层压成型工艺_2

层压成型工艺1.1层压工艺的发展现状及前景层压工艺：将浸有或涂有树脂的片材层叠，送入层压机，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20世纪30年代，目前在航空、航天、汽车、船舶、电讯等工业广泛应用。1.2层压工艺特点及应用生产的机械化、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。干法成型，先将纸、布、玻璃布等浸胶，制成浸胶布(纸)半制品，再经加温加压成型。2.1制备工艺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。玻璃布平纹无碱玻璃布，表面均匀、经纬整齐、无显著破洞、断头等疵病玻璃纤维平织而成层压制品对玻璃布要求：单丝直径细些，相同重量玻璃布表面积增大，与树脂接触面增多；捻度小些，使纤维与纤维之间空隙增大；密度小些，使树脂填充增多。玻璃纤维越细、含碱量越低、拉丝时玻璃液温度越高、拉丝收卷速度越快，强度越高。层压制品对玻璃布要求：玻璃布经过适当热处理，可提高其耐热性，但当温度超过200℃时，因润滑剂受热分解，而使其强度下降，600℃时，强度几乎消失。层压工艺的温度和压力要配合好。玻璃布的绝缘电阻率，特别是表面电阻率，随含碱量的增加而下降，且随着温湿度的增加而显著下降。2.1.2胶布制备工艺过程工艺流程树脂热处理或化学处理配胶浸胶烘干胶布中间贮存胶布带搭接卷盘布带缠绕卷管叠合层压玻璃布生产复合板材、管材以及布带缠绕制品的半成品玻璃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，除去大部分溶剂等挥发物并使树脂有一定程度的固化，即得需要的玻璃纤维胶布。2.1.3胶布制备工艺参数胶液粘度、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。粘度太大，浸渍不良，树脂不易渗透玻璃布内部，粘度太小，表面挂不住胶，使其表面胶层太薄，溶剂消耗量增大造成浪费。（2）浸胶时间浸胶时间长，玻璃布的浸透性好，但浸胶时间过长必然影响胶布的产量。浸胶时间过短，玻璃布不能被树脂胶液充分浸透，上胶量不够，或胶液大部分在玻璃布的表面，影响胶布质量，从而影响层压制品的质量。一般控制在15～45s，不同的布浸透时间不同玻璃布在胶槽内通过胶液的时间（3）张力控制玻璃布在浸胶过程中施加的牵引力而产生张力要均衡（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。合适的张力可以使布平整地进入胶槽。张力大小取决于：布自重、及布与各导向辊之间的摩擦力（4）浸胶布的烘干温度与时间烘干过程任务：除去胶布中挥发分；使树脂由A阶转向B阶。胶布的干燥：开始时，挥发分均匀地分布在树脂胶液中，由于表面与干燥介质接触，表面的挥发分气化而造成材料内部和表面的浓度差，物料内部的挥发分借扩散作用向其表面移动，不断在表面气化，由于干燥介质连续不断地将气化的挥发物带走，从而使物料达到干燥的目的。胶布的干燥有两个阶段第一阶段第二阶段表面气化阶段，表面气化速度决定干燥速度，随周围介质浓度增加而减小；内部扩散阶段，内部扩散速度大小决定了胶布干燥速度的快慢。物料层厚度、结构对干燥速度有很大影响。a、烘箱温度的控制卧式上胶机：进口段90～110℃，中部烘干段120～150℃，出口段100℃以下。第三阶段温度较低，目的是使聚合反应停止，若在过高的温度条件下收卷，余热将包覆在胶布里面，导致树脂继续发生缩聚反应，使胶布中不溶性树脂含量增加，甚至使胶布失去使用效果。采用较低温度到较高温度的干燥过程原因：保证使树脂不过早的由A阶转变为B阶，使干燥过程能很好地按表面气化来控制，充分地将物料内的挥发物排除，同时使部分树脂缓慢均匀地由A阶段转变为B阶段。立式上胶机：进出口段30～60℃，中部60～80℃，顶部第三段85～130℃。玻璃布上下来回一次，由较低温度区进口，经过最高温度区，由较低温度区出口。b、干燥时间的控制t＝L/vt——干燥时间，minL——烘箱有效长度，mv——胶布运行速度，m/min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、气流控制干燥过程中，沿浸胶布面通风，随着风速的增加，一方面使气流内挥发物浓度降低，另一方面使布面的气压降低，有利于挥发物的排除。通常布面风速控制在3～4m/s。（5）稀释剂的选择稀释剂要能充分溶解树脂，在常温下挥发较慢、沸点低，达到沸点后挥发快、无毒或低毒。有时可采用混合溶剂。6.2.1.4胶布质量指标及控制方法胶布的质量指标胶布中所含树脂质量占胶布总质量的百分比胶布中可溶解的树脂质量占整体胶布中所含树脂质量的百分比胶布中可挥发的物质占胶布总量的百分比胶布中含胶量，可溶性树脂含量，挥发分含量三项指标的综合反映，表示树脂固化时的流动性能。（1）含胶量的控制%1001211—胶布质量，gW2—坯布质量，gX1—胶布含胶量，％胶布中所含树脂质量占胶布总质量的百分比一般情况下，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。比较同样大小的玻璃布试样和胶布试样的重量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）调节胶辊间距间距越大，胶布含胶量越高；反之，含胶量越低（2）可溶性树脂含量控制%10021312——胶布的质量；W2——坯布的质量；W3——溶解后胶布质量；X2——可溶性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。胶布中可溶解的树脂质量占整体胶布中所含树脂质量的百分比不溶性树脂含量不溶性树脂含量太多，会降低它的粘结性，反之，如不溶性树脂含量太少，则表示在胶纸(布)上的树脂嫩，对压制不利，会造成流胶量过大或在加压时胶布有滑出现象，造成废品与浪费。（3）挥发份含量控制%1001413——胶布的质量；W4——烘干后胶布质量挥发分含量过高，高温成型时容易产生气泡，且挥发分过多易残留在制品中，对制品的电性能不利。挥发分含量太低，增加干燥时间，使浸胶机生产效率降低，同时也易使胶布流动量过小，影响压制工艺。胶布中可挥发的物质占胶布总量的百分比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，挥发分来不及跑掉，会影响胶布质量。卷管用胶布挥发分含量的控制范围为：1.5～3%。（4）流动度控制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。胶布中含胶量，可溶性树脂含量，挥发分含量三项指标的综合反映。表示树脂固化时的流动性能。（5）贮存条件胶布在室温下存放时，挥发分含量、可溶性树脂含量、流动度三项指标易随着室内条件的不同与存放时间的长短而发生变化。胶布应存放在干燥室内作业：层压胶布的质量指标有哪些？随时间延长，出现胶布干燥、发脆环境温度、湿度的升高，胶布易出现发粘、流胶、甚至导致无法使用。3层压工艺3.1层压工艺将浸有或涂有树脂的片材按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，在加热加压条件下，固化成型玻璃钢制品的一种成型工艺。工艺过程预浸胶布制备、胶布裁剪、叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序3.1.1下料将胶布剪成一定尺寸，以便送入压机压制。确定压机生产情况选料为保证制品质量，在浸胶工序质量检验的基础上，再次检查胶布，将其含胶量严重不均、带有杂质、已经老化的挑出。根据生产任务、制品规格、压机生产能力，合理预算搭配每一压机的制品数量、规格。1）对多层层压板的每块板料，两表面各放2～3张面层胶布(面层胶布的含胶量及流动性比里层稍高，能增加制品的防潮性和美观，并掺有内脱模剂);2）胶布的挥发分含量不宜过大，控制在1～6％，否则应干燥处理;3.1.2配叠（排版或配布）配叠不当会产生层压板开裂、表面色泽不均、翘曲、粘钢板等挥发分含量过高，高温成型时容易产生气泡，且挥发分过多易残留在制品中，对制品的电性能不利。挥发分含量太低，增加干燥时间，使浸胶机生产效率降低，同时也易使胶布流动量过小，影响压制工艺。胶布中可挥发的物质占胶布总量的百分比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。按张数下料时，最后产品的厚度随半成品胶布的变化尺寸稳定性较差。1000)1(FHdGG——板材用料量，kg；F——板材面积，m2；H——板材厚度，m；d——板材密度，kg/m3；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；若在压制前胶布已经预先切边整齐的，一般取0.01~0.02胶布的计算下料量公式：层数计算法：压制层压板前可先取几张胶布，称取质量，确定1mm所需张数，然后视要求厚度计算张数。3.1.3组合叠合体顺序：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。对于厚20mm以上的板材应单独压制夹放在叠合体两面，使板材受压、传热均匀；并起到传热、冷却的缓冲作用，防止局部过热或过冷现象。若厚板料放在叠合体两侧，薄板料放在中间。因两侧板材较厚，而玻璃钢本身的导热系数又低，传热冷却的效果不好，内部热量不易散出，沿板面的垂直方向具有较大的温差，故最终产品易产生内应力，造成厚板的翅曲。3.1.4进模将搭配好的叠合体逐格(或整体)推入多层压机的加热板间，并校对叠合体在热板间的位置，待升温加压。3.1.5热压两个阶段：1）预热、预压阶段2）热压阶段——从加全压到热压结束使树脂熔化，除去挥发分，使熔融树脂进一步浸渍玻璃布，并使树脂进入凝胶状态。为了更好地排除挥发分，使制品内外受热均匀，升温不能过快。胶布流动性差，挥发分低，流胶不严重，升温加压速度可稍快。3.1.6冷却脱模热压结束，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。3.1.7后处理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，提高板材的耐热性、机械强度及电性能。3.1.8层压工艺参数三大工艺参数：取决于树脂的固化特性，适当考虑制品厚度、大小及性能要求和设备条件等。（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。作用：克服挥发分产生的蒸汽压力；使熔融树脂具有一定流动性，进一步浸渍玻璃纤维织物，使层间粘结紧密，提高层间粘结强度；在冷压过程中，保持压力，可防止玻璃钢变形。挥发物如果没有较大的成型压力约束，会在玻璃钢中形成大量气泡和微孔，降低玻璃钢的质量。（2）压制温度的选择热压工艺五个阶段的升温曲线示意图时间温度/℃第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段第五阶段预热阶段，从室温到开始显著反应时的温度。目的是使胶布中的树脂熔化，使挥发物跑掉，熔融树脂进一步浸渍玻璃布，压力为全压的1/3~1/2。中间保温阶段，作用是使胶布在较低的反应速度下进行固化。升温阶段，作用在于逐步提高反应温度，加速固化反应速度。热压保温阶段，作用在于使树脂获得充分固化。冷却阶段，在保压的情况下，采用自然冷却或强制冷却到室温，而后去除压力取出制品。（3）压制时间的控制压制时间的长短以板料能否被充分固化为根据，与树脂的固化速度、层压板的厚度及压制温度有关。预压、热压和冷却三个时间之和预压时间长短取决于坯料的性能：胶布较老，预压时间相对缩短；胶布较嫩，预压时间相对延长热压时间长短是保证树脂充分固化的条件，热压时间不足，树脂