中、低放射性核废料包装容器的制备方法
【专利摘要】本发明提供了本发明提供了一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，该方法在普通滚塑成型方法的基础上，将交联聚乙烯容器的整个交联滚塑成型过程设置为塑化、成型和交联三段过程，并对三段过程分别设定控制温度，升温速度和加工时间，从而使得制备的包装容器交联度达到90％，且交联分布均匀，综合性能优异。
【专利说明】中、低放射性核废料包装容器的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核废料处理【技术领域】，具体地，涉及一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，核废料包括核电站、医疗和工业领域的核废料。
【背景技术】
[0002]目前国际上采用的中、低放射性核废料包装容器类型很多，如钢制容器、混凝土容器、铸铁容器、玻璃钢容器、混凝土衬壁容器、加强纤维混凝土容器、聚合物浸溃混凝土容器、交联聚乙烯容器等等。其中，交联聚乙烯容器因具有自重轻、有效装载废物系数大、价格相对便宜等优点，在中、低放射性核废料包装方面受到越来越多的关注。
[0003]交联聚乙烯在滚塑成型过程中发生交联反应，形成三维网状结构而呈热固性。相对于线型结构的聚乙烯，交联聚乙烯不仅具有突出的力学性能、耐蠕变性、耐热性、电性能和防渗透性能等综合性能，而且具有突出的耐环境应力开裂、耐候性、耐低温性、化学稳定性和耐辐照性能。
[0004]由于交联聚乙烯容器的滚塑成型是一种反应型加工成型，交联反应是在成型过程中完成的。该过程要求在树脂充分塑化滚塑成型之前不能发生交联反应，待树脂充分塑化成型后，再进行快速交联反应。如果温度过高，则容易出现过早交联、交联不均、引发剂过早分解、内外壁粗糙等问题；温度过低，则易导致塑化不良、成型时间过长，引发剂失效、交联度低等问题，这就要严格控制滚塑成型过程中的温度。此外，交联剂在一定的温度下分解产生的自由基数量也与反应的时间有关，因此，加工温度和时间成为交联滚塑成型的关键因素。
[0005]现有的交联滚塑成型工艺采用普通滚塑成型工艺，在相同的升温速度下，进行塑化和成型两段温度过程工艺控制。采用普通滚塑工艺生产的交联聚乙烯制品，在滚塑成型过程中易产生气泡、塑化不良、过早交联、翘曲、交联不均匀、内外壁粗糙、以及交联度低等问题。目前，国内没有专门用于处置中低放射性废物的交联聚乙烯包装容器，更没有相关的制造工艺，，导致所加工的交联聚乙烯制品性能不稳定，符合中低放射性废物包装容器要求的成品率低。
[0006]因此，急需要一种适于制造中低放射性核废料用交联聚乙烯包装容器的备方法。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本发明的目的是提供了一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，该方法在普通滚塑成型方法的基础上，将交联聚乙烯容器的整个交联滚塑成型过程设置为塑化、成型和交联三段过程，并对三段过程分别设定控制温度，升温速度和加工时间，从而使得制备的包装容器交联度达到90%，且交联分布均匀，综合性能优异。
[0008]进一步地，本 申请人:还改进了实施该方法的滚塑成型设备，可用于生产满足中、低放废物处置要求的生产交联乙烯包装容器。该滚塑成型设备能够高精度的自动调节加热箱体内的温度及大大的减小加热箱体内的温度波动偏差，使得模具受热稳定，从而保障了所加工的交联聚乙烯制品的综合性能。
[0009]本发明的技术方案如下:一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，包括如下步骤:将交联聚乙烯容器滚塑成型过程分为塑化阶段、成型阶段和交联阶段；塑化阶段加工温度为160-260°C，加热时间5-50min ;成型阶段加工温度为165_270°C，加热时间3-550min ;交联阶段加工温度为170_300°C，加热时间5_60min。
[0010]优选地，所述塑化阶段、所述成型阶段和/或所述交联阶段的升温速度为1_40°C /min。
[0011]优选地，所述塑化阶段、所述成型阶段和所述交联阶段的加热方式为电、油、液化气、天然气、太阳能等多种方式。
[0012]优选地，上述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，通过滚塑成型设备实施。所述滚塑成型设备包括模具、加热箱体、移料驱动装置及翻转驱动装置，所述移料驱动装置及翻转驱动装置均与所述模具连接，所述移料驱动装置驱使所述模具移入或移出所述加热箱体，所述翻转驱动装置驱使所述模具绕两相互垂直的轴旋转，所述加热箱体对位于所述加热箱体内的所述模具进行加热；所述滚塑成型设备还包括用于调节所述加热箱体内的加热温度的温控装置，所述温控装置包含控制器、温度传感器及第一排气机构，所述温度传感器及第一排气机构均电性连接于所述控制器，所述模具的外壁及内腔壁中至少一者设有至少一个所述温度传感器，所述第一排气机构设于所述加热箱体，所述控制器根据所述温度传感器的实时检测数据调节所述第一排气机构的排气速度，以实时调节所述加热箱体内的加热温度；
[0013]所述制备方法开始时，启动所述滚塑成型设备，所述移料驱动装置驱使所述模具移入所述加热箱体，所述加热箱体对所述模具进行加热，所述温度传感器检测所述模具温度，所述控制器根据所述温度传感器的实时检测数据调节所述第一排气机构的排气速度，以实时调节所述加热箱体内的加热温度；当所述温度传感器检测到模具温度达到160-260°C时，进入所述塑化阶段，原料在所述模具内加热5-50min，完成塑化阶段；而后，所述加热箱体继续对所述模具进行加热，当所述温度传感器检测到模具温度达到160-260°C时，进入所述成型阶段，原料在所述模具内加热3-55min，完成成型阶段；而后，所述加热箱体继续对所述模具进行加热，当所述温度传感器检测到模具温度达到170-300°C时，进入所述交联阶段，原料在所述模具内加热5-60min，完成交联阶段。
