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Strahlenabsorptionsmasse und daraus hergestellte Strahlenschutzmittel
Es
sind zahlreiche Stoffe oder Stoffmischungen bekannt, deren Verwendungszweck in einerAbsorption
von Strahlen besteht, die am menschlichen Körper bzw. an Organismen Schädigungen
oder an anderen Stoffen Umsetzungen hervorrufen. Derartige Strahlen sind z.B. weiche,
mittlere, harte Röntgen-, Höhen-, a-, ,B-, y-Strahlen, wie auch anderweitige energetische
oder korpuskulare Strahlen. Anwendung finden solche Strahlen im Falle des Röntgenlichtes
zur diagnostischen oder analytischen Durchleuchtung von Körpern oder Stoffen oder
als Röntgen- oder radioaktive Strahlen zur Vernichtung von Geweben, Wucherungen,
wie auch Organismen. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist in der Ausnutzung radioaktiver
Zerfallsreaktionen zu sehen. Einen Schutz gegen diese Strahlen bieten mehr oder
weniger spezifische Stoffe, die sich in den meisten Fällen durch hohe Atom-, Molekulargewichte
oder Dichten auszeichnen. Eine Strahlenschutzmasse ist beispielsweise für folgende
Gebiete von Interesse: a) Bei der Zerstörung menschlichen Tumorgewebes zum Abdecken
von Gebieten, die nicht bestrahlt werden sollen, b) bei Durchstrahlungen von Körpern
und Stoffen zum Absclllirmen des Bedienungspersonals, c) bei stratosphärischen Versuchen
zur Verhinderung unerwünschter Strahlenwirkungen,
d) bei radioaktiven,
Prozessen zur Sicherung von Leben und Material.
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Es hat sich gezeigt, daß auch bei durchdningendster Strahlung wirksamer
Schutz nur erzielbar ist, wenn zur Strahlenabsorption Schwermetalle oder ihre Verbindungen
benutzt werden. So sind bisher Vorrichtungen etwa in Form von Blei-Gummischürzen,
-Vorhängen, -Folien und -Wandungen im Gebrauch, die aber infolge ihres hohen Gewichtes
und größerer Schichtdicken unhandlich sind. Ihr Anwendungsbereich ist daher beschränkt.
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Es ist weiterhin bekannt, daß man klebende oder elastische Folien
zum Zwecke der Absorption von Röntgenstrahlen mit Schwermetallen oder Schwermetall'verbindungen
versieht. Auch ist bekannt, daß man Kunststoffe und andere polymere Stoffe in Mischungen,
die eine mehr oder weniger biegsame Masse bilden, mit pulverisierten Bleiverbindungen
versetzt, um eine Strahlenabsorption zu erzielen.
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Endlich ist noch bekannt, daß man fast sämtliche Gebrauchsgegenstände
und -stoffe, wie Karton, Leder, Kunststoffe, Filz, Kleidung, Handschuhe, Masken,
Schutzwände, Tücher usw., mit in Gummi verarbeiteten Thoriumverbindungen als Strahlenschutz
imprägniert.
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Alle diese bekannten, eine Absorption von schädigenden Strahlen verursachenden
Stoffmischungen reichen aber hinsichtlich ihres Wirkungseffektes nicht an denjenigen
der reinen Schwermetalle, wie z. B. Blei, heran.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Strahlenabsorptionsmasse, die
die oben angeführten Mängel nicht aufweist und sich durch einen Gehalt an Schwermetallsalzen
von höhermolekularen, ungesättigten Fettsäuren oder von aromatischen Säuren kennzeichnet,
wobei die Säuren oder ihre Derivate vor oder während der Herstellung der Schwermetallsalze
mit Jod oder Schwermetalljodiden umgesetzt werden. Nach der Erfindung kann die Strahlenschutzmasse
durch einen Gehalt an Pasten-, Salben- oder Emulsionshestandtellen oder durch Mitverarbeitung
von Klebemitteln als Pflaster, Stoffimprägnierung, Salbenabdeckung od. dgl. zur
Anwendung kommen.
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Die Strahlenschutzmasse bzw. die daraus hergestellten Strahlenschutzmittel
nach der Erfindung besitzen einen sehr hdhen Absorptionseffekt, der bei vergleichsweiser
Schichtdicke denjenigen metallischen Bleies nicht nur erreicht, sondern sogar übertrifft,
wie physikalische Messungen ergeben haben. Hierzu wurden Röntgenstrahlen in einer
Härte verwendet, die einer Aluminium-Halbwertschicht von 3,7 mm entspricht. Zur
Messung der durchgehenden Strahlen wurde ein automatisch registrierendes Geiger-Müller
Zählrohr benutzt. Es zeigte sich, daß eine Bleifolie von 0,2 mm Dicke die Strahlung
zu 97°/, eine Bleifolie von o,6 mm Dicke die Strahlung praktisch vollständig, eine
3,I mm dicke Aluminiumschicht zu 29°/F und eine 4,1 mm dicke Aluminfumplatte zu
290/01 absorbierte.
