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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlenschutzstoff, der ein Trägermaterial aufweist, auf dem eine Schutzbeschichtung aus Matrixmaterial mit darin eingebrachtem Schwerspatpulver ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Strahlenschutzanzug, welcher einen aus einem Strahlenschutzstoff ausgebildeten Basisanzug aufweist.
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Ein Strahlenschutzstoff der eingangs angegebenen Gattung ist aus der Druckschrift
DE 1 074 979 A bekannt. Der Strahlenschutzstoff soll zum Schutz vor atomaren, bakteriellen und chemischen Waffen dienen. Der bekannte Strahlenschutzstoff weist ein aus Glasfasern bestehendes Trägergewebe auf, welches auf der einen Seite mit einem thermoplastischen Kunststoff, wie z. B. Polyvinylchlorid oder Polyurethan, gegebenenfalls mit einem Schlussstrich aus Polyamid, beschichtet ist, während die andere Seite unmittelbar auf dem Glasfasergewebe eine Polyester-Isocyanat-Beschichtung trägt, auf welche eine Deckschicht aus Polykondensaten, wie z. B. Polyamiden, aufgebracht ist. In den Polyester-Isocyanat- bzw. Polyamidbeschichtungen sind strahlungsabsorbierende Stoffe, wie Schwerspat, Blei oder Bleiverbindungen, eingelagert. Um eine hohe Reflexion der Strahlung im sichtbaren Bereich zu erreichen, ist eine Seite des Schutzstoffes weiß pigmentiert oder metallisch glänzend gehalten. Um auch eine hohe Reflexion im infraroten Spektralbereich zu erhalten, enthält eine äußere Schicht des Schutzstoffes infrarotreflektierende Pigmente. Der Schutzstoff ist flexibel und kann u. a. zu Schutzkleidung weiterverarbeitet werden.
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Problematisch ist bei dem bekannten Strahlenschutzstoff, dass das Glasfasergewebe beidseitig mit einer Kunststoffbeschichtung versehen ist, damit es nicht in direkten Kontakt mit einer Person kommt, die beispielsweise einen aus dem Strahlenschutzstoff ausgebildeten Strahlenschutzanzug trägt. Dadurch ist der bekannte Strahlenschutzstoff relativ steif. Zudem führt seine mit der thermoplastischen Beschichtung versehene, der Person zugewandte Innenseite dazu, dass Schweiß nicht abgeführt werden kann.
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Die Druckschrift
DE 41 19 989 C2 beinhaltet eine Strahlenschutzmatte zur Abschirmung vor radioaktiver Strahlung. Eingesetzt wird diese Strahlenschutzmatte unter anderem zur Abdeckung von geschütteten radioaktiven Halden, auf welchen sich beispielsweise Abfälle aus der Uranerzgewinnung befinden, oder zur Abdeckung von natürlich vorkommenden radioaktiven Gesteinsschichten. Die Strahlenschutzmatte weist eine Trägerschicht und eine Deckschicht auf, die jeweils aus einem Vliesstoff aus Kunststofffasern ausgebildet sind und zwischen welchen eine Abschirm-Zwischenschicht aus Schwerspatmehl vorgesehen ist. Um die abschirmende Wirkung zu verstärken, kann in die Abschirm-Zwischenschicht zusätzlich Bleifolie eingebracht werden. Die Schichten der Strahlenschutzmatte sind miteinander vernadelt.
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Die Druckschrift
DE 31 27 228 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieskunstleders. Im laufenden Herstellungsprozess wird ein verdichtetes Vlies mit einem Bindemittel imprägniert. Anschließend wird Bariumsulfat, das heißt Schwerspat, in Pulverform zugesetzt. Durch chemische Reaktionen werden Festigkeit und Oberflächenhärte erhöht, wodurch die gesamte Struktur stabiler wird. Das Vlieskunstleder kann danach mit verschiedensten Verfahren veredelt werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Strahlenschutzstoff zur Verfügung zu stellen, der hervorragende Abschirmeigenschaften insbesondere gegenüber atomarer Strahlung aufweist und trotzdem eine hohe Flexibilität und angenehme Trageeigenschaften aufweist. Zudem soll ein Strahlenschutzanzug vorgeschlagen werden, der einen hohen Schutz vor atomarer Strahlung bietet, seinem Träger eine ausreichende Beweglichkeit ermöglicht und angenehm zu tragen ist.
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Die Aufgabe wird zum einen durch einen Strahlenschutzstoff, der ein Trägermaterial aufweist, auf dem eine Schutzbeschichtung aus Matrixmaterial mit darin eingebrachtem Schwerspatpulver ausgebildet ist, gelöst, wobei der Strahlenschutzstoff einen Schichtaufbau mit mehreren übereinanderliegenden Abschirmlagen aufweist, die jeweils aus dem Trägermaterial mit der Schutzbeschichtung ausgebildet sind, und der Schichtaufbau wenigstens eine Siliziumpulver enthaltende Schicht aufweist.
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Das in dem erfindungsgemäßen Strahlenschutzstoff befindliche Schwerspatpulver garantiert einen sehr hohen Schutz vor β- und γ-Strahlung. Schwerspat ist zudem im Vergleich zu Blei gesundheitlich unbedenklich.
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Indem bei der Erfindung mehrere Abschirmlagen, beispielsweise fünf bis sechs Abschirmlagen, die jeweils den mit dem Schwerspatpulver enthaltenden Matrixmaterial beschichtete Trägermateriallagen sind, übereinander angeordnet sind, wird eine hervorragende Abschirmwirkung vor atomarer Strahlung erzielt. Dabei kann die Dicke der Schutzbeschichtung als auch die Anzahl der übereinander befindlichen Abschirmlagen in Relation zu der gewünschten Abschirmwirkung so eingestellt werden, dass eine für eine angenehme Tragbarkeit erforderliche Flexibilität des Strahlenschutzstoffes vorhanden ist. Als Matrixmaterial kann beispielsweise Polyurethanlack, Epoxidharz, Polyesterlack, ein Acryllack oder ein Wasserlack verwendet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Trägermaterial Vliesstoff. Vliesstoff ist ein sehr dünnes und damit hochflexibles Material, das sich sehr gut für eine Beschichtung mit der Schutzbeschichtung eignet. Grundsätzlich kann jedoch auch ein anderes textiles Material oder auch Leder als Trägermaterial verwendet werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn auch eine Unterlage des erfindungsgemäßen Strahlenschutzstoffes eine Vliesstofflage ist, die eine dem Körper einer Person zugewandte Innenlage eines aus dem Strahlenschutzstoff ausgebildeten Strahlenschutzanzuges bildet, wobei für diese Vliesstofflage beispielsweise Spinnvlies verwendet werden kann, das hydrophile Eigenschaften besitzt und damit eine angenehme Tragbarkeit eines solchen Strahlenschutzanzuges gewährleistet. Für die weitere(n) Vliesstofflage(n) des Strahlenschutzstoffes eignet sich besonders Meltblown-Vlies.
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Besonders bevorzugt ist das Trägermaterial aus Vliesstoff aus Polypropylen ausgebildet. Polypropylen hat ebenfalls Strahlenschutzeigenschaften. Das oben erwähnte Spinnvlies und der oben erwähnte Meltblown-Vliesstoff bestehen also bei dieser Ausführungsform der Erfindung aus Polypropylen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Strahlenschutzstoff weist der Schichtaufbau wenigstens eine Siliziumpulver enthaltende Schicht auf. Diese Schicht weist ein Matrixmaterial auf, in dem das Siliziumpulver verteilt ist. Das Silizium schafft eine zusätzliche Sicherheit vor schädlicher Strahlung.
