无铅放射线屏蔽片及其制造方法与流程

本发明涉及一种放射线屏蔽片技术，能够屏蔽医疗机构及医院使用的从医疗低剂量的x射线（30kv）到高剂量的x射线（120kv）。更具体而言，本发明涉及一种无铅放射线屏蔽片及其制造方法，该屏蔽片不使用对人体有害的铅（pb）以及钨（w）和钼（mo）等高密度重质材料，属于对人体无害的环保材料，同时可实现轻量化制造，此外，该屏蔽片能够确保对30kv至120kv医用x射线管电压范围内的放射线达到规定水平以上的屏蔽性能，可替代现有的采用重质材料的放射线屏蔽体、屏蔽服及屏蔽片，可用于医疗及工业领域。

背景技术：

1、放射线在医疗诊断及治疗领域不可或缺，但可能会对人体产生有害影响，因此需要能够阻断放射线暴露的屏蔽技术。特别是医院、体检中心、移动式诊断设备等，对用于屏蔽x射线（x-ray）的屏蔽片、屏蔽帘、防护服等的需求持续增加。

2、现有的放射线屏蔽技术主要基于使用铅（pb）、钨（w）和钼（mo）等高密度金属材料来吸收和衰减放射线的方法。

3、此类金属系屏蔽材料虽然具有能够提供高屏蔽性能的优点，但存在自身重量大、加工性差，且兼具人体危害性和环境污染问题的缺点。

4、因此，近年来，正积极推进用于替代铅的环保型及轻量化屏蔽材料的研究。

5、在此趋势下，已经提出以高分子树脂（如硅酮、乙烯-丙烯-二烯单体（epdm）、橡胶等）为基体，混合硫酸钡（baso4）、铋系化合物等无机填料的非金属放射线屏蔽片或不使用铅及高密度金属（pb、w和mo）的放射线屏蔽片。使用不含铅及高密度金属（pb、w和mo）的非铅基填料或非金属填料的情况下，具有相较于金属，能够确保轻量化及柔韧性，还能减轻对人体及环境的负担的优点。

6、然而，传统屏蔽片技术往往依赖于单一填料或有限组合，存在在医用x射线（x-ray）管电压（约30~120kv）范围内难以保证足够屏蔽率的局限性。

7、例如，在单独使用硫酸钡的情况下，虽然能够获得规定水平的屏蔽效果，但存在无法达到实际医疗环境所需的屏蔽率的问题。

8、另外，组合使用多种无机填料时，也存在因填料之间的化学反应或分散不良导致混配不均匀，或者成型过程中发生质量下降的问题。特别是，经确认，当使用工业级硫酸钡时，在与氧化铋的混合过程中会发生化学反应，从而导致搅拌不顺畅，这在实际的屏蔽片制造过程中构成重大障碍。

9、另一方面，韩国授权专利公报第10-1103850号（以下，称为“现有技术”）中公开了一种无铅橡胶放射线屏蔽体及其制造方法，其以合成橡胶或天然橡胶作为高分子基体，将锡（sn）、碘（i2）和锑（sb）以粉末形式混合来实现放射线屏蔽。上述现有技术虽然在无需使用铅即可实现放射线屏蔽以谋求轻量化方面具有一定的意义，但其主要屏蔽机制依赖于锡、碘和锑等金属或准金属元素，因此难以视为非金属复合屏蔽组合物。另外，在该现有技术中，硫酸钡并非用作复合屏蔽组合物的主成分，而仅作为涂覆于混合有锡、碘和锑的橡胶层表面的辅助结构使用，且完全没有考虑硫酸钡自身的纯度差异，也未考虑其与其他无机填料的混合时的稳定性。特别是，针对医用级硫酸钡和三氧化二铋组合在搅拌过程中的稳定性、凝聚或凝胶化问题、以及由此引起的屏蔽性能均匀性问题，该现有技术未提出具体的技术思想或实验验证。

10、现有技术文献

11、专利文献

12、专利文献1：韩国授权专利公报第10-1103850号（2012年01月02日）

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、本发明所要解决的技术问题在于：提供一种无铅放射线屏蔽片及其制造方法，该无铅放射线屏蔽片无需使用铅等高密度金属，且在医用x射线（x-ray）领域可确保优异的屏蔽性能。

3、本发明所要解决的技术问题在于：提供一种无铅放射线屏蔽片及其制造方法，该无铅放射线屏蔽片采用不含铅及高密度金属（pb、w和mo）的多种无机填料，且在填料间不会发生化学反应、不存在混合不良问题，可实现稳定制造。

4、本发明所要解决的技术问题在于：提供一种无铅放射线屏蔽片及其制造方法，该无铅放射线屏蔽片能够同时兼顾轻量化、柔韧性及环保性。

5、用于解决问题的手段

6、作为解决所述技术问题的一个技术方案，本发明提供一种无铅放射线屏蔽片，其特征在于，包含：高分子基体，包含选自硅酮（silicone）、乙烯-丙烯-二烯单体（epdm）、橡胶、热塑性弹性体（tpe）及热塑性聚氨酯（tpu）中的一种以上；以及复合屏蔽组合物，分散在所述高分子基体内，其中，所述复合屏蔽组合物必须包含医用级硫酸钡（medical gradebaso4）和三氧化二铋（bi2o3），还包含选自三氧化二铝（al2o3）和碳酸钙（caco3）中的一种以上。所述医用级硫酸钡在与所述三氧化二铋进行熔融混炼时保持惰性（inert）状态，从而均匀地分散于所述高分子基体内。

7、在一实施例中，所述医用级硫酸钡具有99%以上的纯度，且在60℃至250℃的温度范围内也可保持流动性，而不发生因杂质引起的凝胶化（gelation）反应。

8、在一实施例中，以所述无铅放射线屏蔽片的总重量为基准，所述复合屏蔽组合物也可包含10wt%至35wt%的所述医用级硫酸钡、15wt%至40wt%的所述三氧化二铋、5wt%至10wt%的所述三氧化二铝以及2.5wt%至5wt%的所述碳酸钙。

9、在一实施例中，所述无铅放射线屏蔽片可具有1mm至5mm的厚度，并且在管电压为100kv的医用x射线（x-ray）照射条件下，可具有93%以上的放射线屏蔽率（shieldingrate）。

10、在一实施例中，所述无铅放射线屏蔽片的重量为相对于铅（pb）基屏蔽体重量的30%至40%，并且可具有弯折时屏蔽层不产生裂纹的柔韧性。

11、作为解决所述技术问题的另一个技术方案，本发明提供一种无铅放射线屏蔽片的制造方法，包括以下步骤：（a）高分子基体准备步骤；（b）复合屏蔽组合物准备步骤，所述复合屏蔽组合物包含在与三氧化二铋（bi2o3）混合时具有化学惰性（chemical inertness）的医用级硫酸钡（baso4）；（c）混炼步骤，在加热所述高分子基体使其处于软化或熔融的状态下，投入所述复合屏蔽组合物，仅通过物理搅拌进行分散而无凝胶化（gelation）或凝聚现象；以及（d）将所述混炼后的产物成型为片材形态的步骤。

12、在一实施例中，所述步骤（c）的加热可在确保所述高分子基体的熔融流动性（meltflow）且防止所述高分子基体热分解的温度范围内进行。

13、在一实施例中，所述步骤（c）也可在不对所述医用级硫酸钡和所述三氧化二铋的颗粒表面进行单独的涂敷处理的情况下，将其直接投入所述高分子基体中进行混合。

14、在一实施例中，所述医用级硫酸钡具有99%以上的纯度，在60℃至250℃的温度范围内可保持流动性，而不发生因杂质引起的凝胶化（gelation）反应。

15、在一实施例中，以所述片材的总重量为基准，所述复合屏蔽组合物也可包含10wt%至35wt%的硫酸钡、15wt%至40wt%的三氧化二铋、5wt%至10wt%的三氧化二铝以及2.5wt%至5wt%的碳酸钙。

16、发明的效果

17、根据本发明的一个实施例，通过不在高分子基体中使用铅及高密度金属（pb、w和mo），而是采用包含医用级硫酸钡、三氧化二铋、三氧化二铝及碳酸钙的无机填料组合物，相较于现有单独使用硫酸钡的组合物，实现显著提高的放射线屏蔽性能。

18、根据本发明的一个实施例，通过使用高纯度的医用级硫酸钡，能够防止在与三氧化二铋混合过程中可能发生的化学反应及搅拌不良问题，从而可以实现均匀混配及稳定的片材成型。其结果是，能够在医用x射线（x-ray）领域中稳定地确保90%以上的优异屏蔽效果。

19、根据本发明的一个实施例，相较于铅基屏蔽材料，本发明能够实现显著的轻量化，并且通过使用硅酮、epdm、橡胶等高分子基体，提供优异的柔韧性和加工性，从而可应用于医疗防护工具、屏蔽帘、移动式屏蔽结构物等各种应用领域。

20、根据本发明的一个实施例，本发明通过熔融、混配、模具挤出及成型工艺，适合于大规模生产，且能够根据用途自由调节产品的形状和厚度，因此具有极高的工业实用性。