層壓成型工藝及設(shè)備

1、課件,6.1.1 層壓工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及前景,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6 層壓成型工藝及設(shè)備,6.1.1 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、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

2、等。,6.1 概述,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.1.2 層壓工藝特點(diǎn)及應(yīng)用,工 藝 特 點(diǎn)：,生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化程度較高；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；但一次性投資較大，適合于批量生產(chǎn)。,層壓板可分為：,紙層壓板、木層壓板、棉纖維層壓板、玻璃纖維層壓板等品種。,主要應(yīng)用范圍：,電絕緣部件；薄板適合于各領(lǐng)域；可用于制造齒輪、軸承、皮帶輪等結(jié)構(gòu)材料；用于飛機(jī)、汽車、船舶、電氣工程等領(lǐng)域。,例如：復(fù)銅箔層壓板，用于制造印刷電路板。,6.1.

3、2 層壓工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.2 膠布制備工藝及設(shè)備,6.2.1 制備工藝,6.2.1.1 原材料,增強(qiáng)材料：,玻璃布，石棉布，合成纖維布，玻璃氈，石棉氈，石棉紙，牛皮紙等。,樹 脂：,酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機(jī)硅樹脂等。,6.2.1.2 膠布制備工藝過程,玻璃纖維布經(jīng)化學(xué)處理或熱處理后，浸漬樹脂膠液，并控制膠含量。在一定溫度、時(shí)間條件下烘干，使樹脂由A階轉(zhuǎn)到B階，

4、即得到需要的玻璃纖維膠布。如P136工藝流程圖。,6.2.1 制備工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.2.1.3 膠布制備工藝參數(shù),主要有：膠液粘度、浸膠時(shí)間、烘干溫度與時(shí)間、牽引張力。,（1）、膠液粘度,一般通過膠液濃度及環(huán)境溫度來控制。濃度的控制往往采用測(cè)試密度的方法來實(shí)現(xiàn)。,各種玻璃布所用的膠液密度見P137，表6-1。,（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,張力大小取決

5、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，張力太小拉不緊。,6.2.1 制備工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,（4）浸膠布的烘干溫度與時(shí)間,烘干過程完成的任務(wù)是：除去膠布中揮發(fā)份；使樹脂由A階轉(zhuǎn)向B階。,膠布的干燥分兩個(gè)階段：,第一階段：取決于表面對(duì)流傳質(zhì)；,第二階段：取決于內(nèi)部擴(kuò)散。,a、溫度制度,臥式上膠機(jī)：,進(jìn)口段90～110℃，中部烘干段120～

6、150℃，出口段100℃以下。,立式上膠機(jī)：,進(jìn)出口段30～60℃，中部60～80℃，頂部第三段85～130℃（上下來回一次）。,合適的張力可以使布平整地進(jìn)入膠槽。,6.2.1 制備工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,b、干燥時(shí)間的控制,干燥時(shí)間 t＝L/v,L——烘箱有效長(zhǎng)度；v——膠布運(yùn)行速度。,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

7、—樹脂狀況; B—布狀況。,通過調(diào)節(jié)布的運(yùn)行速度來調(diào)節(jié)。,c、氣流控制,通常布面風(fēng)速控制在3～4m/s。,6.2.1.4 膠布質(zhì)量指標(biāo)及控制方法,（1）、含膠量的控制,X1＝,6.2.1 制備工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,,W1——膠布質(zhì)量 g；W2——坯布質(zhì)量 g；X1——膠布含膠量 ％。,一般情況下，卷管用膠布含膠量控制在40～45％；層壓板用膠布含膠量控制在30～40％；而面層膠布含膠量應(yīng)比內(nèi)層膠布含膠量稍高。

8、,實(shí)際生產(chǎn)中含膠量控制方法：,1）、調(diào)整膠液粘度；,2）、調(diào)整浸膠時(shí)間；,3）、調(diào)節(jié)膠輥間距,6.2.1 制備工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,（2）、可溶性樹脂含量控制,X2＝,,W3——溶解后膠布質(zhì)量； X2——可溶樹脂含量。,可溶性樹脂含量通過對(duì)干燥溫度、時(shí)間調(diào)整來控制。,烘干溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，可溶性樹脂含量降低，反之可溶性樹脂含量高；各種膠布的可溶性樹脂含量控制指標(biāo)見P140，表6-2。,（3）揮發(fā)份含量控制,X3＝,