[0014]优选地，所述塑化阶段、所述成型阶段、所述交联阶段的升温速度都控制在1-40°C /min。
[0015]优选地，所述移料驱动装置包括回转塔台和旋转驱动器；所述翻转驱动装置包括第一旋转驱动机构和第二旋转驱动机构，第一旋转驱动机构安装于回转塔台，第二旋转驱动机构安装于第一旋转驱动机构，模具安装于第二旋转驱动机构；所述旋转驱动器驱使回转塔台旋转，则所述回转塔台驱使所述第一旋转驱动机构、所述第二旋转驱动机构及所述模具均绕所述旋转塔台的旋转中心线做公转运动；所述第一旋转驱动机构驱使所述第二旋转驱动机构及所述模具绕一水平轴旋转，所述第二旋转驱动机构驱使所述模具绕一垂直于该水平轴的旋转轴旋转，且所述第一旋转驱动机构驱使该旋转轴与所述模具同步旋转，同时，所述第二旋转驱动机构也驱使所述模具绕该旋转轴旋转，从而实现通过所述第一旋转驱动机构及所述第二旋转驱动机构同步驱使所述模具绕两相互垂直的轴旋转。
[0016]优选地，所述第一旋转驱动机构与所述第二旋转驱动机构的输出转速比为(5-50): (4-36)。
[0017]优选地，所述模具的外壁和/或所述模具的内腔壁设有至少一个所述温度传感器，且所述模具之外壁的所述温度传感器在模具的外壁和/或所述模具的内腔壁呈均匀分布。
[0018]优选地，所述加热箱体开设有第一排气口，所述第一排气机构设于所述第一排气Π ；
[0019]优选地，所述第一排气机构包含电性连接于所述控制器的可调单向排气阀，所述可调单向排气阀设于所述第一排气口，所述控制器根据所述温度传感器的实时检测数据调节所述可调单向排气阀的阀口开度。
[0020]所述控制器将所述温度传感器的实时检测温度与正常温度区间的预设上限温度和预设下限温度进行比较，所述控制器在所述实时检测温度超过预设上限温度时生成降温控制信号，并依据所述降温控制信号控制所述可调单向排气阀的阀口开度或者依据所述降温控制信号和实时检测温度对应调节所述可调单向排气阀的阀口开度或者依据所述降温控制信号以预设速度增大所述可调单向排气阀的阀口开度；所述控制器在所述实时检测温度低于预设的下限温度时生成升温控制信号，并依据所述升温控制信号控制所述可调单向排气阀的阀口开度或者依据所述升温控制信号和实时检测温度对应调节所述可调单向排气阀的阀口开度或者依据所述升温控制信号以预设速度减小所述可调单向排气阀的阀口开度。
[0021]优选地，所述控制器在所述实时检测温度高于预设的下限温度且低于预设的上限温度时生成保持控制信号，并依据所述保持控制信号控制所述可调单向排气阀的阀口开度为预设值或者保持不变或者与所述实时检测温度相对应的阀口开度；
[0022]优选地，所述模具开设有第二排气口，所述第二排气口设有第二排气机构，当所述模具之内腔的气压超过预设阀值时，则位于所述模具之内腔的所述气体驱使所述第二排气机构开通以将位于所述模具之内腔的部分气体排出，直至所述模具之内腔的气压恢复至所述预设阀值时，则所述第二排气机构自动闭合以停止排气。
[0023]优选地，所述第二排气机构包含被动单向排气阀，所述被动单向排气阀设于所述第二排气口，当所述模具之内腔的气压超过所述预设阀值时，则位于所述模具之内腔的所述气体驱使所述被动单向排气阀开通以将位于所述模具之内腔的部分气体排出，直至所述模具之内腔的气压恢复至所述预设阀值时，则所述被动单向排气阀自动闭合以停止排气。
[0024]优选地，所述加热箱体设有至少两个加热装置，所述加热箱体开设有进气口，所述加热装置的供气口连通于所述进气口。
[0025]优选地，所述加热箱体的内壁与外壁之间设有隔热结构和/或隔热材料。
[0026]本发明的有益效果为:本发明所述中、低放射性核废料包装容器的制备方法在普通滚塑成型方法的基础上，将交联聚乙烯容器的整个交联滚塑成型过程设置为塑化、成型和交联三段过程，并对三段过程分别设定控制温度，升温速度和加工时间，从而使得制备的包装容器交联度达到90 %，且交联分布均匀，综合性能优异。
[0027]另外，本发明所用的滚塑成型设备包括控制器及与控制器电性连接并用于调节加热箱体内的加热温度的温控装置，温控装置包含温度传感器及第一排气机构，温度传感器及第一排气机构均电性连接于控制器，模具的外壁及内腔壁中至少一者设有至少一个温度传感器，第一排气机构设于加热箱体，温度传感器实时检测加热箱体内的加热温度并反馈给控制器，控制器根据温度传感器的实时检测数据调节第一排气机构的排气速度，以实时调节加热箱体内的加热温度。即实现了高精度的自动调节加热箱体内的温度及大大的减小加热箱体内的温度波动偏差，使得模具受热稳定，从而消除了交联聚乙烯在滚塑成型过程中由于温度过高造成过早交联、交联不均匀、引发剂过早分解、内外壁毛糙等问题以及由于温度过低导致塑化不良、成型时间过长、引发剂失效、交联度低等问题，从根本上解决了普通滚塑成型设备存在的问题，大大提高了所加工的交联聚乙烯制品的交联度，且使得交联分布均匀，综合性能优异。
【专利附图】
【附图说明】
:
[0028]图1为本发明所用滚塑成型设备的组合立体示意图。
[0029]图2为图1的另一视角的组合立体示意图。
[0030]图3为本发明所用滚塑成型设备在拆除移料驱动装置、翻转驱动装置及模具后的全剖视图。
[0031]图4为本发明所用滚塑成型设备的加热箱体的内壁与外壁之间设有隔热材料的局部剖视图。
[0032]图5为本发明所用滚塑成型设备的模具设有第二排气机构及温度传感器的组合立体示意图。
[0033]图6为图5的全剖视图。
【具体实施方式】
