KR20220091259A - Radiation shielding fabric, its manufacturing method and radiation shielding articles using the same - Google Patents
Radiation shielding fabric, its manufacturing method and radiation shielding articles using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220091259A KR20220091259A KR1020200182578A KR20200182578A KR20220091259A KR 20220091259 A KR20220091259 A KR 20220091259A KR 1020200182578 A KR1020200182578 A KR 1020200182578A KR 20200182578 A KR20200182578 A KR 20200182578A KR 20220091259 A KR20220091259 A KR 20220091259A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- radiation
- plastic
- present
- tungsten powder
- weight
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
- G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
- G21F1/10—Organic substances; Dispersions in organic carriers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/0013—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor using fillers dispersed in the moulding material, e.g. metal particles
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
- B29L2031/3076—Aircrafts
Abstract
본 발명은 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법, 그의 방사선 차폐체 및 그를 이용한 방사선 차폐장치에 관한 것이다.
본 발명은 플라스틱 수지 분말에 텅스텐 분말을 혼합하되, 상기 텅스텐 분말을 소분하여 10 내지 30분 간격으로 단계적 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 200 내지 220℃의 압출 온도에서 분산 압출하여 컴파운딩 펠렛을 제조하고, 상기 컴파운딩 펠렛을 사출 성형함으로써, 고농도, 고분산의 텅스텐이 함유되어 방사선 차폐 효율이 우수하고, 직선성 및 경직성이 확보되고 괴산성이 없으며, 다양한 형태와 크기로 제작될 수 있어 의료 방사선 장치, 항공 정밀 운송장치 등에 적용 가능하다. The present invention relates to a method for manufacturing a plastic-based radiation shield, a radiation shield thereof, and a radiation shielding device using the same.
The present invention mixes tungsten powder with plastic resin powder, subdivides the tungsten powder to form a mixture by stepwise mixing at intervals of 10 to 30 minutes, and disperses and extrudes the mixture at an extrusion temperature of 200 to 220° C. to compound compounding pellets By manufacturing and injection molding the compounding pellets, high concentration and high dispersion of tungsten is contained, so that the radiation shielding efficiency is excellent, linearity and rigidity are secured, there is no lumpiness, and it can be manufactured in various shapes and sizes. Applicable to medical radiation equipment, aviation precision transportation equipment, etc.
Description
본 발명은 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법, 그의 방사선 차폐체 및 그를 이용한 방사선 차폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라스틱 수지 분말에 텅스텐 분말을 혼합하되, 상기 텅스텐 분말을 소분하여 10 내지 30분 간격으로 단계적 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 200 내지 220℃의 압출 온도에서 분산 압출하여 컴파운딩 펠렛을 제조하고, 상기 컴파운딩 펠렛을 사출 성형함으로써, 고농도, 고분산의 텅스텐이 함유되어 방사선 차폐 효율이 우수하고, 직선성 및 경직성이 확보되어 괴산성이 없으며, 다양한 형태와 크기로 제작될 수 있어 의료 방사선 장치, 항공 정밀 운송장치 등에 적용가능한 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법, 그의 방사선 차폐체 및 그를 이용한 방사선 차폐장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a plastic-based radiation shielding body, a radiation shielding body thereof, and a radiation shielding device using the same, and more particularly, a tungsten powder is mixed with a plastic resin powder, and the tungsten powder is subdivided to By mixing stepwise to form a mixture, dispersion extrusion of the mixture at an extrusion temperature of 200 to 220° C. to prepare compounding pellets, and injection molding the compounding pellets, high concentration, high dispersion of tungsten is contained and radiation shielding efficiency A method of manufacturing a plastic-based radiation shield that is applicable to medical radiation equipment, precision aviation transportation equipment, etc., and its radiation shield and its use It relates to radiation shielding devices.
의료 기술의 발달로 X선 장치, CT 등 의료영상 진단장치의 사용 빈도가 급격히 증가하고 있다. 진단장치는 환자의 질병을 진단하거나 외과수술 등의 치료과정 결정에 중요한 정보를 제공하는 수단이 되고 있다. 그러나 이러한 진단장치는 최근 다양한 유용성에 반하여, 환자 및 의료종사자의 방사선 피폭을 증가시켜 심각한 부작용을 유발하는 문제점을 동반하고 있다.With the development of medical technology, the frequency of use of medical imaging equipment such as X-ray equipment and CT is rapidly increasing. Diagnostic devices are becoming a means of providing important information for diagnosing a patient's disease or determining a treatment process such as surgery. However, these diagnostic devices have recently been accompanied by a problem of causing serious side effects by increasing radiation exposure of patients and medical workers against various usefulness.
이에 의료방사선의 위험도가 새롭게 인식되고, 검사 또는 치료 이외에 불필요한 의료 방사선을 방호 및 차폐하려는 노력이 진행되고 있다. Accordingly, the risk of medical radiation is newly recognized, and efforts are being made to protect and shield unnecessary medical radiation other than examination or treatment.
일반적으로 납, 주석 등의 중금속 차폐체는 유해성 문제와 더불어 강도가 매우 높아 다양한 형태로 가공되기 어렵다는 한계를 지닌다. 특히, 금속 용융 후 주형 틀에 주입하여 사출 가공하고자 할 경우 밀도가 매우 높은 특성으로 인하여 주형 틀이 깨져버리는 문제가 있다. In general, heavy metal shields such as lead and tin have a problem in that they are difficult to be processed into various shapes due to their high strength and harmfulness. In particular, when the metal is melted and then injected into the mold for injection processing, there is a problem in that the mold is broken due to the very high density.
선행기술문헌 1에는 파라핀 기반의 플라스틱 내 방사선 차폐 블록이 제시되어 있다. 중성자 차폐 성질이 있고 성형이 간편한 장점이 있는 파라핀을 플라스틱에 적용함으로써 납 대신 방사선 차폐에 사용하도록 한다. Prior Art Document 1 proposes a radiation shielding block in paraffin-based plastic. Paraffin, which has neutron shielding properties and easy molding, is applied to plastics to be used for radiation shielding instead of lead.
그러나 상기 파라핀 플라스틱 방사선 차폐 블록은 그 두께가 매우 두꺼워 차폐성능을 제어하는 데 한계가 있으며, 부피가 커 사용이 제한적이다.However, the paraffin plastic radiation shielding block is very thick, so there is a limit to controlling the shielding performance, and its use is limited because of its large volume.
선행기술문헌 2는 붕소가 혼합된 폴리에틸렌 수지를 성형하여 단일 또는 다수개의 피스를 제작하여 차폐복으로 제시한다. Prior Art Document 2 is presented as a shielding suit by manufacturing a single or multiple pieces by molding a polyethylene resin mixed with boron.
이처럼 액상의 고분자 화합물에 적정 첨가물을 혼합하여 시트나 필름 형태로 제작하는 경우, 일정한 두께와 유연성을 지녀 차폐 의류 용도로 적합하나, 경직성이 없어 실제 의료 방사선 촬영장치 내에 삽입하기에 어려움이 따른다.When an appropriate additive is mixed with a liquid polymer compound and manufactured in the form of a sheet or film, it has a certain thickness and flexibility and is suitable for use as a shielding garment, but it is difficult to insert into an actual medical radiographer because it does not have rigidity.
