KR101145704B1 - 방사선 차폐 시트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선 차폐 시트 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체 및 환경에 유해한 납을 사용하지 않으면서도 방사선 차폐 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 방사선 차폐 시트 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 인체에 유해한 납을 사용하지 않으면서도 방사선 차폐능을 유지하여 방사선에 노출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 가공도 용이하고 몸에 착용할 때의 중량도 감소시킬 수 있도록 한 방사선 차폐 시트 제조방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 젤 형태의 실리콘 폴리머에 분말 상태인 황산바륨을 1:2.8-4.2의 비율로 혼합시키는 단계와,
상기한 혼합 후 실리콘 폴리머에 대해 토르말린을 1:0.8-1.2의 비율로 혼합하는 단계와,
상기한 토르말린의 혼합 후 그 혼합물에 실리콘 경화촉진제를 혼합하는 단계와,
상기한 실리콘 경화촉진제의 혼합 후 실리콘 폴리머, 황산바륨, 토르말린, 실리콘 경화촉진제가 혼합된 혼합물을 시트형태로 만들고 일정 크기로 절단하는 단계와,
상기한 시트 제작 후 실리콘 경화촉진제가 경화되는 온도에서 유압프레스로 압착하여 경화시키면서 얇게 성형하여 시트로 제작하는 단계로 구성함을 특징으로 한다.

Description

방사선 차폐 시트 제조방법{RADIATION SHIELD SHEET MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 방사선 차폐 시트 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체 및 환경에 유해한 납을 사용하지 않으면서도 방사선 차폐 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 방사선 차폐 시트 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 방사선의 차폐를 위해서는 의료분야, 방사선분야등과 같은 전분야에서 대부분 재료가 납으로 이루어진 것을 사용하고 있다.

상기한 납에 대한 유해성은 이미 많이 알려져 있으며, 중금속으로 분류되어 관리되고 있으며 체내 흡수 등 다양한 면에서 위험성을 내포하고 있다.

그래서, 방사선을 다루는 영상의학과에서는 의료방사선의 차폐를 위해 환자, 보호자, 방사선사, 의료인이 납 방호복의 일종인 에이프런(Apron)을 착용하게 되는 바, 상기한 방호복의 재료는 대부분이 납을 가공하여 제작한 것이다.

또한, 영상의학과 검사실인 촬영실의 차폐에 사용되는 벽, 바닥, 출입문 재료 또한 납을 포함하여 제작되는바, 납이 방사선차폐물로 많이 이용되는 가장 큰 이유는 경제적인 측면의 의료방사선 차폐능과 물질의 가공성이 우수하기 때문이다.

그러나, 상기한 바와 같이 납을 사용한 에이프런을 방사선사, 환자들이 몸에 걸치게 되면 그 무게가 10Kg 정도로 무겁고 인체에 유해한 문제가 있고, 방사선실의 벽, 문등을 납을 포함한 재료로 제작하게 되면 호흡기를 통해 납을 흡입하게 되어 납중독 등의 발생이 우려되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인체에 유해한 납을 사용하지 않으면서도 방사선 차폐능을 유지하여 방사선에 노출되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 가공도 용이하고 몸에 착용할 때의 중량도 감소시킬 수 있도록 한 방사선 차폐 시트 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 젤 형태의 실리콘 폴리머에 분말 상태인 황산바륨을 1:2.8-4.2의 비율로 혼합시키는 단계와,

상기한 혼합 후 실리콘 폴리머에 대해 토르말린을 1:0.8-1.2의 비율로 혼합하는 단계와,

상기한 토르말린의 혼합 후 그 혼합물에 실리콘 경화촉진제를 혼합하는 단계와,

상기한 실리콘 경화촉진제의 혼합 후 실리콘 폴리머, 황산바륨, 토르말린, 실리콘 경화촉진제가 혼합된 혼합물을 시트형태로 만들고 일정 크기로 절단하는 단계와,

상기한 시트 제작 후 실리콘 경화촉진제가 경화되는 온도에서 유압프레스로 압착하여 경화시키면서 얇게 성형하여 시트로 제작하는 단계로 구성함을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은 황산바륨을 실리콘 폴리머에 혼합시켜서 방사선 차폐 시트를 제작함으로써, 방사선 차폐율은 납보다 우수하면서도 가볍고 인체에 무해하여 사용이 편리하고 건강에도 아무런 해를 주지 않도록 하는 잇점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방사선 차폐 시트 제조방법을 도시한 플로우차트,

도 1은 본 발명에 따른 방사선 차폐 시트 제조방법을 도시한 플로우차트이다.

1) 소련공정

황산바륨(BaSO4)을 분말화시키는 공정으로서, 이는 롤러(MILL ROLLER) 간격을 0.1mm로 하여 120분간 실시하게 되는바, 상기한 분말의 입자는 대략 3미크론(㎛) 이하가 된다.

물론, 상기한 황산바륨은 백색의 분말 또는 무정형의 결정으로 무미?무취이며, 천연에서는 중정석으로 산출되고, 비중은 4.25~4.5이며 1,600℃에서 분해되는 물질이다.

또한, 물?에탄올?에테르?클로로포름에 전혀 녹지 않으며, 산이나 알칼리에도 녹지 않는다.

그러나 뜨거운 진한 황산에는 녹는다.

2) 혼합공정

젤 형태의 실리콘 폴리머에 상기한 소련공정에서 분말화된 황산바륨을 혼합시키는 공정으로서, 믹싱롤러(MIXING ROLLER)장치에서 롤러(ROLLER)의 온도는 50도로 유지하고 롤러의 간격은 5mm로 하며 30분간 혼합시켜서 균일하게 한다.

상기에서 롤러(ROLLER)의 온도는 롤러의 표면온도를 말하는 것이다.

상기한 젤 형태의 실리콘 폴리머와 황산바륨의 혼합비율은 실리콘 폴리머 100g에 대해 황산바륨 350g으로 혼합을 하게 되면 최적의 결과를 얻지만, 실리콘 폴리머와 황산바륨의 비율을 1:2.8-4.2의 비율내에서 배합하면 안정적인 결과를 나타내게 된다.

3) 토르말린 혼합공정

상기한 혼합공정이 끝난 후 토르말린을 혼합시키는 공정으로서, 믹싱롤러(MIXING ROLLER)장치에서 롤러(ROLLER)의 온도는 50도로 유지하고 롤러(ROLLER)의 간격은 5mm로 하여 혼합시간은 30분으로 하여 혼합시킨다.

여기서, 젤 형태의 실리콘 폴리머 100g에 대해 황산바륨 350g이 혼합되어 만들어진 혼합물에 토르말린 100g이 혼합되면 최적의 결과를 얻게 되는바, 실리콘 폴리머와 토르말린을 1:0.8-1.2의 비율내에서 배합하면 안정적인 결과를 얻게 된다.

상기한 토르말린은 방사선 차폐를 시킬 수 있으나 주 목적은 실리콘 폴리머와 황산바륨이 혼합되어 발생되는 공극에 상기한 혼합성이 우수한 토르말린이 상기한 공극을 메워주어 방사선 차폐가 원활히 이루어지도록 하기 위한 것이다.

4) 촉진제 혼합공정

실리콘(SILICON) 경화촉진제인 RC-4를 혼합시키는 공정으로서, 상기한 공정에서 경화촉진제에 의해 실리콘에 탄성이 형성되는바, 실리콘 폴리머 100g에 대해 실리콘 경화촉진제를 3.2g으로 혼합하게 되면 최적의 결과를 얻게 되지만, 실리콘 폴리머와 실리콘 경화촉진제를 1:0.026-0.039의 비율내에서 배합하면 안정적인 결과를 얻게 된다.

여기서, 실리콘 경화촉진제는 믹싱롤러장치에서 롤러의 온도는 50도로 유지하고 롤러의 간격은 5mm로 하여 혼합시간은 10분으로 하여 혼합시킨다.

상기한 실리콘 경화촉진제는 150도 이상에서 경화가 이루어지므로 후에 이루어지는 성형단계에서 경화가 이루어지게 될 것이다.

여기서, 상기한 바와 같이 각각의 조성물을 실리콘 폴리머와 황산바륨과 코르말린 및 실리콘 경화촉진제를 1:2.8-4.2:0.8-1.2:0.026-0.039의 비율로 나타낼수 있다.

물론, 최적의 배합비율은 실리콘 폴리머와 황산바륨과 토르말린 및 실리콘 경화촉진제를 1:3.5:1:0.032의 비율로 배합한다.

5) 실리콘 시트 형성공정

상기와 같이 실리콘 폴리머에 황산바륨, 토르말린 및 실리콘 경화촉진제가 혼합이 되면 혼합된 실리콘을 시트형태로 형성시키게 되는바, 상기한 시트의 규격은 두께 2t~6t로 형성되며 가로500mm와 세로800mm의 롤 형태로 반고체상태의 시트로 형성이 된다.

6). 실리콘 숙성공정

25도에서 24시간 숙성공간에서 숙성을 시키게 되는바, 상기한 숙성은 혼합물의 결합구조를 안정화시키는 작업이다.

7) 재단공정

상기한 실리콘 시트를 차폐에 적용되는 용도에 맞게 컷팅머신에 의해 컷팅을 하여 차폐시트로 재단을 하게 된다.

8) 성형 공정

상기와 같이 재단된 차폐시트는 250ton의 1~2기압의 진공성형 유압프레스에 의해 160도의 온도에서 300초간 압착되어 차폐시트가 경화되어(실리콘 소재가 경화되어 굳어진다.) 완성되는바, 상기한 시트는 금형형틀에 의해 2~5t의 두께로 완성된다.

한편 상기한 실리콘 소재에 형성된 기포는 유압프레스에 의해 압착되면서 기포가 제거가 된다.

(방사선 차폐 실험)

상기한 바와 같은 공정을 통해 생산된 차폐시트는 실리콘 폴리머 100g, 황산바륨 350g, 토르말린 100g, 실리콘 경화촉진제 3.2g을 함유하는 것으로서, 이를 한국산업표준에 X선 방호용품류의 납당량 시험방법(KS A 4025 : 1990, 2005년 확인)과 동일한 실험방법을 준수하여 시험하였다.

그리고 친환경 소재로 제작된 차폐 시트의 차폐성능을 알아보기 위하여 진단용 X선 발생장치의 실효에너지(Effective Energy)를 측정하여 이용하였다.

(방사선 차폐 실험에 사용된 장치)

1) 진단용 X-선발생장치; DK-525, 125kV-500mA, Toshiba E7239X

2) Exposure and Exposure rate meter(192X, Capintec)

3) Ion Chamber(Model PM-30, PR-18)

4) 반가층 측정용 Al 흡수체 300 ㎜ × 300 ㎜ × 10 ㎜ 10개

5) 부가필터 0.1 mmCu 2개

6) 의료방사선 차폐 시트 샘플

비교실험을 위해 본 발명의 실리콘 폴리머에 황산바륨을 혼합하여 제작된 시트와 병원의 촬영실에서 사용하고 있는 에이프런을 대조군으로 실험하였다.

실험조건으로 관전류 200 mA, 조사시간 0.1 sec, 고유필터 0.7 mmAl에서 관전압 100 kVp, 부가여과판 0.2 mmCu가 있는 경우에 실효에너지 45.01keV의 조건에서 각종 방사선 차폐시트(500 ㎜ × 500 ㎜)에 대한 차폐율이 하기한 표1에 개시되어 있다.

차폐 시트가 없는 경우의 조사량은 평균 0.543mR로 측정되었으며, 먼저 실리콘 재질의 조사량 평균은 0.013 mR의 투과선량으로 측정되어 차폐율이 가장 높은 98%를 나타내어 차폐율이 매우 좋았다.

실리콘 재질 시트의 유연성과 가공성, 내구성을 고려하여 제작하였으므로 두께에 대한 큰 불편한 점은 없다.

그리고 현재 병원의 촬영실에서 사용하고 있는 에이프런을 대상으로 무작위 추출하여 실험한 결과는 94%의 차폐율을 나타냄을 알 수 있었다.

물질명	두께(mm)	조사량(Exposure)mR				차폐율%
		1	2	3	평균
초기선량	-	0.53	0.55	0.55	0.543	-
Silicon	4.00	0.01	0.02	0.01	0.013	98
Lead	4.00	0.04	0.03	0.04	0.033	94

상기한 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의해 생산된 방사선 시트는 납보다 가볍고 인체에 무해하며 납보다 방사선 차폐율이 높게 나타나는 것으로 그 효과가 매우 우수한 것입니다.

Claims (5)

1. 젤 형태의 실리콘 폴리머에 분말 상태인 황산바륨을 1:2.8-4.2의 비율로 혼합시키는 단계와,
   상기한 혼합 후 실리콘 폴리머에 대해 토르말린을 1:0.8-1.2의 비율로 혼합하는 단계와,
   상기한 토르말린의 혼합 후 그 혼합물에 실리콘 경화촉진제를 혼합하는 단계와,
   상기한 실리콘 경화촉진제의 혼합 후 실리콘 폴리머, 황산바륨, 토르말린, 실리콘 경화촉진제가 혼합된 혼합물을 시트형태로 만들고 일정 크기로 절단하는 단계와,
   상기한 시트 제작 후 실리콘 경화촉진제가 경화되는 온도에서 유압프레스로 압착하여 경화시키면서 얇게 성형하여 시트로 제작하는 단계로 구성함을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   젤 형태의 실리콘 폴리머에 분말 상태인 황산바륨을 1:3.5의 비율로 혼합시키는 단계와,
   상기한 혼합 후 실리콘 폴리머에 대해 토르말린을 1:1 비율로 혼합하는 단계와,
   상기한 토르말린의 혼합 후 그 혼합물에 실리콘 경화촉진제를 혼합하는 단계와,
   상기한 실리콘 경화촉진제의 혼합 후 실리콘 폴리머, 황산바륨, 토르말린, 실리콘 경화촉진제가 혼합된 혼합물을 시트형태로 만들고 일정 크기로 절단하는 단계와,
   상기한 시트 제작 후 실리콘 경화촉진제가 경화되는 온도에서 유압프레스로 압착하여 경화시키면서 얇게 성형하여 시트로 제작하는 단계로 구성함을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기한 황산바륨의 분말 입경은 3미크론 이하인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   실리콘 폴리머에 황산바륨을 혼합시키는 단계와, 토르말린을 혼합하는 단계와, 실리콘 경화촉진제를 혼합하는 단계는 믹싱롤러(MIXING ROLLER)장치에서 롤러(ROLLER)의 표면온도를 50도로 형성하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기한 실리콘 시트 형성 후 25도에서 24시간 숙성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트 제조방법.

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