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

2、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。6.1.2 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 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。 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

3、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，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 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1545s，不同的布浸透時(shí)間不同。（3）、張力控制 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

4、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90110，中部烘干段120150，出口段100以下。 立式上膠機(jī)： 進(jìn)出口段3060，中部6080，頂部第三段85130（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 tL/v L烘箱有效長度；v膠布運(yùn)行速度。 干燥時(shí)間取決于若

5、干因素， tf（T,w,A,B） T溫度; w風(fēng)速; A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34m/s。 膠布質(zhì)量指標(biāo)及控制方法 （1）、含膠量的控制 X1%100121WWW6.2.1 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4045；層壓板用膠布含膠量控制在3040；而面層膠布含膠量應(yīng)比內(nèi)層膠布含膠量稍高。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

6、（2）、可溶性樹脂含量控制X2%1002131WWWW 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，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%100141WWW 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：1.53%, 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

7、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2030mm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63。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、簡述層壓膠布流動(dòng)度的測(cè)定方法。6.2.1 制備工藝 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。

8、 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。 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65。6.2.2 浸膠設(shè)備 課件第六章 層壓成型工藝及設(shè)備 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

9、及設(shè)備6.3 層壓工藝及設(shè)備6.3.1 層壓工藝 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。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。 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23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16， 否則應(yīng)干燥處理; 3）、臨近面層的1020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

10、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)1 (FHd 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；物料損失系數(shù)， 5mm以下薄板， 取0.020.03；厚板 取0.030.08。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 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)，應(yīng)將薄

11、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 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64, P1482）、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65。6.3.1 層壓工藝 課件第六章 層壓成型工藝及設(shè)備 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

12、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。 后處理 是在烘房內(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。 特別對(duì)后階段固化慢的環(huán)氧酚醛板材，壓制定型后，需要在120130，處理4875h。 6.3.1 層壓工藝 課件第六章 層壓成型工藝及設(shè)備 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67）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 成型壓力根據(jù)樹脂特性、板厚

13、、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 層壓工藝時(shí)間時(shí)間溫度溫度/ /第一階段第一階段第二階段第二階段第三階段第三階段第四階段第四階段第五階段第五階段 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)，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tg愈小，說明其在交流電作用下發(fā)熱量愈小，材料的絕緣性

14、能愈好。 層壓工藝中出現(xiàn)的問題及解決措施 見表66。 復(fù)合材料層壓板性能 見表67。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 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25001300mm，每層間距200mm。（1）、多層壓機(jī)的特點(diǎn)， P153， 15； （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。 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 課件第六章 層壓

15、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718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6-166.3.2 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壓輥（加熱）后支撐輥前支撐輥膠布膠布塔接部位膠布?jí)狠仯彷仯┖笾屋伹爸屋佭B續(xù)膠布膠布 課件第六章 層壓成型