이에, 본 발명자들은 종래의 문제점을 해소하고자 노력한 결과, 플라스틱 수지 분말에 텅스텐 분말을 혼합하되, 상기 텅스텐 분말을 소분하여 10 내지 30분 간격으로 단계적 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 200 내지 220℃의 압출 온도에서 분산 압출하여 컴파운딩 펠렛을 제조하고, 상기 컴파운딩 펠렛을 사출 성형함으로써 플라스틱 기반 방사선 차페체를 제조하였으며 이에 따르면, 고농도, 고분산의 텅스텐이 함유되어 방사선 차폐 효율이 우수하고, 직선성 및 경직성이 확보되어 괴산성이 없으며, 다양한 형태와 크기로 제작될 수 있어 의료 방사선 차폐, 항공 정밀 운송 장치 등에 적용 가능성을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, as a result of the present inventors' efforts to solve the conventional problems, the tungsten powder is mixed with the plastic resin powder, the tungsten powder is subdivided and mixed stepwise at intervals of 10 to 30 minutes to form a mixture, and the mixture is mixed with 200 to 220 Compounding pellets were prepared by dispersion extrusion at an extrusion temperature of ℃, and a plastic-based radiation shielding body was manufactured by injection molding the compounding pellets. The present invention has been completed by confirming the applicability to medical radiation shielding, precision aviation equipment, etc., since it has no eccentricity because linearity and rigidity are secured, and can be manufactured in various shapes and sizes.
본 발명의 목적은 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a plastic-based radiation shield.
본 발명의 다른 목적은 플라스틱 기반 방사선 차폐체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plastic-based radiation shield.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 플라스틱 기반 방사선 차폐체가 적용된 항공 정밀 운송장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an air precision transport device to which the plastic-based radiation shielding body is applied.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 플라스틱 기반 방사선 차폐체가 적용된 의료 방사선 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a medical radiation device to which the plastic-based radiation shield is applied.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라스틱 수지 분말에 텅스텐 분말을 혼합하되, 상기 텅스텐 분말을 소분하여 10 내지 30분 간격으로 단계적 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 200 내지 220℃의 압출 온도에서 분산 압출하여 컴파운딩 펠렛을 제조하고, 상기 컴파운딩 펠렛을 사출 성형하는 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a plastic resin powder mixed with tungsten powder, the tungsten powder is subdivided and mixed stepwise at intervals of 10 to 30 minutes to form a mixture, and the mixture is subjected to an extrusion temperature of 200 to 220 °C It provides a method of manufacturing a plastic-based radiation shielding body by dispersing extrusion to prepare compounding pellets, and injection molding the compounding pellets.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 혼합물이 플라스틱 수지 100 중량부에 대하여, 텅스텐 분말 500 내지 900 중량부로 혼합된 것이다.In the manufacturing method of the present invention, the mixture is mixed with 500 to 900 parts by weight of tungsten powder based on 100 parts by weight of the plastic resin.
또한, 상기 텅스텐 분말이 평균 입경 100μm이하인 것이다. In addition, the tungsten powder has an average particle diameter of 100 μm or less.
상기 혼합물에 플라스틱 수지 100 중량부에 대하여, 보론 분말 1 내지 10 중량부가 더 혼합된 것이다.Based on 100 parts by weight of the plastic resin in the mixture, 1 to 10 parts by weight of boron powder is further mixed.
또한, 상기 사출 성형이 이중 스크류 사출 방식으로 수행되는 것이다. In addition, the injection molding is performed by a double screw injection method.
나아가, 상기 이중 스크류가 최소 50 rpm으로 회전하는 것이다. Furthermore, the double screw rotates at least 50 rpm.
상기 사출 성형이 하나의 금형에 소정의 간격을 두고 마련되는 복수개의 주입구를 통해 수행되는 것이다.The injection molding is performed through a plurality of injection holes provided at a predetermined interval in one mold.
본 발명은 상기 제조방법을 통해 사출 성형된, (1) 기계적 충격강도 10 내지 20 kgf·cm/cm² 및 (2) 두께 1.00 내지 3.00 mm 요건을 충족하는 플라스틱 기반 방사선 차폐체를 제공한다. The present invention provides a plastic-based radiation shield that is injection molded through the above manufacturing method and meets the requirements of (1) mechanical impact strength of 10 to 20 kgf·cm/cm² and (2) thickness of 1.00 to 3.00 mm.
구체적으로, 플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 텅스텐 분말 500 내지 900 중량부가 고함량으로 함유된 것이다.Specifically, 500 to 900 parts by weight of tungsten powder is contained in a high content with respect to 100 parts by weight of the plastic resin.
나아가, 본 발명의 상기 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 방사선 1 내지 100kV 범위의 방사선 차폐용 항공 정밀 운송장치에 적용된다. Furthermore, the plastic-based radiation shield of the present invention is applied to a precision air transport device for radiation shielding in the range of 1 to 100 kV of radiation.
또한, 본 발명의 상기 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 방사선 20 내지 200kV 범위의 방사선 차폐용 의료 방사선 장치에 적용된다. In addition, the plastic-based radiation shield of the present invention is applied to a medical radiation device for radiation shielding in a radiation range of 20 to 200 kV.
본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법은 플라스틱 수지 분말에 대한 텅스텐 분말의 단위 면적 당 분산력을 향상시키는 데 기술적 특징을 가짐으로써, 이에 따라 고농도, 고분산의 텅스텐을 함유할 수 있어 방사선 차폐 효율이 우수한 플라스틱 기반 방사선 차폐체를 제공할 수 있다. The method for manufacturing a plastic-based radiation shielding body of the present invention has a technical feature to improve the dispersion power per unit area of the tungsten powder to the plastic resin powder. An excellent plastic-based radiation shield can be provided.
또한 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차페체는 직선성 및 경직성이 확보되어 괴산성이 없으며, 다양한 형태와 크기, 두께로 제작될 수 있어 의료 방사선 장치, 항공 정밀 운송장치 등 범용성이 뛰어나다. In addition, the plastic-based radiation shield of the present invention has excellent versatility, such as a medical radiation device, a precision aviation device, etc. because it has linearity and rigidity, so there is no eccentricity, and can be manufactured in various shapes, sizes, and thicknesses.
도 1은 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법에 대한 모식도이고,
도 2는 실시예(a) 및 비교예 2(b)에 따라 제조된 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 사진이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합물의 사진이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컴파운딩 펠렛의 사진이다. 1 is a schematic diagram of a method for manufacturing a plastic-based radiation shield of the present invention;
2 is a photograph of a plastic-based radiation shield prepared according to Example (a) and Comparative Example 2 (b);
3 is a photograph of a mixture according to an embodiment of the present invention;
4 is a photograph of compounding pellets according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법에 대한 모식도이다. 본 발명에 따른 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법은 플라스틱 수지 분말에 텅스텐 분말을 혼합하되, 상기 텅스텐 분말을 소분하여 10 내지 30분 간격으로 단계적 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 200 내지 220℃의 압출 온도에서 분산 압출하여 컴파운딩 펠렛을 제조하고, 상기 컴파운딩 펠렛을 사출 성형하는 것으로 구성된다. 1 is a schematic diagram of a method for manufacturing a plastic-based radiation shield of the present invention. In the method for manufacturing a plastic-based radiation shield according to the present invention, a tungsten powder is mixed with a plastic resin powder, the tungsten powder is subdivided and mixed stepwise at intervals of 10 to 30 minutes to form a mixture, and the mixture is heated at 200 to 220 ° C. Dispersion extrusion at an extrusion temperature to prepare compounded pellets, and injection molding the compounding pellets.
본 발명은 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법에 있어서, 플라스틱 수지 분말에 대한 텅스텐 분말의 단위 면적 당 분산력을 향상시키는 데 기술적 특징을 갖는다. The present invention has a technical feature to improve the dispersion force per unit area of tungsten powder to the plastic resin powder in a method for manufacturing a plastic-based radiation shielding body.
