KR101679165B1 - Lead-free rubber radiation shield body and manufacturing method, and radiation shield clothes using thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특히 납을 사용하지 않음으로써 무게를 감소시키고 차폐율을 높인 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복에 관한 것이다. The present invention relates to a lead-free rubber radiation shielding body, a method of manufacturing the same, and a shielding garment using the same. More particularly, the present invention relates to a leadless rubber radiation shielding body which reduces weight and increases the shielding ratio by using no lead, It is about shields.
방사선에 대한 피폭은 인체에 매우 유해하므로 최대한 제한적으로 이루어져야 한다. 그러나 최근 영상의학의 발전으로 인하여 방사선을 이용한 촬영 수가 증가함에 따라 피폭 위험이 증대되고 있다. 특히, 삽관 혈관조영술과 CT 투시의 증가로 인하여 시술자의 피폭 위험이 증대되었고, X선 영상촬영의 경우 보조 간호하는 보호자의 피폭 위험과 X선 영상에 노출되는 환자의 생식선 선량 증가 및 2차적 암 발생 유도 촉진 위험이 증대되고 있다.Exposure to radiation is very harmful to the human body and should be limited to the maximum extent possible. However, due to recent advances in radiology, the risk of radiation exposure is increasing as the number of radiographs increases. In particular, the risk of exposures to the practitioner is increased due to the increase of intubation angiography and CT fluoroscopy. In the case of X-ray imaging, the risk of exposure of the caregiver to assistive care, increase in gonadal dose of the patient exposed to X- The risk of promoting induction is increasing.
의료용 방사선에너지는 X선 촬영 시 얇은 환부를 촬영할 때의 40kVp에서 두꺼운 환부 촬영할 때의 90kVp까지 사용되며, CT 단층 영상에서는 120~140kVp, 핵의학 영상에서는 140~356keV의 X선 에너지를 사용하게 된다. 따라서 병원의 방사선사, 의사와 환자 등 방사선을 직접 또는 간접적으로 다루는 사람들의 피폭을 최대한으로 줄일 수 있도록 최적의 시설과 장비가 필요하며, 정당화된 의료 피폭일지라도 환자의 진료부위를 제외한 건강조직은 최대한 보호할 수 있도록 해야 한다.Medical radiation energy will be used up to 90 kVp at 40 kVp when taking a thin lesion at the time of X-ray filming, 120 ~ 140 kVp at CT tomography, and 140 ~ 356 keV at nuclear medical imaging. Therefore, optimal facilities and equipments are needed to minimize the radiation dose of people who directly or indirectly deal with radiation such as radiologists, physicians and patients in hospitals. Even if the medical exposures are justified, It must be protected.
이를 위하여, 종래에는 납 성분을 고무에 분산시킨 후 압출하여 성형한 시트상의 가운을 착용하여 방사선 피폭을 차폐하는 것이 일반적이었다. 그러나 이러한 가운은 방사선 차폐에는 효과적이나, 5~10㎏ 정도로 매우 무거워 착용감이 불량하고 제조단가가 높아 원자력 발전소의 일부 구역에 종사하는 사람을 제외하고는 착용이 보편화되지 못하였다. 특히 병원에서 사용되는 방사선은 저선량일 뿐만 아니라 직접적인 방사선 피폭 위험은 거의 없는 반면 방사선 회절에 의한 간접적인 피폭 위험이 높을 뿐이어서, 병원 종사자들은 작업성이 떨어지는 불편을 감수하고 무거운 납 가운을 착용해야 할 필요성을 거의 느끼지 못한다는 문제점이 있다.For this purpose, conventionally, it has been common to shield a radiation exposure by spreading a lead component in rubber and then extruding and molding a sheet-like gown. However, these gowns are effective for radiation shielding, but they are not so popular except for those who are engaged in some areas of nuclear power plants because they are very heavy, about 5 ~ 10㎏, and have poor fit and high manufacturing cost. In particular, the radiation used in hospitals is low-dose and there is little risk of direct radiation exposure, but the risk of indirect radiation exposure is high, so hospital workers must wear heavy lead robe There is a problem in that it hardly senses necessity.
한편, 상술한 문제를 해결하기 위해 대한민국 공개특허 제10-2015-0111886호에는 WO3, Gd2O3를 포함하는 방사선 차폐용 복합재료 및 이의 제조 방법이 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1527796호에는 In2O이 포함된 방사선 차폐용 텍스타일 복합체의 제조방법이 개시되어 있다.In order to solve the above-mentioned problem, Korean Patent Laid-Open No. 10-2015-0111886 discloses a radiation shielding composite material containing WO 3 and Gd 2 O 3 and a manufacturing method thereof, 1,527,796 discloses a method of manufacturing a textile complex for radiation containing the in 2 O shielding is disclosed.
