层压成型工艺及设备-济南大学课件

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 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15 45s 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 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90 110 中部烘干段120 150 出口段100 以下 立式上胶机 进出口段30 60 中部60 80 顶部第三段85 130 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t L v 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 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 通常布面风速控制在3 4m 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 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 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 5 3 见表6 2 4 流动度控制 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 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 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6 3 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 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6 5 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2 3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1 6 否则应干燥处理 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 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 02 0 03 厚板 取0 03 0 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6 4 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6 5 6 3 1层压工艺 课件 第六章层压成型工艺及设备 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120 130 处理48 75h 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6 7 分为5个阶段 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6 6 6 3 1 9复合材料层压板性能见表6 7 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2500 1300mm 每层间距200mm 1 多层压机的特点 P153 1 5 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 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7 18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