Установка для радиационной модификации полимерных заготовок

Заявляемая полезная модель относится к области радиационной технологии и может быть использована для модификации полимерных заготовок для последующего изготовления изделий из полимерных материалов для производства нагревостойких труб, терморасширяемых и термоусаживаемых трубок, термоусаживаемых изделий. Она может быть использована также для радиационной модификации полиэтилена и других полиолефинов в различных сочетаниях с химическими веществами, а также для исследований воздействия радиации на свойства различных материалов. Полезная модель направлена на повышение эффективности использования ионизирующего излучения и производительности установки при сохранении качества изготовления облучаемых полимерных изделий путем обеспечения эффективного использования пучка ионизирующего излучения. Указанный технический результат достигается тем, что в установке для радиационной модификации полимерных заготовок изотопные источники излучения расположены вокруг контейнера и внутри равноудалено от него и максимально плотно друг к другу по всему периметру поверхности контейнера для максимально полного использования излучения облучателя. Контейнер выполнен, в частности, цилиндрическим с возможностью вращения вокруг своей оси, а изотопный источник излучения выполнен в виде удлиненной формы с размерами, обеспечивающими облучение контейнера по всей поверхности. 1 н.п. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к области радиационной технологии и может быть использована для модификации полимерных заготовок для последующего изготовления изделий из полимерных материалов для производства нагревостойких труб, терморасширяемых и термоусаживаемых трубок, термоусаживаемых изделий. Она может быть использована также для радиационной модификации полиэтилена и других полиолефинов в различных сочетаниях с химическими веществами, а также для исследований воздействия радиации на свойства различных материалов.

Радиационное воздействие с помощью установки с источником в виде гамма-квантов, является высокопроизводительным способом радиационной модификации полиэтилена и других полиолефинов.

В основе технического решения проведения радиационной модификации изделий из полиэтилена и других полиолефинов лежит свойство изменения молекулярных связей под воздействием ионизационного излучения. Радиационная модификация полиолефинов и полиэтилена, в частности, способствует возникновению в них более сложных пространственных структур, образованных поперечными связями между линейными цепями исходного состояния. Свойства полиолефинов, радиационно-модифицированных, зависят от условий модификации (энергии излучения, дозы, атмосферы, давления, температуры), а также от содержащихся в полиолефинах добавок. Поэтому, изменяя условия технологического процесса модификации, строения и структуры исходного полимера, можно подобрать оптимальные варианты, которые позволят получить широкий ассортимент новых, весьма ценных материалов.

Известна «Гамма - установка для радиационного облучения блочных объектов» (Автор(ы): Ванюшкин Б.М. (RU); Бухтев В.А. (RU); Ермаков В.В. (RU); Клочков Е.П. (RU). Патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (ФГУП ВНИИТФА) (RU). Заявка: (2004107724/06). Гамма-установка для радиационного облучения блочных объектов содержит камеру облучения с изотопными источниками излучения в облучателе, систему перемещения облучателя и объекта облучения в виде подвесного толкающего конвейера, систему управления и радиационной защиты. Изотопные источники в камере облучения помещены в два плоскостных облучателя, которые смонтированы параллельно друг другу с возможностью последовательного свободного прохождения блоков с объектом облучения вдоль всех сторон облучателя с обеспечением двухстороннего облучения.

Недостатком данной установки является сложность установки и соответственно значительная стоимость, ее низкая эксплуатационная безопасность, обусловленная возможностью возникновение аварийных ситуаций при развороте облучаемого объекта в камере облучения и необходимости поворотов объекта для достижения равномерного всестороннего облучения, а также необходимость наличия резервного хранилища для облучателя с радиоактивными источниками с целью обеспечения радиационной безопасности. Это обуславливает также высокую стоимость процесса радиационной модификации, что является основным экономическим показателем при производстве модифицированных полиолефинов.

Наиболее близким по технической сущности аналогом, выбранным в качестве прототипа, является «Установка для радиационной модификации полимерных изделий и/или материалов» (Автор: Шестаков А.А. (RU). Патентообладатель: ООО «Полирад». Заявка: (2008111560/22). Описанное устройство, включает в себя три одинаковых металлических цилиндрических корпуса, установленных с зазором относительно друг друга и снабженных узлами крепления с совместным механизмом вращения. Указанные цилиндрические корпуса имеют в верхней части герметичные крышки, в которых установлены откачные клапаны для создания вакуума и закачки инертного газа в полость, В центральном пространстве между цилиндрическими корпусами устанавливается изотопный облучатель удлиненной формы с размерами, обеспечивающими ионизирующее излучение по всей длине поверхности цилиндров. Совместный механизм вращения обеспечивает равномерное воздействие двигателя на три цилиндрических корпуса за счет единой системы цепной передачи. Скорость вращения цилиндров вокруг своей оси выполняется в целях равномерного значения поглощенной зоны и определяется параметрами кинематической схемы вращения и системой механизма подачи. Физической защитой персонала от вредного воздействия ионизирующего излучения гамма-установки является вода. Сами цилиндры и кобальтовый облучатель находятся в бассейне.