이들 공개특허 또는 등록특허에서 개시된 각 분말들과 종래 본 출원인의 대한민국 공개특허 제10-2015-0029819호에서 제시한 기술을 유기적으로 조합함으로써, 각 분말의 첨가에 따라 예상되는 방사선 차폐 성능보다 현저한 차폐 효율을 발휘할 수 있는 연구, 개발이 필요한 실정이다.By organically combining the respective powders disclosed in these patents or patent applications with the techniques disclosed in Korean Patent Application No. 10-2015-0029819 of the present applicant, it is possible to achieve remarkable shielding Research and development are needed to demonstrate efficiency.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무게가 매우 많이 나가는 납을 포함하지 않고 Sn, BaSO4 및 Sb을 사용하여 방사선 차폐체를 제조함으로써 일반적인 납 함유(또는 함납) 방사선 차폐체보다 가볍고 저렴하게 제조할 수 있는 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다. The present invention is made in view of such, a typical lead-containing (or hamnap) by making the radiation-shielding body using the Sn, BaSO 4 and Sb does not contain lead is very much in weight out to solve the problems of the prior art as described above, It is an object of the present invention to provide a radiation shielding material for non-discharge rubber which can be manufactured lighter and cheaper than a radiation shielding material, a method for manufacturing the same, and a shielding cloth using the same.
또한, 본 발명은 방사선 차폐는 무조건 원자번호가 높다고 잘 차폐되는 것이 아니라 각 물질마다 흡수하는 특정 에너지 영역과 각 물질 마다의 흡수 계수가 중요한데, 낮은 에너지에서 흡수 계수가 보편적으로 높은 Sn, BaSO4 및 Sb을 사용함으로써 납이나 W으로 이루어진 방사선 차폐체보다 가벼울 뿐만 아니라 차폐 효과 또한 우수한 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 다른 목적으로 한다.In the present invention, the radiation shielding is not necessarily shielded by a high atomic number, but a specific energy region absorbed for each substance and an absorption coefficient for each substance are important. Sn, BaSO 4 , It is another object of the present invention to provide a non-infinite rubber radiation shield which is lighter than a radiation shield made of lead or W by using Sb and also has a shielding effect, a method of manufacturing the shield, and a shielding cloth using the same.
또한, 본 발명은, Sn과 Sb을 각각 SnO2과 Sb2O3을 사용함으로써 보다 더 저렴하고 차폐 효과 또한 우수한 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a lead-free rubber radiation shield, which is cheaper and more effective in shielding than Sn and Sb by using SnO 2 and Sb 2 O 3 , respectively, The purpose.
또한, 본 발명은, Polyisoprene에 Sn, BaSO4 및 Sb을 섞어 시트 형태의 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복이나 각종 보호막으로 제작할 수 있어 활용도가 매우 높은 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention relates to a radiation shielding material of non-infinite rubber which can be manufactured as shielding clothes or various protective films by making sheet-shaped radiation shielding material by mixing Sn, BaSO 4 and Sb with polyisoprene, It is another object of the invention to provide clothing.
또한, 본 발명은, Sn, Sb, BaSO4 분말로 이루어지는 제1방사선 차폐분말에 추가적으로 In2O, WO3 분말로 이루어지는 제2방사선 차폐분말과, Gd2O3 나노 분말을 포함하는 제3방사선 차폐분말을 첨가함으로써, 차폐 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 제3방사선 차폐분말을 Gd2O3 나노 분말의 외곽에 나노 실리카가 둘러싸고 있는 코어쉘 구조로 형성함으로써, 본 출원인이 이전에 출원한 공개특허 보다 30% 향상된 차폐 성능을 발휘할 수 있는 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention, Sn, Sb, BaSO 4 In addition to the first radiation shielding powder made of powder, a second radiation shielding powder made of In 2 O and WO 3 powder and a second radiation shielding powder made of Gd 2 O 3 By adding the third radiation shielding powder containing the nano powder, the shielding performance can be further improved. Particularly, when the third radiation shielding powder is replaced with Gd 2 O 3 A non-infinite rubber radiation shield, which is capable of exhibiting a shielding performance 30% higher than that of the previously filed patent by the present applicant by forming the core shell structure in which the nanosilica is enclosed on the outer periphery of the nano powder, It is another object of the invention to provide.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems to be solved can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐용 조성물은 Sn, Sb, BaSO4 분말로 이루어지는 제1방사선 차폐분말 50 ~ 155 중량부와; In2O, WO3 분말로 이루어지는 제2방사선 차폐분말 2 ~ 20 중량부와; Gd2O3 나노 분말을 포함하여 이루어지는 제3방사선 차폐분말 5 ~ 20 중량부와; Polyisoprene 10 ~ 100 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Lead-free rubber composition for radiation shielding according to the invention In order to achieve the above purpose and are Sn, Sb, BaSO 4 50 to 155 parts by weight of a first radiation shielding powder composed of a powder; 2 to 20 parts by weight of a second radiation shielding powder comprising In 2 O and WO 3 powder; Gd 2 O 3 5 to 20 parts by weight of a third radiation shielding powder comprising nano powder; And 10 to 100 parts by weight of polyisoprene.
