ES2335999T3 - Material de proteccion contra las radiaciones basado en siliconas. - Google Patents
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Abstract
Material substitutivo del plomo para fines de protección contra radiaciones en el intervalo energético de un tubo de rayos X con una tensión de 60-140 kV, comprendiendo el material substitutivo del plomo para equivalentes en plomo totales nominales de 0,25-2,00 mm 12-22% en peso de un material basado en silicona, 1 -39% en peso de Sn o compuestos de Sn, 16-60% en peso de W o compuestos de W y 16-60% en peso de Bi o compuestos de Bi.
Description
Material de protección contra las radiaciones
basado en siliconas.
La invención se refiere a un material
substitutivo del plomo para fines de protección contra radiaciones
en el intervalo energético de un tubo de rayos X con una tensión de
60-140 kV.
El revestimiento habitual de protección contra
radiaciones para aplicación en el diagnóstico por rayos X contiene
mayoritariamente plomo u óxido de plomo como material de
protección.
Una substitución de este material de protección
por otros materiales es especialmente deseable por los siguientes
motivos:
- \quad
- Por una parte el plomo y su procesamiento debido a su toxicidad conduce a una elevada carga medioambiental, por otra parte el plomo debido a su muy elevado peso conduce necesariamente a un peso muy elevado del revestimiento de protección y con ello a una fuerte carga física del usuario. Al llevar el revestimiento de protección, por ejemplo en operaciones médicas, el peso para la comodidad de llevarlo y la carga física del médico y del personal de asistencia es de gran importancia.
Por consiguiente desde hace años se busca un
material substitutivo del plomo en la protección contra
radiaciones. A este respecto se propone predominantemente la
utilización de elementos químicos o de sus compuestos con número
atómico de 50 a 76.
El documento DE 199 55 192 A1 describe un
procedimiento para la preparación de un material de protección
contra radiaciones a partir de un polímero como material de matriz
y el polvo de un metal de alto número atómico.
El documento DE 201 00 267 U1 describe un
material de protección contra radiaciones de alta elasticidad,
ligero, flexible, gomoso, en el que se añaden aditivos de elementos
químicos y sus óxidos con un número atómico mayor que o igual a 50
a un polímero especial.
Para la reducción del peso respecto a delantales
de plomo habituales el documento EP 0 371 699 A1 propone un
material que presenta igualmente además de un polímero como matriz
elementos de número atómico superior. A este respecto se menciona
un gran número de metales.
El documento DE 102 34 159 A1 describe un
material substitutivo del plomo para fines de protección contra
radiaciones en el intervalo energético de un tubo de rayos X con una
tensión de 60-125 kV.
Otro componente esencial de los materiales
substitutivos del plomo es el material de matriz, que debe cumplir
al menos dos funciones. Por material de matriz se entiende la capa
de soporte de los materiales de protección, que por ejemplo pueden
estar compuestos de goma, látex, polímeros flexibles o rígidos. Por
una parte se desea que el producto final sea lo más ligero,
elástico y flexible posible, sin que en un procesamiento
subsiguiente se produzcan grietas o roturas. Por otra parte debería
garantizarse que las cargas metálicas estén distribuidas de modo
absolutamente homogéneo, con la condición previa de una integración
firme en el material de matriz, de modo que se asegure una
superficie suficientemente resistente a la abrasión.
Otro punto es la compatibilidad medioambiental
de los materiales de matriz. Muchos materiales habituales se
presentan como polímeros halogenados, p.ej. PVC. El uso de estos
materiales conduce inexcusablemente a problemas graves en la
fabricación, utilización y reciclado de los materiales substitutivos
del plomo, no solo para el medio ambiente, sino igualmente para las
personas que entran en contacto directo con los materiales
substitutivos del
plomo.
plomo.
Además se ha manifestado que los materiales de
absorción habituales tienen en parte una notable tendencia a emitir
radiación de fluorescencia, lo que representa una influencia
sanitaria no despreciable para las personas que entran en contacto
con ellos.
Según los elementos utilizados el grado de
atenuación o el equivalente en plomo (International Standard IEC
61331-1, Protective devices against diagnostig
medical X-radiation) del material correspondiente
muestra una dependencia parcialmente muy marcada de la energía de
radiación, que es una función de la tensión del tubo de rayos
X.
Los materiales exentos de plomo tienen frente al
plomo un comportamiento de absorción en parte fuertemente distinto
en función de la energía de los rayos X. Por consiguiente para la
reproducción del comportamiento de absorción del plomo con una
simultánea maximización del ahorro de peso es precisa una
combinación ventajosa de distintos elementos.