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Besonders günstig ist es, wenn der Schichtaufbau wenigstens eine Lichtabsorptionsschicht aus einer wenigstens zu 94 % Licht absorbierenden schwarzen Farbe aufweist. Kommerziell erhältlich ist solche Farbe beispielsweise unter der Bezeichnung Musou Black. Mit einer solchen Farbbeschichtung wird erreicht, dass nahezu das gesamte Licht „geschluckt“ wird, also die entsprechende Strahlung aufgenommen wird.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn beispielsweise als Deckschicht auf dem Schichtaufbau wenigstens eine Infrarotstrahlungsreflexionsschicht ausgebildet ist. Eine solche Infrarotstrahlungsreflexionsschicht besitzt den Vorteil, dass man dadurch auf einem Radar nicht so gut wahrgenommen wird. Die wenigstens eine Infrarotstrahlungsreflexionsschicht besteht vorzugsweise aus Polyurethanlack.
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Zur Erreichung eines hohen Tragekomforts ist es zudem von Vorteil, wenn das jeweilige Matrixmaterial wenigstens einen Weichmacher enthält, wodurch die Abschirmlagen und - wenn vorhanden - die Zusatzschutzlage(n) elastifiziert werden und damit beweglicher sind.
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Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen wenigstens einzelnen der Abschirmlagen jeweils eine Luftschicht ausgebildet ist. Die Luftschicht(en) erhöht/erhöhen die Beweglichkeit des Strahlenschutzstoffes und bremst/bremsen zudem Strahlung ab.
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Die Aufgabe wird darüber hinaus durch einen Strahlenschutzanzug gelöst, der einen Basisanzug aus dem erfindungsgemäßen Strahlenschutzstoff aufweist, wobei der Strahlenschutzanzug einen über dem Basisanzug zu tragenden, luftdichten Einweganzug aufweist, dessen Anzugteile aus einem Einwegmaterial ausgebildet sind, das aus einer gelbtransparenten Polyethylen- oder Polyesterfolie und einer flächig darauf angeordneten und fest damit verbundenen Aluminiumfolie ausgebildet ist.
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Dadurch dass der Basisanzug aus dem erfindungsgemäßen Strahlenschutzstoff ausgebildet ist, bewirkt er einen hochgradigen Schutz vor β- und γ-Strahlung, ist durch die dünnen Abschirmlagen relativ flexibel und durch die innen liegende Trägermateriallage angenehm zu tragen. Durch den über dem Basisanzug zu tragenden Einweganzug werden darüber hinaus ein Partikelschutz und ein Schutz vor α-Strahlung zur Verfügung gestellt. Der Einweganzug kann durch die verwendeten Folien hauchdünn ausgebildet werden und schränkt damit die Beweglichkeit eines Trägers des Strahlenschutzanzuges nicht ein.
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Vorteilhaft ist auch, dass der Einweganzug allein, d. h. ohne den Basisanzug, genutzt werden kann.
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Der Basisanzug als auch der Einweganzug kann in Form eines Overalls ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, den Basisanzug und/oder den Einweganzug als Mantel oder Kittel mit Kopfteil und Beinstulpen auszubilden.
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Der Einweganzug kann je nach Einsatzfall gewendet werden. Weist die Aluminiumfolienseite zum Träger des Einweganzuges, wird dessen Körperwärme daran reflektiert und der Träger gewärmt. Weist die Aluminiumfolienseite nach außen, wird Sonneneinstrahlung oder sonstige von außen einwirkende Wärmestrahlung reflektiert, also Wärme abgewiesen.
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Im Gesichtsbereich des Einweganzuges kann ein Luftfilter, beispielsweise nach FFP3-Standard, eingesetzt sein. Der Luftfilter dient der Frischluftzufuhr.
