KR101631313B1 - 표면을 고분자로 둘러싼 텅스텐입자를 함유하는 우수한 차단특성을 가진 납이 없는 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차폐 성능을 극대화한 다층구조 방사선 차폐재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 방사선 차폐 성능을 가지는 다중 크기분포를 가지는 금속 분말 (텅스텐) 표면 위에 고분자 사슬을 중합시키고 이를 같은 고분자 수지 또는 혼화성을 가지는 고분자 수지와 혼합하여 텅스텐 입자가 균일하게 분산될 수 있도록하고 또 핀홀이 없도록 하고 이와 같은 차폐재를 다층으로 적층하거나 청스텐 쉬트와 접합함으로써, 납과 같이 유독한 물질을 사용하지 않으면서 적층구조를 통해 방사선 차폐 성능을 극대화한 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

표면을 고분자로 둘러싼 텅스텐입자를 함유하는 우수한 차단특성을 가진 납이 없는 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 이의 제조 방법 { Multilayered radiation shielding thin-film composite materials made by uniform or multi-sized non-leaded tungsten particles on which polymers were synthesized for uniform dispersion of the particles in the same polymer or compatible polymer}

본 발명은 입자크기가 같거나 서로 다른 평균입자크기를 가지는 텅스텐 입자의 표면에 고분자를 중합시킨 후 이를 같은 고분자와 혼합하거나 혼화성을 가지는 고분자내에 분산시킴으로써 텅스텐 입자의 균일한 분산을 이루며 동시에 핀홀 발생을 방지하고 이들 혼합체를 쉬트나 필름 형태로 가공한 후 이를 텅스텐 쉬트와 접착시켜 차폐 성능을 극대화한 텅스텐입자를 함유하는 납을 사용하지 않는 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 차폐 성능을 극대화한 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는, (a)같거나 서로 다른 크기를 가지는 텅스텐 입자 위에 단량체를 중합시켜 고분자를 생성하여 고분자로 둘러싸인 텅스텐 입자를 제조한 후 (b) 이들 텅스텐 금속 분말을 둘러싸고 있는 고분자 수지와 같거나 혼화성을 가지는 고분자 수지를 인터널 믹서에서 혼합하고, (c) 이를 밀링 머신 또는 핫 프레스로 압착하여 얇은 필름이나 쉬트 형태로 만들거나 (d) 상기 제작한 필름 또는 쉬트를 다층으로 접합시켜 차폐효과를 극대화 시킨 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 그 제조 방법에 관한것이다.

상기 과정을 통해 텅스텐 분말은 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산되며 둘러싸고 있는 고분자와 매트릭스 (모체수지) 고분자가 계면에서 좋은 접착성을 가짐으로써 기존의 단층 고분자-금속 복합재료 차폐재 내부에 존재하는 핀홀 발생을 방지할 수 있고, 또 서로 다른 입자크기를 가지는 텅스텐 분말을 효율적으로 분산시킴으로써 효과적으로 차단성능을 더욱 높일 수 있다. 이렇게 제조된 고분자-금속 복합 차폐재를 단층으로 사용하거나 여러층 적층함으로써, 단층 차폐재에서 일차적으로 차단되고 난 후 투과될 수도 있는 방사선을 다중으로 차폐시켜 차단효과를 극대화 할 수 있다. 본 발명에서 개발한 다층구조 복합 방사선 차폐재는 방사선 환경에서 작업자를 보호할 안전복부터 방사선 발생기기를 차폐할 구조용 재료 및 의료용 방사기기와 의료용 보호복 및 보호장구에 이르기까지 광범위하게 사용될 수 있다.