Así, los revestimientos de protección contra
radiaciones conocidos de material exento de plomo poseen frente al
plomo una más o menos fuerte disminución de la absorción por debajo
de 70 kV y por encima de 110 kV, en especial por encima de 125 kV.
Esto significa que para la consecución del mismo efecto de
apantallamiento que el del material que contiene plomo para este
intervalo de tensión del tubo es preciso un peso por m^{2} mayor
del revestimiento de protección.
Por consiguiente el campo de aplicación del
revestimiento de protección contra radiaciones exento de plomo
comercial está limitado por regla general.
Por el documento US 2002/0179860 se conoce un
material de protección contra radiaciones que comprende un caucho y
un metal, como volframio y/o bismuto. Como caucho a utilizar se
menciona el caucho de silicona. Los materiales de protección contra
radiaciones ofrecen una protección en un intervalo energético de
1173 kV a 1332 kV.
Para poder substituir el plomo para fines de
protección contra radiaciones es necesario un comportamiento de
absorción en relación al plomo lo más parecido posible en un amplio
intervalo energético, pues las substancias de protección contra
radiaciones se clasifican habitualmente según el equivalente en
plomo y los cálculos de protección contra radiaciones se basan
frecuentemente en equivalentes en plomo.
Por equivalente en plomo total en una estructura
de un material substitutivo de plomo en forma de capas de
protección se entiende el equivalente en plomo de la suma de todas
las capas de protección. Por equivalente en plomo total nominal se
entiende el equivalente en plomo que ha de indicar conforme a la
norma DIN EN 61331-3 el fabricante para
equipamiento de protección personal.
En determinadas aplicaciones de rayos X, como la
tomografía computadorizada y en mediciones de densidad ósea, pero
también en aparatos de comprobación de equipajes, se presentan
tensiones de rayos X de hasta 140 kV.
El objetivo de la presente invención consiste en
proporcionar un material substitutivo del plomo que pueda
utilizarse en un amplio intervalo energético de un tubo de rayos X,
es decir en un intervalo energético importante, y que al mismo
tiempo contenga un material de matriz que sea respetuoso con el
medio ambiente, exento de substancias perjudiciales y resistente a
la radiación UV.
El objetivo de la invención se consigue en una
primera forma de realización mediante un material substitutivo del
plomo para fines de protección contra radiaciones en el intervalo
energético de un tubo de rayos X con una tensión de
60-140 kV, comprendiendo el material substitutivo
del plomo 12-22% en peso de un material basado en
silicona como material de matriz, 1-39% en peso de
estaño o compuestos de estaño, 16-60% en peso de
volframio o compuestos de volframio, 16-60% en peso
de bismuto o compuestos de bismuto. La mezcla abarca equivalentes
en plomo totales nominales de 0,25-2,0 mm.
El objetivo de la invención se consigue en una
segunda forma de realización con un material substitutivo del plomo
para fines de protección contra radiaciones en el intervalo
energético de un tubo de rayos X con una tensión de
60-140 kV, comprendiendo el material substitutivo
del plomo 12-22% en peso de un material basado en
silicona como material de matriz, 40-60% en peso de
estaño o compuestos de estaño, 7-15% en peso de
volframio o compuestos de volframio, 7-15% en peso
de bismuto o compuestos de bismuto. La mezcla abarca igualmente
equivalentes en plomo totales nominales de 0,25-2,0
mm.
La consecución del objetivo consistió en
encontrar una elección de material en lo que respecta al material
de matriz y a los metales de substitución del plomo y a su elección
cuantitativa que pudiera apantallar bien eficazmente la radiación
de rayos X también en un intervalo energético elevado,
proporcionándose al mismo tiempo mediante la elección del material
basado en silicona un material substitutivo del plomo que
manteniendo una elevada elasticidad pudiera satisfacer los
requisitos medioambientales anteriormente descritos.
De modo sorprendente se ha encontrado que el
efecto de absorción a elevadas energías mejora substancialmente
mediante proporciones elevadas de volframio y/o bismuto en el
material substitutivo del plomo.
Se ha demostrado que como material de matriz es
adecuado cualquier material basado en silicona, con la condición
previa de que garantice una distribución totalmente homogénea, fina
y uniforme de los metales o de su combinación. Son cauchos de
silicona preferidos aquellos que presentan grupos alquilo, grupos
vinilo y/o grupos fenilo en la cadena polimérica. Se ha mostrado
como especialmente bien adecuado el caucho de silicona. Ejemplos de
ellos comprenden el caucho de dimetilsilicona, el caucho de
fenilmetilo, el caucho de fenilsilicona y el caucho de
polivinilo.