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Die nach der Erfindung hergestellte Strahlenabsorptionsmassebewirkte
in vergleichsweiser Schichtdicke ab 0,3 mm praktisch vollkommene Absorption, wies
jedoch gegenüber Blei eine Gewichtsverminderung von 87ozon auf, d. h., die Strahlenabsorptionsmasse
nach der Erfindung hat bei gleichen Absorptionseffekt I30/o: der Dichte von reinem
Blei.
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Hinzu kommt, daß die Strahlenabsorptionsmasse nach der Erfindung
eine ungleich weitergehende Verarbeitungsmöglichkeit und eine wesentlich umfassendere
Anwendung bietet als das bisher bekannte Strahlenabsorptionsmaterial. Auch wird
bei der Strahlenabsorptionsmasse nach der Erfindung die bisher bei den bekannten
Stoffen, wie Schwermetallen und ihren Verbindungen, in den meisten Fällen auftretende
Reflexions- bzw. Sekundärstrahlung vermieden.
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Zur Erzielung heller und tarDL>arer Bleigummiqualitäten ist schon.
die Verwendung einer Bleiverbindung mit Titan als Schutzmittel bekanntgeworden.
Der Absorptionseffekt unterliegt, bezogen auf proportionalen Bleigehalt,' hier keiner
Änderung. Die gemäß der Erfindung verwendeten organischen Schwermetallsalze unterscheiden
sich von dem anorganischen Bleititanat außer durch die organischen Säurekomponente
dadurch, daß der Absorptionseffekt nach Umsetzung mit Jod bzw.
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Jodiden gegenüber den reinen Ausgangsstoffen beträchtlich erhöht ist.
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Es ist auch das Einmischen von Leichtmetallseifen in Lichtschutzsalben
zur Verbesserung der Salbenqualität hinsichtlich ihrer Gleitfähigkeit bekannt. Demgegenüber
. dienen bei der Strahlenabsorptionsmasse nach der Erfindung mit jodhaltigen Stoffen
umgesetzte Schwermetallseifen als strahlen-, z. B. röntgenstrahlenabsorbierendes
Mittel, während die bekannte Lichtschutzsalbe durch den Zusatz von Salizylsäure-
oder Aminobenzoesäurederivaten lediglich sichtbare und ul,traviolette Strahlen absorbiert.
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Endlich sind schon für Röntgenkontrastmittel jodhaltige organische
Verbindungen vorgeschlagen worden, die jedoch als solche nur eine geringe Strahlenabsorptionsfähigkeit
haben und sich auch chemisch durch das 'Fehlen jeglicher Schwermetallbindungen von
der Strahlenabsorptionsmasse nach der Erfindung unterscheiden, die aus Schwermetallen
und/oder Schwermetallverbindungen und organischen Säuren, vorzugsweise Fett- oder
aromatischen Säuren bzw. diese enthaltenden Stoffen hergestellt wird. Durch Reaktion
bei Temperaturen zwischen 50 und 2000 C resultiert ein Schwermetallderivat, an welches
das Jodid des gleichen oder eines anderen Metalls angelagert wird. Die Anlagerung
erfolgt durch längeres Verrühren der Seifenmasse mit dem Metalljodid bei Temperaturen
zwischen 50 und 2000, setzt nach einiger Zeit spontan ein und ist erkenntlich an
einer auftretenden Farbveränderung. Zur Erzielung besonders hoher Absorptionswerte
ist es zweckmäßig, ungesättigte Säuren zu verwenden, in die vor oder während der
Reaktion Jod eingeführt wird.
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Beispiel I 100 g Bleiglätte werden mit 20 cm3 Wasser fein verrieben.
Der Brei wird portionsweise in 210 cm3
Olivenöl eingetragen, das
auf 1100 C erhitzt wurde. Die Temperatur wird konstant gehalten und die Umsetzung
durch Rühren beschleunigt. Das verdampfte Wasser wird jeweils ersetzt. Sobåld keine
Bleioxydpartikel mehr vorhanden sind, was in 2 bis 2l/2 Stunden der-Fall ist, wird
die entstandene Bleiseife unter Zusatz von Methanol weitererhitzt, um das in der
Masse befindliche Wasser abzudampfen. Sobald eine Temperatur von 1400 C erreicht
ist, rührt man 280g Bleijodid rasch und unter kräftigem Umrühfen in die Schmelze
ein. Nach etwa 5 Minuten ändert sich die Farbe von rötlichgelb nach gelblichweiß.
