專利名稱:鉛硼聚乙烯板的層壓工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及放射性屏蔽材料板的層壓工藝，具體涉及鉛硼聚乙烯板的層壓工藝。
背景技術：
鉛硼聚乙烯材料可以作為反應堆用的屏蔽材料，但通過文獻、專利檢索查詢，未見到有關其層壓成型方法的報道。在國內文獻《核動力工程》(1994.4第十五卷)“高效能屏蔽材料鉛硼聚乙烯”中只介紹了成份、規(guī)格、工藝流程及材料物理機械性能等，未涉及具體的制造工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠將2～3mm厚的鉛硼聚乙烯薄板加工成10～40mm厚的符合反應堆屏蔽要求的鉛硼聚乙烯板的層壓工藝。
本發(fā)明的目的是通過以下方案實現(xiàn)的，一種鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，包括(1)根據(jù)所需成品板的厚度、長度及寬度尺寸準備適量的合格鉛硼聚乙烯原料薄板，預熱到80～100℃后保溫；(2)將預熱好的原料薄板裝上粘合模具送入單層熱壓機，在1～2MN壓力下進行排氣；(3)在熱壓機中，原料薄板在1～2MN壓力下升溫至110～120℃，保溫；(4)在熱壓機中，將成型料降溫至80～90℃時卸下粘合模具，插入精整模具，當溫度降至60～70℃時加壓力至10～15MN，當溫度降至40℃以下時卸壓，并將成型料推出熱壓機；(5)成型料冷卻至室溫后，按成品板尺寸切割，制成鉛硼聚乙烯厚板。
上述方案是通過多次試驗得出的最適宜鉛硼聚乙烯板層壓的條件。鉛硼聚乙烯厚板作為反應堆的屏蔽材料主要是因為它對γ射線、中子、快中子具有良好的綜合屏蔽效果，但前提是其自身的均勻性，必須無氣孔，無夾雜，無裂紋，采用層壓工藝而不采用擠壓、鑄造等工藝就是為了解決均勻性問題。
在上述方案步驟1中，預熱后保溫一段時間是為了使鉛硼聚乙烯原料薄板受熱均勻，溫度一致。另外，預熱前應該按照過量5％準備原料量，預熱過程是在加熱爐內進行的，并將原料薄板置于下上光板上，保溫的時間為1～1.5小時。
在步驟2中，在裝上粘合模具之前還要先在原料薄板上安裝上上光板，加壓排氣的過程要重復5～7次。在熱壓機中原料薄板進行加壓加熱時，原料薄板是置于上、下上光板之間的，以避免成品表面粗糙；加壓排氣過程重復多次是為了保證排氣徹底。本發(fā)明采用的是低溫排氣工藝，選擇80～100℃為排氣溫度，若溫度過低排氣不充分，若溫度過高氣體將被包在鉛硼聚乙烯薄板中。
在步驟3中，熱壓機保持壓力不變，通過上下熱板對原料薄板加熱到110～120℃，所述保溫時間為10～15分鐘。此溫度為合適的粘合溫度，可避免裂紋、凹陷等缺陷。
在步驟4中，要求冷卻速度均勻，加壓的過程也要穩(wěn)定均勻，以避免裂紋、厚度不均、凹陷等缺陷。同時，精整的壓力和溫度，決定了最后成品板材的尺寸公差，聚乙烯的收縮率為1.5％～3.6％，當精整溫度不合適或受力不均勻、壓力不合理則會造成成品板尺寸不合格或出現(xiàn)裂紋。
本發(fā)明的效果在于通過本發(fā)明的層壓工藝制成的鉛硼聚乙烯厚板，化學成份均勻，力學性能達到使用要求，表面光亮平整，無壓痕、折疊、層離和劃傷，內部無裂紋或氣泡。
具體實施方案下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明實施例一一種鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，其步驟是(1)根據(jù)所需成品板的厚度、長度及寬度尺寸按過量5％準備合格的鉛硼聚乙烯原料薄板，將原料薄板置于下上光板上，送入加熱爐內進行預熱，預熱到80℃后保溫1小時。
(2)將預熱好的原料薄板先安裝上上光板，在裝上粘合模具送入25MN的單層熱壓機，在1MN壓力下進行排氣，加壓排氣過程重復進行5次。
(3)熱壓機通過其上下熱板對原料薄板加熱，使其在1MN壓力下升溫至110℃，保溫10分鐘。
(4)當成型料降溫至80℃時卸下粘合模具，插入精整模具，繼續(xù)降溫至60℃，加壓力至10MN，繼續(xù)降溫，當溫度降到40℃以下后卸壓，將成型料推出熱壓機。
(5)在接料輥道上待成型料繼續(xù)冷卻至室溫后，去掉上、下上光板，按成品板尺寸進行切割，制成10mm厚的鉛硼聚乙烯厚板。
實施例二一種鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，其步驟是(1)根據(jù)所需成品板的厚度、長度及寬度尺寸按過量5％準備合格的鉛硼聚乙烯原料薄板，將原料薄板置于下上光板上，送入加熱爐內進行預熱，預熱到100℃后保溫1.5小時。
(2)將預熱好的原料薄板先安裝上上光板，在裝上粘合模具送入25MN的單層熱壓機，在2MN壓力下進行排氣，加壓排氣過程重復進行7次。