[0034]实施例1
[0035]一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，包括如下步骤:将交联聚乙烯容器滚塑成型过程分为塑化阶段、成型阶段和交联阶段；塑化阶段加工温度为195°C，所述塑化阶段的升温速度为15°C /min，加热时间15min ;成型阶段加工温度为210°C，所述成型阶段的升温速度为10°C /min，加热时间ISmin ;交联阶段加工温度为300°C，所述交联段的升温速度为26°C /min,加热时间26min。
[0036]所述塑化阶段、所述成型阶段和所述交联阶段的加热方式为天然气加热。
[0037]比较例I
[0038]利用与实施例1相同的原料，采用普通工艺制备交联聚乙烯滚塑容器。
[0039]其具体过程为:将交联聚乙烯原料装入滚塑机的模具内，模具移入滚塑机的加热箱体内，密封加热箱体。将加热箱体的温度升至300°C左右，一边旋转滚塑模具，一边升温，待所述交联聚乙烯原料完全熔融后，将模具从加热箱体移至冷却室，冷却，成型，得到所述中、低放射性核废料包装容器。
[0040]二者制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较如表I所示:
[0041]表I实施例1和比较例I制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较
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[0043]实施例2
[0044]—种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，包括如下步骤:将交联聚乙烯容器滚塑成型过程分为塑化阶段、成型阶段和交联阶段；塑化阶段加工温度为210°C，所述塑化阶段的升温速度为13°C /min,加热时间30min ;成型阶段加工温度为230°C，所述成型阶段的升温速度为15°C /min,加热时间25min ;交联阶段加工温度为270°C，所述交联段的升温速度为17°C /min,加热时间35min。
[0045]所述塑化阶段、所述成型阶段和所述交联阶段的加热方式为油加热。
[0046]比较例2
[0047]利用与实施例2相同的原料，采用普通工艺制备交联聚乙烯滚塑容器。
[0048]其具体过程为:将交联聚乙烯原料装入滚塑机的模具内，模具移入滚塑机的加热箱体内，密封加热箱体。将加热箱体的温度升至300°C左右，一边旋转滚塑模具，一边升温，待所述交联聚乙烯原料完全熔融后，将模具从加热箱体移至冷却室，冷却，成型，得到所述中、低放射性核废料包装容器。
[0049]二者制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较如表2所示:
[0050]表2实施例2和比较例2制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较
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[0052]实施例3
[0053]一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，包括如下步骤:将交联聚乙烯容器滚塑成型过程分为塑化阶段、成型阶段和交联阶段；塑化阶段加工温度为180°C，所述塑化阶段的升温速度为30°C /min,加热时间5min ;成型阶段加工温度为250°C，所述成型阶段的升温速度为5°C /min,加热时间55min ;交联阶段加工温度为250°C，所述交联段的升温速度为350C /min,加热时间5min。
[0054]所述塑化阶段、所述成型阶段和所述交联阶段的加热方式为电加热。
[0055]比较例3
[0056]利用与实施例3相同的原料，采用普通工艺制备交联聚乙烯滚塑容器。
[0057]其具体过程为:将交联聚乙烯原料装入滚塑机的模具内，模具移入滚塑机的加热箱体内，密封加热箱体。将加热箱体的温度升至300°C左右，一边旋转滚塑模具，一边升温，待所述交联聚乙烯原料完全熔融后，将模具从加热箱体移至冷却室，冷却，成型，得到所述中、低放射性核废料包装容器。
[0058]二者制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较如表3所示:
[0059]表3实施例3和比较例3制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较
[0060]
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[0061]实施例4
[0062]一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，包括如下步骤:将交联聚乙烯容器滚塑成型过程分为塑化阶段、成型阶段和交联阶段；塑化阶段加工温度为260°c，所述塑化阶段的升温速度为10°c /min,加热时间23min ;成型阶段加工温度为270°C，所述成型阶段的升温速度为20°c /min,加热时间3min ;交联阶段加工温度为280°C，所述交联段的升温速度为20°C /min,加热时间35min。
[0063]所述塑化阶段、所述成型阶段和所述交联阶段的加热方式为液化气热。
[0064]比较例4
[0065]利用与实施例4相同的原料，采用普通工艺制备交联聚乙烯滚塑容器。
[0066]其具体过程为:将交联聚乙烯原料装入滚塑机的模具内，模具移入滚塑机的加热箱体内，密封加热箱体。将加热箱体的温度升至300°c左右，一边旋转滚塑模具，一边升温，待所述交联聚乙烯原料完全熔融后，将模具从加热箱体移至冷却室，冷却，成型，得到所述中、低放射性核废料包装容器。