En otra forma de realización especialmente
preferida de la invención el material substitutivo del plomo se
caracteriza porque comprende adicionalmente hasta 40% en peso de uno
o más de los siguientes elementos Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm y/o
sus compuestos y/o CsI.
En la siguiente Tabla 1 están representados los
coeficientes de atenuación de masas de substancias de protección
exentas de plomo por fuera de las aristas de absorción a distintas
energías fotónicas. Los elementos a utilizar ventajosamente a la
energía correspondiente están subrayados.
\vskip1.000000\baselineskip
Mediante el material substitutivo del plomo que
comprende adicionalmente uno o más de los elementos Er, Ho, Dy, Tb,
Gd, Eu, Sm y/o de sus compuestos y/o CsI, se consigue un incremento
especialmente fuerte del efecto de absorción. De este modo puede
reducirse substancialmente el peso del revestimiento de
protección.
Para la consecución de las propiedades descritas
pueden combinarse los distintos elementos de la Tabla 1 de modo que
se cubra un determinado intervalo energético o resulte un curso lo
más uniforme posible de la atenuación a lo largo de un amplio
intervalo energético.
Sorprendentemente, se ha comprobado que cuando
se utilizan los elementos adicionales anteriormente indicados o sus
compuestos en el material substitutivo del plomo, tiene lugar un
incremento sobreproporcional del efecto de protección,
preferiblemente si su proporción en peso en el material substitutivo
del plomo asciende a entre el 20% y el 40%.
En otra forma de realización preferida de la
invención el material substitutivo del plomo está caracterizado
porque comprende adicionalmente hasta 40% en peso de uno o más de
los elementos siguientes Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U y/o de sus
compuestos.
En el caso de los metales que pueden utilizarse
adicionalmente en el material substitutivo del plomo, Er, Ho, Dy,
Tb, Gd, Eu, Sm, Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U, pueden utilizarse también
metales y/o sus compuestos y/o CsI con un grado de pureza
relativamente bajo, como se obtienen como productos de desecho.
El material substitutivo del plomo conforme a la
invención cumple sorprendentemente mediante la combinación del
material de matriz basado en silicona y la elección de los metales
substitutivos del plomo o sus compuestos las condiciones de un
material de protección contra las radiaciones de alto
apantallamiento que es elástico y ligero, así como se cumplen en
gran medida todos los requisitos de compatibilidad medioambiental,
p.ej. biocompatabilidad, reciclabilidad, escasez de emisiones.
El material substitutivo del plomo conforme a la
invención puede contener también además cargas para el refuerzo y
aditivos en cantidades habituales. Entre las cargas se cuentan por
ejemplo fibras o materiales fibrosos de fibras de algodón, fibras
sintéticas, fibras de vidrio fibroso y fibras de aramida.
Las posibles cargas reforzantes comprenden
sílice altamente dispersa, sílice precipitada, óxido de hierro,
óxido de titanio, trihidrato de aluminio y hollín.
Así, el material substitutivo del plomo conforme
a la invención puede contener también adyuvantes de procesamiento
que mejoran además las propiedades del material. Para esto cuentan
por ejemplo los plastificantes típicos.
En la norma DIN EN 61331-3 no se
admite una desviación hacia abajo del equivalente en plomo nominal.
Solamente la versión alemana de la norma deja una excepción,
concretamente una desviación del 10% del equivalente en plomo
nominal. Por estos motivos es de pretender en un material
substitutivo del plomo un curso lo más plano posible del
equivalente en plomo a lo largo de la energía.
Una reducción del equivalente en plomo por
debajo del equivalente en plomo nominal o por debajo del límite
inferior de tolerancia significa que el material de protección
contra radiaciones en las tensiones de tubos correspondientes no
puede aprovecharse, pues el efecto apantallador es demasiado bajo.
En este caso debe aumentarse alternativamente el peso por m^{2}
del material substitutivo del plomo hasta que se cumplan las
tolerancias permitidas de la norma DIN EN 61331-3.
Un aumento del peso por m^{2} se considera sin embargo como
inconveniente.
Otra posibilidad consiste en la limitación del
campo de aplicación en lo que respecta a la energía o a la tensión
del tubo.
Fue por consiguiente otro objetivo de la
presente invención elegir elementos o sus compuestos de tal modo
que se produzca un descenso lo menor posible del equivalente en
plomo en el intervalo energético de utilización deseado teniendo en
cuenta la accesibilidad de los respectivos elementos o de sus
compuestos.
La eficacia relativa N_{rel} como incremento
del equivalente en plomo (EqPb) referido a una ocupación de masas
normalizada de 0,1 kg/m^{2} se determinó en una serie de
materiales en series de ensayos y está resumido en la Tabla 2
siguiente. Esta reproduce las propiedades de atenuación de los
distintos elementos todavía más claramente que los coeficientes de
atenuación de masas, pues aquí se influye en la absorción en la
zona inmediata a las aristas de absorción respectivas.
\vskip1.000000\baselineskip
Sorprendentemente resultó a este respecto que
los elementos o sus compuestos pueden clasificarse del modo
siguiente:
- Grupo A:
- Materiales con eficacia relativamente pequeña con valores de N_{rel} < 1,2-1,6 mm de EqPb por 0,1 kg/m^{2} y un incremento de 60-80 kV pequeño o negativo. Entre estos elementos o sus compuestos se cuentan Sn, Bi y W.
- Grupo B:
- Materiales con eficacia relativamente alta con valores de N_{rel} \geq 1,3 mm de EqPb por 0,1 kg/m^{2} y un incremento de 60-80 kV elevado.
En una forma de realización especialmente
preferida de la invención se subdivide por consiguiente el intervalo
energético de 60-140 kV correspondientemente a las
aplicaciones más frecuentes de la radiación X en varios intervalos
parcialmente solapados:
En este intervalo energético tienen lugar
aplicaciones predominantemente odontológicas de la técnica de
radiografía individual y de la pantomografía.
En este intervalo energético se encuentran las
exploraciones radiológicas e intervenciones radiológicas más
frecuentes, como angiografía, tomografía computadorizada,
exploraciones de cateterismo cardiaco, radiología intervencionista,
técnica de alto voltaje torácico.
En este intervalo energético se encuentran la
mayoría de los tomógrafos computadorizados.
Este es un intervalo energético para
aplicaciones especiales, como tomógrafos computadorizados
especiales, mediciones de densidad ósea, técnica de alto voltaje
torácico especial y diagnóstico de medicina nuclear.
El revestimiento de protección exento de plomo
que puede utilizarse solo en un intervalo energético debe
señalizarse correspondientemente por el fabricante.
En el intervalo energético relativamente
estrecho se muestra en la Tabla 2 que del grupo A de elementos el
más eficaz es el Sn. Del grupo B se prefiere el Gd, conduciendo sin
embargo el CsI igualmente a un material substitutivo del plomo con
muy buenas propiedades.
Intervalo energético de 60-125
kV (intervalo de rayos X general):
- \quad
- De la Tabla 2 pueden por ejemplo seleccionarse elementos con bajo y alto incremento del equivalente en plomo ventajosamente de modo que el curso del equivalente en plomo por todo el intervalo permanezca lo más plano posible. A este respecto una cierta sobreelevación a 80 y 100 kV no puede evitarse físicamente.
Por consiguiente de modo óptimo pueden
combinarse uno o más elementos o sus compuestos del grupo A con uno
o más elementos o sus compuestos del grupo B, realizándose la
elección según la eficiencia del apantallamiento, según la
accesibilidad del respectivo elemento o de su compuesto y según un
curso lo más constante posible del equivalente en plomo.
Aquí se da una dependencia de la proporción de
los elementos A o de sus compuestos de aquella de los elementos B o
de sus compuestos. Así, en el caso de un aumento de la proporción de
un elemento B también debe aumentarse claramente la proporción en
peso relativa de un elemento A con comportamiento energético opuesto
para mantener el curso del equivalente en plomo a lo largo de la
energía lo más plano posible.
Por ejemplo, con una proporción de más del 20%
en peso de elementos B o de sus compuestos debería aumentarse la
proporción de Sn o Bi por encima del 40% en peso para asegurar una
pequeña dependencia energética.
Intervalo energético de 100-140
kV:
Este es el intervalo energético para la mayoría
de los nuevos tomógrafos computadorizados.
Pueden conseguirse elevados efectos de
protección o bajos pesos por m^{2} utilizando los elementos o sus
compuestos que despliegan su máximo efecto de apantallamiento
especialmente en este pequeño intervalo energético. Por motivos de
la accesibilidad debería combinarse una mayor proporción de los
elementos o de sus compuestos del grupo A con una proporción menor
de los elementos o de sus compuestos del grupo B, no siendo esencial
en este caso aquí un curso energético plano del equivalente en
plomo debido al intervalo energético relativamente pequeño.
Intervalo energético de 125-150
kV:
Este intervalo se refiere a aplicaciones
especiales en radiología y medicina nuclear. El peso por m^{2}
del revestimiento de protección contra radiaciones no ocupa en este
intervalo un puesto destacado en la optimización, pues el
revestimiento de protección por regla general aquí se lleva solo
poco tiempo o se usan pantallas de protección contra radiaciones
estacionarias.
La elección de los elementos o de sus compuestos
se efectúa conforme a los criterios anteriormente indicados.
Proporcionan muy buenos resultados el Gd y el Er en combinación con
Bi. El efecto del W es muy pequeño en este intervalo.
Resumiendo, puede pues establecerse que la
composición de materiales de protección para distintos intervalos
energéticos puede optimizarse adecuadamente por escisión a las
aplicaciones de rayos X que se dan más frecuentemente.
En otra forma de realización preferida de la
invención el material substitutivo del plomo presenta una estructura
de al menos dos capas de protección separadas o unidas entre sí de
distinta composición, constando en al menos una capa al menos el
50% del peso total solo de un elemento del grupo de Sn, W y Bi o de
sus compuestos.
En otra forma de realización preferida de la
invención el material substitutivo del plomo está caracterizado
porque comprende una estructura de al menos dos capas de protección
separadas o unidas entre sí de distinta composición, comprendiendo
la(s) capa(s) de protección más alejada(s) del
cuerpo predominantemente los elementos o sus compuestos con mayor
rendimiento de fluorescencia de rayos X y la(s)
capa(s) de protección más próxima(s) al cuerpo los
elementos o sus compuestos con menor rendimiento de fluorescencia de
rayos X.
En la irradiación de materiales con radiación X
se induce una radiación X característica como radiación de
fluorescencia. El rendimiento de fluorescencia depende del número
atómico. Esta proporción de fluorescencia conduce a una exposición
a la radiación adicional de la piel y de los órganos que se
encuentran inmediatamente debajo. Por mediciones en revestimiento
de protección se ha determinado que fluorescen especialmente
fuertemente los elementos con menores números atómicos, en el
presente caso pues en especial el Sn. En una estructura
estratificada del material de protección contra radiaciones puede
realizarse ventajosamente una estratificación de los elementos de
modo que los elementos con menor rendimiento de fluorescencia se
encuentren en el lado de la piel.
La proporción de fluorescencia, también
denominada factor "build-up" (de aumento), de
materiales de protección exentos de plomo comerciales habituales
(material B) está representada en la Tabla 3 siguiente en
comparación con un material estructurado por capas conforme al
principio aquí descrito (material A). Como puede verse, el factor
de aumento puede alcanzar valores de hasta 1,42. Es decir, la piel
en este caso se carga en un 42% más por la proporción de
fluorescencia.
En otra forma de realización especialmente
preferida de la invención el material substitutivo del plomo está
caracterizado porque presenta una estructura de capas de protección
de distinta composición.
El material substitutivo del plomo puede
comprender una estructura de al menos dos capas de protección
separadas o unidas entre sí de distinta composición, comprendiendo
la(s) capa(s) de protección más alejada(s) del
cuerpo predominantemente los elementos de menor número atómico o
sus compuestos y la(s) capa(s) de protección más
próxima(s)
al cuerpo predominantemente los elementos de mayor número atómico o sus compuestos.
al cuerpo predominantemente los elementos de mayor número atómico o sus compuestos.
El material substitutivo del plomo puede también
estar caracterizado porque una capa débilmente radiactiva está
insertada entre dos capas de protección no radiactivas separadas o
unidas con la capa radiactiva.
También pueden utilizarse como elementos o sus
compuestos del grupo B para el apantallamiento de radiación de alta
energía los actínidos torio o uranio, el último p.ej. como uranio
empobrecido. Estos poseen un elevado efecto de apantallamiento en
el intervalo energético de 125-150 kV, sin embargo
ellos mismos son débilmente radiactivos.
El efecto de la radiación natural puede
atenuarse insertando la capa radiactiva entre dos capas no activas
de Bi.
La proporción de la exposición natural por torio
o uranio debería ser en la mayoría de los casos pequeña y por
consiguiente despreciable. Debe efectuarse aquí una ponderación de
las ventajas, pues las ventajas que se producen por la eliminación
del plomo y por el mayor efecto de protección deben contraponerse a
la pequeña exposición natural.
En otra forma de realización preferida de la
invención el material substitutivo del plomo está caracterizado
porque los metales o compuestos metálicos están granulados y sus
tamaños de grano presentan un percentil 50 conforme a la siguiente
fórmula
en la que significan D_{50} el
percentil 50 de la distribución granulométrica, del espesor de capa
en mm y p la proporción en peso del respectivo componente del
material en el peso total y el percentil 90 de la distribución
granulométrica D_{90} es \leq 2 \cdot
D_{50}.
