KR20040093878A - 방사선 차폐용 직물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사선 차폐용 직물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방사선 차폐용 직물은 직물 표면에 폴리우레탄 수지로 이루어진 도포층이 형성되며, 상기 도포층의 내부에 황산바륨(BaSO4) 및 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물이 분말상으로 균일하게 분산된 것을 특징으로 한다. 본 발명의 방사선 차폐용 직물은 무게가 가볍고 안전성 및 착용감이 우수할 뿐만 아니라 방사선 차폐물질이 직물 표면에 균일하게 분산되어 있어 방사선 차폐효과가 양호하므로, 의복, 앞치마, 모자 등으로 제조시 방사선에 장기간 노출될 우려가 있는 사람들이 상시적으로 편안하게 착용할 수 있다.

Description

방사선 차폐용 직물 및 그 제조방법{A fabric for screening X-ray and manufacturing method thereof}
본 발명은 방사선 차폐용 직물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무게가 가볍고 안전성 및 착용감이 우수할 뿐만 아니라 방사선 차폐물질이 직물 표면에 균일하게 분산되어 있어 방사선 차폐효과가 양호한 방사선 차폐용 직물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
엑스선, 감마선과 같은 방사선이 사람에게 피폭될 경우 발암, 유전적 장애, 백내장 등 여러가지 심각한 질병과 장애를 일으킨다는 것은 잘 알려진 사실이다. 이에 따라, 1934년에는 국제 방사선 방어 위원회가 발족되어 방사선 사용을 제한(0.2R/day)했으며, 1977년에는 국제 방사선 방어 권고문(ICRP-26)이 채택되었고, 이어서 X-선 진단, 치료 및 핵의학에 대한 환자, 종사자 및 보호자의 피폭 감소를 위한 지침서가 발간되었으며, 각국에서는 이에 준하는 방사선 사용규제에 관한 법을 제정하였다.
이와 같이, 방사선에 대한 피폭은 인체에 매우 유해하므로 최대한 제한적으로 이루어져야 하나, 병원의 방사선사와 의사, 원전 관계자 등의 방사선을 직접 또는 간접적으로 다루는 사람들은 업무특성상 지속적으로 방사선에 피폭될 수 있으므로 특히 유의해야 한다. 따라서, 방사선과 관련된 직업 종사자와 주위 환경의 피폭을 합리적으로 줄일 수 있도록 최적의 시설과 장비가 필요하며, 정당화된 의료 피폭일지라도 환자의 진료부위를 제외한 건강조직을 최대한 보호할 수 있는 최적화에 노력해야 한다.
방사선 피폭을 차폐하기 위한 방법으로서, 납 성분을 고무(rubber)에 분산시킨 후 압출하여 성형한 시트상의 가운을 착용하는 것이 일반적이다. 그러나 , 이러한 방법으로 제조된 가운은 방사선 차폐에는 효과적이나, 5 ~ 10Kg 정도로 매우 무거워 착용감이 불량하므로 원자력 발전소의 일부 구역에 종사하는 사람을 제외하고는 착용이 보편화되지 못하였다. 특히, 병원 등에서 사용되는 방사선은 저선량일 뿐만 아니라, 직접적인 방사선 피폭 위험은 없고 방사선 회절 등에 의한 간접적인 피폭 위험이 높을 뿐이어서, 종사자들은 무거운 납가운을 착용할 필요성을 거의 느끼지 못하여 무거운 납가운에 의해 작업성이 떨어지는 불편을 감수하려고 하지 않는 문제점이 있다.
따라서, 직접적인 방사선 피폭 위험을 차단함과 동시에 간접적인 피폭 위험도 충분히 차단할 수 있으며, 착용감이 우수하고 가벼우면서 인체에 무해한 방사선 차폐용 직물을 개발하려는 연구가 지속되어 왔다.