(3)熱壓機通過其上下熱板對原料薄板加熱，使其在2MN壓力下升溫至120℃，保溫15分鐘。
(4)當成型料降溫至90℃時卸下粘合模具，插入精整模具，繼續(xù)降溫至70℃，加壓力至15MN，繼續(xù)降溫，當溫度降到40℃以下后卸壓，將成型料推出熱壓機。
(5)在接料輥道上待成型料繼續(xù)冷卻至室溫后，去掉上、下上光板，按成品板尺寸進行切割，制成40mm厚的鉛硼聚乙烯厚板。
實施例三一種鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，其步驟是
(1)根據(jù)所需成品板的厚度、長度及寬度尺寸按過量5％準備合格的鉛硼聚乙烯原料薄板，將原料薄板置于下上光板上，送入加熱爐內進行預熱，預熱到90℃后保溫1.2小時。
(2)將預熱好的原料薄板先安裝上上光板，在裝上粘合模具送入25MN的單層熱壓機，在1.5MN壓力下進行排氣，加壓排氣過程重復進行6次。
(3)熱壓機通過其上下熱板對原料薄板加熱，使其在1.5MN壓力下升溫至115℃，保溫13分鐘。
(4)當成型料降溫至85℃時卸下粘合模具，插入精整模具，繼續(xù)降溫至65℃，加壓力至12MN，繼續(xù)降溫，當溫度降到40℃以下后卸壓，將成型料推出熱壓機。
(5)在接料輥道上待成型料繼續(xù)冷卻至室溫后，去掉上、下上光板，按成品板尺寸進行切割，制成30mm厚的鉛硼聚乙烯厚板。
通過本發(fā)明的層壓工藝制成的鉛硼聚乙烯厚板，對樣品板進行檢驗，達到下列技術指標a.化學成份均勻Pe≥18％，B≥1.0±0.17％，Pb≥80±1％b.內部缺陷及雜質無大于3mm的氣孔和夾雜c.力學性能σb≥8.5Mpa，沖擊韌性(缺口)≥3.0kj/m3d.尺寸厚40±1.2mm，長1600+30mm，寬700+15mme.材料密度ρ≥3.4g/cm3f.表面光亮平整，無裂紋、氣泡及壓痕、折疊、層離和劃傷。
權利要求
1.一種鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，其特征在于(1)根據(jù)所需成品板的厚度、長度及寬度尺寸準備適量的合格鉛硼聚乙烯原料薄板，預熱到80～100℃后保溫；(2)將預熱好的原料薄板裝上粘合模具送入單層熱壓機，在1～2MN壓力下進行排氣；(3)在熱壓機中，原料薄板在1～2MN壓力下升溫至110～120℃，保溫；(4)在熱壓機中，將成型料降溫至80～90℃時卸下粘合模具，插入精整模具，當溫度降至60～70℃時加壓力至10～15MN，當溫度降至40℃以下時卸壓，將成型料推出熱壓機；(5)成型料冷卻至室溫后，按成品板尺寸切割，制成鉛硼聚乙烯厚板。
2.根據(jù)權利要求
1所述的鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，其特征在于所述步驟(1)中應按過量5％準備原料量，所述原料薄板的預熱過程是在加熱爐內進行的，并將原料薄板置于下上光板上，保溫的時間為1～1.5小時。
3.根據(jù)權利要求
1所述的鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，其特征在于所述步驟(2)中在裝上粘合模具之前先在原料薄板上安裝上上光板，加壓排氣的過程要重復5～7次。
4.根據(jù)權利要求
1所述的鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，其特征在于所述步驟(3)中的熱壓機通過上下熱板對成型料加熱，所述保溫時間為10～15分鐘。
5.根據(jù)權利要求
1～4任一所述的鉛硼聚乙烯板的層壓工藝，其特征在于所述鉛硼聚乙烯原料薄板的厚度為2～3mm，成型后的所述鉛硼聚乙烯厚板的厚度為10～40mm。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種放射性屏蔽材料板的層壓工藝，具體為鉛硼聚乙烯板的層壓工藝。主要工藝為準備適量的合格鉛硼聚乙烯原料薄板，預熱保溫后裝上粘合模具送入單層熱壓機加壓加熱進行排氣和粘合，然后利用精整模具進行降溫精整，冷卻到室溫后切割即制成鉛硼聚乙烯厚板。通過本發(fā)明的層壓工藝制成的鉛硼聚乙烯厚板，化學成份均勻，力學性能達到使用要求，表面光亮平整，無壓痕、折疊、層離和劃傷，內部無裂紋或氣泡，可作為反應堆的屏蔽材料。
文檔編號G21F1/10GKCN1504314SQ02153840
公開日2004年6月16日 申請日期2002年12月5日
發(fā)明者張世恩, 楊勇飛, 鄒從沛, 蔣明忠, 王曉敏, 劉玉輝, 楊軍, 姚蜀紅, 劉超紅 申請人:中國核動力研究設計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan