-
Abschirmung gegen ionisierende Strahlung Die Erfindung betrifft eine
Abschirmung gegen ionisierende Strahlung.
-
Es ist bekannt, daß Blei der Durchdringung durch eine ionisierende
Strahlung von tieferem Energieniveau Widerstand leistet. Bleiplatten sind jedoch
zur Herstellung einer Schutzkleidung nicht geeignet, da sie nicht nur schwierig
in die gewünschte Form zu bringen, sondern auch außerordentlich schwer sind.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Abschirmung gegen
ionisierende Strahlung zu schaffen, die gegen die schädliche Strahlungswirkung schützt
und gleichzeitig biegsam ist, so daß sie in die Form eines Kleidungsstückes gebracht
werden kann, und die ferner während langer Zeit hitzebeständig ist.
-
Es sind bereits Abschirmungen gegen ionisierende Strahlung bekannt,
die aus einer Grundschicht aus biegsamem oder formbarem Material und aus einer Schicht
aus Blei oder Blei enthaltenden Gemischen bestehen. Es ist auch bekannt, Blei oder
Uran oder Quecksilber oder deren Salze als Absorptionsmittel gegen Röntgen- oder
Radiumstrahlen zu verwenden, wobei die verwendeten Metalle vorzugsweise in Form
von Metallpulver künstlichem Kautschuk zugesetzt werden sollen. Neu ist jedoch die
Verwendung von Bleiamalgan für die Bildung solcher Abschirmungen.
-
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine Abschirmung gegen ionisierende
Strahlung aus einer Grundschicht aus hitzebeständigem Gewebe, Kunststoff oder ähnlichem
biegsamem Material und einer Schicht aus einem Bleiamalgam enthaltenden Gemisch
von Stoffen, die unter Zwischenschaltung eines Klebstoffes auf der Grundschicht
aufgebracht ist.
-
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Abschirmung wird beispielsweise
ein Teig aus einer gummiartigen Masse eines Amalgams aus im wesentlichen gleichen
Teilen Blei und Quecksilber haftend auf eine Trägerfläche aufgebracht. Der Träger
besteht vorzugsweise aus einem wärmebeständigen Material, z. B. einem Wärmeschutztuch.
-
Man kann auch heißes schmelzflüssiges Blei auf Trägerflächen aufspritzen,
die aus einem hitzebeständigen Tuch mit gebürsteten Flächen bestehen. Das so behandelte
Tuch wird in Quecksilber eingetaucht, um die Bleibeschichtung zu erweichen und die
Strahlungsfestigkeit des Tuches zu verbessern. Nachdem das überschüssige Quecksilber
aus dem Tuch herausgequetscht worden ist, werden dünne Stoffschichten auf den beschichteten
Flächen des hitzebeständigen Tuches befestigt. Die Stoffschichten können mit einer
Schicht aus einem Gemisch eines Materials wie das als Neopren bekannte polymerisierte
L-ehlorbutadien und Blei abgedeckt werden.
-
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen einer Abschirmung
nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Abschirmung im Schnitt, F i g. 2 ein Webdiagramm, welches die Art und Weise zeigt,
in welcher die mittlere hitzebeständige Schicht der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Abschirmung gegen ionisierende Strahlung gebildet wird, F
i g. 3 eine Schnittansicht der mittleren hitzebeständigen Schicht der in F i g.
1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschirmung nach dem Bürsten ihrer
Oberflächen, F i g. 4 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Abschirmung, welche
eine Anordnung zeigt, die für das Zusammenhalten der Schichten der Abschirmung verwendet
werden kann, F i g. 5 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Abschirmung, welche
eine andere Anordnung für das Zusammenhalten der Schichten der Abschirmung zeigt,
F i g. 6 eine graphische Darstellung, welche die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen
Abschirmung gegen Durchdringung durch Strahlung bezogen auf das gleiche Bleigewicht
zeigt,
F i g. 7 eine Teilansicht im Schnitt einer anderen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Abschirmung, F i g. 8 eine Teilansicht im Schnitt, welche
eine Art und Weise zeigt, in welcher die erfindungsgemäße Abschirmung einem Trägergebilde
einverleibt werden kann, F i g. 9 eine Teilansicht im Schnitt, welche eine andere
Art und Weise zur Bildung von Taschen für die Aufnahme von Längen der erfindungsgemäßen
Strahlungsabschirmung zeigt.
-
Die in F i g. 1 bis 5 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Strahlungsabschirmung ist allgemein mit 10 bezeichnet und weist eine Mittelschicht
12 aus einem hitzebeständigen Gewebe auf.
-
Wie in der vorgenannten Patentschrift beschrieben und mit Einzelheiten
in F i g. 2 gezeigt, weist die Mittelschicht 12 eine Vielzahl von groben Schußfäden
14 auf, welche durch sich überschneidende Bindegewebe 16,18 und 20 zusammengebunden
sind. Die groben Schußfäden 14 bestehen hauptsächlich aus einem Material, welches
vom festen Zustand durch Wärmezufuhr unmittelbar in den gasförmigen Zustand übergeht.
Für diesen Zweck geeignete Materialien sind Acrylfasern, beispielsweise eine Chemiefaser,
welche durch Mischpolymerisation von 4011/o Acrylnitril und 60ƒ/o Vinylchlorid
hergestellt wird, oder eine Chemiefaser, die hauptsächlich aus Polyacrylnitril hergestellt
ist. Diese Acrylfasern sind in Form von feinen Stapelfasern vorhanden, zwischen
denen sich tierische Fasern, beispielsweise Wollfasern, oder ein Material, wie Acetatfasern
und Polyamidfasern, befinden, um das Brechen der Acrylfasern zu verhindern und das
Schrumpfen derselben unter Wärme zu verringern. Die Bindegewebe 16, 18 und
20 werden aus Garnen gebildet, die hauptsächlich aus anorganischen, unbrennbaren
Fasern, wie Glasfasern oder Metall, hergestellt sind. Vorzugsweise werden Glasfasern
verwendet und diese Fasern mit einer Faser aus einem Material wie verseiftes Acetat
verzwirnt, um die Webeigenschaften der Fasern zu verbessern. Obwohl die Bindegewebe
16,18 und 20 hauptsächlich aus Glasfasergarnen hergestellt sind, wie in F i g. 2
gezeigt, werden die äußeren Schußgarne 22 und 24 aus einem bürstbaren Material gebildet,
beispielsweise aus einer Mischung von Angorahaar und feiner Wolle. Die vorangehend
beschriebene innere Schicht 12 ist eine abgeänderte Form des in der USA-Patentschrift
2 884 018 gezeigten und beschriebenen Materials. Bei dem in der genannten Patentschrift
gezeigten Gewebe sind nur die unteren Schußgarne 24 aus bürstbaren Garnen. Bei der
abgeänderten Form des Gewebes, das für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendet wird,
werden auch die oberen Schußgarne 22 durch ein bürstbares Material gebildet, um
das Aufbringen einer Bleibeschichtung, die nachstehend näher beschrieben wird, auf
beide Flächen des Gewebes 12 zu erleichtern mit dem Ziel, einen größeren Oberflächenbereich
des gebürsteten Materials für die bessere Haftung der Bleiteilchen zu erhalten.
Vorzugsweise wird in der Schicht 12 Boroxyd zur Bildung einer Neutronenfalle verwendet.
Dieses Boroxyd kann sich in Alkohol in Lösung befinden oder die Form einer Suspension
eines feinverteilten Pulvers in Wasser haben.
-
Nachdem die hitzebeständige Schicht 12 der beschriebenen Form für
die erfindungsgemäße Abschirmung in der vorangehend beschriebenen Weise gebildet
worden ist, werden beide Flächen der Schicht 12 gebürstet, um die jeweiligen Florf'äden
26 und 28 von den Schußgarnschichten 22 und 24 anzuheben, wie
in F i g. 3 gezeigt. Nachdem dies mit einer beliebigen geeigneten bekannten Bürstmaschine
geschehen ist, werden die Flächen der hitzebeständigen Schicht 12 mit Bleischichten
30 und 32 überzogen. Dies geschieht dadurch, daß zuerst die eine Fläche der Schicht
und dann die andere gespritzt wird. Das aufzutragende Metall kann in bekannter Weise
einer Spritzpistole als Draht oder in Pulverform zugeführt werden. Das Metall wird
in einer Acetylen-Sauerstoff- oder Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme geschmolzen und
in feinverteilter Form durch einen Luftstrahl ausgeblasen. Das ausgeblasene Material
besteht aus halbgeschmolzenen Teilchen, welche die Flächen der Schicht 12 beaufschlagen,
um haftende Überzüge 30 und 32 zu bilden. Die Florfäden 26 und 28 erleichtern den
Vorgang des haftenden Aufbringens der Metallüberzüge 30 und 32 auf die Flächen der
Schicht 12. Die Überzüge 30 und 32 haben beispielsweise je eine Dicke von 1,25 mm
und ergeben den gleichen Schutz wie eine 3,5 mm dicke Bleiplatte unter gegebenen
Umständen, ohne daß jedoch dadurch die Schicht 12 starr gemacht wird.
-
Wie ersichtlich, bildet die Schicht 12, die eine hohe Hitzebeständigkeit
hat, eine ausgezeichnete Grundschicht für die Aufnahme der Überzüge 30 und
32.
Die Schicht 12 verhindert die Weiterleitung der Wärme des heißen geschmolzenen
Materials von der einen Fläche der Schicht zur anderen. Daher kann, nachdem der
Überzug auf die eine Fläche der Schicht 12 aufgebracht worden ist, das heiße geschmolzene
Material auf die andere Fläche ohne die Gefahr aufgespritzt werden, daß die Schicht
12 zerstört wird, und ohne die Gefahr, daß der vorher auf die andere Fläche der
Schicht 12 aufgebrachte Überzug schmilzt, was durch die Hitzebeständigkeit der Schicht
12 als solche ermöglicht wird.
-
Es wurde festgestellt, daß, wenn die auf die Flächen der Schicht 12
aufgebrachten Überzüge 30 und 32 erhärten, diese die Neigung haben, starr oder spröde
zu werden, so daß sie abgeschält werden können. Nachdem die Überzüge 30 und 32 auf
die Flächen der Schicht 12 in der vorangehend beschriebenen Weise aufgebracht worden
sind, wird die beschichtete Schicht 12 während eines Zeitraums von etwa 1 Stunde
in Quecksilber gelegt. Durch dieses Einlegen der beschichteten Schicht 12 in Quecksilber
werden die Überzüge 30 und 32 erweicht, da das Quecksilber mit dem bereits auf die
Flächen der Schicht 12 aufgebrachten Blei ein Amalgam bildet. Während durch das
Einlegen der beschichteten Schicht 12 in Quecksilber die Überzüge 30 und 32 erweicht
werden, verliert gleichzeitig das Material der Überzüge etwas von seinem Haftvermögen.
-
Sodann werden verhältnismäßig dünne Gewebeschichten 34 und 36 auf
die Flächen der mit den beschriebenen Überzügen versehenen Schicht 12 durch beliebige
geeignete Mittel befestigt. Für das Zusammenhalten der Schichten der erfindungsgemäßen
Abschirmung können ebenfalls beliebige geeignete Mittel verwendet werden. Bei einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschirmung werden, wie in F i g. 1 und 4
gezeigt, Durchnähfäden 42 zum Festhalten der äußeren Gewebeschichten 34 und 36 verwendet.
Wie
ersichtlich, durchlochen die Stiche 42 die Metallschichten 30 und 32, so daß sie
Öffnungen bilden, durch welche eine Strahlung austreten kann. Um einen solchen Strahlungsaustritt
zu verhindern, werden Längen eines geeigneten Klebstreifens 44 mit einem Überzug
46 aus Blei oder Bleiamalgam auf die Reihen von Durchnäh- oder Heftfäden aufgebracht.
Diese bleibeschichteten Längen der Streifen verhindern wirksam das Lecken einer
Strahlung durch die Abschirmung.
-
Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschirmung
wird dieses um seinen Umfang herum durch eine Naht 48 geheftet (F i g. 5). Es können
jedoch auch beliebige andere geeignete Mittel zur Befestigung der Gewebe 34 und
36 angewendet werden. Die Gewebe 34 und 36 können aus einem beliebigen herkömmlichen
textilen Material, wie z. B. Baumwolle od. dgl., gewebt werden.
-
Nach dem Aufbringen der dünnen Gewebeschichten 34 und
36 werden beliebige bekannte Mittel zum Aufbringen von Außenbeschichtungen
38 und 40
auf das Gebilde verwendet. Erfindungsgemäß können die Außenbeschichtungen
beispielsweise aus einem Gemisch, enthaltend etwa 50 Volumprozent Blei und Neopren,
gebildet werden. Diese Außenbeschichtungen 38 und 40 aus einem Blei-
und Neoprengemisch haften an den Außenflächen der dünnen Gewebeschichten 34 und
36. Nach dem Aufbringen dieser Außenbeschichtungen 38 und 40 ist die erfindungsgemäßeAbschirmung
gegen ionisierende Strahlung fertig und in einer Form vorhanden, welche besonders
zur Herstellung von Kleidungsstücken u. dgl. sowie von Abschirmungen geeignet ist,
welche zum Schutz der verschiedenen Teile des menschlichen Körpers gegen die schädlichen
Strahlungswirkungen im Verlauf einer Strahlungsbehandlung verwendet werden oder
als Vorhänge oder Kleidungsstücke in Bereichen, in welchen das Bedienungspersonal
in der Nähe von Strahlungsquellen arbeitet.
-
In F i g. 6 sind die Ergebnisse eines durchgeführten Versuches mit
einer Probe der erfindungsgemäßen Abschirmung gegen ionisierende Strahlung gezeigt.
In der Abszisse sind die Megaelektronenvolt aufgetragen, während in der Ordinate
die äquivalente Bleiabschirmung in Millimeter aufgetragen ist. Die Kurve A stellt
die Strahlenabschirmungswirkung der erfindungsgemäßen Abschirmung gegen ionisierende
Strahlung dar. Der untere Teil der Kurve wurde durch die Verwendung einer Röntgenstrahlenquelle
bestimmt, während der obere Bereich der Kurve unter Verwendung von Kobalt 60 als
Strahlungsquelle bestimmt wurde. Die Kurve B stellt die Strahlungsfestigkeit einer
Bleiplatte dar, deren Gewicht das Äquivalent der geprüften Probe der erfindungsgemäßen
Abschirmung ist. Aus einem Vergleich der beiden Kurven ergibt sich sofort die Überlegenheit
der erfindungsgemäßen Abschirmung im höheren Strahlungsbereich gegenüber einer Bleiprobe,
deren Gewicht der erfindungsgemäßen Probe äquivalent ist.
-
Bei der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Abschirmung gegen ionisierende Strahlung, die allgemein mit 50 bezeichnet ist, ist
eine Trägergrundschicht 52 vorgesehen, welche das vorangehend erwähnte Wärmeschutztuch,
eine Asbest-Glas-Schicht, ein Aluminiumgitter oder irgendeine andere mehr oder weniger
biegsame Stützschicht sein kann. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird zuerst
auf die eine Fläche oder auf beide Flächen des Trägers 52 eine Schicht bzw. mehrere
Schichten 54 eines klebstoffhaltigen synthetischen Gummis, wie Neopren oder ein
anderer Kunststoff, aufgebracht, wobei die Schichten auf den Träger 52 durch beliebige
geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Auftragmaschine bekannter Art, aufgetragen
werden können. Dieser Neoprenklebstoff kann beispielsweise hergestellt werden aus
100 Gewichtsteilen eines synthetischen Gummis, wie Neopren, 10 Gewichtsteilen Zinkoxyd,
4 Gewichtsteilen Magnesiumoxyd, 10 Gewichtsteilen Antimontrioxyd, 40 Gewichtsteilen
Aluminiumoxyd, 1 Gewichtsteil eines geeigneten Beschleunigers und 21/2 Gewichtsteilen
eines Oxydationsschutzmittels. Dieses Gemisch wird in bekannter Weise dadurch hergestellt,
daß es in einer Gummimühle gemischt und in 400 Gewichtsteilen Toluol gelöst wird.
Die erhaltene Masse kann leicht auf die Fläche des Trägers mit Hilfe eines Messers
oder einer Rakel oder durch Walzen aufgetragen werden.
-
Nachdem die Neoprenklebstoffschicht 54 auf den Träger 52 aufgebracht
worden ist, wird als nächstes eine Schicht aus Bleiamalgam 56 auf den Klebstoff
aufgetragen. Ein Verfahren zur Herstellung dieses Amalgams besteht darin, 100 Gewichtsteile
Blei mit 100 Gewichtsteilen Quecksilber bei einer Temperatur von etwa 150° C zu
mischen und dieses Gemisch zur Bildung eines Amalgams abkühlen zu lassen. Nachdem
dies geschehen ist, wird das Amalgam in einen Sack gebracht und in einer Presse
gequetscht, um eine Quecksilbermenge auszuquetschen, die annähernd gleich 50 Teilen
des ursprünglichen Gemisches ist. Die im Sack verbliebene feste Masse wird in eine
Kugelmühle gebracht und mit Neoprenklebstoff der vorangehend beschriebenen Art gemischt.
Es werden etwa 3 Teile Klebstoffestkörper auf etwa 100 Teile Amalgamfestkörper verwendet.
Nachdem dies geschehen ist, wird das vorher abgequetschte Quecksilber verwendet
und dem Amalgam-Klebstoffgemisch in Form feiner Tröpfchen dadurch einverleibt, daß
das Quecksilber durch eine feine öffnung unter Druck gequetscht und das Amalgam-Klebstoffgemisch
beim Einmischen der Tröpfchen gerührt wird.
-
Nachdem das Amalgam- und Klebstoffgemisch in der beschriebenen Weise
gebildet worden ist, kann es leicht auf die Neopren-Klebstoffbeschichtung 54 mit
der gewünschten Zahl von Schichten zur Bildung einer Amalgamlage 56 von der gewünschten
Dicke aufgetragen werden. Nach dem Auftragen des Amalgams 56 auf die Neopren-Klebstoffschicht
54 werden Schichten des Neoprenklebstoffs auf das Amalgam 56 zur Bildung einer Neopren-Klebstoffschicht
58 aufgebracht. Diese Arbeitsvorgänge können, wenn gewünscht, auf beiden Flächen
des Trägers 52 durchgeführt werden. Nach dem Abschluß dieser Arbeitsvorgänge wird
das Ganze in herkömmlicher Weise gehärtet.
-
Es wurde festgestellt, daß ein Amalgam, das aus gleichen Teilen Blei
und Quecksilber hergestellt ist, wirksamer als Abschirmung gegen ionisierende Strahlung
ist als ein weniger Quecksilber enthaltendes Amalgam. Das vorangehend beschriebene
Verfahren zur Einverleibung des Blei- und Quecksilberamalgams in den Klebstoff hat
den weiteren Vorteil, daß die Wanderung von Quecksilber in die unteren
Teile
der Lage bzw. des Trägers nach einer Lagerungszeit des Gebildes verhindert wird,
d. h., der Neoprenklebstoff verhindert, daß einzelne Quecksilbertröpfchen in die
Masse wandern. Obwohl vorangehend die Masse als eine Neoprenbasis enthaltend beschrieben
wurde, kann auch ein Phenolharz-Kunststoff oder eine Silikon-Gummimasse mit einem
hohen Grad an Hitzebeständigkeit verwendet werden.
-
Bei der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform kann die Abschirmung
50 mit einem Trägertuch 60 od. dgl. in der folgenden Weise vereinigt werden. Beispielsweise
kann auf das Neopren 58 vor dem Vulkanisieren ein Streifen 62 aus einem kräftigen
Tuch zur Bildung einer Falte 64 in diesem aufgeklebt werden. Zur Befestigung der
Streifen 62 auf dem Trägertuch 60 kann eine Heftung 66 vorgesehen werden. Auf diese
Weise ist es nicht erforderlich, daß die Stiche durch die Amalgamschicht 56 geführt
werden. Ferner kann ein Streifen 68 aus einem kräftigen Material auf die
Kante der Abschirmung 50 so aufgebracht werden, daß eine Schleife 70 erhalten wird.
Die Schleife 70 kann durch Heftungen 72 am Trägertuch 60 befestigt werden.
Diese Art der Vereinigung der Abschirmung mit einem Trägertuch hat den wesentlichen
Vorteil, daß die Notwendigkeit vermieden wird, Stiche durch die Amalgamschicht zu
führen, durch welche der Wirkungsgrad der Abschirmung für den Schutz gegen ionisierende
Strahlung beeinträchtigt würde.
-
Wie sich aus F i g. 8 ergibt, können Streifen 74 auf voneinander in
Abstand befindliche Trägertücher 76 und 78 durch beliebige geeignete Mittel, beispielsweise
durch Heftungen 80, zur Bildung einer Vielzahl von Taschen befestigt werden,
die allgemein mit 82 bezeichnet sind und zur Aufnahme von Längsstreifen
84 der Abschirmung dienen. Wie ersichtlich, erstrecken sich bei der in F
i g. 8 gezeigten Ausführungsform die Streifen 74 diagonal zwischen den Schichten
76 und 78, so daß die Ränder benachbarter Längsstreifen 84 einander übergreifen,
um zu verhindern, daß Lücken oder Zwischenräume im Gebilde vorhanden sind, durch
welche eine ionisierende Strahlung hindurchtreten könnte.
-
F i g. 9 zeigt eine andere Anordnung zur Bildung von Taschen, die
allgemein mit 86 bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind
hinterlegte Schuß- bzw. Füllfäden 88 vorgesehen, die diagonal zwischen einer unteren,
allgemein mit 90
bezeichneten Lage und einer oberen, allgemein mit 92 bezeichneten
Lage verlaufen. Nachdem die hinterlegten Fäden bzw. Garne die obere Lage erreicht
haben, werden sie mit dieser über eine ausreichende Strecke verwebt, um sie in ihrer
Lage zu halten. Jedes hinterlegte Garn bildet dann eine Schleife 94, welche zur
unteren Lage 90 zurückgeführt und in diese eingewebt wird, bis der nächste Diagonalfaden
vorgesehen werden muß. Nachdem dies geschehen ist, werden die Schleifen 94 durch
beliebige bekannte Mittel aufgeschnitten. Die Taschen 86 sind wieder mit Längsstreifen
84 der Abschirmung in überlappender Anordnung gefüllt. Die Längsstreifen 84 bestehen
aus Schichten 54, 56 und 58, entsprechend den in F i g. 7 dargestellten, welche
von einem faserhaltigen Träger 96 getragen werden.
-
Aus den beschriebenen Abschirmtüchern können Kleidungsstücke beliebiger
Art hergestellt werden, oder es können Abschirmungen beliebiger gewünschter Form
und Gestalt gebildet werden.
-
Hierbei ist zu erwähnen, daß infolge des Volumens der Schicht 12 aus
hitzebeständigem Tuch die Schichten 30 und 32 aus Blei sich gegeneinander etwas
verschieben können, wodurch dem erfindungsgemäßen Material ein hoher Grad an Biegsamkeit
verliehen wird. Gleichzeitig liefern die Schichten 30
und 32 den gleichen
Grad an Schutz gegen Strahlung wie eine verhältnismäßig starre Platte von einer
größeren Dicke und einem größeren Gewicht als die kombinierten Schichten 30 und
32. Die gebürsteten Florfäden 26 und 28 ergeben den größtmöglichen Oberflächenbereich,
an dem die aufgespritzte Bleibeschichtung haften kann.