[0067]二者制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较如表4所示:
[0068]表4实施例4和比较例4制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较
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[0070]实施例5
[0071]一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，包括如下步骤:将交联聚乙烯容器滚塑成型过程分为塑化阶段、成型阶段和交联阶段；塑化阶段加工温度为160°C，所述塑化阶段的升温速度为8°C /min,加热时间50min ;成型阶段加工温度为165°C，所述成型阶段的升温速度为28°C /min,加热时间3min ;交联阶段加工温度为190°C，所述交联段的升温速度为15°C /min,加热时间60min。
[0072]所述塑化阶段、所述成型阶段和所述交联阶段的加热方式为太阳能加热。
[0073]比较例5
[0074]利用与实施例5相同的原料，采用普通工艺制备交联聚乙烯滚塑容器。
[0075]其具体过程为:将交联聚乙烯原料装入滚塑机的模具内，模具移入滚塑机的加热箱体内，密封加热箱体。将加热箱体的温度升至300°C左右，一边旋转滚塑模具，一边升温，待所述交联聚乙烯原料完全熔融后，将模具从加热箱体移至冷却室，冷却，成型，得到所述中、低放射性核废料包装容器。
[0076]二者制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较如表5所示:
[0077]表5实施例5和比较例5制备的交联聚乙烯滚塑容器性能比较
[0078]
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[0080]请参阅图1至图5，本发明的滚塑成型设备100包括模具10、加热箱体30、移料驱动装置50及翻转驱动装置60，详细而言，加热箱体30和移料驱动装置50可设于平坦的地面上，而翻转驱动装置60设于移料驱动装置50上，但，并不以此为限；移料驱动装置50及翻转驱动装置60均与模具10连接，移料驱动装置50驱使模具10移入或移出加热箱体30，翻转驱动装置60驱使模具10绕两相互垂直的轴旋转，加热箱体30对位于加热箱体30内的模具10进行加热；其中，本发明的滚塑成型设备100还包括用于调节加热箱体30内的加热温度的温控装置(图中未标注)，温控装置包含控制器(图中未示)温度传感器71及第一排气机构72,温度传感器71及第一排气机构72均电性连接于控制器,模具10的外壁13及内腔壁14中至少一者设有至少一个温度传感器71，第一排气机构72设于加热箱体30，温度传感器71实时检测加热箱体30内的加热温度并反馈给控制器，控制器根据温度传感器71的实时检测温度调节第一排气机构72的排气速度，以实时调节加热箱体30内的加热温度。即实现了高精度的自动调节加热箱体30内的温度及大大的减小加热箱体30内的温度波动偏差，使得模具10受热稳定，从而消除了交联聚乙烯在滚塑成型过程中由于温度过高造成过早交联、交联不均匀、引发剂过早分解、内外壁毛糙等问题以及由于温度过低导致塑化不良、成型时间过长、引发剂失效、交联度低等问题，从根本上解决了普通滚塑成型设备存在的问题。具体地，如下:
[0081]其中，在本实施例中，模具10的外壁13设有至少一个温度传感器71,模具10的内腔壁14均设有至少一个温度传感器71，以提高加热温度的检测精度，。较优是，设于模具10之外壁13的温度传感器71呈均匀分布，设于模具10之内腔壁14的温度传感器71呈均匀分布。且，本发明并不对模具10的外壁13及内腔壁14所设置的温度传感器71的具体数量及具体分布结构不作限定，且模具10的外壁13所设置的温度传感器71的具体数量及具体分布结构与模具10的内腔壁14所设置的温度传感器71的具体数量及具体分布结构可以相同或相异，在不同的实施例中，可以根据具体的使用需求而灵活选择和设计，譬如根据不同加热温度检测精度的需求，选择相应的数量的温度传感器71及设计相应的分布结构，在此不再赘述。可选择的是，温度传感器71于模具10的外壁13及内腔壁14的设置结构是呈可拆卸的结构，以方便灵活的安装或拆卸温度传感器71。详细而言，在本实施例中，温度传感器71优选为温控探头，但，并不以此为限，在不同实施例中，可以根据实际的使用情况而灵活选择。通过设于模具10之外壁13及内腔壁14的温度传感器71可实时高精度的检测模具10在加热箱体30内的加热温度。
[0082]同时，加热箱体30开设有第一排气口 31，且，在本实施例中，第一排气口 31较优为开设于加热箱体30的侧部，但，并不以此为限，第一排气机构72设于第一排气口 31。具体地，第一排气机构72包含电性连接于控制器的可调单向排气阀(图中未标注)，且，可调单向气阀的具体结构为本领域普通技术人员所熟知，故在此不再赘述；可调单向排气阀设于第一排气口 31，控制器根据温度传感器71的实时检测温度调节可调单向排气阀的阀口开度。在本发明第一实施例中，控制器依据实时检测温度控制可调单向排气阀调节至与所述实时检测温度对应阀口开度，其中实时检测温度越高阀口开度越大，具体地，实时检测温度与阀口开度可以是线性关系，也可以是本领域技术人员依据实际经验设置的一一对应关系或者其他计算关系。控制器将实时检测温度转换为对应的阀口开度，比较现有的阀口开度和实时检测温度对应的阀口开度以获得可调单向排气阀之驱动电机的驱动信号，驱动电机依据驱动信号动作以控制阀口增大或缩小至实时检测温度对应的阀口开度。以实时调节加热箱体30内的加热温度，且调节灵活快速及调节精度高。即实现了高精度的自动调节加热箱体30内的温度及大大的减小加热箱体30内的温度波动偏差，当然，不以此为限。