일반적으로 고분자 플라스틱 수지에 중량의 미세한 필러를 혼합할 시에 서로 다른 입자 크기, 부피 및 중량 차이로 인해 분산성이 불량한 문제가 발생한다. 혼합의 균일도는 고분자 플라스틱 수지와 원료물질을 배합 후 용도에 맞게 가공하는 컴파운딩 공정에 있어 가장 중요한 구성요소 중 하나이다.In general, when a fine filler of a weight is mixed with a polymer plastic resin, a problem of poor dispersibility occurs due to the difference in particle size, volume, and weight. The uniformity of mixing is one of the most important components in the compounding process, where the polymer plastic resin and raw materials are mixed and processed according to the intended use.
종래에는 이를 해소하기 위한 다양한 수단과 방법을 기술하고 있으나 상기 필러를 고함량으로 혼합하는 경우는 특히나, 분산성 저하문제가 해결되지 못하고 제품 품질에 중대한 영향을 미치어, 현재로서는 혼입양에 제한을 두고 있는 실정이다.In the prior art, various means and methods for solving this have been described, but when the filler is mixed in a high content, in particular, the problem of lowering dispersibility cannot be solved and it has a significant effect on product quality. It is being left behind.
특히 차폐체가 고함량의 차페물질이 함유되어 얇은 시트 형태로 제작되는 경우, 시트의 일 단면에 다수의 크랙이 발생하여 제품성이 크게 저하된다. 종래 기술 상으로 시트의 두께와 차페물질 농도 문제는 양립되기 어려워 보인다. In particular, when the shielding body contains a high content of the shielding material and is manufactured in the form of a thin sheet, a number of cracks occur on one end surface of the sheet, thereby greatly reducing product quality. According to the prior art, the thickness of the sheet and the concentration of the shielding material seem difficult to be compatible with each other.
도 2에서 (a)는 실시예에 따라 제조된 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 사진이다. 본 실시예에 따른 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 홈, 크랙 발견 없이 균일한 두께 및 표면을 지닌다. In FIG. 2 (a) is a photograph of the plastic-based radiation shield manufactured according to the embodiment. The plastic-based radiation shield according to the present embodiment has a uniform thickness and surface without finding grooves or cracks.
본 발명은 상기 분산성 문제를 해결하기 위하여, 고상의 플라스틱 수지를 분말화하여 혼합에 적용하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that in order to solve the dispersibility problem, the solid plastic resin is powdered and applied to mixing.
종래 기술은 일반적으로 플라스틱을 용융한 액상 수지에 금속 분말을 혼입하는 방법을 택한다. 이는 수지 특정 부분에 금속 분말의 뭉침이 일어나 방사선이 일부 누설되는 단점이 있다. The prior art generally adopts a method of mixing a metal powder into a liquid resin molten plastic. This has a disadvantage in that some of the radiation is leaked due to aggregation of the metal powder in a specific part of the resin.
반면에, 본 발명은 고상의 플라스틱 수지를 분쇄 처리함으로써, 텅스텐 분말과 물리적 상태, 부피 및 입자 크기를 유사하게 조절한다. 이를 통해 혼합 시 고른 분산을 유지할 수 있으며, 텅스텐 분말의 함량 또한 더욱 높일 수 있다. On the other hand, in the present invention, the physical state, volume and particle size of the tungsten powder are similarly controlled by pulverizing the solid plastic resin. Through this, even dispersion can be maintained during mixing, and the content of tungsten powder can be further increased.
본 발명에 따른 플라스틱 수지 분말의 평균 입경 크기는 텅스텐 분말과 동일한 입경 단위로 분쇄하는 것이 바람직하나, 이에 크게 제한을 두지 아니한다. The average particle size of the plastic resin powder according to the present invention is preferably pulverized to the same particle size as that of the tungsten powder, but is not particularly limited thereto.
또한 본 발명은 분산성 향상을 위한 방법으로, 상기 플라스틱 수지 분말에 텅스텐 분말을 혼합하되, 상기 텅스텐 분말을 소분하여 10 내지 30분 간격으로 단계적 혼합하여 혼합물을 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 10 내지 30분 간격을 유지하는 것은 질량 차이에 따른 뭉침 현상을 최소화하기 위함이다. In addition, the present invention is a method for improving dispersibility, wherein the tungsten powder is mixed with the plastic resin powder, and the tungsten powder is subdivided and mixed stepwise at intervals of 10 to 30 minutes to form a mixture. Maintaining the interval of 10 to 30 minutes is to minimize agglomeration due to a difference in mass.
도 2에서 (b)는 비교예 2에 따라 제조된 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 사진으로, 폴리프로필렌(PP)수지 분말 100 중량부에 대하여 텅스텐 분말 750 중량부를 한번에 주입하여 제조된 것이다. 상기 도면에서 확인되는 바와 같이, 최종 제품에서 크랙(crack)이 발생하여 품질 및 상품성이 저하된 것으로 확인된다.In FIG. 2 (b) is a photograph of a plastic-based radiation shielding body manufactured according to Comparative Example 2, prepared by injecting 750 parts by weight of tungsten powder at a time with respect to 100 parts by weight of polypropylene (PP) resin powder. As can be seen in the drawings, it is confirmed that cracks occur in the final product, resulting in reduced quality and marketability.
상기 시간 간격이 30분 초과 또는 10분 미만인 경우, 공정기 가동비용이 상승하거나, 서로 다른 두 물질이 고르게 분산되지 못하고 어느 일부분에 동 물질 간의 뭉침이 발생할 수 있어 바람직하지 못하다. When the time interval is more than 30 minutes or less than 10 minutes, it is undesirable because the operating cost of the process machine increases, or the two different materials are not evenly dispersed and agglomeration between the materials may occur in any part.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합물의 사진이다. 본 실시예에 따르면, 대용량의 고속 믹스를 이용하여 최소 12시간 이상동안 30분 간격으로 상기 텅스텐 분말을 소분하여 혼합한다. 이를 통해 상이한 물성으로 인해 균일하게 섞이지 않는 텅스텐 분말 및 플라스틱 수지 분말의 분산성을 향상시키며, 텅스텐 분말을 고함량 혼합하여도 분산도에 지장을 주지 않는다. 3 is a photograph of a mixture according to an embodiment of the present invention. According to this embodiment, the tungsten powder is subdivided and mixed at intervals of 30 minutes for at least 12 hours or more using a large-capacity high-speed mix. This improves the dispersibility of the tungsten powder and the plastic resin powder, which are not uniformly mixed due to different physical properties, and does not interfere with the dispersibility even when the tungsten powder is mixed in a high content.
한편, 본 발명은 플라스틱 수지 분말 및 텅스텐 분말의 혼합물을 형성한다. 텅스텐은 인체에 무해하며 방사선 차폐 성능이 뛰어난 물질로서, 복사 방지용으로 전시되어 왔던 기존의 납을 대체할 수 있는 차폐 물질이다. Meanwhile, the present invention forms a mixture of plastic resin powder and tungsten powder. Tungsten is a material that is harmless to the human body and has excellent radiation shielding performance, and is a shielding material that can replace the existing lead that has been exhibited for radiation protection.
또한, 본 발명의 플라스틱 수지 분말은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(poly propylene, PP), 저밀도폴리에틸렌(lowdensity polyethylene, LDPE), 고밀도폴리에틸렌(highdensity polyethylene, HDPE), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA) 및 폴리올레핀 엘라스토머(poly olefin elastomer, POE) 등의 열가소성 수지군으로부터 어느 하나를 선택할 수 있다. In addition, the plastic resin powder of the present invention is polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (poly propylene, PP), low-density polyethylene (LDPE), high-density polyethylene (high-density polyethylene, HDPE), polyvinyl alcohol (polyvinylalcohol, PVA) ) and a thermoplastic resin group such as polyolefin elastomer (POE).
본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 수지 분말은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)를 사용한다. 폴리프로필렌(PP)은 내화학성, 내약품성이 우수하여 화학설비, 식품산업 등 여러 분야에 고루 쓰이는 소재이다. 특히, 비중이 0.99로 물에 뜰 정도의 경량성을 지니며, 가공성이 용이하여 탱크, 포장, 의료기기, 배터리 케이스, 경첩, 직물, 장난감, 그릇 등 다양한 형태로 가공 활용되고 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정하지 아니한다. The plastic resin powder according to an embodiment of the present invention uses polypropylene (PP). Polypropylene (PP) is a material that is widely used in various fields such as chemical facilities and food industry because of its excellent chemical and chemical resistance. In particular, it has a specific gravity of 0.99, which is light enough to float on water, and is easy to process, so it is used in various forms such as tanks, packaging, medical devices, battery cases, hinges, fabrics, toys, and bowls. However, the present invention is not limited thereto.
본 발명은 상기 혼합물이 플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 텅스텐 분말 500 내지 900 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 이와 같이 고함량, 고분산의 텅스텐 분말을 함유함으로써, 방사선과의 충돌 확률을 높여 투과하는 방사선 양을 감소시킬 수 있다. In the present invention, the mixture is preferably mixed in an amount of 500 to 900 parts by weight of tungsten powder based on 100 parts by weight of the plastic resin. As such, by containing the tungsten powder of high content and high dispersion, it is possible to increase the probability of collision with radiation and reduce the amount of transmitted radiation.
이때 상기 텅스텐 분말이 900 중량부를 초과하는 경우, 고강도의 금속 분말이 과량 분포하여 추후 사출 성형 공정에 기기 부식 및 생산성 저하로 이어질 수 있다. 반면에 500 중량부 미만인 경우, 수지의 비율이 높아 공극이 크므로 방사선의 높은 투과력을 감안한다면 차폐 효과에 대한 부분은 미흡할 수 있어 바람직하지 못하다.In this case, when the tungsten powder exceeds 900 parts by weight, the high-strength metal powder may be excessively distributed, which may lead to corrosion of equipment and lowering of productivity in a subsequent injection molding process. On the other hand, in the case of less than 500 parts by weight, the proportion of the resin is high and the voids are large, so that the shielding effect may be insufficient in consideration of the high penetrating power of radiation, which is not preferable.
최종 생산물인 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 두께에 따라서 텅스텐 분말의 함량을 조절할 수 있으며, 상기 범위에 한정하지 아니한다. The content of the tungsten powder can be adjusted according to the thickness of the plastic-based radiation shield of the present invention, which is the final product, but is not limited to the above range.
본 실시예에 따르면, 가장 바람직하게는 본 발명의 혼합물이 플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 텅스텐 분말 566 내지 810 중량부로 혼합됨으로써, 이로부터 제조된 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 방사선 실효에너지 30 내지 70keV에 대하여 차폐율 100%을 달성할 수 있다. According to this embodiment, most preferably, the mixture of the present invention is mixed with 566 to 810 parts by weight of tungsten powder based on 100 parts by weight of the plastic resin, so that the plastic-based radiation shield of the present invention prepared therefrom has an effective radiation energy of 30 to 70 keV A shielding rate of 100% can be achieved.
또한, 본 발명의 텅스텐 분말은 평균 입경 100μm 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 텅스텐 분말은 둘 이상의 평균 크기 분포를 가지는 입자들의 혼합물일 수 있다. In addition, the tungsten powder of the present invention is characterized in that the average particle diameter is 100 μm or less. The tungsten powder may be a mixture of particles having two or more average size distributions.
평균 입경 100μm을 초과하는 경우 차폐물질의 단위 표면적 당 분산도가 감소하여 양호한 차폐능을 기대하기 어렵다. 바람직하게는 나노미터 단위인 것이나 이에 한정하지 아니한다. When the average particle diameter exceeds 100 μm, the dispersion per unit surface area of the shielding material decreases, so it is difficult to expect good shielding performance. Preferably, the nanometer unit is not limited thereto.
아울러 본 발명은 상기 텅스텐 분말과 동일한 입경 단위로 고상의 플라스틱 수지를 분쇄하고, 이들을 소분하여 혼합함으로써 분산성을 더욱 향상시킨다.In addition, the present invention further improves dispersibility by pulverizing a solid plastic resin in the same particle size unit as the tungsten powder, and subdividing and mixing them.
본 발명에 따르면, 상기 혼합물에 플라스틱 수지 100 중량부에 대하여, 보론 분말 1 내지 10 중량부를 더 혼합할 수 있다. 바람직하게는 5중량부 더 혼합하는 것이나, 이에 한정하지 아니한다.According to the present invention, 1 to 10 parts by weight of boron powder may be further mixed with respect to 100 parts by weight of the plastic resin in the mixture. Preferably, the mixture is further mixed by 5 parts by weight, but is not limited thereto.
보론(B)은 중성자 흡수력이 커 중성자 차폐물질로 널리 이용되고 있다. 중성자는 전기적 반응없이 투과성이 커 인체 및 환경에 해로운 존재이나, 가벼운 원소와 충돌할 때 많은 에너지를 손실하는 특성이 있다. Boron (B) is widely used as a neutron shielding material due to its high neutron absorption. Neutrons are harmful to the human body and the environment because of their high permeability without an electrical reaction, but they have a characteristic of losing a lot of energy when they collide with light elements.
본 발명은 보론 분말을 더 혼합함으로써, 의료용 장비, 원자로 내 중성자 흡수 제어봉, 방사성 물질의 수송 및 저장 용기 등 중성자 차폐용도로 다양한 분야에 적용 가능하다. 특히, 항공 정밀 운반장치에 중성자 차폐용도의 부속품으로 이용하면 항공운반 화합물의 안정성을 보장할 수 있다. By further mixing boron powder, the present invention can be applied to various fields for neutron shielding, such as medical equipment, neutron absorption control rods in nuclear reactors, and transport and storage containers for radioactive materials. In particular, when used as an accessory for neutron shielding in precision air transport equipment, the stability of air transport compounds can be guaranteed.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컴파운딩 펠렛의 사진이다. 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 형성된 혼합물은 200 내지 220℃의 압출 온도에서 분산 압출하여 컴파운딩 펠렛을 제조하는 것을 특징으로 한다. 4 is a photograph of compounding pellets according to an embodiment of the present invention. In the manufacturing method of the present invention, the formed mixture is dispersed and extruded at an extrusion temperature of 200 to 220 ℃ to prepare compounding pellets.
구체적으로 상기 혼합물은 플라스틱 수지 분말 및 텅스텐 분말이 배합된 채로 통상의 압출기, 컴파운딩기 또는 트윈 압출기 등에 투입된다. 이후 상기 온도 범위, 보다 바람직하게는 210℃ 내외 조건에서 혼련 및 분산 압출되어 컴파운딩 펠렛으로 제조된다. Specifically, the mixture is added to a conventional extruder, compounding machine, or twin extruder while the plastic resin powder and tungsten powder are mixed. Thereafter, it is kneaded and dispersed and extruded in the above temperature range, more preferably around 210° C., to prepare compounding pellets.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 압출기의 Head부로부터 tail부에 이르기까지, 모든 영역에서 210℃ 내외의 균일한 압출 온도를 구현함으로써 온도 차이에 따른 불균일한 혼합을 방지하도록 한다. According to an embodiment of the present invention, from the head part to the tail part of the extruder, a uniform extrusion temperature of about 210° C. is implemented in all areas to prevent non-uniform mixing due to a temperature difference.
상기 혼합물로부터 곧바로 사출 가공하는 것이 아니라 컴파운딩 펠렛을 제조하는 단계를 거침으로써, 플라스틱 수지 및 텅스텐 분말의 분산성이 향상 및 유지된 상태로, 사출 성형될 수 있다. By going through the step of manufacturing compounding pellets rather than injection processing directly from the mixture, the dispersibility of the plastic resin and tungsten powder is improved and maintained, and injection molding can be performed.
상기 제조된 컴파운딩 펠렛은 강도가 큰 고상형으로서, 본 발명의 최종 원료로 수년 후에도 사용이 가능하다. The prepared compounding pellets are a high-strength solid type, and can be used even after several years as the final raw material of the present invention.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 컴파운딩 펠렛은 사출 성형되어 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체로 제조된다. In the manufacturing method of the present invention, the compounding pellets are injection molded to manufacture the plastic-based radiation shield of the present invention.
이때, 상기 사출 성형이 이중 스크류 사출 방식으로 수행되는 것을 특징으로 한다.At this time, it is characterized in that the injection molding is performed by a double screw injection method.
텅스텐은 밀도가 19.25 g/㎤로 매우 굳고 단단한 금속에 속한다. 텅스텐이 포함된 펠렛에 대하여 단일 스크류를 적용하는 경우, 텅스텐의 강도 영향으로 스크류가 쉽게 마모되거나 깨지는 문제가 있다. Tungsten is a very hard and hard metal with a density of 19.25 g/cm3. When a single screw is applied to pellets containing tungsten, there is a problem in that the screw is easily worn or broken due to the strength of tungsten.
이에 본 발명은 이중 스크류를 도입하여 텅스텐이 포함된 펠렛에 대한 용이한 사출 가공을 유도할 뿐만 아니라 단시간 내에 금형으로의 사출양을 증대시킬 수 있다. 나아가, 상기 이중 스크류를 상방향으로 회전시킬 때 발생하는 와류 현상을 이용하여 플라스틱 수지 분말 및 텅스텐 분말 간 분산성을 더욱 향상시키도록 한다. Accordingly, the present invention can induce easy injection processing for pellets containing tungsten by introducing a double screw, and increase the amount of injection into the mold within a short time. Furthermore, the dispersibility between the plastic resin powder and the tungsten powder is further improved by using the eddy current generated when the double screw is rotated in the upward direction.
본 발명에 따르면, 상기 이중 스크류가 최소 50 rpm으로 회전하는 것을 특징으로 한다. 이중 스크류의 고속 회전은 사출 공정에 있어 재료의 균일한 분산성을 위해 필요하다. 반면에 50 rpm 미만인 경우, 혼합물의 고른 혼합이 저하될 수 있어 바람직하지 않다. 그러나 본 발명은 상기 수치 범위로 한정하지 아니한다. According to the invention, it is characterized in that the double screw rotates at least 50 rpm. The high-speed rotation of the double screw is necessary for uniform dispersion of the material in the injection process. On the other hand, when it is less than 50 rpm, it is undesirable because even mixing of the mixture may be deteriorated. However, the present invention is not limited to the above numerical range.
또한 본 발명의 사출 성형이 하나의 금형에 소정의 간격을 두고 마련되는 복수개의 주입구를 통해 수행될 수 있다. 이는 복수개의 주입구로부터 용융물을 금형에 동시에 주입하기 위함이다. In addition, the injection molding of the present invention may be performed through a plurality of injection holes provided at a predetermined interval in one mold. This is to simultaneously inject the melt into the mold from a plurality of injection ports.
도 1을 참조하면, 본 발명은 하나의 금형(103)에 대하여 복수개의 사출 실린더(101)를 더 구비할 수 있다. 상기 사출 실린더(101)의 상측에 호퍼(102)를 각각 구비하여 앞서 제조한 컴파운딩 펠렛(120)을 동시 투입하도록 하며, 상기 사출 실린더(101)의 우측 투입구를 통해 폴리프로필렌(PP)(130)을 공급함으로써 단시간 내에 금형(103)으로의 사출양을 증대시킨다. 이때 공급되는 폴리프로필렌(PP)은 고상, 액상 등 어느 하나의 형태로 한정하지 아니한다. Referring to FIG. 1 , the present invention may further include a plurality of
또한 하나의 금형(103)에 구비된 복수개의 주입구를 통해 용융물을 동시 주입하도록 함으로써 사출 전 영역에 대하여 텅스텐의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 차폐성능의 재현성이 확보된 사출 성형품을 획득할 수 있다. In addition, by simultaneously injecting the melt through a plurality of injection holes provided in one
그러나 상기 복수개의 주입구는 바람직한 실시 형태일 뿐, 본 발명을 이에 한정하지 아니한다. However, the plurality of injection holes is only a preferred embodiment, and the present invention is not limited thereto.
본 발명의 제조방법으로부터 사출 성형된, 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 (1) 기계적 충격강도 10 내지 20 kgf·cm/cm²및 (2) 두께 1.00 내지 3.00 mm의 요건을 충족한다. The plastic-based radiation shield, injection molded from the production method of the present invention, meets the requirements of (1) mechanical impact strength of 10 to 20 kgf·cm/cm 2 and (2) thickness of 1.00 to 3.00 mm.
구체적으로, 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 상기 수치범위의 기계적 강도를 구현함에 따라, 높은 강도로 마찰에 우수한 폴리 비닐계 플라스틱과 유사한 직선성 및 경직성을 가진다. 이에 따라 X선 조사 시 부서짐 따위의 괴산성이 없다는 특징을 지닌다. Specifically, the plastic-based radiation shield of the present invention has linearity and rigidity similar to that of polyvinyl-based plastics excellent in friction with high strength as the mechanical strength of the above numerical range is realized. Accordingly, it has the characteristic that there is no eccentricity such as breakage when irradiated with X-rays.
본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 상기 수치범위의 얇은 두께로 제작됨에 있어, 고함량, 고분산의 텅스텐 분말을 함유하고 있어 방사선 차폐 효율이 우수하며, 종래 차폐시트에 발생하는 크랙(crack)이 발견되지 않는다. 아울러, 상기 수치범위의 얇은 두께는 방사선 촬영장치에 적용시 삽입 및 교체를 용이하게 한다. 그러나 본 발명은 상기 수치범위로 한정하지 아니하며, 필요에 따라 두께를 자유롭게 조절하여 차폐성능을 제어할 수 있다. The plastic-based radiation shield of the present invention is manufactured to have a thin thickness within the above numerical range, and contains a high content and high dispersion of tungsten powder, so it has excellent radiation shielding efficiency, and cracks that occur in conventional shielding sheets are found doesn't happen In addition, the thin thickness within the numerical range facilitates insertion and replacement when applied to a radiographic imaging apparatus. However, the present invention is not limited to the above numerical range, and the shielding performance can be controlled by freely adjusting the thickness as necessary.
또한, 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 텅스텐 분말이 고농도로 포함됨에 따라 면적당 높은 질량으로 구현될 수 있다. In addition, the plastic-based radiation shield of the present invention can be implemented with a high mass per area as tungsten powder is contained in a high concentration.
