層壓工藝課件

層壓成型工藝及設(shè)備

層壓成型工藝及設(shè)備1.概述2.膠布制備工藝3.層壓工藝

1.概述1.1層壓工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

層壓工藝：是指將浸有或涂有樹(shù)脂的片材層疊，在加熱加壓條件下，固化成型玻璃鋼制品的一種成型工藝。起始于30年代，目前在航空、航天、汽車(chē)、船舶電訊等工業(yè)廣泛應(yīng)用。層壓成型工藝制品已經(jīng)成為不可缺少的工程材料之一。主要產(chǎn)品有：玻璃布層壓板、木質(zhì)層壓板、棉布層壓板、紙質(zhì)層壓板、石棉纖維層壓板、復(fù)合層壓板等。

2.膠布制備工藝2.1原材料增強(qiáng)材料主要有玻璃布、石棉布、合成纖維布、玻璃纖維氈、石棉氈、石棉紙、牛皮紙等增強(qiáng)材料。合成樹(shù)脂主要有酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂不飽和聚酯樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂等；近年，碳纖維和芳綸纖維及耐高溫樹(shù)脂已開(kāi)始應(yīng)用于層壓制品中。

2.2膠布制備工藝過(guò)程

膠布的制備，實(shí)際是玻璃纖維布經(jīng)化學(xué)處理或熱處理后，浸漬樹(shù)脂膠液，并控制膠含量。在一定溫度時(shí)間條件下烘干，使樹(shù)脂由A階轉(zhuǎn)到B階，即得到需要的玻璃纖維膠布。膠布是生產(chǎn)復(fù)合材料板材、管材以及布帶纏繞制品的半成品。

2.3膠布制備工藝參數(shù)主要有：膠液粘度、浸膠時(shí)間、牽引張力、烘干溫度與時(shí)間。1.膠液粘度一般通過(guò)膠液濃度及環(huán)境溫度來(lái)控制。濃度的控制往往采用測(cè)試密度的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。粘度太大，浸漬不良，樹(shù)脂不易滲透玻璃布內(nèi)部，粘度太小，表面掛不住膠，使其表面膠層太薄，溶劑消耗量增大造成浪費(fèi)。

2.浸膠時(shí)間一般控制在15～45s，不同的布浸透時(shí)間不同。3.張力控制玻璃布在浸膠過(guò)程中施加的牽引力而產(chǎn)生。張力大小取決于：布自重、及布與各導(dǎo)向輥之間的摩擦力。

張力要均衡（不能一邊松、一邊緊），大小要適中，張力太大，布橫向收縮變形，使布張力太小拉不緊。合適的張力可以平整地進(jìn)入膠槽。

b.干燥時(shí)間的控制

干燥時(shí)間取決于若干因素，t＝f（T,w,A,B····）T—溫度;w—風(fēng)速;A—樹(shù)脂狀況;B—布狀況。通過(guò)調(diào)節(jié)布的運(yùn)行速度來(lái)調(diào)節(jié)。干燥時(shí)間t＝L/vL——烘箱有效長(zhǎng)度；v——膠布運(yùn)行速度。c.氣流控制

通常布面風(fēng)速控制在3～4m/s。

在實(shí)際生產(chǎn)中膠布含膠量控制方法：調(diào)整樹(shù)脂膠液黏度，調(diào)整膠布浸膠時(shí)間，調(diào)整膠輥間距。間距越大，膠布含膠量越高；反之，含膠量越低

可溶性樹(shù)脂含量多少，取決于膠布的使用要求，不同使用要求的膠布，其可溶性樹(shù)脂含量不同。如卷管用膠布，可溶性樹(shù)脂含量一般在95％以上，而層壓板用膠布可溶性樹(shù)脂含量一般在70％-95％之間?？扇苄詷?shù)脂含量是通過(guò)控制烘干溫度和時(shí)間來(lái)調(diào)整。一般是烘干溫度高，烘干時(shí)間長(zhǎng)，可溶性樹(shù)脂含量降低，反之則升高。

3）揮發(fā)分含量及其控制方法

X=[(W1-W4)/W1]x100式中：X—膠布揮發(fā)份含量,%;W1--膠布質(zhì)量，g;W4—烘干后膠布質(zhì)量，g.揮發(fā)分含量過(guò)高，高溫成型時(shí)容易產(chǎn)生氣泡，且揮發(fā)分過(guò)多易殘留在制品中，對(duì)制品的電性能不利。揮發(fā)分含量太低，增加干燥時(shí)間，使浸膠機(jī)生產(chǎn)效率降低，同時(shí)也易使膠布流動(dòng)量過(guò)小，影響壓制工藝。

4）.流動(dòng)度及其控制方法

流動(dòng)度是膠布中含膠量、可溶性樹(shù)脂含量、揮發(fā)分含量三項(xiàng)指標(biāo)的綜合反映。它表示樹(shù)脂在固化時(shí)的流動(dòng)性能。膠布的流動(dòng)度一般控制在20mm～30mm之間。同時(shí)隨樹(shù)脂類(lèi)型、環(huán)境溫度適當(dāng)調(diào)節(jié)。5）.貯存條件膠布在室溫下存放時(shí)，揮發(fā)份含量、可溶性樹(shù)脂含量、流動(dòng)度三項(xiàng)指標(biāo)易發(fā)生變化。使出現(xiàn)膠布發(fā)脆、發(fā)粘、流膠等現(xiàn)象。

3.層壓工藝

將浸有或涂有樹(shù)脂的片材按照產(chǎn)品形狀和尺寸進(jìn)行剪裁、疊加后，放入兩個(gè)拋光的金屬模具之間，在加熱加壓條件下，固化成型玻璃鋼制品的一種成型工藝。工藝過(guò)程：預(yù)浸膠布制備、膠布裁剪、疊合、熱壓、冷卻、脫模、加工、后處理等工序。

3.1下料通常用連續(xù)切割機(jī)裁剪。壓制厚板時(shí)應(yīng)將布裁的小一些。特別是布的緯向，緯紗收縮性較大，壓制時(shí)會(huì)展開(kāi)。裁小的比例應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)和具體實(shí)驗(yàn)確定。不同性能膠布應(yīng)分別堆放，例如：面層布、芯層布。

膠布的計(jì)算下料量公式如下：G——板材用料量，kg；F——板材面積，m2；H——板材厚度，m；d——板材密度，kg/m3；α——物料損失系數(shù)，5mm以下薄板，α取0.02~0.03；厚板α取0.03~0.08；若在壓制前膠布已經(jīng)預(yù)先切邊整齊的，一般取0.01~0.02

3.3組合1）順序如下鐵板（較厚）→襯紙→單面鋼板→板料→雙面鋼板→板料→······→雙面鋼板→板料→單面鋼板→襯紙→鐵板。2）組合原則對(duì)于厚20mm以上的板材應(yīng)單獨(dú)壓制。厚、薄板一起壓制時(shí)，應(yīng)將薄板排放在兩側(cè)，厚板排放在中間，這樣對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有利。3）墊襯材料的作用襯墊材料是夾放在疊合體兩面。

3.4熱壓分為預(yù)熱預(yù)壓和熱壓兩個(gè)階段：預(yù)熱預(yù)壓：使樹(shù)脂熔化，去除揮發(fā)份，使熔融樹(shù)脂進(jìn)一步浸漬玻璃布，樹(shù)脂逐步固化至凝膠態(tài)。熱壓階段：從加全壓到熱壓結(jié)束為熱壓階段。

為了更好地排除揮發(fā)分，使制品內(nèi)外受熱均勻，升溫不能過(guò)快。膠布流動(dòng)性差，揮發(fā)分低，流膠不嚴(yán)重，升溫加壓速度可稍快。

3.5冷卻脫模關(guān)閉熱源，通冷卻水，在保壓狀態(tài)下冷卻。

冷卻時(shí)間根據(jù)板材厚度確定，一般冷卻到50℃以下，除去壓力、脫模。板材取出溫度過(guò)高時(shí)，表面易起泡且易翹曲變形。

3.7層壓工藝參數(shù)熱壓成型時(shí)的壓力、溫度、時(shí)間是三個(gè)最重要的工藝參數(shù)。在熱壓工藝的整個(gè)過(guò)程中,玻璃布除被壓縮外,沒(méi)有其他變化.而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是合成樹(shù)脂因此,三大工藝參數(shù)的選定主要取決于合成樹(shù)脂的固化特征還應(yīng)適當(dāng)考慮制品厚度、大小及性能要求和設(shè)備條件等多種因素。

1）成型壓力的選定

作用：克服揮發(fā)分產(chǎn)生的蒸汽壓力；使熔融樹(shù)脂具有一定流動(dòng)性，進(jìn)一步浸漬玻璃纖維織物，使層間粘結(jié)緊密，提高層間粘結(jié)強(qiáng)度；在冷壓過(guò)程中，保持壓力，可防止玻璃鋼變形。成型壓力根據(jù)樹(shù)脂特性、板厚、樹(shù)脂含量、流動(dòng)度和升溫速度確定。

揮發(fā)物如果沒(méi)有較大的成型壓力約束，會(huì)在玻璃鋼中形成大量氣泡和微孔，降低玻璃鋼的質(zhì)量。

2）層壓板熱壓升溫曲線

預(yù)熱階段，從室溫到開(kāi)始顯著反應(yīng)時(shí)的溫度。目的是使膠布中的樹(shù)脂熔化，使揮發(fā)物跑掉，熔融樹(shù)脂進(jìn)一步浸漬玻璃布，壓力為全