본 발명은 방사선 차단특성이 우수한 텅스텐 입자를 고분자 매트릭스내에 분산시 서로다른 특성(금속과 고분자)으로 인하여 잘 분산되지 않음으로써 방사선이 투과되어 차단특성이 저하되는 것을 방지하고 방사선 차단특성이 우수한 복합차단재를 개발하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 텅스텐입자의 표면에 촉매를 담지시켜 고분자 사슬을 중합시킴으로써 텅스텐 입자가 고분자 사슬로 둘러싸이게 한후 이를 같은 고분자나 혼화성을 가지는 고분자와 혼합함으로써 텅스텐 입자들이 고분자 모체수지와 좋은 계면접착성을 나타내며 핀홀을 차단함과 동시에 혼화성을 가지는 고분자수지 내에 고르게 분산되게 하고 이를 필름이나 쉬트 형태로 제조하여 차폐 성능을 극대화하는 다층구조 복합 방사선 차폐재 및 이의 제조 방법을 제공한다.

본 발명을 통해 제작된 다층구조 복합 방사선 차폐재는 텅스텐 입자 표면에서 중합된 고분자로 인하여 모체 고분자 수지내에서의 분산성이 좋아지게되고 핀홀을 줄일 수 있어서 그 자체로서 우수한 방사선 차폐 특성을 나타내며 또한 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재를 투과한 방사선은 추가로 접합된 텅스텐 판을 이용해 차단함으로써 X선의 에너지 준위를 가지는 방사선에 대하여 매우 우수한 차폐 성능을 가진다. 따라서 본 발명의 다층구조 방사선 차폐재는 기존의 납과 단층 고분자-금속 복합재료 차폐재가 가지는 문제점들을 동시에 해결함으로써, 방사선 환경에서의 피폭위험으로부터 작업자를 보호할 안전복뿐만 아니라 의료용기기에 사용되는 방사선 발생기기를 외부로부터 차단할 구조용 재료와 의료용 보호복 및 보호장구에 이르기까지 널리 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예 2에서 제작한 다층구조 방사선 차폐재를 도시한 것이다.
[A] 고분자로 둘러싸인 텅스텐 입자가 분포된 복합체와 접합된 텅스텐 쉬트 [B] 서로다른 크기를 가지는 고분자로 둘러싸인 텅스텐 입자가 분포된 복합체와 접합된 텅스텐 쉬트 [C] [B]의 다층구조 복합 방사선 차폐재를 여러 층 적층시킨 복합 방사선 차폐재
도면의 숫자가 의미하는 것은 다음과 같다.
A-1 : 텅스텐 입자
A-2 : 텅스텐 입자 위에 중합된 고분자
A-3 : 고분자 매트릭스
B-1 : 텅스텐 입자
B-2 : 텅스텐 입자 위에 중합된 고분자
B-3 : 고분자 매트릭스
B-4 : 고분자로 둘러 싸인 작은 텅스텐 금속 입자
도 2는 [A] 고분자사슬을 중합시키기 전의 텅스텐 입자 [B] 입자위에 고분자 사슬을 중합시켜 이들 고분자 사슬이 텅스텐 입자를 둘러싸고 있는 고분자 텅스텐 복합체
도 3은 텅스텐 금속입자가 분산된 차폐재의 단면을 주사전자현미경으로 찍은 사진이다. [A] 텅스텐 입자가 분산된 복합체 [B] 고분자로 둘러싸인 서로 다른 크기를 가지는 텅스텐 입자들이 분산된 복합체.