[0083]在本发明第二实施例中，控制器将温度传感器71的实时检测温度与正常温度区间的预设上限温度和预设下限温度进行比较，控制器在实时检测温度超过预设上限温度时生成降温控制信号，并依据降温控制信号和实时检测温度控制可调单向排气阀调节至与所述实时检测温度对应的阀口开度，即控制器在实时检测温度超过预设上限温度时，控制可调单向排气阀调节至与所述实时检测温度对应的阀口开度，其中实时检测温度越高阀口开度越大，以增加加热箱体30内的热气体排出的速度。具体地，实时检测温度与阀口开度是线性关系，当然可替代的实时检测温度与阀口开度也可以是本领域技术人员依据实际经验设置的一一对应关系或者其他计算关系；控制器在实时检测温度低于预设的下限温度时生成升温控制信号，并依据升温控制信号控制可调单向排气阀的阀口开度，具体地，控制器在实时检测温度低于预设的下限温度时生成升温控制信号，所述升温控制信号包含预设的下限阀口开度(比较小的阀口开度)，控制器控制可调单向排气阀的阀口调节至预设的下限阀口开度，使得加热箱体30内的热气体排出的速度很小，使得加热温箱30可在相应加热装置40的作用下升温。该方案可实时调节将加热箱体30内的热气体排出的速度，进而实时调节加热箱体30内的加热温度，使得本发明的滚塑成型设备100具有温控精度高及温度波动小的优点，保证加热箱体30的加热温度波动偏差维持在-5°C至(TC的范围内，当然，力口热箱体30内加热温度波动所维持的范围并不以此为限，可以根据具体的使用需求而灵活进行选择和调整，在此不再赘述。
[0084]较佳者，控制器在实时检测温度高于预设的下限温度且低于预设的上限温度时生成保持控制信号，依据保持控制信号控制可调单向排气阀的阀口开度，具体地，控制器在实时检测温度高于预设的下限温度且低于预设的上限温度时生成保持控制信号，并依据所述保持控制信号控制可调单向排气阀的阀口开度保持不变；当然，可替代的，控制器也可以在控制器在实时检测温度高于预设的下限温度且低于预设的上限温度时生成保持控制信号，保持控制信号包含预设的下限阀口开度(常规的阀口开度)，并控制可调单向排气阀的阀口调节至预设的下限阀口开度。可替代的，控制器还可以依据实时检测温度的具体数值，产生与对应实时检测温度的维稳控制信号，控制器依据维稳控制信号控制可调单向排气阀调节至与所述实时检测温度对应的阀口开度。
[0085]当然，在其它实施例中，在实时检测温度超过预设上限温度时，控制器还可以依据降温控制信号控制可调单向排气阀的阀口调节至预设的上限阀口开度，或者依据降温控制信号控制可调单向排气阀的阀口以预设速度增大，但，不以此为限，在此不再赘述。在实时检测温度低于预设下限温度时，控制器会根据升温控制信号和实时检测温度控制可调单向排气阀的阀口调节至与所述实时检测温度对应的阀口开度或者依据升温控制信号控制可调单向排气阀的阀口以预设速度减小，但，不以此为限，在此不再赘述。
[0086]其中，实时检测温度高于预设的上限温度的情况下实时检测温度与阀口开度的对应关系，实时检测温度低于预设的上限温度且高于预设的下限温度的情况实时检测温度与阀口开度的对应关系，以及实时检测温度低于预设的下限温度的情况实时检测温度与阀口开度的对应关系，三个对应关系可以一样可以不同，需要技术人员依据实际需要进行具体设计。
[0087]较优者，加热箱体30设有至少两个加热装置40，加热箱体30开设有进气口 32，且，在本实施例中，进气口 32较优为开设于加热箱体30的顶部，即，进气口 32位于第一排气口 31的上侧，使得进入加热箱体30内的热气体能够停留更长的时间，结构更为合理紧凑，但，并不以此为限；加热装置40的供气口通过一连通管38连通于进气口 32，使得加热箱体30内的加热温度升温速度快，进而能够迅速达到模具10所需的加热温度，且，能够更快的补充加热箱体30内所损耗的热量，满足模具10的加热需求。可以选择的是，在本实施例中，加热箱体30设有两个加热装置40，当然，并不以此为限，在不同的实施例中，可根据实际的加工需求而灵活选择加热装置40的具体设置数量，在此不再赘述。举例而言，加热装置40可以是电加热装置、太阳能加热装置或是油、液化气及天然气等的燃烧机，但，并不以此为限。
[0088]再者，加热箱体30的内壁33与外壁34之间设有隔热结构(图中未示)和/或隔热材料35，以减缓加热箱体30内热量的散失，使得加热箱体30具有更好的保温性能，在本实施例中，加热箱体30的内壁33与外壁34之间是设有隔热材料35，当然，在其它实施例中，加热箱体30的内壁33与外壁34之间还可以是设有隔热结构、或设有隔热结构与隔热材料35的组合，在此不再赘述。具体地，隔热结构的具体结构可以为本领域的普通技术所熟知的具有隔热作用的结构，但，不以此为限；隔热材料35可以是各种保温耐火材料，如石棉、耐火纤维、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维、泡沫玻璃混凝土、硅酸钙、氧化铝空心球、珠光砂等,但,并不以此为限。详细而言,在本实施例中,加热箱体30包括箱体本体36及封闭门37，箱体本体36具有用于容置模具10的中空结构361，箱体本体36的相对的两侧中的一者开设有进料口 362，箱体本体36的相对的两侧中的另一者开设有出料口 363，封闭们分别滑动的设于进料口 362处及出料口 363处，以关闭或打开进料口 362及出料口 363，当移料驱动装置50将模具10移入加热箱体30时，则位于进料口 362处的封闭门37打开，以供模具10移入加热箱体30内；待移料驱动装置50将模具10移入加热箱体30内后，则位于进料口 362处及出料口 363处的封闭门37均关闭，以减缓加热箱体30内热量的散失，使得加热箱体30具有更好的保温性能；当移料驱动装置50将模具10移出加热箱体30时，则位于出料口 363处的封闭门37打开，以供模具10移出加热箱体30。而箱体本体36及封闭门37均为加热箱体30的侧壁，即箱体本体36及封闭门37的内壁33与外壁34之间设有隔热结构和/或隔热材料35，以实现加热箱体30的内壁33与外壁34之间设有隔热结构和/或隔热材料35的结构，在此不再赘述。对应的，第一排气口 31开设于箱体本体36的后侧部，进气口 32开设于箱体的顶推部。
