1、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
2、，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
3、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1545s，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
4、），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90110，中部烘干段120150，出口段100以下。,立式上胶机：,进出口段3060，中部6080，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。,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 tL/v
5、,L烘箱有效长度；v胶布运行速度。,干燥时间取决于若干因素， tf（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34m/s。,6.2.1.4 胶布质量指标及控制方法,（1）、含胶量的控制,X1,6.2.1 制备工艺,课件,第六章 层压成型工艺及设备,W1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4045；层压板用胶布含胶量控制在3040；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、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,W3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,W4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：1.53%, 见表6-2。,（4）流动度控制,流动度是胶布中含胶量，
7、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2030mm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63。,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
8、,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65。,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
9、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23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16， 否则应干燥处理; 3）、临近面层
10、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; 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,F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；物料损失系数， 5mm以下薄板， 取0.020.03；厚板 取0.030.08。,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
11、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64, P148,2）、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65。,6.3.1 层压工艺,课件,第六章 层压成
12、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120130，处理4875h。,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67）,分为5个阶段
13、：,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,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tg愈小，说明其在交流电作用下发热
14、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66。,6.3.1.9 复合材料层压板性能 见表67。,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25001300mm，每层间距200mm。,（1）、多层压机的特点， P153， 15；,（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， P153,6.
15、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718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6-16,6.3.2 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
16、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,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,