9、,W4——烘干后膠布質(zhì)量。,6.2.1 制備工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,揮發(fā)份含量一般通過調(diào)整干燥速度（溫度、時(shí)間）來實(shí)現(xiàn)。 干燥溫度提高過快，揮發(fā)份來不及跑掉會(huì)影響膠布質(zhì)量。揮發(fā)份含量的控制范圍為：1.5～3%, 見表6-2。,（4）流動(dòng)度控制,流動(dòng)度是膠布中含膠量，可溶性樹脂含量，揮發(fā)份含量三項(xiàng)指標(biāo)的綜合反映。它表示樹脂固化時(shí)的流動(dòng)性能。 流動(dòng)度是評(píng)價(jià)膠布性能的專用技術(shù)指標(biāo)。流動(dòng)度一般控制在20～30mm

10、之間，測(cè)定方法見：P141。,6.2.1 制備工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,（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。,膠布應(yīng)存放在干燥室內(nèi)，貯存的干燥條件見P141，表6－3。,作業(yè)：1、層壓膠布制備的工藝參數(shù)主要有哪些？ 2、層壓膠布的質(zhì)量指標(biāo)有哪些？ 3、簡(jiǎn)述層壓膠布流動(dòng)度的測(cè)定方法。,6.2.1 制備工

11、藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.2.2 浸膠設(shè)備,浸膠機(jī)由臥式浸膠機(jī)和立式浸膠機(jī)兩種。,6.2.2.1 臥式浸膠機(jī),由玻纖布存放裝置、干燥裝置（干燥未浸膠玻纖布）、浸膠裝置、除塵裝置、烘干箱體（烘干膠布）、牽引裝置、切割裝置、收卷裝置等組成。見圖6-1。,6.2.2.2 立式浸膠機(jī),由送布裝置、浸膠裝置、牽引裝置、烘干箱體、除塵裝置、熱風(fēng)循環(huán)裝置、收卷裝置等組成。見圖6－5。,6.2.2 浸膠設(shè)備,課件,,第六章

12、 層壓成型工藝及設(shè)備,6.2.2.3 浸膠機(jī)的廢氣處理,膠布烘干過程中，將有大量有機(jī)低分子物，酚醛、甲苯、酒精、二甲苯等物質(zhì)排出，有一定毒性，直接排放會(huì)污染環(huán)境，需要進(jìn)行處理。,處理方法：,燃燒凈化法；,冷凝回收法；,液體吸收法；,固體吸收法。,6.2.2 浸膠設(shè)備,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.3 層壓工藝及設(shè)備,6.3.1 層壓工藝,6.3.1.1 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

13、。特別是布的緯向，緯紗收縮性較大，壓制時(shí)會(huì)展開。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。,6.3.1.2 配疊（排版或配布）,應(yīng)注意以下幾個(gè)問題（P147） 。,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,1）、兩表面分別用2～3層面層膠布，（面層膠布的含膠量稍高，并摻有內(nèi)脫模劑）; 2）、膠布的揮發(fā)份含量不宜過大，控制在1～6％， 否則應(yīng)干燥處理; 3）、

14、臨近面層的10～20層膠布，應(yīng)選用平整無破損的膠布，更不能搭接。中間部分使用不合格膠布的量也不得超過10％; 4）、下料量 薄板按張數(shù)下料法——實(shí)驗(yàn)法確定; 厚板按重量下料法——計(jì)算法確定。,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,G＝,,F——板材面積 m2； H——板材厚度 m； d——板材密度 kg/m3； G——板材用料量 kg；α——物料損失系數(shù)， 5mm以下薄板

15、， α取0.02～0.03；厚板 α取0.03～0.08。,膠布的計(jì)算下料量公式如下：,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.3.1.3 組合,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。,（1）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)，

16、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。,（2）墊襯材料的作用,主要目的：,使鋼板及板材受壓、傳熱均勻；并起到傳熱、冷卻的緩沖作用。,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.3.1.4 熱壓,層壓板的熱壓過程分為兩個(gè)階段：,預(yù)熱預(yù)壓階段和熱壓階段。,1）、預(yù)熱、預(yù)壓階段,目的是使樹脂熔化，除去揮發(fā)份，進(jìn)一步浸漬玻璃布，并使樹脂進(jìn)入凝膠狀態(tài)。,不同類型板材的預(yù)壓工藝參數(shù)見表6－4, P148

17、,2）、熱壓階段——從加全壓到熱壓結(jié)束,幾種熱壓板熱壓工藝參數(shù)見表6－5。,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.3.1.5 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。板材取出溫度過高時(shí)，表面易起泡且易翹曲變形。,6.3.1.6 后處理,是在烘房?jī)?nèi)進(jìn)行的處理程序，目的是使樹脂進(jìn)一步固化。對(duì)不同的樹脂后固化處理的溫度、時(shí)間不同。,特別

18、對(duì)后階段固化慢的環(huán)氧－酚醛板材，壓制定型后，需要在120～130℃，處理48～75h。,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.3.1.7 層壓工藝參數(shù),成型壓力、溫度、時(shí)間是三個(gè)最重要的工藝參數(shù)。稱為三大工藝參數(shù)。,（2）層壓板熱壓升溫曲線 （ P150 圖6－7）,分為5個(gè)階段：,預(yù)熱階段,,中間保溫階段,升溫階段,熱壓保溫階段,冷卻階段,（1）成型壓力的選定

19、 成型壓力根據(jù)樹脂特性、板厚、樹脂含量、流動(dòng)度和升溫速度確定。,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,圖6-7 熱壓工藝五個(gè)階段的升溫曲線示意圖,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,（3）、壓制時(shí)間的控制,壓制時(shí)間與樹脂的固化速度、層壓板的厚度、壓制溫度等有關(guān)。 壓制時(shí)間對(duì)制品的性能影響非常顯著，壓制時(shí)間對(duì)制品體積電阻系數(shù)

20、，介質(zhì)損耗角正切值，拉伸強(qiáng)度、吸水性能的影響見P151， 圖6-8、6-9、6-10、6-11實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。,介質(zhì)損耗角正切值tgδ愈小，說明其在交流電作用下發(fā)熱量愈小，材料的絕緣性能愈好。,6.3.1.8 層壓工藝中出現(xiàn)的問題及解決措施 見表6－6。,6.3.1.9 復(fù)合材料層壓板性能 見表6－7。,6.3.1 層壓工藝,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.3.2 層壓設(shè)備,

21、6.3.2.1 多層壓機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作過程,多層壓機(jī)的臺(tái)面一般2500×1300mm，每層間距200mm。,（1）、多層壓機(jī)的特點(diǎn)， P153， 1～5；,（2）、多層壓機(jī)的結(jié)構(gòu)， 圖6-12；,（3）、多層壓機(jī)的工作過程。 將疊合體送入壓機(jī)的熱板之間，然后升溫、加壓、保溫一定時(shí)間、冷卻、取出制品。,6.3.2.2 多層壓機(jī)的結(jié)構(gòu)組成,（1）總體結(jié)構(gòu)外形 圖6-13， P153,6.3.2 層壓設(shè)備,課件

22、,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,由臥式缸、推拉架、升降臺(tái)、升降臺(tái)槽板、上固定板、壓機(jī)主體、墊板、柱塞、下部活動(dòng)板、吸鋼板機(jī)、操作滾道等組成。,壓機(jī)層數(shù)一般為7～18層，壓機(jī)兩側(cè)各設(shè)一個(gè)升降臺(tái)和推拉架，其作用是裝板與卸板，滾道用來輸送墊板、疊層、制品等。,（2）加熱板 采用蒸汽加熱、導(dǎo)熱油加熱、電阻加熱、高頻加熱等。,（3）升降臺(tái)和推拉架，圖6-13,（4）翻板裝置 P154，圖6-15,（5）吸板裝置 P155，圖6-16,

23、6.3.2 層壓設(shè)備,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.4 玻璃鋼卷管工藝及設(shè)備,6.4.1 卷管工藝原理及過程,是使用玻璃膠布在卷管機(jī)上經(jīng)熱卷成型玻璃鋼管材的一種方法。是層壓成型的一種變形。,圖6-17 手工添加卷制示意圖,圖6-18 連續(xù)添加卷制示意圖,6.4.1 卷管工藝原理及過程,課件,,第六章 層壓成型工藝及設(shè)備,6.4.2 卷管成型設(shè)備,三輥筒卷管機(jī),圖6-19 卷管機(jī)圖1－膠布輥；2－張力控制裝