Das entstandene Produkt wird jetzt in Wasser gegossen, mit Wasser durchknetet und
getrocknet. Die Ausbeute an Strahlenabsorptionsmasse beträgt 56o g.
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Die wachsartige Masse wird warm zu einer Schicht von 1 mm Dicke ausgewalzt.
Auf beiden - Seiten wird eine Textilschicht aufgeklebt.
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Beispiel 2 200 g Rizinusöl werden in bekannter Weise jodiert. Das
Reaktionsprodukt wird mit einer gesättigten Barytlauge, deren Gehalt an Bariumhydroxyd
90 g beträgt, 2 Stunden auf 110°C unter ständigem Rühren erhitzt. Die Schmelze wird
entwässert und mit 280g Quecksilberjodid versetzt.
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Die gut verrührte warme Reaktionsmasse wird auf eine Textilunterlage
aufgewalzt und mit einer Schutzschicht aus Kautschuk, Kunststoff, Lack od. ä. bestrichen.
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Beispiel 3 250 g Schweinefett werden auf I20° C erhitzt. In die Schmelze
werden 340 g Bleijodid eingerührt.
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Die Temperatur wird 2 Stunden konstant gehalten.
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Unter Umrühren werden in Abständen von I5 Minuten 7.10 cm3 Wasser
vorsichtig zugegeben.
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Hierauf wird die Temperatur auf I500 C erhöht und nach 1/2 Stunde
weitere 260 g Bleijodid portionsweise eingerührt. Die warme Masse wird in einen
Kneter gegeben, in welchem sich eine alkoholisch-benzolische Lösung von 100 g Kautschuk,
100 g Dammarharz und 10 g Glykol oder ein anderer höherer Alkohol befinden. Die
Masse wird 1 Stunde warm durchknetet und in 0,3 mm Dicke auf eine Textilunterlage
aufgebracht, z. B. aufgestrichen, wodurch ein selbstklebendes Schutzpflaster erhalten
wird.
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Beispiel 4 450g Leinöl werden in einem kräftigen Rührwerk auf I00°
C erhitzt und mit 20 g Jod versetzt.
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Nach l/2 Stunde werden 50 g Wasser, nach einer weiteren Viertelstunde
I90 g Bleiglätte zugegeben.
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Die Teniperatur wird unter fortwährendem Rühren 3 Stunden konstant
auf I00° C gehalten. Hierauf wird die Temperatur I Stunde lang auf I300 C erhöht.
In die Masse werden nun I40 g Wismutjodid schnell eingerührt, das mit der Bleiseife
unter Bildung einer heller gefärbten Anlagerungsverbindung reagiert. Die auf 600
C abgekühlte Emulsion wird durch Zusatz weiterer trocknender Öle, Lacke und Emulgatoren
auf eine geeignete Viskosität gebracht und dient zum Anstreichen bzw. Imprägnieren
von Holz-, Kunststoff-, Papier-, Papp-, Metall-und sonstigen Wänden, Folien und
Gegenständen.
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Beispiel 5 IOO bis I50 g einer Fettsäure bzw. eines fettsauren Salzes
wie Stearinsäure oder Natriumpalmitat werden mit IO g Glycerin, 50 g Wasser und
50 bis IOO g Bleiacetat 2 bis 3 Stunden gekocht. Hierauf werden in die erkaltete
Masse nacheinander 50 g Mineralöl, 20 g eines Fettalkohols wie Cetylalkohol, 50
bis IOO g Bleijodid und 20 g einer hochviskosen Gallerte aus Alginat, Agar oder
Gelatine eingearbeitet. Durch Zusatz von Wasser und gegebenenfalls Parfümkomponenten
wird eine Strahlenabsorptionssalbe variierbarer Konsistenz hergestellt.
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Beispiel 6 I50 bis 200 g einer Sulfonsäuregruppen enthaltenden organischen
Verbindung, wie beispielsweise Fettalkoholsulfonat, werden mit 50 bis IOO g Bleioxyd
I bis 2 Stunden unter mehrmaligem Zusatz von je 10 cmS Wasser erhitzt. In diese
Masse werden bei 50 bis IOO° C 80 bis I30 g Zinnjodid unter Rühren zugegeben. Das
erkaltete Produkt wird mit Sorbit, Wasser und Emulgatoren wie Saponin, Lecithin,
Seife, Fettsäureester, Polyäthylenoxyd- und/ oder CeUulosekondensationsprodukte
zu einer konzentrierten Emulsion verarbeitet.