层压成型工艺及设备

课件6.1.1层压工艺的发展现状及前景第六章层压成型工艺及设备6层压成型工艺及设备6.1.1层压工艺的发展现状及前景层压工艺：是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，在加热加压条件下，固化成型玻璃钢制品的一种成型工艺。起始于30年代，目前在航空、航天、汽车、船舶、电讯等工业广泛应用。层压成型工艺制品已经成为不可缺少的工程材料之一。主要产品有：玻璃布层压板、木质层压板、棉布层压板、纸质层压板、石棉纤维层压板、复合层压板等。6.1概述课件第六章层压成型工艺及设备6.1.2层压工艺特点及应用工艺特点：生产的机械化、自动化程度较高；产品质量稳定；但一次性投资较大，适合于批量生产。层压板可分为：纸层压板、木层压板、棉纤维层压板、玻璃纤维层压板等品种。主要应用范围：电绝缘部件；薄板适合于各领域；可用于制造齿轮、轴承、皮带轮等结构材料；用于飞机、汽车、船舶、电气工程等领域。例如：复铜箔层压板，用于制造印刷电路板。6.1.2层压工艺的特点及应用课件第六章层压成型工艺及设备6.2胶布制备工艺及设备6.2.1制备工艺6.2.1.1原材料增强材料：玻璃布，石棉布，合成纤维布，玻璃毡，石棉毡，石棉纸，牛皮纸等。树脂：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等。6.2.1.2胶布制备工艺过程玻璃纤维布经化学处理或热处理后，浸渍树脂胶液，并控制胶含量。在一定温度、时间条件下烘干，使树脂由A阶转到B阶，即得到需要的玻璃纤维胶布。如P136工艺流程图。6.2.1制备工艺课件第六章层压成型工艺及设备6.2.1.3胶布制备工艺参数主要有：胶液粘度、浸胶时间、烘干温度与时间、牵引张力。（1）、胶液粘度一般通过胶液浓度及环境温度来控制。浓度的控制往往采用测试密度的方法来实现。各种玻璃布所用的胶液密度见P137，表6-1。（2）、浸胶时间一般控制在15～45s，不同的布浸透时间不同。（3）、张力控制张力大小取决于：布自重、及布与各导向辊之间的摩擦力。张力要均衡（不能一边松、一边紧），大小要适中，张力太大，布横向收缩变形，张力太小拉不紧。6.2.1制备工艺课件第六章层压成型工艺及设备（4）浸胶布的烘干温度与时间烘干过程完成的任务是：除去胶布中挥发份；使树脂由A阶转向B阶。胶布的干燥分两个阶段：第一阶段：取决于表面对流传质；第二阶段：取决于内部扩散。a、温度制度卧式上胶机：进口段90～110℃，中部烘干段120～150℃，出口段100℃以下。立式上胶机：进出口段30～60℃，中部60～80℃，顶部第三段85～130℃（上下来回一次）。合适的张力可以使布平整地进入胶槽。6.2.1制备工艺课件第六章层压成型工艺及设备b、干燥时间的控制干燥时间t＝L/vL——烘箱有效长度；v——胶布运行速度。干燥时间取决于若干因素，t＝f（T,w,A,B····）T—温度;w—风速;A—树脂状况;B—布状况。通过调节布的运行速度来调节。c、气流控制通常布面风速控制在3～4m/s。6.2.1.4胶布质量指标及控制方法（1）、含胶量的控制X1＝%100121——胶布质量g；W2——坯布质量g；X1——胶布含胶量％。一般情况下，卷管用胶布含胶量控制在40～45％；层压板用胶布含胶量控制在30～40％；而面层胶布含胶量应比内层胶布含胶量稍高。实际生产中含胶量控制方法：1）、调整胶液粘度；2）、调整浸胶时间；3）、调节胶辊间距6.2.1制备工艺课件第六章层压成型工艺及设备（2）、可溶性树脂含量控制X2＝%1002131——溶解后胶布质量；X2——可溶树脂含量。可溶性树脂含量通过对干燥温度、时间调整来控制。烘干温度高、时间长，可溶性树脂含量降低，反之可溶性树脂含量高；各种胶布的可溶性树脂含量控制指标见P140，表6-2。（3）挥发份含量控制X3＝%100141——烘干后胶布质量。6.2.1制备工艺课件第六章层压成型工艺及设备挥发份含量一般通过调整干燥速度（温度、时间）来实现。干燥温度提高过快，挥发份来不及跑掉会影响胶布质量。挥发份含量的控制范围为：1.5～3%,见表6-2。（4）流动度控制流动度是胶布中含胶量，可溶性树脂含量，挥发份含量三项指标的综合反映。它表示树脂固化时的流动性能。流动度是评价胶布性能的专用技术指标。流动度一般控制在20～30mm之间，测定方法见：P141。6.2.1制备工艺课件第六章层压成型工艺及设备（5）贮存条件胶布在室温下存放时，挥发份含量、可溶性树脂含量、流动度三项指标易发生变化。使出现胶布发脆、发粘、流胶等现象。胶布应存放在干燥室内，贮存的干燥条件见P141，表6－3。作业：1、层压胶布制备的工艺参数主要有哪些？2、层压胶布的质量指标有哪些？3、简述层压胶布流动度的测定方法。6.2.1制备工艺课件第六章层压成型工艺及设备6.2.2浸胶设备浸胶机由卧式浸胶机和立式浸胶机两种。6.2.2.1卧式浸胶机由玻纤布存放装置、干燥装置（干燥未浸胶玻纤布）、浸胶装置、除尘装置、烘干箱体（烘干胶布）、牵引装置、切割装置、收卷装置等组成。见图6-1。6.2.2.2立式浸胶机由送布装置、浸胶装置、牵引装置、烘干箱体、除尘装置、热风循环装置、收卷装置等组成。见图6－5。6.2.2浸胶设备课件第六章层压成型工艺及设备6.2.2.3浸胶机的废气处理胶布烘干过程中，将有大量有机低分子物，酚醛、甲苯、酒精、二甲苯等物质排出，有一定毒性，直接排放会污染环境，需要进行处理。处理方法：燃烧净化法；冷凝回收法；液体吸收法；固体吸收法。6.2.2浸胶设备课件第六章层压成型工艺及设备6.3层压工艺及设备6.3.1层压工艺6.3.1.1下料通常用连续切割机裁剪。压制厚板时应将布裁的小一些。特别是布的纬向，纬纱收缩性较大，压制时会展开。裁小的比例应由经验和具体实验确定。不同性能胶布应分别堆放，例如：面层布、芯层布。6.3.1.2配叠（排版或配布）应注意以下几个问题（P147）。6.3.1层压工艺课件第六章层压成型工艺及设备1）、两表面分别用2～3层面层胶布，（面层胶布的含胶量稍高，并掺有内脱模剂）;2）、胶布的挥发份含量不宜过大，控制在1～6％，否则应干燥处理;3）、临近面层的10～20层胶布，应选用平整无破损的胶布，更不能搭接。中间部分使用不合格胶布的量也不得超过10％;4）、下料量薄板按张数下料法——实验法确定;厚板按重量下料法——计算法确定。6.3.1层压工艺课件第六章层压成型工艺及设备G＝)1(FHdF——板材面积m2；H——板材厚度m；d——板材密度kg/m3；G——板材用料量kg；α——物料损失系数，5mm以下薄板，α取0.02～0.03；厚板α取0.03～0.08。胶布的计算下料量公式如下：6.3.1层压工艺课件第六章层压成型工艺及设备6.3.1.3组合顺序如下：铁板（较厚）→衬纸→单面钢板→板料→双面钢板→板料→······→双面钢板→板料→单面钢板→衬纸→铁板。（1）组合原则对于厚20mm以上的板材应单独压制。厚、薄板一起压制时，应将薄板排放在两侧，厚板排放在中间，这样对产品质量有利。（2）垫衬材料的作用主要目的：使钢板及板材受压、传热均匀；并起到传热、冷却的缓冲作用。6.3.1层压工艺课件第六章层压成型工艺及设备6.3.1.4热压层压板的热压过程分为两个阶段：预热预压阶段和热压阶段。1）、预热、预压阶段目的是使树脂熔化，除去挥发份，进一步浸渍玻璃布，并使树脂进入凝胶状态。不同类型板材的预压工艺参数见表6－4,P1482）、热压阶段——从加全压到热压结束几种热压板热压工艺参数见表6－5。6.3.1层压工艺课件第六章层压成型工艺及设备6.3.1.5冷却脱模关闭热源，通冷却水，在保压状态下冷却。冷却时间根据板材厚度确定，一般冷却到50℃以下，除去压力、脱模。板材取出温度过高时，表面易起泡且易翘曲变形。6.3.1.6后处理是在烘房内进行的处理程序，目的是使树脂进一步固化。对不同的树脂后固化处理的温度、时间不同。特别对后阶段固化慢的环氧－酚醛板材，压制定型后，需要在120～130℃，处理48～75h。6.3.1层压工艺课件第六章层压成型工艺及设备6.3.1.7层压工艺参数成型压力、温度、时间是三个最重要的工艺参数。称为三大工艺参数。（2）层压板热压升温曲线（P150图6－7）分为5个阶段：预热阶段中间保温阶段升温阶段热压保温阶段冷却阶段（1）成型压力的选定成型压力根据树脂特性、板厚、树脂含量、流动度和升温速度确定。6.3.1层压工艺课件第六章层压成型工艺及设备图6-7热压工艺五个阶段的升温曲线示意图6.3.1层压工艺时间温度/℃第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段第五阶段课件第六章层压成型工艺及设备（3）、压制时间的控制压制时间与树脂的固化速度、层压板的厚度、压制温度等有关。压制时间对制品的性能影响非常显著，压制时间对制品体积电阻系数，介质损耗角正切值，拉伸强度、吸水性能的影响见P151，图6-8、6-9、6-10、6-11实验数据。介质损耗角正切值tgδ愈小，说明其在交流电作用下发热量愈小，材料的绝缘性能愈好。6.3.1.8层压工艺中出现的问题及解决措施见表6－6。6.3.1.9复合材料层压板性能见表6－7。6.3.1层压工艺课件第六章层压成型工艺及设备6.3.2层压设备6.3.2.1多层压机的结构特点及工作过程多层压机的台面一般2500×1300mm，每层间距200mm。（1）、多层压机的特点，P153，1～5；（2）、多层压机的结构，图6-12；（3）、多层压机的工作过程。将叠合体送入压机的热板之间，然后升温、加压、保温一定时间、冷却、取出制品。6.3.2.2多层压机的结构组成（1）总体结构外形图6-13，P1536.3.2层压设备课件第六章层压成型工艺及设备由卧式缸、推拉架、升降台、升降台槽板、上固定板、压机主体、垫板、柱塞、下部活动板、吸钢板机、操作滚道等组成。压机层数一般为7～18层，压机两侧各设一个升降台和推拉架，其作用是装板与卸板，滚道用来输送垫板、叠层、制品等。（2）加热板采用蒸汽加热、导热油加热、电阻加热、高频加热等。（3）升降台和推拉架，图6-13（4）翻板装置P154，图6-15（5）吸板装置P155，图6-166.3.2层压设备课件第六章层压成型工艺及设备6.4玻璃钢卷管工艺及设备6.4.1卷管工艺原理及过程是使用玻璃胶布在卷管机上经热卷成型玻璃钢管材的一种方法。是层压成型的一种变形。图6-17手工添加卷制示意图图6-18连续添加卷制示意图6.4.1卷管工艺原理及过程压辊（加热）后支撑辊前支撑辊胶布胶布塔接部位胶布压辊（热辊）后支撑辊前支撑辊连续胶布胶布课件第六章层压成型工艺及设备6.4.2卷管成型设备三辊筒卷管机图6-19卷管机图1－胶布辊；2－张力控制装置；3－热压辊；4－管芯模具；5－两个托辊；6－除尘装置；7－动力装置；8－热压辊提升电动机6.4.2卷管成型设备课件第六章层压成型工艺及设备卷管工艺是借助于卷管机上的热辊将胶布软化，使胶布中树脂熔融；在一定张力作用下，借助滚筒与芯模的摩擦力将胶布连续的卷到芯模上，经冷辊冷却定型，然后在固化炉中固化得到产品的一种生产方式。作业：1、简述卷管成型工艺原理图6-20卷管过程6.4.2卷管成型设备