En las mediciones del equivalente en plomo en
capas de protección compuestas por polvos metálicos o polvos de
compuestos metálicos, resulta sorprendentemente que la permeabilidad
a las radiaciones de la capa compuesta por substancias granulares
es mayor en comparación con una capa laminar con la misma ocupación
másica. Esto concierne principalmente al intervalo energético
inferior de 60-80 kV. A mayores energías las
diferencias de permeabilidad locales, es decir el contraste
radiológico, se hacen crecientemente menores.
Por ejemplo, con una proporción de Sn del 30% =
0,3 y un espesor de capa de 0,4 mm
El percentil 90 de la distribución
granulométrica no debería ser además mayor de 2 \cdot D_{50} =
24 \mum.
Los materiales con poca proporción en peso deben
poseer por consiguiente también un tamaño de grano pequeño, es
decir estar divididos muy finamente, para desplegar un efecto de
protección óptimo.
Aprovechando este efecto puede reducirse aún más
el peso de un revestimiento de protección contra radiaciones.
El material substitutivo del plomo conforme a la
invención después del mezclado del material de matriz de silicona y
de los metales/compuestos metálicos de un modo conocido de por sí,
después de lo que se obtiene una mezcla homogénea, se procesa
adicionalmente y se endurece, formándose un material compacto,
elástico, en una forma deseada. son técnicas de procesamiento
adicional por ejemplo la extrusión, la fundición inyectada, el
calandrado, la deformación por compresión o el procedimiento de
moldeo por transferencia. En una forma de realización preferida, el
material substitutivo del plomo se prevé el material substitutivo
del plomo conforme a la invención como materiales en banda que se
cortan o similar en la forma deseada por técnicas conocidas de por
sí.
El material conforme a la invención puede
utilizarse ventajosamente por ejemplo en guantes de protección,
delantales de protección, cubiertas para pacientes, protección de
gónadas, protección de ovarios, placas de protección dental,
protección estacionaria para la parte inferior del cuerpo,
sombreretes para mesas, paredes de protección contra radiaciones o
cortinas de protección contra radiaciones estacionarias o
móviles.
A continuación se explicará la invención más
detalladamente con ayuda de ejemplos con referencia al dibujo. En
el dibujo muestran:
Fig. 1: un material substitutivo del plomo
(referencia) con 22% en peso de estaño, 27% en peso de volframio,
4% en peso de erbio y15% en peso de material de matriz de
silicona,
Fig 2: el material substitutivo del plomo
conforme a la invención con 20% en peso de estaño, 36% en peso de
volframio, 29% en peso de bismuto y15% en peso de material de matriz
de silicona y
Fig. 3: los pesos por m^{2} relativos
calculados de un revestimiento de protección con equivalentes en
plomo nominales de 0,5 mm conforme a los Ejemplos 3, 4 y 6 en
comparación con un delantal de protección con 0,5 mm de equivalente
en plomo.
(Referencia)
La Figura 1 muestra un material substitutivo del
plomo con 22% en peso de estaño, 27% en peso de volframio, 4% en
peso de erbio y 15% en peso de material de matriz de silicona. Este
material substitutivo del plomo está señalado en la Figura 1 con 2.
Con 1 está señalado un material comercial de composición 65% en peso
de antimonio, 20% en peso de volframio y 15% en peso de material de
matriz.
La Figura 1 muestra una comparación del peso de
materiales substitutivos del plomo a un equivalente en plomo
nominal de 0,5 mm.
En la Figura 1 puede verse que el peso por
m^{2} necesario para alcanzar un equivalente en plomo nominal de
0,5 mm entre 100 y 140 kV con el material aquí descrito solo aumenta
aproximadamente un 7%, mientras que el aumento con el material de
comparación es notablemente mayor.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 2 muestra el material substitutivo del
plomo conforme a la invención con 20% en peso de estaño, 36% en
peso de volframio, 29% en peso de bismuto y 15% en peso de material
de matriz de silicona. Este material substitutivo del plomo está
señalado en la Figura 2 con 2. Con 1 está señalado un material
comercial de composición 70% en peso de estaño, 10% en peso de
bario y 20% en peso de material de matriz.
La Figura 2 muestra una comparación del peso de
materiales substitutivos del plomo a un equivalente en plomo
nominal de 0,5 mm.
\newpage
En la Figura 2 puede verse que el peso por
m^{2} necesario para alcanzar un equivalente en plomo nominal de
0,5 mm entre 100 y 140 kV con el material conforme a la invención
solo aumenta aproximadamente un 9%, mientras que el aumento con el
material de comparación asciende aprox. el 60%.
\vskip1.000000\baselineskip
(Referencia)
Delantal de protección contra radiaciones ligero
exento de plomo para el sector dental de equivalente en plomo
nominal de 0,5 mm de Pb entre 60-90 kV.