[0089]值得注意者，本实施例中的加热箱体30除了上述的改进之外，其它结构均可以是本领域的普通技术人员所熟知的技术方案，在此不再赘述。
[0090]再者，在交联聚乙烯的滚塑成型过程中，为了排出模具10之内腔12里面的热气体及交联反应过程中所产生的气体，模具10开设有第二排气口 11，第二排气口 11设有第二排气机构20，当模具10之内腔12的气压超过预设阀值时，则位于模具10之内腔12的气体驱使第二排气机构20开通以将位于模具10之内腔12的部分气体排出，直至模具10之内腔12的气压恢复至预设阀值时，则第二排气机构20自动闭合以停止排气，实现模具10之内腔12的自动排气，结构合理紧凑，使用方便，且使得模具10之内腔12的气压保持平衡稳定，防止交联聚乙烯制品出现气泡、翘曲及交联不均等缺陷。且，上述的预设阀值可以根据实际的加工需求而灵活选择，本发明并不对此作限定，在此不再赘述。具体地，第二排气机构20包含被动单向排气阀(图中未标注)，被动单向排气阀设于第二排气口 11，当模具10之内腔12的气压超过预设阀值时，则位于模具10之内腔12的气体驱使被动单向排气阀开通以将位于模具10之内腔12的部分气体排出，直至模具10之内腔12的气压恢复至预设阀值时，则被动单向排气阀自动闭合以停止排气，实现模具10之内腔12的自动排气，结构合理紧凑，使用方便。且，被动单向排气阀的具体结构为本领域普通技术人员所熟知，故在此不再赘述。
[0091]需要说明的是，本发明并不对模具10的具体结构作限定，模具10可以根据所要生产加工的产品的具体结构而灵活设计，在此不再赘述。
[0092]需要说明的是，本发明的滚塑成型设备100适于制造中低放射性核废料用交联聚乙烯包装容器等交联聚乙烯制品，但，并不以此为限，还可以根据实际的使用需求而用于其它的生产加工用途，在此不再赘述。
[0093]详细而言，在本实施例中，移料驱动装置50包括回转塔台51及旋转驱动器(图中未示)，回转塔台51连接于旋转驱动器的输出端，从而实现通过旋转驱动器驱使回转塔台51旋转；翻转驱动装置60包括第一旋转驱动机构61及第二旋转驱动机构62，第一旋转驱动机构61安装于回转塔台51，第二旋转驱动机构62安装于第一旋转驱动机构61，模具10安装于第二旋转驱动机构62 ;旋转驱动器驱使回转塔台51旋转，则回转塔台51驱使第一旋转驱动机构61、第二旋转驱动机构62及模具10均绕旋转塔台51的旋转中心线做公转运动，以将模具10移入加热箱体30进行加热或待加工完毕后将模具10移出加热箱体30 ;第一旋转驱动机构61驱使第二旋转驱动机构62及模具10绕一水平轴旋转，第二旋转驱动机构62驱使模具10绕一垂直于该水平轴的旋转轴旋转，且第一旋转驱动机构61驱使该旋转轴与模具10同步旋转，同时，第二旋转驱动机构62也驱使模具10绕该旋转轴旋转，从而实现通过第一旋转驱动机构61及第二旋转驱动机构62同步驱使模具10绕两相互垂直的轴旋转，实现模具10的均匀受热，且，第一旋转驱动机构61及第二旋转驱动机构62的具体结构为本领域的普通技术人员所熟知，故，在此不再赘述。可选择的是，在本实施例中，第一旋转驱动机构61与第二旋转驱动机构62的输出转速比的优选范围为(5-50): (4-36)，即，模具10绕上述的水平轴与绕垂直于该水平轴的旋转轴的转速比的优选范围为(5-50): (4-36)，以更好的保障模具10均匀受热，从而提高所加工的交联聚乙烯制品的交联度，使得所加工的交联聚乙烯制品综合性能更优异。当然，第一旋转驱动机构61与第二旋转驱动机构62的输出转速比并不以此为限，还可以根据实际的加工需求而灵活选择。
[0094]结合附图，对本发明第二实施例中的滚塑成型设备100的加热箱体30内的加热温度实时调节及模具10自动排气的工作原理作详细说明。
[0095]加热箱体30内的加热温度实时调节的工作原理:由设于模具10上的温度传感器71实时检测加热箱体30内的加热温度并反馈给控制器，控制器根据温度传感器71的实时检测温度调节第一排气机构72的排气速度，以实时调节加热箱体30内的加热温度，使得加热箱体30内的加热温度维持在所需的正常温度区间内；即，模具10上的温度传感器71实时检测加热箱体30内的加热温度并输出相应的实时检测温度，控制器将该实时检测温度与正常温度区间的预设上限温度和预设下限温度进行比较，以输出对应的控制信号给第一排气机构72以调节可调单向排气阀的阀口开度，最终使得加热箱体30内的加热温度保持在所需的温度范围内。
[0096]当模具10上的温度传感器71实时检测加热箱体30内的加热温度过高(即超过预设的上限温度)，控制器判断实时检测温度超过预设上限温度时生成降温控制信号，控制器依据降温控制信号将实时检测温度转换为对应的阀口开度，并控制单向排气阀调节至所述对应的阀口开度，使得加热温度越高可调单向排气阀的阀口开度越大，直至可调单向排气阀的阀口增加至上限值，从而在加热温度过高时增加排气速度，使得加热箱体30内的加热温度降低而恢复至正常的温度区间。
[0097]当模具10上的温度传感器71实时检测加热箱体30内的加热温度过低(即低于预设的下限温度)，控制器判断实时检测温度低于预设的下限温度时生成包含预设的下限阀口开度的升温控制信号，控制器依据升温控制信号控制可调单向排气阀的阀口调节至预设的下限阀口开度，使得加热箱体30内的热气体排出的速度很小，加热温箱30可在相应加热装置40的作用下升温，最终提高加热箱体30内的加热温度。
[0098]当模具10上的温度传感器71实时检测加热箱体30内的加热温度处于正常温度区间内时，贝1J输出一保持控制信号，以控制第一排气机构72的可调单向排气阀的阀口开度不变，利于加热箱体30内的温度保持在稳定状态。
[0099]从而实时高精度的调节加热箱体30内的加热温度及使加热温度波动小，保证加热箱体30的加热温度波动偏差维持在_5°C至0°C的范围内，使得模具10受热稳定。
[0100]模具10自动排气的工作原理:当模具10之内腔12的气压超过预设阀值时，则位于模具10之内腔12的气体驱使第二排气机构20的被动单向排气阀开通以将位于模具10之内腔12的部分气体排出，直至模具10之内腔12的气压恢复至预设阀值时，则第二排气机构20的被动单向排气阀自动闭合以停止排气，实现模具10之内腔12的自动排气，使得模具10之内腔12的气压保持平衡稳定。
[0101]综上，本发明的滚塑成型设备100不仅加热箱体30升温速度快、加热箱体30密封性和隔热性好、加热箱体30的加热温度控制精度高及加热温度的波动偏差能够维持在-5°C至0°C的范围内，而且模具10具有自动排气功能，使得所加工的交联聚乙烯制品的交联度达到90 %以上，且交联分布均匀，综合性能优异。
[0102]与现有技术相比，由于本发明的滚塑成型设备100还包括用于调节加热箱体30内的加热温度的温控装置，温控装置包含控制器、温度传感器71及第一排气机构72，温度传感器71及第一排气机构72均电性连接于控制器，模具10的外壁13及内腔壁14中至少一者设有至少一个温度传感器71,第一排气机构72设于加热箱体30,温度传感器71实时检测加热箱体30内的加热温度并反馈给控制器，控制器根据温度传感器71的实时检测温度调节第一排气机构72的排气速度，以实时调节加热箱体30内的加热温度。即实现了高精度的自动调节加热箱体30内的温度及大大的减小加热箱体30内的温度波动偏差，使得模具10受热稳定，从而消除了交联聚乙烯在滚塑成型过程中由于温度过高造成过早交联、交联不均匀、引发剂过早分解、内外壁毛糙等问题以及由于温度过低导致塑化不良、成型时间过长、引发剂失效、交联度低等问题，从根本上解决了普通滚塑成型设备存在的问题，大大提高了所加工的交联聚乙烯制品的交联度，且使得交联分布均匀，综合性能优异。
[0103]使用上述滚塑成型设备100制备所述中、低放射性核废料包装容器时，先将原料放入所述模具10内，启动所述滚塑成型设备100，所述移料驱动装置50驱使所述模具10移入所述加热箱体30内，封闭所述加热箱体30，所述加热箱体30通过加热装置40对所述模具10进行加热，所述温度传感器71检测所述模具10的温度，所述控制器根据所述温度传感器71的实时检测数据调节所述第一排气机构71的排气速度，以实时调节所述加热箱体30内的加热温度；当所述温度传感器71检测到模具10温度达到160-260°C时，进入所述塑化阶段，原料在所述模具内加热5-50min，完成塑化阶段；而后，所述加热箱体30继续对所述模具10进行加热，当所述温度传感器71检测到模具10温度达到160-260°C时，进入所述成型阶段，原料在所述模具10内加热3-55min，完成成型阶段；而后，所述加热箱体30继续对所述模具10进行加热，当所述温度传感器71检测到模具10温度达到170-300°C时，进入所述交联阶段，原料在所述模具10内加热5-60min，完成交联阶段。
[0104]所述塑化阶段、所述成型阶段、所述交联阶段的升温速度都控制在1-40°C /min。
[0105]整个工艺过程中，所述加热箱体30内的温度以及模具30的自动排气方式上文已经详细阐述，在次不再赘述。
[0106]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【权利要求】
1.一种中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:将交联聚乙烯容器滚塑成型过程分为塑化阶段、成型阶段和交联阶段；塑化阶段加工温度为160-260°C，加热时间5-50min ;成型阶段加工温度为165_270°C，加热时间3_55min ;交联阶段加工温度为170-300°C，加热时间5-60min。
2.如权利要求1所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述塑化阶段、所述成型阶段和/或所述交联阶段的升温速度为1_40°C /min。
3.如权利要求1所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述塑化阶段、所述成型阶段和所述交联阶段的加热方式为电、油、液化气、天然气、太阳能。
4.如权利要求1-3任一项所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，该制备方法通过滚塑成型设备实施；所述滚塑成型包括模具、加热箱体、移料驱动装置及翻转驱动装置，所述移料驱动装置及翻转驱动装置均与所述模具连接，所述移料驱动装置驱使所述模具移入或移出所述加热箱体，所述翻转驱动装置驱使所述模具绕两相互垂直的轴旋转，所述加热箱体对位于所述加热箱体内的所述模具进行加热；所述滚塑成型设备还包括用于调节所述加热箱体内的加热温度的温控装置，所述温控装置包含控制器、温度传感器及第一排气机构，所述温度传感器及第一排气机构均电性连接于所述控制器，所述模具的外壁及内腔壁中至少一者设有至少一个所述温度传感器，所述第一排气机构设于所述加热箱体，所述控制器根据所述温度传感器的实时检测数据调节所述第一排气机构的排气速度，以实时调节所述加热箱体内的加热温度； 所述制备方法开始时，启动所述滚塑成型设备，所述移料驱动装置驱使所述模具移入所述加热箱体，所述加热箱体对所述模具进行加热，所述温度传感器检测所述模具温度，所述控制器根据所述温度传感器的实时检测数据调节所述第一排气机构的排气速度，以实时调节所述加热箱体内的加热温度；当所述温度传感器检测到模具温度达到160-260°C时，进入所述塑化阶段，原料在所述模具内加热5-50min，完成塑化阶段；而后，所述加热箱体继续对所述模具进行加热，当所述温度传感器检测到模具温度达到160-260°C时，进入所述成型阶段，原料在所述模具内加热3-55min，完成成型阶段；而后，所述加热箱体继续对所述模具进行加热，当所述温度传感器检测到模具温度达到170-300°C时，进入所述交联阶段，原料在所述模具内加热5-60min，完成交联阶段。
5.如权利要求4所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述塑化阶段、所述成型阶段、所述交联阶段的升温速度都控制在1-40°C /min。
6.如权利要求4所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述移料驱动装置包括回转塔台和旋转驱动器；所述翻转驱动装置包括第一旋转驱动机构和第二旋转驱动机构，第一旋转驱动机构安装于回转塔台，第二旋转驱动机构安装于第一旋转驱动机构，模具安装于第二旋转驱动机构；所述旋转驱动器驱使回转塔台旋转，则所述回转塔台驱使所述第一旋转驱动机构、所述第二旋转驱动机构及所述模具均绕所述旋转塔台的旋转中心线做公转运动；所述第一旋转驱动机构驱使所述第二旋转驱动机构及所述模具绕一水平轴旋转，所述第二旋转驱动机构驱使所述模具绕一垂直于该水平轴的旋转轴旋转，且所述第一旋转驱动机构驱使该旋转轴与所述模具同步旋转，同时，所述第二旋转驱动机构也驱使所述模具绕该旋转轴旋转，从而实现通过所述第一旋转驱动机构及所述第二旋转驱动机构同步驱使所述模具绕两相互垂直的轴旋转。
7.如权利要求6所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述第一旋转驱动机构与所述第二旋转驱动机构的输出转速比为(5-50): (4-36)。
8.如权利要求4所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述模具的外壁和/或所述模具的内腔壁设有至少一个所述温度传感器，且所述模具之外壁的所述温度传感器在模具的外壁和/或所述模具的内腔壁呈均匀分布。
9.如权利要求4所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述加热箱体开设有第一排气口，所述第一排气机构设于所述第一排气口 ； 所述第一排气机构包含电性连接于所述控制器的可调单向排气阀，所述可调单向排气阀设于所述第一排气口，所述控制器根据所述温度传感器的实时检测数据调节所述可调单向排气阀的阀口开度。
10.如权利要求4所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述控制器将所述温度传感器的实时检测温度与正常温度区间的预设上限温度和预设下限温度进行比较，所述控制器在所述实时检测温度超过预设上限温度时生成降温控制信号，并依据所述降温控制信号控制所述可调单向排气阀的阀口开度或者依据所述降温控制信号和实时检测温度对应调节所述可调单向排气阀的阀口开度或者依据所述降温控制信号以预设速度增大所述可调单向排气阀的阀口开度；所述控制器在所述实时检测温度低于预设的下限温度时生成升温控制信号，并依据所述升温控制信号控制所述可调单向排气阀的阀口开度或者依据所述升温控制信号和实时检测温度对应调节所述可调单向排气阀的阀口开度或者依据所述升温控制信号以预设速度减小所述可调单向排气阀的阀口开度。
11.如权利要求11所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，，所述控制器在所述实时检测温度高于预设的下限温度且低于预设的上限温度时生成保持控制信号，并依据所述保持控制信号控制所述可调单向排气阀的阀口开度为预设值或者保持不变或者与所述实时检测温度相对应的阀口开度。
12.如权利要求4所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，，所述模具开设有第二排气口，所述第二排气口设有第二排气机构，当所述模具之内腔的气压超过预设阀值时，则位于所述模具之内腔的所述气体驱使所述第二排气机构开通以将位于所述模具之内腔的部分气体排出，直至所述模具之内腔的气压恢复至所述预设阀值时，则所述第二排气机构自动闭合以停止排气。
13.如权利要求4所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，所述加热箱体设有至少两个加热装置，所述加热箱体开设有进气口，所述加热装置的供气口连通于所述进气口。
14.如权利要求4所述的所述的中、低放射性核废料包装容器的制备方法，其特征在于，，所述加热箱体的内壁与外壁之间设有隔热结构和/或隔热材料。
【文档编号】B29C41/38GK104139477SQ201410267508
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】刘峰, 刘夏杰, 吕永红, 张艳伟, 王其震, 蒋学忠, 许秋康, 马良海 申请人:中科华核电技术研究院有限公司, 扬州市鸿信线路器材有限公司, 中国广核集团有限公司