본 실시예에 따르면, 기계적 충격강도 15 kgf·cm/cm²및 두께 1.50 mm의 요건을 충족한다. 그러나 이에 한정하지 아니한다.According to this embodiment, the requirements of mechanical impact strength of 15 kgf·cm/cm 2 and thickness of 1.50 mm are satisfied. However, the present invention is not limited thereto.
본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 텅스텐 분말 500 내지 900 중량부가 고함량으로 함유된 것을 특징으로 한다. 본 발명은 고함량, 고분산의 텅스텐 분말을 함유함으로써 방사선과의 충돌 확률을 높여 투과하는 방사선 양을 감소시킬 수 있다.The plastic-based radiation shield of the present invention is characterized in that 500 to 900 parts by weight of tungsten powder are contained in a high content based on 100 parts by weight of the plastic resin. The present invention can reduce the amount of transmitted radiation by increasing the collision probability with radiation by containing a high content, high dispersion of tungsten powder.
본 실시예에 따르면, 본 발명의 혼합물이 플라스틱 수지 100 중량부에 대하여 텅스텐 분말 566 내지 810 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 이로부터 제조된 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 방사선 실효에너지 30 내지 70keV에 대하여 차폐율 100%을 달성할 수 있다.According to this embodiment, the mixture of the present invention is preferably mixed in an amount of 566 to 810 parts by weight of tungsten powder based on 100 parts by weight of the plastic resin. The plastic-based radiation shield of the present invention manufactured therefrom can achieve a shielding rate of 100% with respect to an effective radiation energy of 30 to 70 keV.
본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 방사선 1 내지 100kV에 대하여 차폐효율이 요구되는 항공 정밀 운송장치에 적용되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에 따르면 1.00mm 두께로 제작 시 관전류 20mAs 및 전압 60kV의 방사선 조사에 대한 차폐율 78.84%를 보인다. The plastic-based radiation shield of the present invention is characterized in that it is applied to precision aviation equipment requiring shielding efficiency with respect to 1 to 100 kV of radiation. According to this embodiment, when manufactured with a thickness of 1.00 mm, a shielding rate of 78.84% against radiation of a tube current of 20 mAs and a voltage of 60 kV is shown.
산업계에서 일반적으로 쓰이는 X선 조사 대역이 최대 60kV임을 고려하면, 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 범용성을 지닌다. 예를 들어, 공항 검색대의 X선 조사 시 불필요한 피폭을 방지할 수 있도록 하는 방사선 차폐체로도 유효하다. 뿐만 아니라 항공우주산업, 원자력 설비, 비파괴검사 등 다양한 분야에 활용 가능하다. Considering that the X-ray irradiation band generally used in industry is up to 60 kV, the plastic-based radiation shield of the present invention has versatility. For example, it is effective as a radiation shield to prevent unnecessary exposure during X-ray irradiation at airport screening stations. In addition, it can be used in various fields such as the aerospace industry, nuclear facilities, and non-destructive testing.
또한, 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 방사선 20 내지 200kV에 대하여 차폐효율이 요구되는 의료 방사선 장치에 적용되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에 따르면, 1.00mm 두께로 제작 시 관전류 20mAs 및 전압 60kV의 방사선 조사에 대한 차폐율 78.84%을, 전압 100kV의 방사선 조사에 대한 차폐율 71.81%를 보였다. 그러나 상기 수치 범위로 본 발명을 한정하지 아니한다. In addition, the plastic-based radiation shield of the present invention is characterized in that it is applied to a medical radiation device requiring a shielding efficiency with respect to 20 to 200 kV of radiation. According to this example, when manufactured to a thickness of 1.00 mm, a shielding rate of 78.84% for irradiation with a tube current of 20 mAs and a voltage of 60 kV, and a shielding rate of 71.81% against irradiation with a voltage of 100 kV were exhibited. However, the present invention is not limited to the above numerical range.
구체적으로, 방사선 촬영실의 이동형 차폐벽, 테이블 및 버키 등의 방사선 차폐 장치, X선 발생장치의 외부 디자인 및 보호장비 등 다양한 의료 방사선 장치에 적용 가능하다. Specifically, it is applicable to a variety of medical radiation devices, such as a movable shielding wall of a radiographic room, a radiation shielding device such as a table and a bucky, and an external design and protective equipment of an X-ray generator.
이처럼 본 발명의 플라스틱 기반 방사선 차폐체는 고함량, 고분산의 텅스텐 분말이 함유된 얇은 두께로 구현되어, 우수한 차폐능 및 기계적 강도를 확보하며 방사선 장치 내 삽입 및 교체가 용이하다. 또한, 플라스틱 수지 분말 및 텅스텐 분말의 혼합물로부터 컴파운딩 펠렛 제조 후 이를 사출 성형한 것으로, 다양한 형태와 크기로 제작 가능하다. As such, the plastic-based radiation shield of the present invention is implemented with a thin thickness containing a high content and high dispersion of tungsten powder, thereby ensuring excellent shielding ability and mechanical strength, and is easy to insert and replace in a radiation device. In addition, compounding pellets are manufactured from a mixture of plastic resin powder and tungsten powder and then injection molded, and can be manufactured in various shapes and sizes.
이하, 실시예에 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. These examples are for explaining the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.
<실시예> 방사선 차폐체 제조<Example> Preparation of radiation shielding body
폴리프로필렌(PP)수지 분말 및 텅스텐 분말을 평균 입경 10μm로 분쇄하였다. 이후 폴리프로필렌(PP)수지 분말 100 중량부에 대하여 텅스텐 분말 750 중량부의 배합으로 대용량의 고속믹스에 투입하되, 13시간동안 30분 간격으로 상기 텅스텐 분말을 소분하여 혼합하였으며, 보론 분말 5 중량부를 더 혼합하여 혼합물을 형성하였다. Polypropylene (PP) resin powder and tungsten powder were pulverized to an average particle diameter of 10 μm. Thereafter, 750 parts by weight of tungsten powder was mixed with respect to 100 parts by weight of polypropylene (PP) resin powder and put into a high-capacity high-speed mix, and the tungsten powder was subdivided and mixed at intervals of 30 minutes for 13 hours, and 5 parts by weight of boron powder was added. Mix to form a mixture.
형성된 혼합물은 이축 컴파운딩 압출기(Buss type Co-kneader)를 통해 혼련 및 분산 압출하여 컴파운딩 펠렛으로 제조하였다. 구체적으로, 압출온도 약 210℃, Melt Pump 3.0~4.0 Hz, Main Moter 7.0~9.0 Hz 및 Measure 3.0~3.2 Hz의 조건으로 수행하였다. 특히, 압출기 Zone 1의 경우 160~180℃, Zone 2의 경우 210℃, Zone 3의 경우 210℃, Zone 4의 경우 220℃, Zone 5의 경우 220℃ 및 Head부의 경우 220℃의 압출 온도로 수행함으로써, Head부로부터 tail부에 이르기까지 온도를 210℃ 내외로 유지한 채 수행하였다. The formed mixture was kneaded and dispersed extruded through a twin screw compounding extruder (Buss type co-kneader) to prepare compounding pellets. Specifically, the extrusion temperature was about 210 ° C., Melt Pump 3.0 ~ 4.0 Hz, Main Motor 7.0 ~ 9.0 Hz, and Measure 3.0 ~ 3.2 Hz conditions were carried out. In particular, extruder at an extrusion temperature of 160~180℃ for Zone 1, 210℃ for Zone 2, 210℃ for Zone 3, 220℃ for Zone 4, 220℃ for Zone 5 and 220℃ for the head part By doing so, from the head part to the tail part, it was carried out while maintaining the temperature at around 210 °C.
제조된 컴파운딩 펠렛을 50 rpm으로 회전하는 이중 스크류 사출기에 투입한 후 사출온도 250~330℃에서 금형에 투입하여 사출 성형 후 냉각하여 두께 1.50 mm의 본 발명의 방사선 차폐체를 제조하였다. The prepared compounding pellets were put into a double screw injection machine rotating at 50 rpm, and then put into a mold at an injection temperature of 250 to 330° C., and cooled after injection molding to prepare a radiation shielding body of the present invention having a thickness of 1.50 mm.
이로부터 제조된 본 발명의 방사선 차폐체는 기계적 충격강도 15 kgf·cm/cm², 두께 1.50 mm 및 면적당 질량 2.12 kg/m2의 요건을 충족하였으며, 방사선 실효에너지 30 내지 70keV에 대하여 차폐율 100%을 보였다. The radiation shielding body of the present invention prepared therefrom met the requirements of mechanical impact strength of 15 kgf·cm/cm², thickness 1.50 mm, and mass per area of 2.12 kg/m 2 , and had a shielding rate of 100% against 30 to 70 keV of effective radiation energy. seemed
<비교예 1> <Comparative Example 1>
폴리프로필렌(PP)수지를 용융한 액상 수지에 텅스텐 분말에 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일하게 수행하여 방사선 차폐체를 제조하였다. 그러나 최종 제품에 방사선 조사 시 차폐율이 균일하지 못한 결과로 측정되었다.A radiation shielding body was manufactured in the same manner as in the above example, except that polypropylene (PP) resin was mixed with tungsten powder in molten liquid resin. However, the shielding rate was not uniform when irradiating the final product.
<비교예 2> <Comparative Example 2>
폴리프로필렌(PP)수지 분말 100 중량부에 대하여 텅스텐 분말 750 중량부를 한번에 주입한 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일하게 수행하여 방사선 차폐체를 제조하였다. 도 2의 (b)에서 확인되는 바와 같이, 최종 제품에서 크랙(crack)이 발생하여 품질 및 상품성이 저하되었다. A radiation shielding body was manufactured in the same manner as in Example, except that 750 parts by weight of tungsten powder was injected at a time with respect to 100 parts by weight of polypropylene (PP) resin powder. As can be seen in (b) of FIG. 2, cracks occurred in the final product, and thus quality and marketability were deteriorated.
<비교예 3><Comparative Example 3>
제조된 컴파운딩 펠렛을 단일 스크류 사출기에 적용한 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일하게 수행하여 방사선 차폐체를 제조하였다. 그러나 사출 성형 과정에서 스크류가 쉽게 깨짐이 발생하여 혼합물의 분산성이 저하되고 사출 성형품의 생산성이 감소하였다. A radiation shielding body was manufactured in the same manner as in the above example, except that the prepared compounding pellets were applied to a single screw injection machine. However, during the injection molding process, the screw was easily broken, resulting in a decrease in the dispersibility of the mixture and a decrease in the productivity of the injection-molded product.
<실험예> 방사선 차폐체의 차폐성능 평가 <Experimental Example> Evaluation of the shielding performance of the radiation shielding body
상기 실시예에서 제조된, 본 발명의 방사선 차폐체의 차폐성능을 평가하였다. The shielding performance of the radiation shielding body of the present invention manufactured in the above example was evaluated.
X선 발생장치(LISTEM Co, IEX-650R, Korea)를 사용하여 시험하였으며, 좁은 빔을 사용할 경우 X선관과 시료의 거리는 1500㎜, 시료와 계측기의 거리는 32㎜이상, 계측기와 바닥면은 700㎜이상, 고정 조리개와 시료와의 거리는 200㎜로 거리를 띄우도록 하여, 한국산업규격에서 제시한 X선관과 차폐물질 간 적정 거리를 일정하게 유지하도록 하였다. The test was conducted using an X-ray generator (LISTEM Co, IEX-650R, Korea). When a narrow beam is used, the distance between the X-ray tube and the sample is 1500 mm, the distance between the sample and the instrument is more than 32 mm, and the distance between the instrument and the bottom is 700 mm. Above, the distance between the fixed diaphragm and the sample was set to 200 mm, so that the appropriate distance between the X-ray tube and the shielding material suggested by the Korean Industrial Standards was kept constant.
측정방법은 우선 차폐물질이 없는 상태에서 각각의 X선 조건에 2번을 조사하여 차폐율을 구하였다. 다음으로, 같은 X선 조건으로 두께 1.00mm로 제작된 본 발명의 방사선 차폐체에 관전류 20mAs로 X선을 조사하여 이에 대한 차폐율을 구하였다.In the measurement method, the shielding rate was obtained by first irradiating each X-ray condition twice in the absence of a shielding material. Next, X-rays were irradiated with a tube current of 20 mAs to the radiation shield of the present invention manufactured with a thickness of 1.00 mm under the same X-ray conditions to obtain a shielding rate.
상기 표 1의 결과로부터, 상기 실시예에서 제조된 방사선 차폐체는 두께 1.00mm에서 60kV의 X-ray 에너지 조사 시 입사선량 673.37 uR, 투과선량 142.47 uR로 측정되어 78.84%의 차폐율을 보였다. 또한, 100kV의 X-ray 에너지 조사 시 입사선량 2700.00 uR, 투과선량 761.00 uR로, 71.81%의 차폐율을 확인하였다. From the results of Table 1, the radiation shielding body manufactured in Example 1 was measured to have an incident dose of 673.37 uR and a transmitted dose of 142.47 uR when irradiated with X-ray energy of 60 kV at a thickness of 1.00 mm, showing a shielding rate of 78.84%. In addition, when 100 kV of X-ray energy was irradiated, the incident dose was 2700.00 uR and the transmitted dose was 761.00 uR, confirming a shielding rate of 71.81%.
이를 통해 본 발명의 방사선 차폐체는 저에너지(최대 60kV) 및 고에너지(최소 100 kV) 대에 대하여 모두 70% 이상의 양호한 차폐효율을 보임을 확인하였다. 저에너지 대의 산업용 방사선 차폐, 예를 들면, 항공 정밀 운송장치, 공항 검색대, 원자력 발전소의 하수구 이음패킹 등의 용도로 유효할 뿐만 아니라, 고에너지 대의 의료 방사선 차폐, 예를 들면, 방사선 촬영실의 이동형 차폐벽, 테이블 및 버키 등의 방사선 차폐 장치, X선 발생장치의 외부 디자인 및 보호장비 등 다양한 분야에 용이할 수 있음을 확인하였다.Through this, it was confirmed that the radiation shield of the present invention showed good shielding efficiency of 70% or more for both low energy (maximum 60 kV) and high energy (minimum 100 kV) bands. Industrial radiation shielding of low energy bands, for example, effective for use in aviation precision transportation devices, airport screening stations, sewer joint packing of nuclear power plants, etc. It was confirmed that it can be easily applied to various fields such as radiation shielding devices such as walls, tables and buckies, external design of X-ray generators, and protective equipment.
또한, 본 발명의 방사선 차폐체는 두께 1.00mm로 제작되었으며, 두께 조절을 통해 차폐율을 높이는 것에 문제가 없음을 확인할 수 있었다. In addition, the radiation shield of the present invention was manufactured to have a thickness of 1.00 mm, and it was confirmed that there was no problem in increasing the shielding rate through thickness control.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.In the above, the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, but it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications belong to the appended claims.
