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1、 第六章第六章 层压成型工艺层压成型工艺6.1 概述 层压工艺是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，组成叠合体，送入层压机，在加热和加压下，固化成型玻璃钢板材或其它形状简单的复合材料制品的一种方法。6.1 概述 起始于30年代。层压成型工艺制品已经成为不可缺少的工程材料之一。6.1 概述 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。6.1.2 层压工艺特点及应用特点及应用 工 艺 特 点:生产的机械化、自动化程度较高;产品质量稳定;一次性投资较大,适合于批量生产.应用应用l目前在航空、航天、汽车、船舶、电讯等工业广泛应用。l例如:复铜箔层压板,用于制造
2、印刷电路板.绝缘件、线夹绝缘件、线夹6.2 胶布制备工艺及设备胶布制备工艺及设备 6.2.1 制备工艺6.2.1.1 原材料 树树 脂脂 增强材料增强材料树树 脂脂酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等。增强材料增强材料玻璃布、石棉布、合成纤维布、石棉毡、石棉纸、牛皮纸等。碳纤维布、芳纶纤维布。6.2.1.2 胶布制备工艺过程胶布制备工艺过程l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。浸胶设备浸胶设备2.立式浸胶机1.卧式浸胶机6.2.1.3 胶布制备工艺参数胶布制备工艺参数l主要
3、有:胶液粘度、浸胶时间、烘干温度与时间、牵引张力。(1)胶液胶液粘度粘度 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.(2)浸胶时间浸胶时间 l一般控制在1545s,不同的布浸透时间不同。(3)张力控制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。(4)浸胶布的烘干温度与时间浸胶布的烘干温度与时间 烘干过程:l除去胶布中挥发份;l使树脂由A阶转向B阶.a 温度制度温度制度l卧式上胶机:进口段90110,中部烘干段120150,出口段100以下.a 温度制度温度制度l立式上胶机:进出口段3060,中部608
4、0,顶部第三段85130(上下来回一次).合适的张力可以使布平整地进入胶槽.b 干燥时间的控制干燥时间的控制l干燥时间 t=L/v L烘箱有效长度;v胶布运行速度.通过调节布的运行速度来调节.c 气流控制气流控制 通常布面风速控制在34m/s.6.2.1.4 胶布质量指标及控制方法胶布质量指标及控制方法 (1)含胶量 X1(1)含胶量的控制含胶量的控制l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(2)可溶性树脂含量可溶性树脂含量X2(2)可溶性树脂含量控制可溶性树脂含量控制l可溶性树脂含量通过对干燥温度,时间调整来控制。(3)挥发份含量挥发份含量X3(3)挥发
5、份含量控制挥发份含量控制l挥发份含量一般通过调整干燥温度、时间来实现.l挥发份含量的控制范围为:1.53%(4)流动度流动度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。X4(4)流动度控制流动度控制l流动度是评价胶布性能的专用技术指标l流动度一般控制在2030mm之间(5)贮存条件贮存条件l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。l胶布应存放在干燥室内。6.2.2 浸胶设备浸胶设备2.立式浸胶机1.卧式浸胶机6.2.2.1 卧式浸胶机卧式浸胶机l由玻纤布存放装置,干燥装置(干
6、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.6.2.2.2 立式浸胶机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.立式浸胶机6.3 层压层压成型成型工艺工艺l层压成型工艺是指将浸渍或涂有树脂的片材层叠，组成叠合体，送入层压机，在加热和加压条件下，固化成型复合材料制品的一种成型工艺。6.3.1.1 下料下料 用连续切割机裁剪 不同性能胶布应分别堆放 面层布面层布 芯层布芯层布6.3.1.2 配叠配叠胶布排版或配布配叠应注意以下几个问题配叠应注意以下几个问题 1)两表面分别用23层面层胶布(有内脱模
7、剂);2)胶布的挥发份含量不宜过大,控制在16%,否则应干燥处理;3)临近面层的1020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%下料量下料量 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.胶布的计算下料量公式胶布的计算下料量公式G板材用料量，板材用料量，kg；F板材面积，板材面积，m2；H板材厚度，板材厚度，m；d板材密度，板材密度，kg/m3；物料损失系数，物料损失系数，5mm以下薄板，以下薄板，取取0.020.03；厚板；厚板取取0.030.08；若；若在压制前胶布已经预先切边整齐的，一般取在压制前胶布已经预先切边整齐的，一般取0
8、.01 0.026.3.1.3 组合组合顺序如下: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.衬垫材料的作用衬垫材料的作用使板材受压、传热均匀。层压板的热压过程分为两个阶段:1)预热预压阶段 2)热压阶段从加全压到热压结束6.3.1.4 热压热压工艺五段升温曲线示意图热压工艺五段升温曲线示意图(1)第一阶段第一阶段-预热预压阶段。预热预压阶段。l此阶段的主要目的是使树脂熔化，去除挥发物、浸渍纤维，并且使树脂逐步固化至凝胶状态。此阶段的成型压力为全压的1/3-1/2。几种配方体系的预热压工艺参数几种配方体系的预热压工艺参数(2)第二阶段第二阶段-中间保温阶段中间保温阶段
9、l这一阶段的作用是使胶布在较低的反应速度下进行固化。l保温过程中应密切注意树脂的流胶情况。当流出的树脂已经凝胶，不能拉成细丝时，应立即加全压。(3）第三阶段）第三阶段-升温阶段升温阶段目的在于提高反应温度，加快固化速度。此时，升温速度不能过快，否则会引起暴聚，使固化反应放热过于集中，导致材料层间分层。(4)第四阶段第四阶段-热压保温阶段热压保温阶段l目的在于使树脂能够充分固化，从加全压到整个热压结束，称为热压阶段。而从达到指定的热压温度到热压结束的时间，称为恒温时间。几天配方体系的加压工艺参数几天配方体系的加压工艺参数l热压阶段的温度、压力和恒温时间，是由配方决定。(5)第五阶段第五阶段-冷却
10、阶段冷却阶段l在保压的情况下，采取自然冷却或者强制冷却到室温，然后卸压，取出产品。l冷却时间过短，容易使产品产生翘曲、开裂等现象。l冷却时间过长，对制品质量无明显帮助，但是使生产效率明显降低。层压工艺参数参数 成型压力、温度、时间成型压力、温度、时间 是三个最重要的工艺参数.称为三大工艺参数.6.3.1.6 后处理后处理在烘房内进行6.3.2 6.3.2 层压设备层压设备 多层压机的台面一般25001300mm 每层间距200mm.多层压机的结构组成多层压机的结构组成 (1)主要结构 由主机、推拉机、升降机、工作台等组成。压机层数一般为718层.层压机的框架层压机的框架l层压机的框架，小型压机
11、多数用四根立柱作支撑。大型压机则多为框架式结构。l多数层压机采用液压缸在机架下方的“上顶式”层压方式。l少数压机液压缸在机架上部的“下压式”层压方式，一般用于小型压机。l压缸有单缸、双缸、四缸、六缸甚至八缸。(2)加热板加热板采用蒸汽加热,导热油加热,电阻加热,高频加热等.多层压机蒸汽加热蒸汽加热l由蒸汽锅炉直接将蒸汽送到层压机。蒸汽的温度是与蒸汽压力成正比的，只要控制好蒸汽压力，就能达到控制温度的目的。l热压板冷却降温可以用冷水直接进行冷却。热油加热热油加热l热油加热通过一个热油贮罐来实现的，热油锅炉给热油贮罐供热，热油贮罐给层压机加热。l温度控制精度较高，温差可以控制在1范围内。应用应用 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。复铜箔层压板,用于制造印刷电路板.绝缘件、线夹绝缘件、线夹环氧玻璃布层压板环氧玻璃布层压板 浸水后绝缘电阻高,中温下机械强度较高，高湿下电气性能稳定性好。用 途：用于机械、电子、电器设备绝缘结构零部件。l层压板的常见问题