또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐용 조성물의 제1방사선 차폐분말은 Sn 분말 10 ~ 25 중량부, Sb 분말 20 ~ 50 중량부, BaSO4 분말 20 ~ 80 중량부로 이루어지며, 상기 제2방사선 차폐분말은 In2O 분말 1 ~ 10 중량부, WO3 분말 1 ~ 10 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, the first radiation shielding powder is 10 to 25 parts by weight of Sn powder for rubber according to the invention lead-free radiation-shielding composition, Sb powder, 20 to 50 parts by weight, BaSO 4 And 20 to 80 parts by weight of powder, and the second radiation shielding powder comprises 1 to 10 parts by weight of In 2 O powder and 1 to 10 parts by weight of WO 3 powder.
또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐용 조성물의 제3방사선 차폐분말은 상기 Gd2O3 나노 분말의 외곽에 나노 실리카가 둘러싸고 있는 코어쉘 구조인 것을 특징으로 한다.In addition, the third radiation shielding powder of the composition for shielding a radiation-free rubber according to the present invention comprises the above Gd 2 O 3 And a core shell structure in which nanosilica surrounds the outer periphery of the nano powder.
또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체 제조방법은 Sn 분말 10 ~ 25 중량부, Sb 분말 20 ~ 50 중량부, BaSO4 분말 20 ~ 80 중량부로 이루어지는 제1방사선 차폐분말과, In2O 분말 1 ~ 10 중량부, WO3 분말 1 ~ 10 중량부로 이루어지는 제2방사선 차폐분말과, Gd2O3 나노 분말을 포함하여 이루어지는 제3방사선 차폐분말5 ~ 20 중량부로 이루어지는 방사선 차폐분말을 마련하는 S1단계와; 합성 천연고무를 압착 가열하는 S2단계와; 상기 S1단계의 각 분말과 상기 S2단계의 합성 천연고무 10 ~ 100 중량부와 혼합하는 S3단계와; 상기 S3단계의 혼합물을 롤러를 이용하여 시트 형상으로 가공하는 S4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, lead-free rubber radiation shielding element manufacturing method according to the invention is preferably from 10 to 25 parts by weight of Sn powder, Sb powder, 20 to 50 parts by weight, BaSO 4 Shielding powder comprising 20 to 80 parts by weight of powder, 1 to 10 parts by weight of In 2 O powder and 1 to 10 parts by weight of WO 3 powder, and a second radiation shielding powder of Gd 2 O 3 Shielding powder comprising 5 to 20 parts by weight of a third radiation shielding powder comprising nano-powder; (S2) compressing and heating synthetic natural rubber; Mixing each of the powders of the step S1 and 10 to 100 parts by weight of the synthetic rubber of step S2; And a step S4 of processing the mixture of step S3 into a sheet form using a roller.
또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체는 상기 제조 방법에 의해 제조되며, 시트 형상의 차폐체는 0.01 ~ 0.05 mm 두께로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Further, the unfired rubber radiation shield according to the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method, and the sheet-shaped shielding body is characterized by having a thickness of 0.01 to 0.05 mm.
또한, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐복은 적어도 일부분이 무납 고무 방사선 차폐체로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the non-infinite rubber radiation shielding garment according to the present invention is characterized in that at least a part thereof is formed of a lead-free rubber radiation shielding material.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따르면, 무게가 매우 많이 나가는 납을 포함하지 않고 Sn, BaSO4 및 Sb을 사용하여 방사선 차폐체를 제조함으로써 일반적인 납 함유(또는 함납) 방사선 차폐체보다 가볍고 저렴한 무납 고무 방사선 차폐체 및 이를 이용한 차폐복을 제공할 수 있다. According to the present invention having the above structure, the radiation shielding material can be manufactured using Sn, BaSO 4, and Sb without containing a very heavy lead, so that the lightweight and inexpensive lead-free rubber radiation shielding material And a shielding cloth using the same.
또한, 본 발명에 따르면, 방사선 차폐는 무조건 원자번호가 높다고 잘 차폐되는 것이 아니라 각 물질마다 흡수하는 특정 에너지 영역과 각 물질 마다의 흡수 계수가 중요한데, 낮은 에너지에서 흡수 계수가 보편적으로 높은 Sn, BaSO4 및 Sb을 사용함으로써 납이나 텅스텐으로 이루어진 방사선 차폐체보다 가벼울 뿐만 아니라 차폐 효과 또한 우수한 무납 고무 방사선 차폐체 및 이를 이용한 차폐복을 제공할 수 있다.According to the present invention, the radiation shielding is not shielded that the atomic number is unconditionally high, but the specific energy region absorbed for each substance and the absorption coefficient for each substance are important. Sn, BaSO 4 and Sb, it is possible to provide a non-infinite rubber radiation shield which is lighter than a radiation shield made of lead or tungsten and also has a shielding effect, and a shielding cloth using the shield.
또한, 본 발명에 따르면, 본 발명의 상기 Sn과 Sb을 각각 SnO2과 Sb2O3을 사용함으로써 보다 더 저렴하고 차폐 효과 또한 우수한 무납 고무 방사선 차폐체 및 그 제조 방법과 이를 이용한 차폐복을 제공할 수 있다. Further, according to the present invention, there is provided a lead-free rubber radiation shielding material which is cheaper and more effective in shielding than Sn and Sb according to the present invention by using SnO 2 and Sb 2 O 3 , respectively, .
또한, 본 발명에 따르면, Polyisoprene에 Sn, BaSO4 및 Sb을 섞어 시트 형태의 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복이나 각종 보호막으로 제작할 수 있어 활용도가 매우 높다.In addition, according to the present invention, by making a sheet-shaped radiation shield by mixing Sn, BaSO 4, and Sb with polyisoprene, it can be manufactured as a shielding cloth or various protective films, so that utilization is very high.
또한, 본 발명에 따르면 Sn, Sb, BaSO4 분말로 이루어지는 제1방사선 차폐분말에 추가적으로 In2O, WO3 분말로 이루어지는 제2방사선 차폐분말과, Gd2O3 나노 분말을 포함하는 제3방사선 차폐분말을 첨가함으로써, 차폐 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 제3방사선 차폐분말을 Gd2O3 나노 분말의 외곽에 나노 실리카가 둘러싸고 있는 코어쉘 구조로 형성함으로써, 본 출원인이 이전에 출원한 공개특허 보다 30% 향상된 차폐 성능을 발휘할 수 있다.Further, according to the present invention, Sn, Sb, BaSO 4 In addition to the first radiation shielding powder made of powder, a second radiation shielding powder made of In 2 O and WO 3 powder and a second radiation shielding powder made of Gd 2 O 3 By adding the third radiation shielding powder containing the nano powder, the shielding performance can be further improved. Particularly, when the third radiation shielding powder is replaced with Gd 2 O 3 By forming the core shell structure in which the nanosilica is surrounded on the outer surface of the nano powder, the applicant of the present invention can exhibit shielding performance 30% higher than that of the previously disclosed patent.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은, 방사선 차폐체의 제조 방법의 순서도. 1 is a flowchart of a method of manufacturing a radiation shield according to the present invention.
이하, 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the following description. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법의 일실시예를 도시하는 블럭도이다.1 is a block diagram showing an embodiment of a method for manufacturing a lead-free rubber radiation shield according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법은 무납 고무 방사선 차폐용 조성물을 이용하여, 방사선 차폐 효율을 극대화하는 것으로서, 제1방사선 차폐분말 50 ~ 155 중량부와, 제2방사선 차폐분말 2 ~ 20 중량부와, 제3방사선 차폐분말 5 ~ 20 중량부로 이루어지는 방사선 차폐분말을 마련하는 S1단계와, Polyisoprene를 압착 가열하는 S2단계와, 상기 S1단계의 각 분말과 상기 S2단계의 Polyisoprene 10 ~ 100 중량부와 혼합하는 S3단계와, 상기 S3단계의 혼합물을 롤러를 시트 형상으로 가공하는 S4단계를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the method for manufacturing a lead-free rubber radiation shield according to the present invention maximizes radiation shielding efficiency by using a composition for shielding radiation-free rubber, comprising 50 to 155 parts by weight of a first radiation shielding powder, 2 to 20 parts by weight of a radiation shielding powder and 5 to 20 parts by weight of a third radiation shielding powder are prepared. Step S2 is a step of pressing and heating polyisoprene. Step S2, Of 10 to 100 parts by weight of polyisoprene, and step S4 of processing the mixture of step S3 into a sheet form.
상기 S1 단계에서, 방사선 차폐분말을 혼합하는데, 종래에는 납, 텅스텐 등의 고원자 물질을 사용하여 방사선 차폐체를 만들었기 때문에 그 결과 값이 비싸고 무게가 무겁다는 문제점이 있었다. 본 발명은 무게가 매우 많이 나가는 납을 사용하지 않음으로써 무게를 줄이는 동시에, 낮은 에너지에서 흡수 계수가 높은 물질인 Sn, BaSO4 및 Sb을 혼합해 차폐율을 높일 수 있다.In the step S1, the radiation shielding material is mixed using the high-atomic material such as lead, tungsten, or the like, so that the resultant radiation shielding material is expensive and heavy. The present invention can increase the shielding rate by mixing Sn, BaSO 4, and Sb, which are high absorption coefficient materials at low energy, while reducing the weight by not using very heavy lead.
본 발명의 방사선 차폐분말은 상기 제1방사선 차폐분말이 Sn 분말 10 ~ 25 중량부, Sb 분말 20 ~ 50 중량부, BaSO4 분말 20 ~ 80 중량부로 이루어지며, 상기 제2방사선 차폐분말이 In2O 분말 1 ~ 10 중량부, WO3 분말 1 ~ 10 중량부로 이루어지고, 상기 제3방사선 차폐분말이 5 ~ 20 중량부인 것을 예시할 수 있다.Radiation shielding powder is the first radiation shielding powder is 10 to 25 parts by weight of Sn powder of the present invention, Sb powder, 20 to 50 parts by weight, BaSO 4 Wherein the second radiation shielding powder comprises 1 to 10 parts by weight of In 2 O powder and 1 to 10 parts by weight of WO 3 powder and 5 to 20 parts by weight of the third radiation shielding powder For example.
그리고 방사선 차폐분말의 차폐 효율을 극대화하기 위해 상기 Gd2O3 나노 분말을 포함하여 이루어지는 제3방사선 차폐분말은 상기 Gd2O3 나노 분말의 외곽에 나노 실리카가 둘러싸고 있는 코어쉘 구조인 것이 바람직하다.In order to maximize the shielding efficiency of the radiation shielding powder, the Gd 2 O 3 The third radiation shielding powder comprising the nanopowder may contain the Gd 2 O 3 It is preferable that the core shell structure has a structure in which nanosilica surrounds the outer surface of the nano powder.
여기서, Gd2O3 나노 분말은 금속 전구체를 액상에서 환원제를 이용하여 환원시켜 제조하는 통상의 방법으로 제조될 수 있다.Here, Gd 2 O 3 The nano powder can be prepared by a conventional method of producing a metal precursor by reducing the liquid precursor with a reducing agent.
상기 금속 전구체는 금속 수소화물(metal hydride), 금속 수산화물(metal hydroxide), 금속 황산화물(metal sulfide), 금속 질산화물(metal nitrate), 금속 질화물(metalnitride), 금속 할로겐화물(metal halide), 금속 알킬화합물, 금속 아릴화합물, 이들의 착화합물(coordination compound) 또는 이들의 조합인 것을 예시할 수 있으며, 금속 전구체 원료 물질은 가돌리늄(Gd)이다.The metal precursor may be a metal hydride, a metal hydroxide, a metal sulfide, a metal nitrate, a metal nitride, a metal halide, a metal alkyl A metal aryl compound, a coordination compound thereof, or a combination thereof, and the metal precursor raw material is gadolinium (Gd).
상기 환원제는 수산화나트륨(NaOH2), 히드라진 (N2H4), 리튬보로하이드라이드(LiBH4), 소듐보로하이드라이드(NaBH4), 포타슘보로하이드라이드 (KBH4), 리튬알루미늄하이드라이드(LiAlH4), 소듐알루미늄하이드라이드(NaAlH4), 포타슘알루미늄하이드라이드(KAlH4) 또는 이들의 조합인 것을 예시할 수 있다.The reducing agent is sodium hydroxide (NaOH 2), hydrazine (N 2 H 4), lithium view it hydride (LiBH 4), sodium view it hydride (NaBH 4), potassium view it hydride (KBH 4), lithium aluminum Hydride (LiAlH 4 ), sodium aluminum hydride (NaAlH 4 ), potassium aluminum hydride (KAlH 4 ), or a combination thereof.
그리고 코어쉘 구조의 Gd2O3 나노 분말을 제조하는 방법은 임프린팅법(imprinting method), 회합 상분리 방법(associate phase seperation), 동축 전기분무법(coaxial electrospraying), 에어로졸을 이용한 자기조립 방법(aerosol-assisted self-assembly) 등이 있으나, 본 발명에서는 에어로졸을 이용한 자기조립 방법에 의해서 제조되는 것을 예시할 수 있다.The core shell structure of Gd 2 O 3 Methods for producing nano powders include imprinting methods, associate phase seperation, coaxial electrospraying, and aerosol-assisted self-assembly. However, The present invention can be exemplified by a self-assembly method using an aerosol.
구체적으로, 상기 에어로졸을 이용한 자기조립 방법은 나노 실리카의 전구체로서 Tetraethyl orthosilicate 또는 methyltriethoxysilane를 사용하고, 계면활성제로서 cetyltrimethylammoniumbromide를 사용하며, Gd2O3 나노 분말이며, 이들을 용제인 에틸렌과 물과 HClO4로 이루어지는 혼합용액에 넣은 다음, 분무장치를 이용하여 에어로졸 액적을 만들고 이들을 건조 및 소성을 거쳐 계면활성제를 제거하는 방식으로 제조할 수 있다.Specifically, the self-assembly method using the aerosol uses tetraethyl orthosilicate or methyltriethoxysilane as a precursor of nanosilica, cetyltrimethylammonium bromide as a surfactant, and Gd 2 O 3 Nano powders, which are prepared by adding ethylene, a solvent, and a mixed solution of water and HClO 4 , forming an aerosol droplet using a spraying device, and drying and firing the surfactant to remove the surfactant.
보다 구체적으로, methyltriethoxysilane : 에틸렌 : 물 : HClO4 : cetyltrimethylammoniumbromide : Gd의 몰비가 1 : 8 : 55 : 0.05 : 0.3 : 0.7로 이루어지는 용액을 형성한 다음, 분무기에 의해 에어로졸 액적을 만들고, 건조 및 소정하여 cetyltrimethylammoniumbromide를 제거하여 코어쉘 구조의 Gd2O3 나노 분말 얻어질 수 있다.(제조예 1)More specifically, a solution of methyltriethoxysilane: ethylene: water: HClO 4 : cetyltrimethylammoniumbromide: Gd in a molar ratio of 1: 8: 55: 0.05: 0.3: 0.7 was formed, and then an aerosol droplet was made by an atomizer, Cetyltrimethylammonium bromide was removed to obtain core-shell Gd 2 O 3 Nano powder can be obtained. (Production Example 1)
이와 같은 방법으로 제조된 코어쉘 구조의 Gd2O3 나노 분말은 외곽에는 다공성의 나노 실리카가 배치되기 때문에 비표면적을 현저히 상승시켜, 내스크레치성, 접착력을 극대화할 수 있기 때문에 시트 형상의 차폐제로서의 내구성이 우수하다. 또한, 차폐 효율이 우수한 납과 주기율표상 같은 족에 속하되, 분자량이 현저히 작기 때문에 경량화에도 상당한 도움이 된다. 그리고 나노 실리카 내부에 배치된 Gd2O3 는 나노 사이즈로 구성되기 때문에 적은 양으로도 다른 산화 금속에 비해 우수한 방사선 차폐 효율을 발휘하며, 특히 상기 실리카와 함께 극대화된 차폐 효율을 발휘하게 되는 장점이 있다.The core shell structure Gd 2 O 3 The nano powder has excellent durability as a sheet-like shielding agent because the porous nano silica is disposed on the outer periphery of the nano powder, so that the specific surface area can be remarkably increased and the scratch resistance and the adhesive force can be maximized. Also, it has a good shielding efficiency and is in the same family on the periodic table. Since the Gd 2 O 3 disposed in the nanosilica is composed of nano-sized silica, it exhibits superior radiation shielding efficiency compared to other metal oxide even in a small amount, and exhibits maximized shielding efficiency together with the silica have.
또한, 상기 S2 단계에서는 Polyisoprene(Polyisoprene)을 압착 가열한다. 이는 시트 형태인 무납 고무 방사선 차폐체를 만들기 위한 사전 작업이다. 다만, Polyisoprene 외에도 S1 단계에서 혼합한 물질이 섞일 수 있는 역할을 한다면 합성수지나, 천연고무를 사용할 수도 있다. 합성수지는 열가소성인 비닐계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에틸렌계 수지와, 열경화성인 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 실리콘계 수지를 포함할 수 있다.In step S2, Polyisoprene (Polyisoprene) is pressed and heated. This is a preliminary work for making a sheet-like, non-inflatable rubber radiation shield. However, in addition to Polyisoprene, Synthetic resins and natural rubber may be used if they play a role in mixing the materials mixed in Step S1. The synthetic resin may include a thermoplastic vinyl resin, a polyurethane resin, a polyethylene resin, and a thermosetting epoxy resin, a phenol resin, and a silicone resin.
또한, S3 단계에서는 방사선 차폐분말을 Polyisoprene에 섞는다. 물론 S2 단계에서 설명한 바와 같이 Polyisoprene으로 한정되는 것은 아니다.In step S3, the radiation shielding powder is mixed with polyisoprene. Of course, as described in step S2, it is not limited to polyisoprene.
다음으로, 상기 S4 단계에서는 상기 방사선 차폐분말이 섞인 Polyisoprene을 롤러로 평평하게 펴서 시트(sheet) 형상으로 가공한다. 압착 가열한 Polyisoprene이 굳기 전에 롤러로 평평하게 펴는 작업을 하여 시트 형상의 무납 고무 방사선 차폐체를 만듦으로써, 차폐복을 포함한 각종 장비에 다양하게 활용할 수 있도록 한다. Next, in step S4, the polyisoprene mixed with the radiation shielding powder is flattened by a roller to form a sheet. Polyisoprene, which is pressed and heated, is flattened by rollers before it hardens to make a sheet-like, non-infinite rubber radiation shield, so that it can be used in various kinds of equipment including shielding clothes.
여기서, 본 출원인의 종래특허인 대한민국 공개특허 제10-2015-0029819호에서는 차폐체 시트가 0.1 ~ 0.7mm의 두께로 구성됨에 반해, 본 발명에서는 0.01 ~ 0.05 mm 두께로 구성하더라도 대응되는 차폐 효과를 기대할 수 있다.In the present invention, the shielding sheet is formed to have a thickness of 0.1 to 0.7 mm, whereas in the present invention, the shielding sheet is expected to have a corresponding shielding effect even if the shielding sheet has a thickness of 0.01 to 0.05 mm. .
이와 같이 시트 형태로 형성함으로써 후술하는 바와 같이 그 일부 또는 전부가 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체로 구성되는 차폐복 등으로 활용할 수 있다. As described above, the sheet-like shape can be utilized as a shielding cloth or the like in which a part or the entirety thereof is constituted by the lead-free rubber radiation shielding material according to the present invention.
한편, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법에 의하여 제조되는 무납 고무 방사선 차폐체는, 방사선 노출 감지 센서를 장착하여 이에 의하여 방사선 노출 시간 및 차폐체 자체의 수명 등을 LED 등과 같은 디스플레이어를 통해 명시할 수 있도록 구성할 수 있다.In the meantime, the unfilled rubber radiation shield according to the present invention is manufactured by mounting a radiation exposure detection sensor, and thereby, the radiation exposure time and the life of the shielding body itself are displayed on a display It can be configured to be explicit through the language.
상기 방사선 차폐분말의 조성은 실험을 통해 차폐 효율을 극대화된다는 것을 확인하였다.The composition of the radiation shielding powder was confirmed to maximize the shielding efficiency through experiments.
그리고 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐복은, 적어도 일부분이 상기 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체를 이용하여 차폐복, 장갑, 모자, 칸막이, 보호막으로 활용할 수 있으며, 조끼, 카디건 또는 신체의 정면부만 차폐하는 앞치마 형태로 제작될 수 있다. 또한 의료용 방사선을 통한 영상촬영 시 방사선에 노출되기 쉬운 특정 부위에만 무납 고무 방사선 차폐체를 사용하여 효율적인 차폐가 가능하도록 할 수 있다. 또한, 방사선에 노출되기 쉬운 특정 부위나 방사선을 차단해야 하는 중요성이 큰 부위에는 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체를 복수 층으로 형성하여 차폐율을 높일 수 있다.In addition, at least a portion of the non-infinite rubber radiation shielding garment according to the present invention may be formed of the non-infinite rubber radiation shielding material according to the present invention. That is, the non-inflatable rubber radiation shield according to the present invention can be used as a shielding garment, a glove, a hat, a partition, a protective film, or a vest, a cardigan or an apron type shielding only the front part of the body. In addition, it is possible to use an unfilled rubber radiation shield only in a specific area that is easily exposed to radiation during imaging by medical radiation, thereby enabling effective shielding. In addition, the shielding ratio can be increased by forming a plurality of layers of the non-infinite rubber radiation shielding material according to the present invention in a specific region where radiation exposure is likely to occur or in a place where radiation is important.
이하, 본 발명의 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, these examples are for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by these examples.
본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법에 따라, Polyisoprene, Sn, Sb, BaSO4, In2O, WO3, Gd2O3에 대하여 아래 [표 1]과 같은 혼합 비율(단위 : 중량부)에 의하여 본 발명에 따른 무납 고무 방사선 차폐체를 제조하였다.According to the manufacturing method of the unpigmented rubber radiation shield according to the present invention, the mixing ratio (unit: parts by weight) of the polyisoprene, Sn, Sb, BaSO 4 , In 2 O, WO 3 and Gd 2 O 3 ) To prepare a lead-free rubber radiation shield according to the present invention.
상기 제조예 1을 통해 제조된 외곽에 나노 실리카가 배치된 코어쉘 구조의 Gd2O3 나노 분말(평균 직경이 40~50nm)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 같은 조성으로 무납 고무 방사선 차폐체를 제조하였다.Except that a Gd 2 O 3 nanopowder (average diameter: 40 to 50 nm) having a core shell structure in which nanosilica was disposed on the outer periphery of the above-mentioned Production Example 1 was used, and a non-rubber rubber radiation shielding material .
[비교예 1][Comparative Example 1]
실시예 1에서 In2O, WO3, Gd2O3를 포함하지 않고 Polyisoprene, Sn, Sb, BaSO4만 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 무납 고무 방사선 차폐체를 제조하였다.A non-pervious rubber radiation shield was prepared in the same manner as in Example 1, except that only the polyisoprene, Sn, Sb, and BaSO 4 were mixed without containing In 2 O, WO 3 , and Gd 2 O 3 in Example 1.
[시험예 1][Test Example 1]
상기한 바와 같은 실시예 1, 2 및 비교예 1에 의하여 제조한 차폐체의 투과율을 측정하여 그 차폐 효과를 대비하였다. The transmittance of the shielding material prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was measured to prepare the shielding effect.
실시예 1, 2 및 비교예 1의 차폐체가 동일한 두께(0.65 mm)로 제조되었으며, 그 투과율은 아래 표 2에 기재하였다. 여기서 시험편 크기는 10cm×10cm를 기준으로 동일한 무게에 대하여 투과율을 계산한 결과이다.The shields of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were made to have the same thickness (0.65 mm), and the transmittance thereof is shown in Table 2 below. Here, the test piece size is a result of calculating the transmittance for the same weight based on 10 cm × 10 cm.
위 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1은 In2O, WO3, Gd2O3 분말을 추가함으로써, 비교예 1(대한민국 공개특허 제10-2015-0029819호에서 제조한 차폐체 시트)에 비해 대략 10% 정도 향상된 방사선 차폐 성능을 발휘한다는 것을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, Example 1 shows that In 2 O, WO 3 , Gd 2 O 3 It can be seen that by adding the powder, the radiation shielding performance is improved by about 10% as compared with Comparative Example 1 (the shield sheet prepared in Korean Patent Laid-open No. 10-2015-0029819).
그리고, 실시예 2와 같이 Gd2O3 나노 분말을 사용한 경우에는 비교예 1에 비해 대략 30% 정도 현저하게 향상된 방사선 차폐 성능을 발휘한다는 것을 알 수 있다.And, Gd 2 O 3 as in Example 2, It can be seen that when using the nano powder, the radiation shielding performance is remarkably improved by about 30% as compared with the comparative example 1.
상기 실시예 2와 동일한 성분과 조성비로 이루어지되, 0.04mm 두께의 무납 고무 방사선 차폐체를 제조하였으며, 시험예 1과 동일한 방법으로 투과율을 계산한 결과, Transmission rate(%)이 27.68이었다.The radiation transmittance was calculated in the same manner as in Test Example 1, and the transmission rate (%) was 27.68. The transmittance of the unshaped rubber radiation shielding member was 0.04 mm.
이와 같이 차폐체 두께가 비교예 1에 비해 10배 정도 얇게 형성하더라도 코어쉘 구조의 Gd2O3 나노 분말을 포함하여 이루어지는 실시예 3의 방사선 차폐 성능이 비교예 1과 대등한 수준이라는 것을 확인할 수 있었다.Even if the thickness of the shielding material is reduced by about 10 times as compared with Comparative Example 1, the core shell structure of Gd 2 O 3 It was confirmed that the radiation shielding performance of Example 3 including the nano powder was comparable to that of Comparative Example 1. [
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (6)
In2O, WO3 분말로 이루어지는 제2방사선 차폐분말 2 ~ 20 중량부와;
Gd2O3 나노 분말을 포함하여 이루어지는 제3방사선 차폐분말 5 ~ 20 중량부와;
Polyisoprene 10 ~ 100 중량부;를 포함하되,
상기 제1방사선 차폐분말은 Sn 분말 10 ~ 25 중량부, Sb 분말 20 ~ 50 중량부, BaSO4 분말 20 ~ 80 중량부로 이루어지며,
상기 제2방사선 차폐분말은 In2O 분말 1 ~ 10 중량부, WO3 분말 1 ~ 10 중량부로 이루어지고,
상기 제3방사선 차폐분말은 상기 Gd2O3 나노 분말의 외곽에 나노 실리카가 둘러싸고 있는 코어쉘 구조인 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐용 조성물.
The first radiation shield powder 50-155 parts by weight consisting of Sn, Sb, BaSO 4 powder and;
2 to 20 parts by weight of a second radiation shielding powder comprising In 2 O and WO 3 powder;
5 to 20 parts by weight of a third radiation shielding powder comprising Gd 2 O 3 nanopowder;
10 to 100 parts by weight of polyisoprene,
The first radiation shielding powder comprises 10 to 25 parts by weight of Sn powder, 20 to 50 parts by weight of Sb powder, and 20 to 80 parts by weight of BaSO 4 powder,
Wherein the second radiation shielding powder comprises 1 to 10 parts by weight of In 2 O powder and 1 to 10 parts by weight of WO 3 powder,
Wherein the third radiation shielding powder is a core shell structure in which nanosilica surrounds the Gd 2 O 3 nanopowder.
Sn 분말 10 ~ 25 중량부, Sb 분말 20 ~ 50 중량부, BaSO4 분말 20 ~ 80 중량부로 이루어지는 제1방사선 차폐분말과, In2O 분말 1 ~ 10 중량부, WO3 분말 1 ~ 10 중량부로 이루어지는 제2방사선 차폐분말과, Gd2O3 나노 분말을 포함하여 이루어지는 제3방사선 차폐분말 5 ~ 20 중량부로 이루어지는 방사선 차폐분말을 마련하는 S1단계와;
Polyisoprene를 압착 가열하는 S2단계와;
상기 S1단계의 각 분말과 상기 S2단계의 Polyisoprene 10 ~ 100 중량부와 혼합하는 S3단계와;
상기 S3단계의 혼합물을 롤러를 이용하여 시트 형상으로 가공하는 S4단계;를 포함하되,
상기 제3방사선 차폐분말은 상기 Gd2O3 나노 분말의 외곽에 나노 실리카가 둘러싸고 있는 코어쉘 구조인 것을 특징으로 하는 무납 고무 방사선 차폐체의 제조 방법.
A method of manufacturing a lead-free rubber radiation shield using the composition for shielding a rubber-free rubber according to claim 1,
10 to 25 parts by weight of Sn powder, 20 to 50 parts by weight of Sb powder and 20 to 80 parts by weight of BaSO 4 powder, 1 to 10 parts by weight of In 2 O powder and 1 to 10 parts by weight of WO 3 powder, Shielding powder comprising 5 to 20 parts by weight of a third radiation shielding powder comprising Gd 2 O 3 nanopowder and a second radiation shielding powder comprising the first radiation shielding powder and the second radiation shielding powder;
Step S2 of compressing and heating polyisoprene;
Mixing the powders of step S1 with 10 to 100 parts by weight of polyisoprene of step S2;
And a step S4 of processing the mixture of step S3 into a sheet form using a roller,
Wherein the third radiation shielding powder is a core shell structure in which nanosilica surrounds the outer surface of the Gd 2 O 3 nanopowder.
The lead-free rubber radiation shield according to claim 4, which is produced by the method of manufacturing the lead-free rubber radiation shield.
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| KR101924085B1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-11-30 | 세종대학교산학협력단 | Radiation shielding material and membrane including metal hydride |
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