KR20150021015A - 방사선 차단 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 방사선 차단 시트는, 섬유와 입상의 방사선 차단재가 시트 형상으로 일체화되어 형성되어 있다.

Description

방사선 차단 시트{RADIATION-SHIELDING SHEET}
본 발명은, 방사선 차단 시트, 보다 상세하게는, 절곡성 및 가공성이 우수한 방사선 차단 시트에 관한 것이다.
본원은, 2012년 2월 23일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-037694호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 의료 분야, 원자력 분야, 우주 공간 등에서 사용되는 설비 기기, 의복, 구조물, 이동체 등에, 방사선 피폭을 억제하기 위한 방사선 차단재가 사용되는 경우가 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 또한, 의료 현장에서는, X선 촬영 등에 종사하는 의사 등의 방사선 피폭을 억제하기 위해서, 방사선 차단재를 사용한 에이프런이나 스커트 등의 방호복이 사용되고 있다.
방사선 차단재로서는 납이 사용되는 경우가 많다. 상술한 방호복에 있어서도, 납의 박판이 배치된 방호복이 일반적이다.
[특허문헌]
특허문헌 1: 일본 특허 출원 공표 제2006-526434호 공보
그러나, 납은 독성이 강하여 폐기 등의 취급이 어렵다. 또한 방호복에 사용하면, 무겁기 때문에, 사용자의 움직임을 방해한다고 하는 문제가 있다. 또한, 절곡성이나 가공성도 충분하다고는 할 수 없어, 입체물이나 사람에게 적용하는 경우에는 간극이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 본래의 목적인 방사선 피폭 억제의 목적에 비추어 보아도 충분하다고는 하기 어려운 경우가 있다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 가공성 및 취급성이 우수한 방사선 차단 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 있어서의 방사선 차단 시트는, 섬유와 입상의 방사선 차단재가 시트 형상으로 일체화되어 형성되어 있다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 방사선 차단재의 함유량은, 상기 섬유 1에 대하여, 중량비로 0.25 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 방사선 차단재의 평균 입경은, 1마이크로미터 이상 100마이크로미터 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 방사선 차단재는, 금속 및 그의 산화물 혹은 금속염인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태에 있어서는, 상기 금속은 바륨, 철 및 텅스텐 중 적어도 하나를 포함하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따른 방사선 차단 시트에 의하면, 가공성 및 취급성이 우수하기 때문에, 넓은 용도에 있어서 적절하게 사용할 수 있고, 방사선 피폭을 적절하게 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 방사선 차단 시트의 모식 단면도이다.
도 2는 상기 방사선 차단 시트의 X선 차단능을 나타내는 그래프이다.
도 3은 상기 방사선 차단 시트의 γ선 차단능을 나타내는 표이다.
도 4a는 상기 방사선 차단 시트에 X선을 조사하여 촬영한 사진이다.
도 4b는 상기 방사선 차단 시트에 X선을 조사하여 촬영한 사진이다.
도 4c는 상기 방사선 차단 시트에 X선을 조사하여 촬영한 사진이다.
본 발명의 일 실시 형태에 대하여, 도 1 내지 도 4c를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시 형태의 방사선 차단 시트(1)를 도시하는 단면도이다. 방사선 차단 시트(1)는, 섬유(10)와, 입상의 방사선 차단재(20)를 포함하고 있고, 섬유(10)와, 방사선 차단재(20)가 시트 형상으로 일체화되어 형성되어 있다.
섬유(10)로서는, 예를 들면 쇄목 펄프(GP), 가압 쇄목 펄프(PGW), 열기계 펄프(TMP) 등의 기계 펄프, 침엽수 고수율 미표백 크라프트 펄프(HNKP; N재), 침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP; N재, NB재), 활엽수 미표백 크라프트 펄프(LUKP; L재), 활엽수 표백 크라프트 펄프(LBKP, L재) 등의 화학 펄프, 탈묵 펄프(DIP), 웨이스프 펄프(WP) 등의 고지 펄프나 세미케미컬 펄프(CP) 등의 목재 펄프를 사용할 수 있다. 또한, 목재 이외의 천연 섬유로서는, 목면, 짚, 대나무, 에스파르토, 버개스, 린터, 마닐라마, 아마, 마, 황마, 안피 등의 펄프 형상 섬유를 사용할 수 있고, 이들 섬유 중에서 1종 또는 2종 이상을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP; N재, NB재)는 섬유 길이가 길어 시트 강도가 강해지기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 각종 섬유를 주체 섬유로 하고, 보조 섬유로서, 레이온, 아세테이트, 트리아세테이트, 나일론6, 나일론66, 비닐론, 비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 아라미드, 폴리비닐알코올 등의 유기 고분자 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 활성탄 섬유, 알루미나 섬유, 암면 섬유 등의 무기 섬유, 스테인리스 등의 금속 섬유 등을 적절히 선택하여 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
예를 들면, 방사선 차단 시트(1)의 강도와 내수성을 향상시키고자 하는 경우에는, 90∼250℃에서 열융착 기능을 발휘하는 유기 고분자 섬유의 사용이 바람직하다. 또한, 상기 열융착이란, 용융 또는 연화에 의한 접착 기능을 의미한다.
이 경우에 사용하는 유기 고분자 섬유로서는, 예를 들면 심/초의 2층 구조를 갖는 유기 고분자 섬유로서, PP(폴리프로필렌)/PP, PP/PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)/저융점 PET 등의 복합 섬유, 저융점 PET 섬유, 혹은 PP 섬유 등과 같은 구성을 갖는 심초 구조나 단일 성분 구조의 열융착 섬유 등을 들 수 있다.
주체 섬유에 혼합하여 사용하는 보조 섬유의 섬도는 0.5∼20데시텍스(dtex)가 바람직하고, 1∼5dtex가 보다 바람직하다. 섬유가 지나치게 가는 경우에는, 강도 부족으로 된다. 한편, 섬유가 지나치게 굵은 경우에는, 섬유 강도가 강해진다. 그러나, 섬유가 지나치게 굵은 경우에는, 단위 중량당의 섬유 개수가 적어지기 때문에, 결과적으로 열융착 부분이 적어지므로 강도 부족으로 된다. 또한, 보조 섬유의 섬유 길이는 1∼15㎜ 정도가 바람직하고, 3∼7㎜ 정도가 보다 바람직하다. 섬유가 지나치게 짧으면 강도 부족으로 되고, 지나치게 길면 초지(종이를 뜨는 것)가 곤란해진다. 또한, 보조 섬유의 혼합량은 주체 섬유에 대하여 1∼50중량 퍼센트(wt％)가 바람직하고, 3∼30wt％ 정도가 보다 바람직하다. 보조 섬유의 배합량이 지나치게 적으면 강도 부족으로 된다. 한편, 보조 섬유의 배합량이 지나치게 많으면 강직하고 단단한 시트로 되어, 절곡성이나 가공성이 손상된다.
방사선 차단재(20)로서는, 바륨, 철, 텅스텐 및 그들의 산화물이나 금속염 등을 포함하는 입상의 화합물을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바륨에 관해서는, 화학적으로 안정적이며 안전성이 높기 때문에, 특히 황산바륨이 바람직하다. 상기 이외에도, 비중이 5 이상인 중금속 및 상기 비중이 5 이상인 중금속의 화합물도 단독 또는 혼합하여 사용 가능하다.
본 발명의 방사선 차단 시트를 습식 초지법 또는 건식 초지법에 의해 제조하는 경우에는, 입상의 방사선 차단재의 직경은 1마이크로미터(㎛) 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 1㎛ 이상 30㎛ 이하가 보다 바람직하다. 상기 입상의 방사선 차단재의 직경이 1㎛를 하회하면 초조 시에 초지 와이어에서 빠짐이 발생하여, 수율이 크게 저하되기 때문에, 목적의 양의 방사선 차단재를 방사선 차단 시트에 함유시키는 것이 곤란해진다. 한편, 상기 입상의 방사선 차단재의 직경이 100㎛를 상회하면 응집성이 저하되어, 섬유(10)가 방사선 차단재(20)를 충분한 강도로 유지할 수 없기 때문에, 건조 후, 방사선 차단 시트로부터 방사선 차단재가 탈락할 우려가 있다.
본 발명의 방사선 차단 시트의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 습식 초지법 또는 건식 초지법을 사용하여, 상술한 섬유(10) 및 방사선 차단재(20)를 소정의 비율로 배합하여 일체의 시트 형상으로 구성함으로써, 방사선 차단 시트(1)를 제조할 수 있다.
방사선 차단 시트(1)를 습식 초지법에 의해 제조하는 경우는, 배합한 재료를 물에 분산하여 슬러리를 제조하고, 얻어진 슬러리를 습식 초지기로 초조한다(초지 공정). 주체 섬유로서의 섬유(10)는, 미리, 고해해 두는 것이 바람직하다. 고해는, 싱글 디스크 리파이너(SDR), 더블 디스크 리파이너(DDR), 비터 등의 고해기에 의해 적절히 행할 수 있다. 고해도로서는, 캐나다 표준 여수도(CSF : JISP 8121)로 750CSF∼100CSF 정도가 바람직하고, 500CSF∼150CSF 정도가 보다 바람직하다.
초지 공정에 있어서, 응집제를 적절히 사용할 수 있다. 응집제는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 각종 음이온성 응집제, 비이온성 응집제, 양이온성 응집제 혹은 양성(兩性)의 응집제를 사용 가능하다. 예를 들면, 폴리아크릴아미드계의 양이온성 수지, 비이온성 수지, 음이온성 수지 및 양성의 수지, 폴리에틸렌이민 및 상기 폴리에틸렌이민의 유도체, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아민, 폴리아미드, 폴리아미드폴리아민 및 상기 폴리아미드폴리아민의 유도체, 양이온성 전분 및 양성 전분, 산화 전분, 카르복시메틸화 전분, 식물 고무, 폴리비닐알코올, 요소 포르말린 수지, 멜라민포르말린 수지, 친수성의 중합체 입자 등의 유기계 화합물 및 황산알루미늄, 알루미나졸, 염기성 황산알루미늄, 염기성 염화알루미늄, 염기성 폴리수산화알루미늄 등의 알루미늄 화합물, 또한 황산제1철, 염화제1철 혹은 콜로이달 실리카, 벤토나이트 등의 무기계 화합물 등을 조합하여 사용할 수 있다.
초지 공정에 있어서, 응집제를 첨가하는 것 및 응집제의 첨가량은 임의이지만, 응집제를 첨가하는 경우는, 수분산액 중의 고형분에 대하여 0.001wt％ 이상이 바람직하고, 0.005wt％ 이상이 보다 바람직하다. 첨가량이 0.001wt％를 하회하면, 응집 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다.
또한, 초지 공정에 있어서는, 필요에 따라서 사이즈제, 습윤 지력제, 전료 등의 초지용 약품을 적절히 사용할 수 있다.
사이즈제로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 산성 초지용의 로진계 사이즈제, 석유 수지계 사이즈제, 중성 초지용으로 알킬케텐다이머계 사이즈제, 알케닐 무수 숙신산계 사이즈제 등의 각종 사이즈제를 들 수 있다.
습윤 지력 증강제로서는, 예를 들면 멜라민계 수지, 요소계 수지, 폴리아미드에피클로로히드린 수지, 에폭시계 수지, 디알데히드 전분, 폴리아크릴아미드 및 폴리에틸렌이민 등을 들 수 있다.
전료로서는, 예를 들면 탈크, 카올린, 소성 카올린, 클레이, 규조토, 중질 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 이산화티타늄, 황산마그네슘, 실리카, 알루미노규산염, 벤토나이트 등의 광물질 전료나 폴리스티렌 입자, 요소 포르말린 수지 입자 등의 유기 합성 전료 등을 들 수 있다.
또한, 염료, pH 조정제, 슬라임 컨트롤제, 소포제, 점제 등의 초지용의 각종 첨가 보조제도 용도에 따라서 사용할 수 있다.
초지 공정에 사용하는 습식 초지기로서는, 일반의 초지 기술에 적용되고 있는 장망 초지기, 원망 초지기, 경사식 초지기, 트윈 와이어 초지기 등, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 방사선 차단 시트는, 상기와 같이 하여 얻어지는 단층지 외에, 단층지를 중첩한 다층의 합지로서 구성되어도 된다.
방사선 차단 시트(1)의 두께, 평량, 강도 등은, 용도에 따라서 적절히 조정되어도 된다. 방사선 차단 능력의 관점에서는, 평량 50∼1000g/㎡ 정도에서 방사선 차단 시트(1)는 적합한 성능을 발휘할 수 있다.
방사선 차단 시트(1)가 상술한 평량 범위를 실현하기 위해서 필요한 방사선 차단재(20)의 함유율은, 재질에 따라 다소 상이하지만, 섬유(보조 섬유를 혼합하는 경우는 주체 섬유 및 보조 섬유의 합계) 1에 대하여, 방사선 차단재는 중량비로 적어도 0.25 이상이며, 1 이상이 바람직하고, 4 이상이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 방사선 차단 시트로서, 실시예를 사용하여 더욱 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
섬유(10)로서, 고해기(DDR)를 사용하여, 고해도 450CSF까지 고해한 침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP)를 준비하였다. 또한, 방사선 차단재(20)로서, 텅스텐(얼라이드 머티리얼사제 상품명 : D-100, 평균 입경(피셔법) 7.6∼12㎛)을 준비하였다. 섬유(10)를 20wt％, 방사선 차단재(20)를 80wt％의 비율로 배합하였다(이후, 원료 펄프라 부른다). 그 후에, 상기 원료 펄프 전량에 대하여, 습윤 지력제(세이꼬 PMC 가부시끼가이샤제 상품명 WS4024)를 0.5wt％, 건조 지력제(세이꼬PMC 가부시끼가이샤제 상품명 DS4356)를 0.5wt％ 배합하여, 원료 슬러리를 얻었다.
상기 원료 슬러리의 고형분 100중량부에 대하여, 응집제(아라까와 가가꾸사제 상품명 폴리텐션) 0.005wt％를 첨가하여 응집체 분산액을 제조하였다. 상기 응집체 분산액을 경사식 초지기로 초조하여, 평량 700g/㎡의 방사선 차단 시트를 얻었다.
(실시예 2)
방사선 차단재(20)로서, 텅스텐(니혼 신깅조꾸(JAPAN NEW METALS)사제 상품명 : WL, 평균 입경(피셔법) 10.0∼40.0㎛)을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하여, 평량 700g/㎡의 방사선 차단 시트를 얻었다.
어느 실시예의 방사선 차단 시트도, 두께 300㎛ 정도이고, 절곡, 접합, 나아가 소정의 형상으로 잘라내는 등의 각종 가공을 용이하게 행할 수 있어, 우수한 가공성을 가졌다.
상술한 각 실시예의 방사선 차단 시트의 방사선 차단 성능에 대하여 설명한다.
(실험 1 X선 차단 성능의 측정)
X선을 발생시키는 관구의 관 전류를 200밀리암페어(㎃)로 고정하고, 관 전압을 50킬로볼트(㎸)로부터 150㎸까지 순차적으로 증가시켰다. 관구와 테이블의 거리는 120㎝로 하고, 산란선을 카운트하지 않도록, 스킨 도우즈 선량계의 측정 소자를 테이블면으로부터 10㎝ 이격하여 설치하였다. 또한, 힐 효과가 발생하지 않도록, 관구의 양극과 음극을 연결하는 선에 수직으로 되도록 측정 소자를 배치하였다.
X선 조사 시간은 100밀리초(msec)로 하고, 동일한 조사 영역 내에서 X선 조사 및 X선 측정을 3회 행하고, 그 평균값을 채용하였다. 채용한 값에 대하여, 방사선 차단 재료가 없는 상태에서의 측정값을 기준으로 하여 차단율을 산출하였다.
방사선 차단 재료로서, 실시예 1 및 실시예 2의 방사선 차단 시트(1매의 방사선 차단 시트, 5매 겹친 방사선 차단 시트, 10매 겹친 방사선 차단 시트)를 사용하였다. 또한 비교 대조로서, 납의 박판(두께 0.25㎜, 1.0㎜)을 사용한 측정도 행하였다.
결과를 도 2에 도시한다. 실시예 1 및 2 중 어느 방사선 차단 시트도, 방사선 차단 시트 1매로 어느 정도의 X선 차단능을 나타내고, 복수매 겹친 방사선 차단 시트를 사용함으로써 그 성능은 증강되었다. 실시예 1 및 2 모두, 5매 겹친 방사선 차단 시트를 사용함으로써, 0.25㎜ 두께의 납과 대략 동등한 X선 차단능을 나타내고, 10매 겹친 방사선 차단 시트를 사용함으로써, 0.25㎜ 두께의 납 이상의 X선 차단능을 발휘하였다.
(실험 2 γ선 차단 성능의 측정)
γ선의 선원으로서, 도 3에 도시한 4종류의 γ선원을 준비하였다. 각 γ선원과 측정기의 거리를 조절하여, 방사선 차단 재료가 없는 상태에 있어서, γ선량이 0.27마이크로시버트 매시(μSv/h)로 되도록 설정하였다. 0.27μSv/h라는 값은, 실험에 있어서의 실험자의 피폭량을 고려하여 설정한 것이다.
방사선 차단 재료로서, 실시예 1 및 실시예 2의 방사선 차단 시트(모두 10매 겹친 방사선 차단 시트)를 사용하였다. 또한 비교 대조로서, 납의 박판(두께 1.0㎜ 및 0.5㎜)을 사용한 측정도 행하였다.
도 3에 결과를 도시한다. 실시예 1 및 실시예 2 모두, 10매 겹친 방사선 차단 시트를 사용함으로써 0.5㎜ 두께의 납과 대략 동등한 γ선 차단 성능을 발휘하였다. 또한, 그 차단 성능은 선원의 주에너지가 높아짐에 따라서 서서히 저하되었다. 이 경향은 납과 마찬가지이었다.
(실험 3 X선 촬영에 의한 검토)
X선 촬상 장치(FCR(등록 상표))를 사용하여 50㎸, 200㎃, 50msec의 조건에서 각 실시예의 방사선 차단 시트를 촬영하였다. 취득한 화상은 직선성 1024계조로 처리하였다.
도 4a∼도 4c에 촬영한 화상을 도시한다. 도 4a, 도 4b, 도 4c의 각 화상에 있어서, 상단의 흰 영역에는, 비교 대조로서 0.25㎜ 두께의 납을 사용한 기존의 프로텍터를 배치하고 있다. 중단은 차단 없음의 영역이다. 하단이 본 실시 형태의 방사선 차단 시트이며, 각각 좌측이 실시예 1, 우측이 실시예 2이다. 또한 도 4a는 1매의 방사선 차단 시트를 사용한 경우이다. 도 4b는 5매 겹친 방사선 차단 시트를 사용한 경우이다. 도 4c는 10매 겹친 방사선 차단 시트를 사용한 경우이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 어느 실시예에 대해서도 1매의 방사선 차단 시트로 어느 정도 X선을 차단하고 있는 것이 확인되었지만, 촬영한 부위에 의해 X선의 차단에 편차가 있어, 취득한 화상은 얼룩 형상으로 촬상되었다. 어느 실시예의 방사선 차단 시트도, 복수매 겹친 방사선 차단 시트를 사용함으로써 X선의 차단이 강해지고, 10매 겹친 방사선 차단 시트를 사용하면, X선 촬상 장치로부터 취득한 화상 상은 납을 사용한 경우와 동등하게 되며, 취득한 화상으로부터는 얼룩 형상의 편차도 보이지 않게 되었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 방사선 차단 시트(1)에 의하면, 가공성 및 취급성이 우수하기 때문에, 넓은 용도에 있어서 적절하게 사용할 수 있고, 방사선 피폭을 적절하게 억제할 수 있다.
또한, 복수매 겹친 방사선 차단 시트를 사용함으로써 방사선 차단능을 증강시킬 수 있기 때문에, 용도 등에 따라서 용이하게 원하는 방사선 차단능을 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각 구성 요소에 다양한 변경을 가하거나, 삭제하거나 하는 것이 가능하다.
1 : 방사선 차단 시트
10 : 섬유
20 : 방사선 차단재

Claims (5)

  1. 방사선 차단 시트로서,
    섬유와 입상의 방사선 차단재가 시트 형상으로 일체화되어 형성된 것을 특징으로 하는 방사선 차단 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 차단재의 함유량이 상기 섬유 1에 대하여 중량비로 0.25 이상인 것을 특징으로 하는 방사선 차단 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방사선 차단재의 평균 입경이 1마이크로미터 이상 100마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 방사선 차단 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 차단재가 금속 및 상기 금속의 산화물 혹은 금속염인 것을 특징으로 하는 방사선 차단 시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속은 바륨, 철 및 텅스텐 중 적어도 1개를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 차단 시트.
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