Zastosowania przemysłowe

Początki przemysłowych zastosowań akceleratorów przypadają jeszcze na lata pięćdziesiąte XX. wieku, dopiero w latach siedemdziesiątych nastąpiło szersze ich upowszechnienia przy realizacji najrozmaitszych procesów technologicznych. Podstawowe przyczyny szybkiego rozwoju tych zastosowań akceleratorów, to przede wszystkim poprawa ich niezawodności eksploatacyjnej, szybki spadek kosztów jednostkowych zarówno w odniesieniu do mocy, jak i energii wiązki, znaczne postępy chemii radiacyjnej w kierunku zmniejszenia wymaganych dawek, a także opracowanie odpowiednich technologii przemysłowych i wdrożenie ich do praktyki eksploatacyjnej.

W poniższej tablicy zestawiono podstawowe rodzaje obróbek radiacyjnych, stosowanych obecnie na skalę przemysłową; podano tam również wymagane dawki oraz teoretyczną wydajność obróbki w kilogramach danego materiału na 1 kWh pracy akceleratora.

Rodzaje obróbek radiacyjnych i wymagane dawki [1]

Rodzaj obróbki Wymagana dawka, Mrad Teoretyczna wydajność obróbki, kg/kWh
Niszczenie szkodników (owady) 0,025 ... 0,1 3600 ... 14 000
Konserwacja żywności 0,1 ... 2,5 144 ... 3 600
Depolimeryzacja celulozy 0,5...1 360 … 720
Kopolimeryzacja szczepiona 1 ... 2 180 ... 360
Sterylizacja medyczna 2 ... 3 120 ... 180
Utwardzanie powłok 2 ... 5 72 ... 180
Polimeryzacja emulsji 5 ... 10 36 ... 72
Wulkanizacja sylikonów 5 ... 15 24 ... 72
Sieciowanie polimerów 10 ... 30 12 ... 36
Wulkanizacja kauczuku 10 ... 30 12 ... 36

Radiacyjne sieciowanie polimerów. Stanowi ono niewątpliwie najważniejsze przemysłowe zastosowanie obróbki radiacyjnej. Sieciowanie w odniesieniu do polimerów polega na tworzeniu się pod działaniem promieniowania jonizującego dodatkowych wiązań chemicznych pomiędzy łańcuchami cząsteczek o wysokiej masie cząsteczkowej. Wskutek sieciowania powstają struktury odznaczające się większą odpornością na temperaturę i działanie rozpuszczalników; wykazują one także znacznie lepsze charakterystyki wytrzymałościowe od materiałów wyjściowych. Sieciowaniu można poddawać takie polimery, jak np. polietylen, polistyren, polifluorek winylu, alkohol poliwinylowy itd. Na skalę przemysłową wykorzystuje się akceleratory najczęściej do sieciowania radiacyjnego polietylenu przy produkcji folii termokurczliwych, izolacji kablowych i złącz termokurczliwych.

Degradacja radiacyjna. Jest ona procesem odwrotnym do sieciowania zwiększającego masę cząsteczkową i polega na zmniejszaniu tej masy pod działaniem promieniowania. Typowymi przykładami polimerów ulegających degradacji może być teflon, szkło organiczne, elastomery i plastomery silikonowe. Dzięki degradacji można otrzymać materiały o własnościach trudnych do uzyskania za pomocą innych metod.
Przykładem zastosowań praktycznych degradacji jest produkcja tlenku polietylenu o szerokim zakresie zastosowań, który z tych powodów powinien być produkowany w szerokim asortymencie mas cząsteczkowych. Zamiast każdorazowo przystosowywać proces technologiczny do otrzymywania produktu o określonej dla danego rodzaju zastosowań masie cząsteczkowej, wytwarza się w ustalonych warunkach technologicznych tlenek polietylenu o wysokiej masie cząsteczkowej. Otrzymywany produkt poddaje się następnie degradacji, zgodnie z życzeniami odbiorców.

Radiacyjne utwardzanie powłok. Jest to obróbka radiacyjna, realizowana najczęściej przy zastosowaniu akceleratorów. Polega ona na radiacyjnej polimeryzacji lakierów bądź innych pokryć stanowiących powłoki ochronne.

Kopolimeryzacja szczepiona. Przykładem tego rodzaju polimeryzacji może być nasycanie tkanin monomerem winylowym i napromieniowanie ich w stanie wilgotnym przyspieszonymi elektronami. Kopolimeryzacja szczepiona jest jedną z najważniejszych technik radiacyjnych, stosowanych obecnie do modyfikacji własności włókien. Umożliwia ona znaczne polepszenie odporności tkanin na gniecenie i modyfikację ich własności powierzchniowych, decydujących o odporności na brudzenie się i plamienie.

Wulkanizacja elastomerów. Promieniowanie jonizujące może być również wykorzystywane do uzyskania odpowiedniego stopnia usieciowania elastomerów naturalnych i syntetycznych.

Zalety technik radiacyjnych. Spośród zalet podstawowych, wspólnych dla wymienionych rodzajów obróbek, należy wymienić:

Źródła

  1. Waldemar Scharf, Akceleratory cząstek naładowanych i ich zastosowania, PWN, Warszawa 1987, strony 361-370