Se fabricó un delantal de protección contra
radiaciones exento de plomo constituido por 59% en peso de Sn, 24%
en peso de Gd, 1% en peso de W y 16% en peso de material de matriz
de silicona.
El efecto de protección contra radiaciones
correspondió al de un delantal de plomo correspondiente a un peso
por m^{2} reducido aproximadamente un 35% de solo 4,4
kg/m^{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
(Referencia)
Delantal de protección contra radiaciones ligero
exento de plomo para el intervalo de aplicación de
60-125 kV.
Se fabricó un delantal de protección contra
radiaciones constituido por 50% en peso de Sn, 11% en peso de W,
23% en peso de Gd y16% en peso de material de matriz de
silicona.
De este modo resultaron para un equivalente en
plomo nominal de 0,5 mm de plomo un peso por m^{2} de 4,5
kg/m^{2}, para un equivalente en plomo nominal de 0,35 mm de plomo
un peso por m^{2} de 3,3 kg/m^{2} y para un equivalente en
plomo nominal de 0,25 mm de plomo un peso por m^{2} de 2,4
kg/m^{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
(Referencia)
Delantal de protección contra radiaciones ligero
exento de plomo para el intervalo de aplicación de
60-125 kV.
Se fabricó un delantal de protección contra
radiaciones constituido por 40% en peso de Bi, 20% en peso de Sn,
24% en peso de Gd y16% en peso de material de matriz de
silicona.
De este modo resultó para un equivalente en
plomo nominal de 0,5 mm un peso por m^{2} de 5,0 kg/m^{2}.
Los delantales de protección contra radiaciones
exentos de plomo comerciales habituales presentan a equivalentes en
plomo nominales de 0,50 mm pesos por m^{2} de 5,4 a 6,1
kg/m^{2}. El material de plomo-goma habitual
posee un peso por m^{2} de 6,75 kg/m^{2}.
Con ello queda claro la ventaja esencial de la
presente invención, conforme a la que el revestimiento de protección
puede hacerse considerablemente más ligero. Esto es una ventaja muy
substancial en especial en aplicación de múltiples horas.
Si el usuario trabaja con tensiones de tubo de
80-100 kV el equivalente en plomo está además
aproximadamente un 20% por encima del valor nominal de 0,5 mm de
Pb. Esto significa una protección contra radiaciones incrementada
adicionalmente.
\vskip1.000000\baselineskip
(Referencia)
Delantal de protección contra radiaciones ligero
exento de plomo para la tomografía computerizada.
Se fabricó un delantal de protección contra
radiaciones constituido por 40% en peso de Bi, 10% en peso de W,
34% en peso de Gd y16% en peso de material de matriz de
silicona.
Resultó para un equivalente en plomo nominal de
0,5 mm un sorprendentemente bajo peso por m^{2} de solo 4,6
kg/m^{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
(Referencia)
Delantal ligero exento de plomo para
aplicaciones de medicina nuclear.
Se fabricó un delantal de medicina nuclear
constituido por 50% en peso de Bi, 25% en peso de Gd, 9% en peso de
Er y16% en peso de material de matriz de silicona.
El peso por m^{2} ascendió para un equivalente
en plomo nominal de 0,5 mm a 4,8 kg/m^{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 3 muestra los pesos por m^{2}
relativos calculados de revestimiento de protección con equivalentes
en plomo nominales de 0,5 mm conforme a los Ejemplos 3, 4 y 6 en
comparación con un delantal de plomo con 0,5 mm de equivalente en
plomo. En la representación puede verse que los delantales de
protección para aplicación dental, tomografía de rayos X general y
computerizada (TC) presentan respectivamente en los intervalos
energéticos previstos el peso por m^{2} más bajo.
Claims (18)
1. Material substitutivo del plomo para fines de
protección contra radiaciones en el intervalo energético de un tubo
de rayos X con una tensión de 60-140 kV,
comprendiendo el material substitutivo del plomo para equivalentes
en plomo totales nominales de 0,25-2,00 mm
12-22% en peso de un material
basado en silicona,
1 -39% en peso de Sn o compuestos de Sn,
16-60% en peso de W o compuestos
de W y
16-60% en peso de Bi o
compuestos de Bi.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Material substitutivo del plomo para fines de
protección contra radiaciones en el intervalo energético de un tubo
de rayos X con una tensión de 60-140 kV,
comprendiendo el material substitutivo del plomo para equivalentes
en plomo totales nominales de 0,25-2,00 mm
12-22% en peso de un material
basado en silicona,
40-60% en peso de Sn o
compuestos de Sn,
7-15% en peso de W o compuestos
de W y
7-15% en peso de Bi o compuestos
de Bi.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Material substitutivo del plomo conforme a
una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el
material substitutivo del plomo comprende adicionalmente hasta 40%
en peso de uno o más de los siguientes elementos Er, Ho, Dy, Tb,
Gd, Eu, Sm y/o de sus compuestos y/o de CsI.
