CN1272156C - 铅硼聚乙烯板的层压工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放射性屏蔽材料板的层压工艺，具体为铅硼聚乙烯板的层压工艺。主要工艺为：准备适量的合格铅硼聚乙烯原料薄板，预热保温后装上粘合模具送入单层热压机加压加热进行排气和粘合，然后利用精整模具进行降温精整，冷却到室温后切割即制成铅硼聚乙烯厚板。通过本发明的层压工艺制成的铅硼聚乙烯厚板，化学成分均匀，力学性能达到使用要求，表面光亮平整，无压痕、折叠、层离和划伤，内部无裂纹或气泡，可作为反应堆的屏蔽材料。
Description
技术领域
本发明涉及放射性屏蔽材料板的层压工艺，具体涉及铅硼聚乙烯板的层压工艺。
背景技术
铅硼聚乙烯材料可以作为反应堆用的屏蔽材料，但通过文献、专利检索查询，未见到有关其层压成型方法的报道。在国内文献《核动力工程》(1994.4第十五卷)“高效能屏蔽材料铅硼聚乙烯”中只介绍了成份、规格、工艺流程及材料物理机械性能等，未涉及具体的制造工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够将2～3mm厚的铅硼聚乙烯薄板加工成10～40mm厚的符合反应堆屏蔽要求的铅硼聚乙烯板的层压工艺。
本发明的目的是通过以下方案实现的，一种铅硼聚乙烯板的层压工艺，包括：
(1)根据所需成品板的厚度、长度及宽度尺寸准备适量的合格铅硼聚乙烯原料薄板，预热到80～100℃后保温；
(2)将预热好的原料薄板装上粘合模具送入单层热压机，在1～2MN压力下进行排气；
(3)在热压机中，原料薄板在1～2MN压力下升温至110～120℃，保温；
(4)在热压机中，将成型料降温至80～90℃时卸下粘合模具，插入精整模具，当温度降至60～70℃时加压力至10～15MN，当温度降至40℃以下时卸压，并将成型料推出热压机；
(5)成型料冷却至室温后，按成品板尺寸切割，制成铅硼聚乙烯厚板。
上述方案是通过多次试验得出的最适宜铅硼聚乙烯板层压的条件。铅硼聚乙烯厚板作为反应堆的屏蔽材料主要是因为它对γ射线、中子、快中子具有良好的综合屏蔽效果，但前提是其自身的均匀性，必须无气孔，无夹杂，无裂纹，采用层压工艺而不采用挤压、铸造等工艺就是为了解决均匀性问题。
在上述方案步骤1中，预热后保温一段时间是为了使铅硼聚乙烯原料薄板受热均匀，温度一致。另外，预热前应该按照过量5％准备原料量，预热过程是在加热炉内进行的，并将原料薄板置于下上光板上，保温的时间为1～1.5小时。
在步骤2中，在装上粘合模具之前还要先在原料薄板上安装上上光板，加压排气的过程要重复5～7次。在热压机中原料薄板进行加压加热时，原料薄板是置于上、下上光板之间的，以避免成品表面粗糙；加压排气过程重复多次是为了保证排气彻底。本发明采用的是低温排气工艺，选择80～100℃为排气温度，若温度过低排气不充分，若温度过高气体将被包在铅硼聚乙烯薄板中。
在步骤3中，热压机保持压力不变，通过上下热板对原料薄板加热到110～120℃，所述保温时间为10～15分钟。此温度为合适的粘合温度，可避免裂纹、凹陷等缺陷。
在步骤4中，要求冷却速度均匀，加压的过程也要稳定均匀，以避免裂纹、厚度不均、凹陷等缺陷。同时，精整的压力和温度，决定了最后成品板材的尺寸公差，聚乙烯的收缩率为1.5％～3.6％，当精整温度不合适或受力不均匀、压力不合理则会造成成品板尺寸不合格或出现裂纹。
本发明的效果在于：通过本发明的层压工艺制成的铅硼聚乙烯厚板，化学成份均匀，力学性能达到使用要求，表面光亮平整，无压痕、折叠、层离和划伤，内部无裂纹或气泡。
具体实施方案
下面结合实施例对本发明作进一步的说明
实施例一
一种铅硼聚乙烯板的层压工艺，其步骤是：
(1)根据所需成品板的厚度、长度及宽度尺寸按过量5％准备合格的铅硼聚乙烯原料薄板，将原料薄板置于下上光板上，送入加热炉内进行预热，预热到80℃后保温1小时。
(2)将预热好的原料薄板先安装上上光板，在装上粘合模具送入25MN的单层热压机，在1MN压力下进行排气，加压排气过程重复进行5次。
(3)热压机通过其上下热板对原料薄板加热，使其在1MN压力下升温至110℃，保温10分钟。
(4)当成型料降温至80℃时卸下粘合模具，插入精整模具，继续降温至60℃，加压力至10MN，继续降温，当温度降到40℃以下后卸压，将成型料推出热压机。
(5)在接料辊道上待成型料继续冷却至室温后，去掉上、下上光板，按成品板尺寸进行切割，制成10mm厚的铅硼聚乙烯厚板。
实施例二
一种铅硼聚乙烯板的层压工艺，其步骤是：
(1)根据所需成品板的厚度、长度及宽度尺寸按过量5％准备合格的铅硼聚乙烯原料薄板，将原料薄板置于下上光板上，送入加热炉内进行预热，预热到100℃后保温1.5小时。
(2)将预热好的原料薄板先安装上上光板，在装上粘合模具送入25MN的单层热压机，在2MN压力下进行排气，加压排气过程重复进行7次。
(3)热压机通过其上下热板对原料薄板加热，使其在2MN压力下升温至120℃，保温15分钟。
(4)当成型料降温至90℃时卸下粘合模具，插入精整模具，继续降温至70℃，加压力至15MN，继续降温，当温度降到40℃以下后卸压，将成型料推出热压机。
(5)在接料辊道上待成型料继续冷却至室温后，去掉上、下上光板，按成品板尺寸进行切割，制成40mm厚的铅硼聚乙烯厚板。
实施例三
一种铅硼聚乙烯板的层压工艺，其步骤是：
(1)根据所需成品板的厚度、长度及宽度尺寸按过量5％准备合格的铅硼聚乙烯原料薄板，将原料薄板置于下上光板上，送入加热炉内进行预热，预热到90℃后保温1.2小时。
(2)将预热好的原料薄板先安装上上光板，在装上粘合模具送入25MN的单层热压机，在1.5MN压力下进行排气，加压排气过程重复进行6次。
(3)热压机通过其上下热板对原料薄板加热，使其在1.5MN压力下升温至115℃，保温13分钟。
(4)当成型料降温至85℃时卸下粘合模具，插入精整模具，继续降温至65℃，加压力至12MN，继续降温，当温度降到40℃以下后卸压，将成型料推出热压机。
(5)在接料辊道上待成型料继续冷却至室温后，去掉上、下上光板，按成品板尺寸进行切割，制成30mm厚的铅硼聚乙烯厚板。
通过本发明的层压工艺制成的铅硼聚乙烯厚板，对样品板进行检验，达到下列技术指标：
a.化学成份均匀：Pe≥18％，B≥1.0±0.17％，Pb≥80±1％
b.内部缺陷及杂质：无大于3mm的气孔和夹杂
c.力学性能：σb≥8.5Mpa，冲击韧性(缺口)≥3.0kj/m3
d.尺寸：厚40±1.2mm，长1600+30mm，宽700+15mm
e.材料密度：ρ≥3.4g/cm3
f.表面光亮平整，无裂纹、气泡及压痕、折叠、层离和划伤。
Claims (5)
1.一种铅硼聚乙烯板的层压工艺，其特征在于：
(1)根据所需成品板的厚度、长度及宽度尺寸准备适量的合格铅硼聚乙烯原料薄板，预热到80～100℃后保温；
(2)将预热好的原料薄板装上粘合模具送入单层热压机，在1～2MN压力下进行排气；
(3)在热压机中，原料薄板在1～2MN压力下升温至110～120℃，保温；
(4)在热压机中，将成型料降温至80～90℃时卸下粘合模具，插入精整模具，当温度降至60～70℃时加压力至10～15MN，当温度降至40℃以下时卸压，将成型料推出热压机；
(5)成型料冷却至室温后，按成品板尺寸切割，制成铅硼聚乙烯厚板。
2.根据权利要求1所述的铅硼聚乙烯板的层压工艺，其特征在于：所述步骤(1)中应按过量5％准备原料量，所述原料薄板的预热过程是在加热炉内进行的，并将原料薄板置于下上光板上，保温的时间为1～1.5小时。
3.根据权利要求1所述的铅硼聚乙烯板的层压工艺，其特征在于：所述步骤(2)中在装上粘合模具之前先在原料薄板上安装上上光板，加压排气的过程要重复5～7次。
4.根据权利要求1所述的铅硼聚乙烯板的层压工艺，其特征在于：所述步骤(3)中的热压机通过上下热板对成型料加热，所述保温时间为10～15分钟。
5.根据权利要求1～4任一所述的铅硼聚乙烯板的层压工艺，其特征在于：所述铅硼聚乙烯原料薄板的厚度为2～3mm，成型后的所述铅硼聚乙烯厚板的厚度为10～40mm。
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