미국특허 제3,194,239호에는 방사선 흡수를 위해 합금으로 된 와이어를 이용하여 방사선 흡수성 섬유를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 이는 유연성 및 방사선 차폐성이 불량하다는 문제점이 있다. 또한, 러시아 특허 10-2000-7003445호에는 금속입자를 분산시켜 혼합물 형태로 제조하여 섬유 표면에 결합시키는 방법이 개시되어 있으나, 이 방법은 방사선 차폐효과는 우수하나 내구성이 불량하다는 단점이 있다.
한편, 본 발명자의 대한민국 공개특허공보 제2000-7084호에는 조영제로 사용되고 있는 황산바륨(barium sulfate) 분말을 직물에 적용시킴으로서 방사선 차폐 성능을 부여한 의복을 개시하고 있다. 그러나, 황산바륨 분말을 직물에 적용하기 위해서는 폴리우레탄 수지와 같은 바인더에 황산바륨 분말을 분산시켜 직물 표면에 처리해야 하는데, 황산바륨은 폴리우레탄 수지에 대한 분산성이 극히 불량하여 균일한 방사선 차폐층을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 무게가 가볍고 안전성 및 착용감이 우수할 뿐만 아니라 방사선 차폐물질이 직물 표면에 균일하게 분산되어 있어 방사선 차폐효과가 양호한 방사선 차폐용 직물을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 직물의 개략적인 단면도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 직물 표면에 폴리우레탄 수지로 이루어진 도포층이 형성되며, 상기 도포층의 내부에 황산바륨(BaSO4) 및 유기요오드계 방사선 조영성 화합물이 분말상으로 균일하게 분산된 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물을 제공한다.
본 발명에 따른 방사선 차폐용 직물에 있어서, 황산바륨(A) 및 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물(B)의 혼합 중량비(B/A)는 1/1000 ~ 1/2인 것이 바람직하고, 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물로는 이미도트리조산, 아이옥시글산, 아이옥탈람산, 아이옥트로시트산, 아이오트롤산, 아이오파노산, 아이오파미돌, 아이오헥솔, 나트륨아이오포데이트, 아이오드아미드, 아이오독삼산 등을 단독으로 또는 이들을 혼용하여 사용할 수 있다. 또한, 방사선 차폐성능을 더욱 향상시키기 위하여 황산바륨과 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물 외에 알칼리 토금속 화합물 및/또는 비스무스 화합물을 더 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 2액형 폴리우레탄 수지 100중량부, 메틸에틸케톤 20 ~ 50중량부, 톨루엔 5 ~ 40중량부, 가교제 1 ~ 10중량부 및 아크릴 수지 1 ~ 20중량부로 이루어진 접착층 형성 조성물을 직물 표면에 도포하고 건조시키는 단계; 및 (b) 1액형 폴리우레탄 수지 100중량부, 황산바륨 100 내지 500중량부, 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물 0.5 ~ 50중량부, 메틸에틸케톤 20 ~ 50중량부 및 톨루엔 5 ~ 40중량부로 이루어진 방사선 차폐층 형성 조성물을 상기 (a) 단계에서 형성된 접착층 위에 도포하고 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 방사선 차폐용 직물 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 황산바륨은 소화장기의 사진 촬영에 이용되고 있는 인체에 안전한 방사선 조영성 물질로서, 액스선 차폐(흡수)효과 또한 비교적 우수하다. 그러나, 황산바륨은 밀도가 4.5g/㎤로 매우 클 뿐만 아니라 폴리우레탄 수지에 대한 상용성(misibility)도 불량하므로, 종래와 같이 황산바륨 분말을 폴리우레탄 수지에 분산시켜 직물 표면에 처리할 경우 분산성이 불량하여 황산바륨이 균일하게 분포된 방사선 차폐층을 형성하기 어렵다. 따라서, 황산바륨을 이용하여 양호한 방사선 차폐효과를 직물에 부여하기 위해서는 필요 이상의 황산바륨이 첨가될 수밖에 없으므로 무게감과 착용성에 큰 부담을 준다.
본 발명자는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 방사선 차폐효과가 양호하면서도 폴리우레탄 수지에 대한 분산성이 우수한 방사선 차폐 물질에 대하여 연구를 거듭한 결과, 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물이 본 발명의 목적에 적합하게 사용할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명의 방사선 차폐용 직물은 그 표면에 폴리우레탄 수지로 이루어진 도포층이 형성되어 있고, 도포층 내부에는 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물이 분말상으로 균일하게 분산되어 있다. 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물로는 이미도트리조산, 아이옥시글산, 아이옥탈람산, 아이옥트로시트산, 아이오트롤산, 아이오파노산, 아이오파미돌, 아이오헥솔, 나트륨아이오포데이트, 아이오드아미드, 아이오독삼산 등 방사선을 흡수하는 조영제로 사용되고 있는 공지의 유기 요오드계 화합물을 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물들은 방사선을 흡수하여 그 투과율을 현저히 약화시킬 뿐만아니라, 화학구조상 황산바륨과는 달리 폴리우레탄 수지와의 밀도 차이가 크지 않고 폴리우레탄 수지와 수소결합을 형성하므로 분산성이 매우 우수하며, 인체에 접촉하는 경우에도 안전하다. 다만, 비용 절감을 위하여 황산바륨과 혼합하여 사용하는 것이 바람직한데, 황산바륨(A) 및 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물(B)의 혼합 중량비(B/A)는 1/1000 ~ 1/2인 것이 경제성 및 방사선 차폐 효능의 균일성을 고려할 때 바람직하다. 이와 같이, 황산바륨과 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물을 폴리우레탄 수지에 분산시켜 직물에 도포하면 인체에 무해하면서도 방사선 차폐성이 양호한 직물을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 방사선 차폐성능을 더욱 향상시키기 위하여 도포층 형성시 수산화칼슘, 탄산칼슘, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 탄산마그네슘 등의 알칼리 토금속 화합물 및/또는 옥시탄산 비스무스와 같은 비스무스 화합물을 더 첨가할 수 있고, 견고한 방사선 차폐 도포층 형성을 위하여 도포층 형성 전에 접착층을 직물 표면에 먼저 형성시킬 수 있다.
본 발명의 방사선 차폐용 직물에 사용될 수 있는 직물(fabric)은 경사와 위사로 제직된 교직물(woven fabric) 외에 편직물(knitted fabric)과 부직포(non-woven fabric) 등 2차원적으로 형성되어 의복이나, 모자, 커튼, 칸막이, 보호막 등의 형상으로 재단할 수 있는 것이라면 모두 포함된다. 또한, 직물을 형성하는 원료 섬유로는 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유 등의 합성섬유 뿐만 아니라, 면섬유, 양모섬유, 레이온 섬유 등의 천연섬유 및 반합성섬유를 모두 포함한다.
본 발명에 있어서, 직물 표면에 대한 방사선 차폐층 형성방법은 라미네이팅 방법, 본딩방법, 다이렉트(플로팅 나이프) 방식, 그라비아 방식, 패딩 방식 등 공지의 도포방법이 이용될 수 있으며, 특히 다음과 같은 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
먼저, 2액형 폴리우레탄 수지 100중량부, 메틸에틸케톤 20 ~ 50중량부, 톨루엔 5 ~ 40중량부, 가교제 1 ~ 10중량부 및 아크릴 수지 1 ~ 20중량부로 이루어진 접착층 형성 조성물을 직물 표면에 도포하고 건조시킨다. 형성된 접착층은 직물과 방사선 차폐층 사이의 결합력을 강고하게 유지시키는 역할을 한다.
이어서, 1액형 폴리우레탄 수지 100중량부, 황산바륨 100 내지 500중량부, 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물 0.5 ~ 50중량부, 메틸에틸케톤 20 ~ 50중량부 및 톨루엔 5 ~ 40중량부로 이루어진 조성물을 균일하게 혼합한 다음, 직물 표면에 형성된 접착층 위에 도포하고 건조시켜 방사선 차폐층을 형성한다. 상기 방사선 차폐층 형성 조성물에는 필요에 따라 알칼리 토금속 화합물 0.5 ~ 30중량부 및/또는 비스무스 화합물 0.5 ~ 50중량부를 더 첨가할 수 있다.
이와 같이 제조한 방사선 차폐용 직물(10)의 개략적인 단면도를 도 1에 도시하였다. 도 1을 참조하면, 직물(12) 표면에는 직물(12)과 방사선 차폐층(16)의 결합력을 강고히 유지시키기 위한 접착층(14)이 형성되어 있다. 접착층(14)의 일면에는 폴리우레탄 수지에 황산바륨과 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물의 혼합 분말(18)이 균일하게 분산된 방사선 차폐층(16)이 형성되어 있다. 황산바륨은 방사선 차폐층(16)에 부분적으로 응집되어 존재하나, 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물은 방사선 차폐층(16)에 균일하게 분산되어 있으므로 직물의 모든 부분이 일정 정도 이상의 방사선 차폐능력을 발휘하게 한다. 결론적으로, 이와 같이 제조한 본 발명의 방사선 차폐용 직물은 직물 표면에 폴리우레탄 수지로 이루어진 도포층이 형성되며, 상기 도포층의 내부에 황산바륨(BaSO4) 및 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물이 분말상으로 균일하게 분산되어 있다. 직물 표면에는 직물과 방사선 차폐층의 결합력을 강고히 유지시키기 위한 접착층이 선택적으로 형성될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 방사선 차폐용 직물은 목적하는 방사선 차폐용도에 따라 적층하여 사용할 수 있다. 즉, 직물 표면에 폴리우레탄 수지로 이루어진 도포층이 형성되어 있고, 상기 도포층의 내부에 황산바륨(BaSO4) 및 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물이 분말상으로 균일하게 분산되어 있는 본 발명의 방사선 차폐용 직물을 접착제를 이용하여 2겹 이상을 본딩하여 사용할 수 있다. 필요에 따라, 인체 접촉성을 좋게 하기 위하여 인체에 접촉하는 면의 도포층에는 메시 소재의 안감섬유를 더 본딩할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
실시예 1
2액형 폴리우레탄 수지 100중량부, 메틸에틸케톤 40중량부, 톨루엔 20중량부, 가교제 5중량부 및 아크릴 수지 5중량부를 균일하게 혼합한 다음, 플로팅 나이프(두께 1.5mm)를 사용하여 폴리에스테르 교직물 표면에 50g/㎡의 량으로 도포하고 130??에서 60초간 건조시켜 접착층을 형성시켰다. 이어서, 1액형 폴리우레탄 수지 100중량부, 황산바륨 200중량부, 이미도트리조산 50중량부, 메틸에틸케톤 40중량부 및 톨루엔 20중량부를 균일하게 혼합한 다음, 상기 형성한 접착층 위에 플로팅 나이프(두께 2.0mm)를 사용하여 30g/㎡의 량으로 도포하고 130℃에서 60초간 건조시켜 방사선 차폐층이 형성된 직물을 제조하였다.
상기 제조한 실시예 1의 직물에 대하여 포항공대 선형 가속기 실험실에서 방사선 차폐 실험을 실시하였다. 전술한 실시예 1의 직물을 50×50cm로 절단한 후 표 1에 기재된 선원과 평균에너지에 따라 방사선 차폐율을 매번 그 위치를 달리하여 10회 측정한 후, 그 평균값과 변동범위를 표 1에 나타냈다.
변동율(%) = 측정된 최대 방사선 차폐율 - 측정된 최소 방사선 차폐율
방사선 종류 선원 평균에너지 차폐율 변동율
알파선 Po-210 5,300keV 100% 0%
베타선 Sr-90 69keV 77% 5%
Ti-204 72.4keV 85% 4%
감마선 Am-241 60keV 75% 4%
Co-57 122keV 45% 7%
Cs-137 661.7ke 0% 0%
Co-60 1,200keV 0% 0%
엑스선 제동방사선 40kV 90% 4%
60kV 82% 5%
80kV 73% 7%
100kV 65% 9%
120kV 53% 13%
비교예 1
방사선 차폐층 형성시 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물인 이미도트리조산을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법과 함량으로 방사선 차폐층이 형성된 직물을 제조하였다. 비교예 1의 직물을 실시예 1에 기재된 방법으로 방사선 차폐율과 변동범위를 측정하여 표 2에 나타냈다.
방사선 종류 선원 평균에너지 차폐율 변동율
알파선 Po-210 5,300keV 100% 0%
베타선 Sr-90 69keV 60% 28%
Ti-204 72.4keV 72% 20%
감마선 Am-241 60keV 61% 25%
Co-57 122keV 31% 29%
Cs-137 661.7ke 0% 0%
Co-60 1,200keV 0% 0%
엑스선 제동방사선 40kV 72% 21%
60kV 63% 25%
80kV 57% 30%
100kV 48% 34%
120kV 36% 37%
표 1과 2를 참조하면, 황산바륨과 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물을 방사선 차폐제로 함유하는 실시예 1의 직물이 황산바륨만을 함유하는 비교예 1의 직물보다 방사선 차폐 성능이 더 우수하며, 직물의 전 면적에 걸쳐 방사선 차폐성능이 균일하여 변동율이 적게 나타났음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 방사선 차폐용 직물은 무게가 가볍고 안전성 및 착용감이 우수할 뿐만 아니라 방사선 차폐물질이 직물 표면에 균일하게 분산되어 있어 방사선 차폐효과가 양호하므로, 의복, 앞치마, 모자 등으로 제조시 방사선에 장기간 노출될 우려가 있는 사람들이 상시적으로 편안하게 착용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 직물 표면에 폴리우레탄 수지로 이루어진 도포층이 형성되며, 상기 도포층의 내부에 황산바륨(BaSO4) 및 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물이 분말상으로 균일하게 분산된 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 황산바륨(A) 및 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물(B)의 혼합 중량비(B/A)는 1/1000 ~ 1/2인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물은 이미도트리조산, 아이옥시글산, 아이옥탈람산, 아이옥트로시트산, 아이오트롤산, 아이오파노산, 아이오파미돌, 아이오헥솔, 나트륨아이오포데이트, 아이오드아미드, 아이오독삼산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도포층 내부에 알칼리 토금속 화합물 및/또는 비스무스 화합물이 분말상으로 더 분산된 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물.
  5. 제1항의 방사선 차폐용 직물을 1겹 이상 적층한 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물.
  6. (a) 2액형 폴리우레탄 수지 100중량부, 메틸에틸케톤 20 ~ 50중량부, 톨루엔 5 ~ 40중량부, 가교제 1 ~ 10중량부 및 아크릴 수지 1 ~ 20중량부로 이루어진 접착층 형성 조성물을 직물 표면에 도포하고 건조시키는 단계; 및
    (b) 1액형 폴리우레탄 수지 100중량부, 황산바륨 100 내지 500중량부, 유기 요오드계 방사선 조영성 화합물 0.5 ~ 50중량부, 메틸에틸케톤 20 ~ 50중량부 및 톨루엔 5 ~ 40중량부로 이루어진 방사선 차폐층 형성 조성물을 상기 (a) 단계에서 형성된 접착층 위에 도포하고 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방사선 차폐층 형성 조성물은 알칼리 토금속 화합물 0.5 ~ 30중량부 및/또는 비스무스 화합물 0.5 ~ 50중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 직물의 제조방법.
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