Недостатком данного устройства является низкий коэффициент использования полезного объема ионизационного излучения, созданного кобальтовыми источниками, что приводит к неоправданному завышению стоимости проводимых работ по радиационной модификации полимерных заготовок из полиолефинов, ввиду значительной стоимости кобальтовых источников, а также эксплуатационных затрат необходимых для их обслуживания.

Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение коэффициента использования полезного объема ионизационного излучения, созданного кобальтовыми источниками, которое может быть использовано для радиационной модификации полиэтилена и других полиолефинов в различных сочетаниях с химическими веществами, а также для исследований воздействия радиации на свойства различных материалов.

Предложенная полезная модель поясняется схемой и чертежом. На Фиг.1 и 2 схематично изображен общий вид установки для радиационной модификации полимерных заготовок.

Предложенная установка состоит из следующих частей (см. Фиг.1 и 2):

1 - ионизирующий кобальтовый источник внутренний

2 - ионизирующий кобальтовый источник внешний

3 - цилиндрический контейнер

4 - крышка контейнера

5 - механизм вращения

6 - подъемное устройство

7 - бассейн с водой

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для радиационной модификации полимерных заготовок, включает в себя один металлических цилиндрический контейнер 3, снабженный крышкой, оборудованной узлом крепления с совместным механизмом вращения 4. Указанный контейнер выполнен в виде цилиндрического тороида и имеет в верхней части герметичную крышку, в который установлен откачной клапан для создания вакуума и закачки инертного газа в полость. В центральном пространстве контейнера и вне его по внешней поверхности вдоль оси устанавливаются изотопные облучатели 1 (ионизирующий кобальтовый источник внутренний) и 2 (ионизирующие кобальтовые источники внешние) удлиненной формы с размерами, обеспечивающими ионизирующее излучение по всей длине внутренней поверхности контейнера. Механизм вращения 5 обеспечивает воздействие двигателя на контейнер 3. Скорость вращения контейнера вокруг своей оси выполняется в целях равномерного значения поглощенной зоны и определяется параметрами кинематической схемы вращения и системой механизма подачи. Высота контейнера выполняется до 3-х метров и определяется техническими возможностями организации физической защиты персонала от воздействия ионизирующего излучения и исполнением кобальтовых источников. Физической защитой персонала от вредного воздействия ионизирующего излучения гамма-установки является вода. Контейнер и кобальтовый облучатель находятся в бассейне. Глубина бассейна определяется мощностью источника ионизирующего излучения и требованиями организации физической защиты.

Установка работает следующим образом. Подъемное устройство 6 осуществляет подъем цилиндрического контейнера 3 над поверхностью бассейна с водой 7 для производства загрузки облучаемых полимерных заготовок. Заготовки из полимера загружают внутрь контейнера и закрываются герметичной крышкой. Вакуумным насосом производится откачка оставшегося в контейнере воздуха через откачной клапан. Через его же происходит заполнение объема в контейнере инертным газом, например, гелием.

Загруженный контейнер опускаются в бассейн подъемным устройством, причем ионизирующий кобальтовый источник 1 находится в центральном пространстве внутри контейнера, выполненного в виде цилиндрического тороида с верхней крышкой, и постоянно под водой на глубине, необходимой по требованиям организации физической защиты для персонала.

С этого момента начинается процесс радиационной модификации заготовок из полимера под воздействием ионизирующего излучения кобальтового источника. Для обеспечения равномерного значения поглощенной дозы модифицированных полимеров в контейнере производится вращение его с помощью приводного механизма 5.

Процесс радиационной модификации полимерных изделий пучками гамма-излучения кобальтового до заданного значения определяется эмпирически для каждого типа полиолефина на основании выделенной гель-фракции и требования технического задания по модификации. Среднее значение поглощенной дозы, необходимой для сшивки полимера, например, полиэтилена составляет 1000±300 КГр. По достижению расчетных параметров поглощенной дозы облучаемых полимерных заготовок, производят подъем контейнера 3 из бассейна 7. После выполнения процесса разгерметизации контейнера с помощью откачного клапана производится снятие его крышки с последующим извлечением модифицированных полимерных материалов или изделий.

Предложенная установка является высокопроизводительной и имеет высокий коэффициент использования ионизирующего излучения облучателя, при этом позволяет получать высококачественные радиационно-модифицированные полимерные изделия, преимущественно рукава и трубы, имеющие широкое применение в различных областях человеческой деятельности. При этом модифицированные изделия, изготовленные на данной установке являются экологически безвредными.

1. Установка для радиационной модификации полимерных заготовок, включающая металлический контейнер с герметичной крышкой в виде цилиндрического тороида для размещения и облучения изотопными источниками излучения в нем облучаемых объектов, систему вращения контейнера, отличающаяся тем, что изотопные источники излучения расположены вокруг контейнера и внутри равноудалено от него и максимально плотно друг к другу по всему периметру поверхности контейнера для максимально полного использования излучения облучателя.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что контейнер выполнен цилиндрическим с возможностью вращения вокруг своей оси, а изотопный источник излучения выполнен в виде удлиненной формы с размерами, обеспечивающими облучение контейнера по всей поверхности.