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Anzugteile des Einweganzuges sollten nicht miteinander vernäht werden, da durch ein Einstechen in das Material des Einweganzuges Löcher entstehen und die Strahlungsschutzeigenschaften des Einweganzuges gemindert werden. Vorzugsweise sind daher Anzugteile des Einweganzuges durch wenigstens ein doppelseitiges Klebeband und/oder wenigstens einen Reißverschluss und/oder wenigstens einen Magnetstreifen miteinander verbunden. Beispielsweise kann der Einweganzug einen Reißverschluss aufweisen, der quer über den Körper eines Trägers des Einweganzuges verläuft.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
- die 1 und 2 schematisch jeweils einen Querschnitt von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Strahlenschutzstoffes zeigen;
- die 3 bis 5 schematisch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Strahlenschutzanzuges jeweils in einer Vorderansicht zeigen; und
- 6 schematisch einen Querschnitt eines zur Ausbildung eines Einweganzuges des erfindungsgemäßen Strahlenschutzanzuges verwendbaren Einwegmaterials zeigt.
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Die 1 und 2 zeigen schematisch jeweils einen Querschnitt von unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Strahlenschutzstoffes 1, 1'. Die Darstellungen des jeweiligen Strahlenschutzstoffes 1, 1' sind nicht maßstabsgetreu, sondern dienen der Veranschaulichung des Schichtaufbaus des jeweiligen Strahlenschutzstoffes 1, 1'.
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Der Strahlenschutzstoff 1, 1' weist jeweils mehrere übereinanderliegende Abschirmlagen 23 auf. Jede der Abschirmlagen 23 weist eine flächige Lage aus Trägermaterial 2, 2a, vorliegend aus Vliesstoff, und eine auf dem jeweiligen Trägermaterial 2, 2a ausgebildete Schutzbeschichtung 3 auf. Die Schutzbeschichtung 3 besteht jeweils aus einem Matrixmaterial, in welches Schwerspatpulver 3a eingebracht ist. Das Schwerspatpulver 3a ist gleichmäßig in dem Matrixmaterial verteilt. Das Matrixmaterial ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Polyurethanlack, kann aber auch Epoxidharz, Polyesterlack oder Wasserlack sein.
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Die Schutzbeschichtung 3 ist beispielsweise auf das jeweilige Trägermaterial 2, 2a aufgespritzt. Alternativ kann die Schutzbeschichtung 3 auch durch eine Rolle oder Walze auf das Trägermaterial 2, 2a aufgetragen sein.
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Die Schichtdicke jeder der Abschirmlagen 23 liegt in einem Bereich von 100 µm bis 500 µm, vorzugsweise von 100 µm bis 200 µm. Die Abschirmlagen 23 können unterschiedliche Dicken aufweisen.
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In der gezeigten Ausführungsform bildet eine aus Vliesstoff bestehende Lage aus dem Trägermaterial 2a eine Unterlage des Strahlenschutzstoffes 1, wobei der hierbei verwendete Vliesstoff ein hydrophiler Spinnvliesstoff ist. Die Lagen aus dem Trägermaterial 2 der weiteren Abschirmlagen 23 bestehen aus Meltblown-Vliesstoff.
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In dem gezeigten Beispiel besteht das Trägermaterial 2, 2a aus Polypropylen-Vliesstoff. Polypropylen besitzt ebenfalls Strahlenabschirmeigenschaften.
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Der dargestellte Strahlenschutzstoff 1 weist sechs übereinander angeordnete Abschirmlagen 23 auf. In der gezeigten Ausführungsform ist auf dem Stapel von Abschirmlagen 23 eine Siliziumpulver enthaltende Schicht 4 angeordnet. Die Abschirmlagen 23 können gleich oder unterschiedlich dick sein. Bevorzugt ist jede der Abschirmlagen 23 maximal 500 µm dick. Die Siliziumpulver enthaltende Schicht 4 ist aus einem Matrixmaterial, wie Polyurethanlack, Epoxidharz, Polyesterlack oder Wasserlack, mit darin eingebrachtem Siliziumpulver ausgebildet.
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Der Strahlenschutzstoff 1' weist fünf übereinander angeordnete Abschirmlagen 23 auf, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl zwischen der dritten und der vierten Abschirmlage 23 als auch auf der obersten bzw. äußersten Abschirmlage 23 jeweils eine Zusatzschutzlage 24, bestehend aus Trägermaterial 2 und einer darauf ausgebildeten Siliziumpulver enthaltenden Schicht 4, ausgebildet ist. Die Siliziumpulver enthaltende Schicht 4 ist auch hier aus einem Matrixmaterial, wie Polyurethanlack, Epoxidharz, Polyesterlack oder Wasserlack, mit darin eingebrachtem Siliziumpulver ausgebildet.
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In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann auch eine andere Anzahl von übereinander angeordneten Abschirmlagen 23 verwendet werden. Die Anzahl der Abschirmlagen 23 kann jeweils von zwei bis zehn betragen, fünf oder sechs übereinander angeordnete Abschirmlagen 23 sind, mit oder ohne Zusatzlage(n), wie der oben beschriebenen Siliziumpulver enthaltenden Schicht 4 oder der oben beschriebenen Zusatzschutzlage 24, jedoch ausreichend.
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In den gezeigten Ausführungsformen ist sowohl in das Matrixmaterial der Schutzbeschichtungen 3 als auch in das Matrixmaterial der das Siliziumpulver enthaltenden Schicht 4 jeweils ein Weichmacher eingebracht.
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Bei dem Strahlenschutzstoff 1 sind zwischen den Abschirmlagen 23 Luftschichten 6 ausgebildet. Die Luftschichten 6 können jedoch, wie bei es bei dem Strahlenschutzstoff 1' gezeigt ist, auch weggelassen werden, oder nur zwischen einzelnen der Abschirmlagen 23 vorgesehen sein.
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Bei dem Strahlenschutzstoff 1' ist als oberste bzw. äußerste Lage eine Infrarotstrahlungsreflexionsschicht 13 ausgebildet. Die Infrarotstrahlungsreflexionsschicht 13 besteht bei der gezeigten Ausführungsform aus Polyurethan.
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Die 3 bis 5 zeigen schematisch und nicht maßstabsgetreu Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Strahlenschutzanzuges 10, 10', 10" jeweils in einer Vorderansicht. Der Strahlenschutzanzug 10, 10', 10" weist jeweils einen Basisanzug 11 und einen darüber angeordneten Einweganzug 12, 12', 12" auf.
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Der Basisanzug 11 ist aus einer Ausführungsform des Strahlenschutzstoffes 1, 1' ausgebildet.
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Anzugteile des Einweganzuges 12, 12', 12" sind mittels hier nicht gezeigtem doppelseitigen Klebeband und/oder mit Magnetstreifen und vorzugsweise, aber nicht unbedingt, mit wenigstens einem in den 3 bis 5 schematisch dargestellten Reißverschluss 9, 9', 9" verbunden. Der Reißverschluss 9, 9', 9" verläuft zweckmäßigerweise entweder wie in 3 quer oder wie in den 4 und 5 gerade über den Körper, vorzugsweise über den gesamten Körper, eines Trägers des Strahlenschutzanzuges 10, 10', 10".
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Der bei dem Strahlenschutzanzug 10" verwendete Einweganzug 12" weist einen Mantel 10a, ein Kopfteil 10b und Beinstulpen 10c auf, die - anders als dargestellt - vorzugsweise so lang sind, dass sie bis zum Schritt eines Trägers des Strahlenschutzanzuges 10" verlaufen.
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Der Einweganzug 12, 12', 12" ist jeweils aus einem schematisch und nicht maßstabsgetreu in 6 dargestellten Einwegmaterial 78 ausgebildet. Das Einwegmaterial 78 weist eine gelbtransparente Polyethylenfolie 7 und eine fest damit verbundene Aluminiumfolie 8 auf. In dem gezeigten Beispiel ist die Polyethylenfolie 7 aus Low-Density-Polyethylen (LDPE) ausgebildet, das aufgrund der stark verzweigten Polymerketten besonders weich ist. Anstelle der Polyethylenfolie 7 kann jedoch auch eine Polyesterfolie verwendet werden.