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.
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.
TABLA 1
1
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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.
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TABLA 2
2
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:
1. Intervalo energético de 60-90 kV
En este intervalo energético tienen lugar aplicaciones predominantemente odontológicas de la técnica de radiografía individual y de la pantomografía.
2. Intervalo energético de 60-125 kV
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.
3. Intervalo energético de 100-125 kV
En este intervalo energético se encuentran la mayoría de los tomógrafos computadorizados.
4. Intervalo energético de 125-150 kV
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.
TABLA 3
3
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.
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
4
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
5
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.
Ejemplo 1
(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.
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Ejemplo 2
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%.
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Ejemplo 3
(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}.
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Ejemplo 4
(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}.
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Ejemplo 5
(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.
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Ejemplo 6
(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}.
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Ejemplo 7
(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}.
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Ejemplo 8
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.
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.
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
6
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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