100: 사출장치
101: 사출 실린더
102: 호퍼(컴파운딩 펠렛 투입구)
103: 금형
110, 110': 스크류
120: 컴파운딩 펠렛
130: 폴리프로필렌(PP)100: injection device
101: injection cylinder
102: hopper (compounding pellet inlet)
103: mold
110, 110': screw
120: compounding pellets
130: polypropylene (PP)
Claims (11)
상기 혼합물을 200 내지 220℃의 압출 온도에서 분산 압출하여 컴파운딩 펠렛을 제조하고,
상기 컴파운딩 펠렛을 사출 성형하는 플라스틱 기반 방사선 차폐체의 제조방법.The tungsten powder is mixed with the plastic resin powder, and the tungsten powder is subdivided and mixed stepwise at intervals of 10 to 30 minutes to form a mixture,
The mixture is dispersed and extruded at an extrusion temperature of 200 to 220° C. to prepare compounding pellets,
A method of manufacturing a plastic-based radiation shielding body by injection molding the compounding pellets.
(1) 기계적 충격강도 10 내지 20 kgf·cm/cm²및
(2) 두께 1.00 내지 3.00 mm.A plastic-based radiation shield, injection molded from claims 1 to 7, meeting the following requirements:
(1) mechanical impact strength of 10 to 20 kgf cm/cm² and
(2) Thickness 1.00 to 3.00 mm.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200182578A KR102484194B1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Radiation shielding fabric, its manufacturing method and radiation shielding articles using the same |
| PCT/KR2021/018487 WO2022139258A1 (en) | 2020-12-23 | 2021-12-07 | Method for manufacturing plastic-based radiation-shielding body, radiation-shielding body thereof, and radiation shielding apparatus using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200182578A KR102484194B1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Radiation shielding fabric, its manufacturing method and radiation shielding articles using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220091259A true KR20220091259A (en) | 2022-06-30 |
| KR102484194B1 KR102484194B1 (en) | 2023-01-02 |
Family
ID=82159532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200182578A KR102484194B1 (en) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | Radiation shielding fabric, its manufacturing method and radiation shielding articles using the same |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102484194B1 (en) |
| WO (1) | WO2022139258A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024010257A1 (en) * | 2022-07-04 | 2024-01-11 | 계명대학교 산학협력단 | Radiation-shielding film comprising waste plastics and manufacturing method therefor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200191370Y1 (en) | 1999-12-16 | 2000-08-16 | 진정화 | Radiation shield block with paraffin plastic |
| KR20100047510A (en) | 2008-10-29 | 2010-05-10 | 한국원자력연구원 | Radiation shielding members including nano-particles as a radiation shielding materials and preparation method thereof |
| KR20140139867A (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-08 | (주)동원엔텍 | Radiation shielding meterial including tungsten or boron nano-particles and preparation method thereof |
| KR20170107177A (en) * | 2016-03-15 | 2017-09-25 | 피씨케이(주) | Rubber composition for radiation shield with lead-free and sheet for radiation shield using the same |
| KR102186031B1 (en) * | 2020-06-26 | 2020-12-03 | 박옥삼 | Composition for shielding radiation and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5773042A (en) * | 1994-10-14 | 1998-06-30 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Injection molding unit for long fiber-reinforced thermoplastic resin |
| JP2013122398A (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-20 | Fujix Ltd | Radiation shielding object, and radiation shielding product using radiation shielding object |
| JP6433134B2 (en) * | 2013-03-19 | 2018-12-05 | 株式会社ディ・アンド・ディ | Coating type radiation shielding material |
| KR101527796B1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-06-19 | 주식회사 에스티에스네트웍스 | Method for preparing textile composite for sheilding radiation |
| JP2018179677A (en) * | 2017-04-10 | 2018-11-15 | 株式会社トクヤマ | Resin laminate having radiation shield properties |
-
2020
- 2020-12-23 KR KR1020200182578A patent/KR102484194B1/en active IP Right Grant
-
2021
- 2021-12-07 WO PCT/KR2021/018487 patent/WO2022139258A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200191370Y1 (en) | 1999-12-16 | 2000-08-16 | 진정화 | Radiation shield block with paraffin plastic |
| KR20100047510A (en) | 2008-10-29 | 2010-05-10 | 한국원자력연구원 | Radiation shielding members including nano-particles as a radiation shielding materials and preparation method thereof |
| KR20140139867A (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-08 | (주)동원엔텍 | Radiation shielding meterial including tungsten or boron nano-particles and preparation method thereof |
| KR20170107177A (en) * | 2016-03-15 | 2017-09-25 | 피씨케이(주) | Rubber composition for radiation shield with lead-free and sheet for radiation shield using the same |
| KR102186031B1 (en) * | 2020-06-26 | 2020-12-03 | 박옥삼 | Composition for shielding radiation and manufacturing method thereof |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024010257A1 (en) * | 2022-07-04 | 2024-01-11 | 계명대학교 산학협력단 | Radiation-shielding film comprising waste plastics and manufacturing method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102484194B1 (en) | 2023-01-02 |
| WO2022139258A1 (en) | 2022-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tiamduangtawan et al. | Comparative mechanical, self-healing, and gamma attenuation properties of PVA hydrogels containing either nano-or micro-sized Bi2O3 for use as gamma-shielding materials | |
| KR101589692B1 (en) | Radiation shielding meterial including tungsten or boron nano-particles and preparation method thereof | |
| US3563870A (en) | Melt strength and melt extensibility of irradiated linear polyethylene | |
| KR101145703B1 (en) | Radiation shield sheet | |
| US20040029998A1 (en) | Radiation shielding material | |
| KR102484194B1 (en) | Radiation shielding fabric, its manufacturing method and radiation shielding articles using the same | |
| Atef et al. | Effect of gamma irradiation and lead content on the physical and shielding properties of PVC/NBR polymer blends | |
| KR102081507B1 (en) | Lead-free radiation sheilding sheet and method for preparing the same | |
| CN106674736A (en) | Polypropylene/boron carbide composite material for 3D (three-dimensional) printing and preparation method | |
| Lim-Aroon et al. | Manufacturing process and properties of lead-free natural rubber sponge for use in X-ray and gamma ray shielding applications | |
| KR20170086422A (en) | Unleaded radioactive ray shielding sheet and manufacturing method for the same | |
| KR101890267B1 (en) | Method for preparing lead-free radiation sheilding sheet | |
| CN112662020A (en) | Lead-free nuclear radiation protection glove and preparation method thereof | |
| CN104558703B (en) | A kind of tungsten-based composite material and preparation method thereof applied to alpha ray shield | |
| Fan et al. | Effect of different size of PbWO4 particles on EPDM composite for gamma-ray shielding | |
| Chetverikov et al. | Boron-containing plastic composites as neutron shielding material for additive manufacturing processes | |
| Sajith et al. | Effect of HAF carbon black on curing, mechanical, thermal and neutron shielding properties of natural rubber-Low-density polyethylene composites | |
| CN112724487A (en) | High-temperature-resistant modified polyethylene-based shielding material and preparation method thereof | |
| KR102186031B1 (en) | Composition for shielding radiation and manufacturing method thereof | |
| Sazali et al. | Polyethylene composite with boron and tungsten additives for mixed radiation shielding | |
| CN107652509A (en) | A kind of lead-boron polythene composite material and preparation method thereof | |
| CN112552600B (en) | Neutron shielding material for rotational molding and rotational molding product with neutron shielding effect | |
| Toyen et al. | Comparisons of enhanced thermal neutron‐and gamma‐shielding properties in UHMWPE composites containing surface‐treated Sm2O3 and Gd2O3 particles | |
| US11670431B2 (en) | Radiation source including osmium | |
| Fisli et al. | Some metal oxide-natural rubber composites for gamma-and low-energy X-ray radiation shielding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |