 95% or more in the shielding rate test.
한편, 비교예 1 및 비교예 3은 휨파괴 하중이 길이방향 및 너비방향 모두 KS F 3504 : 2018 의 기준에 미달하는 것으로 나타났다. 이들은 실시예들에 비해 무기 고화재의 함량이 낮아서 공시체의 강도와 내구성을 저하시키게 되면서 요구하는 물성의 강도를 구현할 수 없었던 것으로 보인다. 다시 말해서 상대적으로 황산바륨의 함량 비율이 높아서 차폐율은 매우 높게 나타났지만, 무기 고화재의 함량 부족이 공시체의 기계적 강도를 저하시키도록 작용한 것으로 보인다.Meanwhile, Comparative Example 1 and Comparative Example 3 showed that the bending failure load fell short of the standards of KS F 3504: 2018 in both the longitudinal and width directions. Compared to the examples, the content of inorganic solidifying agent was lower in these cases, which lowered the strength and durability of the specimen, and it appears that the required strength of physical properties could not be achieved. In other words, the shielding rate was very high due to the relatively high content of barium sulfate, but the lack of inorganic solidifying material appears to have acted to reduce the mechanical strength of the specimen.
반대로 비교예 2 및 비교예 4는 차폐율이 상대적으로 낮게 나타났다. 이들은 실시예들이나 비교예 1, 비교예 3과 대비할 때 무기 고화재의 함량 비율은 높고, 황산바륨의 함량 비율은 낮으므로 휨파괴 하중은 길이방향 및 너비방향 모두 KS F 3504 : 2018 의 기준을 초과하였지만, 차폐율이 감소된 것으로 보인다.On the contrary, Comparative Examples 2 and 4 showed relatively low shielding rates. Compared to the Examples or Comparative Examples 1 and 3, the content ratio of inorganic solidifying material is high and the content ratio of barium sulfate is low, so the bending failure load exceeds the standards of KS F 3504: 2018 in both the longitudinal and width directions. However, the shielding rate appears to have decreased.
결국, 공시체에서의 무기 고화재는 원하는 기계적 강도를 구현하도록 강도와 내구성을 제공하게 되고, 황산바륨은 방사선 차폐율이 뛰어난 물질로서 원료량을 증가시킬수록 차폐율은 증가하지만 기계적 강도가 떨어지는 경향이 있으므로 실시예들에서와 같이 이들간의 최적 배합 비율을 선택할 경우 방시선 차폐와 함께 기계적 강도를 만족하는 무연 보드 제조가 가능함을 알 수 있다.Ultimately, the inorganic solidification material in the specimen provides strength and durability to achieve the desired mechanical strength, and barium sulfate is a material with excellent radiation shielding rate. As the amount of raw material increases, the shielding rate increases, but the mechanical strength tends to decrease. Therefore, it can be seen that by selecting the optimal mixing ratio between them as in the examples, it is possible to manufacture a lead-free board that satisfies mechanical strength as well as radiation shielding.
Claims (10)
상기 무기 고화재는 고로슬래그 미분말 70 ~ 72 중량부, 탄산칼슘 8 ~ 10 중량부, 무수석고 6 ~ 8 중량부, 소석회 5 ~ 7 중량부, 실리카 흄 2 ~ 4 중량부, 탄산나트륨 2 ~ 4 중량부, 수산화칼륨 0.5 ~ 1.5 중량부를 포함하는, 방사선 차폐용 무연 보드 조성물.
A lead-free board composition containing 39 to 45 parts by weight of an inorganic solidifying material, 44 to 49 parts by weight of barium sulfate, and 10 to 13 parts by weight of an aqueous polyvinyl alcohol (PVA) resin solution, wherein the total amount of 100 parts by weight of the lead-free board composition is poly It further contains 0.1 to 0.15 parts by weight of vinyl alcohol (PVA) fiber,
The inorganic solidifying material includes 70 to 72 parts by weight of blast furnace slag fine powder, 8 to 10 parts by weight of calcium carbonate, 6 to 8 parts by weight of anhydrous gypsum, 5 to 7 parts by weight of slaked lime, 2 to 4 parts by weight of silica fume, and 2 to 4 parts by weight of sodium carbonate. A lead-free board composition for radiation shielding, comprising 0.5 to 1.5 parts by weight of potassium hydroxide.
상기 폴리비닐알코올(PVA) 섬유는 길이가 2 ~ 3mm, 직경이 26㎛ 이하의 합성섬유인, 방사선 차폐용 무연 보드 조성물.
In claim 1,
A lead-free board composition for radiation shielding, wherein the polyvinyl alcohol (PVA) fiber is a synthetic fiber with a length of 2 to 3 mm and a diameter of 26 μm or less.
혼화재 또는 소포제를 더 포함하는, 방사선 차폐용 무연 보드 조성물.
In claim 1,
A lead-free board composition for radiation shielding, further comprising an admixture or an antifoaming agent.
상기 혼합물을 성형 몰드에 투입하고 진동에 의해 성형물을 제조하는 단계;
상기 성형물을 증기 양생하는 단계; 및
양생된 상기 성형물을 자연 건조하는 단계;를 포함하는 방사선 차폐용 무연 보드 제조 방법.
Preparing a mixture by adding mixed water to the lead-free board composition for radiation shielding according to any one of claims 1, 5, or 6 and stirring;
Injecting the mixture into a mold and producing a molded product by vibration;
Steam curing the molding; and
A method of manufacturing a lead-free board for radiation shielding comprising: naturally drying the cured molding.
상기 혼합물을 성형 몰드에 투입하고 가압하여 성형물을 제조하는 단계;
상기 성형물을 증기 양생하는 단계; 및
양생된 상기 성형물을 자연 건조하는 단계;를 포함하는 방사선 차폐용 무연 보드 제조 방법.
Preparing a mixture by mixing the lead-free board composition for radiation shielding according to claim 1 or claim 5;
Injecting the mixture into a mold and pressurizing it to produce a molded product;
Steam curing the molding; and
A method of manufacturing a lead-free board for radiation shielding comprising: naturally drying the cured molding.
휨 파괴 하중이 길이 방향 650N, 너비 방향 220N 이상이고, 방사선 차폐율이 95% 이상인, 방사선 차폐용 무연 보드.
Manufactured by the method for manufacturing a lead-free board for radiation shielding according to claim 7,
A lead-free board for radiation shielding with a bending failure load of 650N or more in the longitudinal direction and 220N or more in the width direction, and a radiation shielding rate of 95% or more.
휨 파괴 하중이 길이 방향 650N, 너비 방향 220N 이상이고, 방사선 차폐율이 95% 이상인, 방사선 차폐용 무연 보드.Manufactured by the method for manufacturing a lead-free board for radiation shielding according to claim 8,
A lead-free board for radiation shielding with a bending failure load of 650N or more in the longitudinal direction and 220N or more in the width direction, and a radiation shielding rate of 95% or more.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102676608B1 true KR102676608B1 (en) | 2024-06-21 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013129570A (en) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Taiheiyo Materials Corp | Heavy weight polymer cement mortar |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013129570A (en) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Taiheiyo Materials Corp | Heavy weight polymer cement mortar |
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