본 발명의 다층구조 방사선 차폐재의 제조방법은 텅스텐 입자를 촉매 및 부촉매와 반응시키는 담지 텅스텐 입자 준비단계; 상기 담지 텅스텐 입자의 표면에서 단량체를 중합하여 고분자로 둘러싸인 텅스텐 입자를 제조하는 고분자-텅스텐 복합체 제조단계; 상기 고분자-텅스텐 복합체를 모체수지에 분산시켜 시트 또는 필름의 박막 형태로 제조하는 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재 제조단계; 및 상기 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재를 텅스텐 시트와 다층으로 적층하는 적층단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 고분자는 폴리에틸렌일 수 있으며, 상기 모체수지는 상기 고분자와 동일하거나, 아크릴 고무, 실리콘 고무 및 포스파진 고무를 포함하는 저온 성형이 가능한 열가소성 수지 또는 폴리올레핀 엘라스토머의 단독 수지이거나 이들이 폴리비닐아세테이트와 혼합된 수지일 수 있고, 상기 텅스텐 입자는 둘 이상의 평균 크기 분포를 가지는 입자들의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따른 다층구조 방사선 차폐재의 제조방법의 상기 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재 제조단계;는 고분자-텅스텐 복합체를 모체수지와 트윈-스크류 인터널 믹서에서 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 롤 밀링 머신 또는 핫 프레스를 이용하여 시트 또는 필름의 박막 형태로 제조하는 단계;를 포함할 수 있고, 상기 적층단계;는 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재와 텅스텐 시트의 접합면에 저에너지 이온빔, 플라즈마 또는 이들의 복합빔을 조사하는 표면처리 단계; 및 핫 프레스를 이용하여 압착하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 발명을 실현하기 위한 다층구조 방사선 차폐재의 구성 부분으로서 차폐성능을 나타내는 텅스텐 입자의 표면위에 고분자 수지를 중합하여 고분자로 둘러싸이게 한 후 이를 같은 고분자 수지 또는 혼화성을 가지는 고분자수지 내에 분산시킨 것을 특징으로 하는 복합 방사선 차폐재는, 전체 무게비로써 고분자 수지 100 중량부에 대하여 서로 다른 크기를 가지는 텅스텐입자들의 혼합체 100-400 중량부, 산화 방지제 10-20 중량부, 윤활제 15-25 중량부로 이루어지도록 한다. 상기 혼합용 고분자 수지는 텅스텐 입자를 둘러싸고 있는 고분자수지와 같거나 또는 이들과 상용성을 가지거나 혼화성을 보이는 폴리올레핀, 폴리 올레핀 엘라스토머(poly olefin elastomer)이거나 실리콘고무, 아크릴고무 또는 다른 종류의 저온 가공가능 열가소성수지이거나 고분자혼합체 (블렌드)로서 이들과 폴리바이닐아세테이트 (polyvinylacetate) 와의 혼합물 등이 바람직하다. 상기 고분자-텅스텐 입자 복합 방사선 차폐재는 (a) 같거나 서로 다른 크기를 가지는 텅스텐입자 표면에 고분자 수지를 중합시키는 단계, (b) 고분자 수지로 둘러 싸인 텅스텐 입자와 같은 종류의 고분자 또는 그 고분자와 혼화성을 가지는 고분자, 산화 방지제, 윤활제 등을 트윈-스크류 인터널 믹서에서 혼합하는 단계, (c) 상기 (b) 단계를 거친 혼합물을 롤 밀링 머신으로 가공하거나 핫 프레스를 통해 압착하여 필름 또는 쉬트를 제조하는 단계,(d) 상기 (c) 단계를 거쳐서 텅스텐 입자가 균일하게 분산된 쉬트 또는 필름 형태의 차폐재를 제조하고 이를 다층으로 적층 접합시킴으로써 차단율을 극대화 하는 단계로 이루어 져 있다 (도면 1).

상기 혼합하는 고분자 수지의 경우, 화학적으로 안정하여 쉽게 물성의 악화가 일어나지 않고, 낮은 온도에서 가공할 수 있으며, 금속 분말을 균일하게 분산시킬 수 있을 정도의 점도를 가지고, 기계적으로 유연하여 원하는 대로 모양을 변형시킬 수 있는 열가소성수지로서 탄소의 단일결합(C-C) 위주로 주사슬이 형성되어 있는 폴리올레핀 계열의 고분자 수지 중에서 텅스텐 입자위에서 중합시킨 고분자와 같거나 혼화성을 가짐으로써 좋은 접착과 균일한 분산을 이룰 수 있는 고분자 수지가 적합하다. 본 실시예에서는 중합시킨 고분자로써 폴리에틸렌을 예로 들었으며 이와 혼화성을 가지는 폴리올레핀엘라스토머가 적합하고 엘라스토머 계열의 고분자 대체 수지로 아크릴고무, 실리콘고무 또는 포스파진계 탄성체등도 사용될 수 있으며, 그외 폴리바이닐아세테이트나 폴리 올레핀 엘라스토머(poly olefin elastomer) 등을 적절한 비율로 섞은 혼합물이 바람직한 재료의 예이다. 상기 폴리바이닐아세테이트와 폴리 올레핀 엘라스토머의 혼합물의 경우, 폴리바이닐아세테이트의 비율을 조절함으로써 혼합물의 접착력을 조절할 수 있다.

상기 텅스텐 입자들은 인체에 무해하며 방사선 차폐 성능이 뛰어난 물질이지만, 밀도가 19.25g/cm³ 이상으로 높기 때문에 일반적으로 고분자 수지 내에 균일하게 분산시키는 일이 쉽지 않다. 따라서 고른 분산을 위하여 상기 텅스텐 분말의 표면에 고분자 사슬을 중합시키고 이를 같은 고분자나 혼화성을 가지는 다른 고분자들과 혼합시킴으로써 균일한 분산을 이룰 수 있으며 계면접착이 좋고 단순 혼합체의 경우 생길 수 있는 핀 홀을 방지할 수 있는 효과가 있다. 텅스텐 입자 크기는 40마이크론(㎛) 이하가 대체로 바람직하지만 이것에 국한되는 것은 아니며, 이들을 상기 (b) 단계에서 혼합 시, 인터널 믹서의 스크류의 회전속도를 90-100rpm으로 빠르게 하여 10-15분 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 (c) 단계의 경우, 롤 밀링 머신의 각 롤의 온도는 40-50^oC 정도로 차이를 둠으로써 온도가 낮은 롤에 혼합물을 부착시킨 상태에서 연속적으로 압착할 수 있다. 상기 금속입자를 가공할 때 롤 롤 밀링 머신의 가공 시간은 10-15분, 두 롤의 간격은 1-2 mm, 롤의 회전 속도는 5-7rpm이 적절하지만 이에국한되지는 않는다. 상기 (c) 단계를 거친 고분자-텅스텐 입자 혼합물을 (c) 단계에서 핫 프레스를 이용해 높은 온도와 압력에서 압착하여 얇은 쉬트 형태로도 가공할 수 있다. 상기 (c) 단계의 핫 프레스는 상기 (b) 단계의 가공 온도와 같거나 10-20도 낮은 온도에서 가공할 수 있다.

상기 (d) 단계를 거친 고분자-텅스텐 복합 방사선 차폐재는 텅스텐 쉬트와 접합되어 다층구조 방사선 차폐재를 구성하게 되는데, 이 단계에서 상기 고분자-금속 복합재료 차폐재와 텅스텐 쉬트의 접합면에 저에너지 이온빔이나 플라즈마 또는 이들의 연속빔을 조사함으로써 계면의 접착력을 향상시킬 수 있다. 상기 단계에서 접합될 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재와 텅스텐 쉬트에 저에너지 이온빔이나 플라즈마 또는 이들의 연속빔이 조사되면, 산소가 포함된 극성 작용기의 수가 증가하게 된다. 이렇게 증가한 극성 작용기에 의해 상기 두 쉬트의 계면에서의 접착력이 향상되어 안정된 적층 차폐재를 구성하게 된다.이 단계에서 조사될 저에너지 이온빔은 아르곤(Ar) 이온빔이 바람직하며, 이온빔이 조사될 때 진공 챔버 안에 산소 기체를 주입함으로써 상기 고분자-금속 복합재료 차폐재와 텅스텐 쉬트의 접합면에 더 많은 극성 작용기를 만들 수 있다. 같은 단계에서 플라즈마 사용시 어느 종류의 플라즈마도 사용될 수 있지만 산소 플라즈마가 표면 기능화에 더 유리하기 때문에 이의 사용이 바람직하다.상기 (d) 단계에 저에너지 이온빔을 고분자-금속 복합재료 차폐재에 조사하는 경우, 고분자의 열화를 막고 계면의 접착력을 향상시키기 위해 조사 시간을 2분 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 이온빔 조사 시간은 상기 고분자-금속 복합재료 차폐재에 이용될 고분자 수지의 종류에 따라 변할 수 있다. 이 단계의 저에너지 이온빔 또는 알에프 플라즈마는 이온빔과 플라즈마의 연속처리공정으로 대체하여 이용될 수 있으며, 그 효과는 상기 저에너지 이온빔의 경우와 동일하다.

상기 (d) 단계를 거친 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재와 텅스텐 쉬트를 접합시켜 사용할 수도 있으며 텅스텐 쉬트 표면을 저에너지 이온빔 또는 플라즈마 및 이들의 연속빔으로 개질한후 개질된 계면과 복합체의 계면이 서로 맞닿은 상태에서 핫 프레스를 통해 압착함으로써 다층구조 방사선 차폐재를 제조할 수 있다. 상기 단계의 핫 프레스를 이용한 압착은, 고분자-텅스텐 복합재료 차폐 쉬트의 형태가 크게 변하지 않도록 적당한 온도와 압력에서 시행한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 실시예일 뿐 본 발명이 이에 국한 되는 것은 아니다.

실시예

실시 예 1

80g의 텅스텐 옥사이드 (WO₃) (평균 입자 크기 100 ㎛)를 2리터의 톨루엔이 담겨있는 5리터들이 반응기에 투입하고 아르곤 개스로 1시간 버블링시킨다. 여기에 촉매 타이타늄클로라이드 (TiCl₄) 용액 (1 몰 톨루엔 용액) 3.9 밀리리터를 주입하고 1시간 정도 텅스텐 입자 표면에 촉매가 담지되기를 기다린다. 부촉매 트리에틸알루미늄 (AlEt₃)용액 (1.9 몰 톨루엔 용액) 30밀리리터를 주입하고 온도를 50 도로 올려 10 분간 유지한다. 여기에 산소트랩과 수분트랩을 통과시킨 에틸렌 가스를 1기압하에서 30분 주입한다. 이후 메탄올을 이용하여 반응을 하고 메탄올로 여러차례 생성물을 세척하여 불순물을 제거하면 폴리에틸렌으로 둘러 싸인 텅스텐옥사이드 복합체(95 중량부의 텅스텐 옥사이드)를 얻게 된다.(도면 2)

고분자 수지로서 폴리바이닐아세테이트와 폴리올레핀엘라스토머를 7:3의 무게비로 혼합한 100 중량부에 대하여, 폴리에틸렌으로 둘러싸여진 텅스텐 금속 분말 복합체를 100,250, 400 중량부, 산화 방지제 (Naugard445) 15 중량부, 윤활제 (스테아릭산) 20 중량부를 준비하였다. 이들 고분자 수지, 텅스텐 금속 분말복합체,산화 방지제, 윤활제를 트윈-스크류 인터널 믹서에 투입하고, 100에서 10분간 100 rpm으로 혼합하였다.

인터널 믹서에서 혼합된 것을 롤 밀링 머신을 이용해 반복적으로 압착하였다. 두 롤의 온도는 각각 섭씨 40, 90 도, 두 롤의 간격은 1mm로 설정한 후, 5rpm의 회전속도로 10분간 가공하였다. 혼합된 시편을 가로 세로 각각 5 cm이고 두께가 1-5 mm인 몰드의 가운데 둔 상태로 100에서 7ton의 압력으로 5분간 압착하였다. 이때 압착 전에 핫 프레스의 두 판 사이에서 1분간 시편을 예열하고, 5분간의 압착 후엔 핫 프레스의 압력은 그대로 유지한 채 가열된 두 판을 수냉 장치를 이용해 4분간 상온까지 냉각시켰다.

상기의 과정을 통해 제작된 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재를 실험 조건에 따라 각각 세 개씩 제조하여 방사선 차폐 특성을 측정하였다. 여기에 전자의 가속전압이 150KV인 1Gy의 흡수선량을 가지는 엑스선을 각각 조사한 후, 가프크로믹 필름을 이용하여 투과된 방사선 선량을 측정하였고, 차폐재 통과 후의 선량을 통과 전의 선량으로 나눔으로써 선량 투과율을 계산하여 표 1과 표2 에 나타냈다. 이 표의 결과를 보면 고분자로 둘러 싸인 텅스텐 입자가 많이 함유될수록 투과하는 방사선 양이 감소하는 것을 알 수 있다. 차폐재를 여러층 쌓을수록 (두께가 두꺼워 질수록) 투과하는 방사선의 양이 감소하는 것을 알 수 있으며 표2에서 복합체의 두께가 두꺼울 수록 투과하는 방사선의 량이 감소하는 것을 알 수 있다. 특이 사항은 두께가 5mm가 되었을 때 방사선 투과량이 거의 0에 근접하는 것을 볼 수 있다. 즉 이 두께의 샘플에 대해서는 핀홀이 거진 없이 방사선이 대부분 완전하게 차폐되는 것을 알 수 있다.

고분자로 둘러싸인 텅스텐 입자 함량에 따른 방사선 투과량 (두께=1mm,가속전압 = 150kV)

입자함량	100 중량부	250 중량부	400 중량부
방사선 투과량	57%	38%	30%

고분자로 둘러 싸인 텅스텐 입자가 분산된 복합체 두께에 따른 방사선 투과량 (입자함량 400 중량부, 가속전압 = 150kV)

복합체 두께	1mm	3mm	5mm
방사선 투과량	30%	10%	1%

비교 예 1

상기 실시 예 1에서 제작한 고분자-텅스텐입자의 차폐재 중 1mm 두께의 차폐재를 선택하여 0.2mm 두께의 텅스텐 쉬트와 함께 아르곤 저에너지 이온빔을 각각 1분간 조사하였다. 상기 저에너지 이온빔이 조사된 고분자-텅스텐 입자 혼합 차폐재와 텅스텐 쉬트를 50⁰C의 온도에서 20kgf/cm²의 압력으로 압착하여 접합시켜 다층구조 방사선 복합 차폐재를 제작하였다.

상기의 과정을 통해 제작된 다층구조 방사선 복합 차폐재를 실험 조건에 따라 각각 세 개씩 준비하고, 전자의 가속전압이 150KV인 1Gy의 흡수선량을 가지는 엑스선을 각각 조사한 후 실시예 1과 같이 선량율을 계산하여 표 3에 나타냈다. 이때 적층 순서의 변화에 따른 차폐 성능의 차이 역시 관찰하였다. 텅스텐쉬트의 경우 핀홀이 없으므로 그냥 투과되는 방사선의 양이 큰폭으로 감쇄하며 0.2mm 두께의 텅스텐판 만으로 차단 했을 때의 투과량은 30%이었지만 고분자로 둘러싸인 텅스텐입자가 분산된 복합재를 접착시킨 다층판의 경우 투과량은 급격히 줄어 듦을 알 수 있다. 한가지 주목할 만한 사항은 텅스텐 쉬트를 먼저 투과시킨 경우 방사선의 세기가 급격히 줄어들게 되고 따라서 복합체를 투과하는 방사선의 량이 더 줄어들게 되지만 복합체를 먼저 투과시킨경우에는 투과하는 방사선량이 더 많으므로 1차 투과한 방사선 양이 많아서 이후 텅스텐쉬트를 투과하더라도 텅스텐쉬트를 먼저 투과한 경우보다 투과량이 많음을 알 수 있다. 텅스텐쉬트의 두께가 0.5mm이면 텅스텐쉬트/복합재 차폐재의 경우 투과량이 3%와 1.2%로 줄어들게 된다.

고분자로 둘러싸인 텅스텐입자가 분산된 차폐재와 0.2mm텅스텐쉬트를 접착시킨 차폐재의 차폐특성

가속전압	적층순서	P 1 .0 W 0 .2	W 0 .2 P1 .0	0.2mm 텅스텐쉬트
150KV		4.7%	2.0%	30%

실시 예 2

상기 실시 예 1에서 텅스텐 입자 크기가 150 마이크론과 10 마이크로미터(㎛)인 입자표면에서 같은 조건으로 폴리에틸렌을 중합시킨후 이들 입자들을 각각 400중량부 씩 다른 고분자수지와 혼합한 것과 두입자를 200중량 부씩 400 중량부를 혼합한 것을 실시예1과 같은 방법으로 가공하여 판재를 제조한후 두께 1mm의 차폐재를 선택하여 제작된 차폐재를 실험 조건에 따라 각각 세 개씩 준비하고, 전자의 가속전압이 150KV인 1Gy의 흡수선량을 가지는 엑스선을 각각 조사한 후 선량율을 실시예 1과 같이 계산하여 표 4에 나타냈다. 표 4를 보면, 입자크기가 10 ㎛의 텅스텐 입자를 사용하였을 때가 150 ㎛의 텅스텐 입자가 첨가된 경우보다 일관성 있게 투과량이 적음을 알 수 있는데 이는 작은 입자들이 더 고르게 분산됨으로써 투과되는 방사선량이 감소되는것으로 알 수 있으며 혼합차폐재를 사용하였을 경우 작은 입자들이 큰입자들 사이에 분포하여 비교적 고르게 차단 성능이 높아짐을 알 수 있다 (도면 3). 그러나 총 텅스텐 입자의 양이 400 중량부가 되면 입자들의 함량이 많아져서 입자크기 효과가 감소하는 것을 볼 수 있다. 즉 큰 입자들이더라도 서로 중첩되는 부분이 많아 짐에 따라 투과하는 방사선의 양이 거의 같게 된다.

금속입자가 분산된 차폐재와 텅스텐쉬트를 접착시킨 차폐재의 차폐특성

텅스텐평균입자크기	텅스텐 입자 중량
	100중량부	200 중량부	300 중량부	400 중량부
150 ㎛	66	47	37	30
10 ㎛	59	41	32	28
150 ㎛+10㎛	60	44	34	29

*해당사항 없음

Claims (9)

1. 둘 이상의 평균 크기 분포를 가지는 입자들의 혼합물인 텅스텐 입자를 타이타늄클로라이드(TiCl₄) 촉매 및 트리에틸알루미늄(AlEt₃) 부촉매와 반응시키는 담지 텅스텐 입자 준비단계;
   상기 담지 텅스텐 입자의 표면에서 에틸렌을 중합하여 폴리에틸렌 고분자로 둘러싸인 텅스텐 입자를 제조하는 고분자-텅스텐 복합체 제조단계;
   상기 고분자-텅스텐 복합체를 폴리에틸렌, 아크릴 고무, 실리콘 고무 및 포스파진 고무를 포함하는 저온 성형이 가능한 열가소성 수지 또는 폴리올레핀 엘라스토머의 단독 수지이거나 이들이 폴리비닐아세테이트와 혼합된 수지인 모체수지에 분산시켜 시트 또는 필름의 박막 형태로 제조하는 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재 제조단계; 및
   상기 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재를 텅스텐 시트와 다층으로 적층하는 적층단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 다층구조 복합 방사선 차폐재의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
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5. 청구항 1에 있어서,
   상기 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재 제조단계;는 고분자-텅스텐 복합체를 모체수지와 트윈-스크류 인터널 믹서에서 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 롤 밀링 머신 또는 핫 프레스를 이용하여 시트 또는 필름의 박막 형태로 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 다층구조 복합 방사선 차폐재의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 적층단계;는 고분자-텅스텐 복합재료 차폐재와 텅스텐 시트의 접합면에 저에너지 이온빔, 플라즈마 또는 이들의 복합빔을 조사하는 표면처리 단계; 및 핫 프레스를 이용하여 압착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 다층구조 복합 방사선 차폐재의 제조방법.
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