4. Material substitutivo del plomo conforme a la
reivindicación 3, caracterizado porque el material
substitutivo del plomo comprende adicionalmente hasta 20% en peso
de los elementos y/o de sus compuestos y/o de CsI.
5. Material substitutivo del plomo conforme a la
reivindicación 4, caracterizado porque el material
substitutivo del plomo comprende adicionalmente hasta 8% en peso de
los elementos y/o de sus compuestos y/o de CsI.
6. Material substitutivo del plomo conforme a
una las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el
material substitutivo del plomo comprende adicionalmente hasta 40%
en peso de uno o más de los siguientes elementos Ta, Hf, Lu, Yb y/o
de sus compuestos.
7. Material substitutivo del plomo conforme a la
reivindicación 6, caracterizado porque el material
substitutivo del plomo comprende adicionalmente hasta 20% en peso
de los elementos y/o de sus compuestos.
8. Material substitutivo del plomo conforme a la
reivindicación 7, caracterizado porque el material
substitutivo del plomo comprende adicionalmente hasta 8% en peso de
los elementos y/o de sus compuestos.
9. Material substitutivo del plomo conforme a
una las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el
material basado en silicona comprende caucho de silicona.
10. Material substitutivo del plomo conforme a
la reivindicación 9, caracterizado porque el caucho de
silicona comprende caucho de dimetilsilicona, caucho de
fenilmetilsilicona, caucho de fenilsilicona y caucho de
polivinilsilicona.
11. Material substitutivo del plomo conforme a
una las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque
comprende cargas y adyuvantes de procesamiento.
12. Material substitutivo del plomo conforme a
una las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque
comprende una estructura de capas de protección de distinta
composición.
13. Material substitutivo del plomo conforme a
la reivindicación 12, caracterizado porque comprende una
estructura de al menos dos capas de protección separadas o unidas
entre sí de distinta composición, comprendiendo la(s)
capa(s) de protección más alejada(s) del cuerpo predominantemente los elementos de menor número atómico o sus compuestos y la(s) capa(s) de protección más próxima(s) al cuerpo predominantemente los elementos de mayor número atómico o sus compuestos.
capa(s) de protección más alejada(s) del cuerpo predominantemente los elementos de menor número atómico o sus compuestos y la(s) capa(s) de protección más próxima(s) al cuerpo predominantemente los elementos de mayor número atómico o sus compuestos.
14. Material substitutivo del plomo conforme a
la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque comprende una
estructura de al menos dos capas de protección separadas o unidas
entre sí de distinta composición, constando en al menos una capa al
menos el 50% del peso total solo de un elemento del grupo de Sn, W y
Bi o de sus compuestos.
15. Material substitutivo del plomo conforme a
la reivindicación 13, caracterizado porque comprende una
estructura de al menos dos capas de protección separadas o unidas
entre sí de distinta composición, comprendiendo
la(s) capa(s) de protección más alejada(s) del cuerpo predominantemente los elementos o sus compuestos con mayor rendimiento de fluorescencia de rayos X y la(s) capa(s) de protección más próxima(s) al cuerpo los elementos o sus compuestos con menor rendimiento de fluorescencia de rayos X.
la(s) capa(s) de protección más alejada(s) del cuerpo predominantemente los elementos o sus compuestos con mayor rendimiento de fluorescencia de rayos X y la(s) capa(s) de protección más próxima(s) al cuerpo los elementos o sus compuestos con menor rendimiento de fluorescencia de rayos X.
16. Material substitutivo del plomo conforme a
una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque una
capa débilmente radiactiva está insertada entre dos capas de
protección no radiactivas separadas o unidas con la capa
radiactiva.
17. Material substitutivo del plomo conforme a
una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque los
metales o compuestos metálicos están granulados y sus tamaños de
grano presentan un percentil 50 conforme a la siguiente fórmula
en la que
significan
D_{50} el percentil 50 de la distribución
granulométrica,
d el espesor de capa en mm y
p la proporción en peso del respectivo
componente del material en el peso total, y el percentil 90 de la
distribución granulométrica D_{90} es \leq 2 \cdot
D_{50}.
18. Revestimiento de protección contra
radiaciones de material substitutivo del plomo conforme a una de las
reivindicaciones 1 a 17.
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