888第六章层压成型工艺.ppt
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,6 层压成型工艺,6.1 概述,6.2 胶布制备工艺,6.3 层压工艺,6.4 玻璃钢管工艺,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,6.1.1 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。,6.1 概述,课件,第六章 层压成型工艺,6.1.2 层压工艺特点及应用,6.1.2 层压工艺的特点及应用,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。,特点,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。,课件,第六章 层压成型工艺,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 制备工艺,6.2 胶布制备工艺,课件,第六章 层压成型工艺,玻璃布,6.2.1 制备工艺,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,课件,第六章 层压成型工艺,6.2.1 制备工艺,层压制品对玻璃布要求：,浸透性,机械性,介电性,耐热性,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.2.1 制备工艺,层压制品对玻璃布要求：,浸透性,机械性,介电性,耐热性,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.2.1.2 胶布制备工艺过程,6.2.1 制备工艺,工艺流程,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.2.1.3 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。,6.2.1 制备工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,（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1545s，不同的布浸透时间不同,6.2.1 制备工艺,玻璃布在胶槽内通过胶液的时间,课件,第六章 层压成型工艺,（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。,6.2.1 制备工艺,张力大小取决于：布自重、及布与各导向辊之间的摩擦力,课件,第六章 层压成型工艺,（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：,6.2.1 制备工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,胶布的干燥有两个阶段,第一阶段,第二阶段,6.2.1 制备工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,a、烘箱温度的控制,卧式上胶机：,进口段90110，中部烘干段120150，出口段100以下。,6.2.1 制备工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,立式上胶机：,进出口段3060，中部6080，顶部第三段85130。,6.2.1 制备工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,b、干燥时间的控制,tL/v,t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，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,6.2.1 制备工艺,课件,第六章 层压成型工艺,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34m/s。,6.2.1 制备工艺,（5）稀释剂的选择,课件,第六章 层压成型工艺,6.2.1 制备工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.2.1.4 胶布质量指标及控制方法,6.2.1 制备工艺,胶布的质量指标,含胶量,可溶性树脂含量,挥发分含量,流动度,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。,课件,第六章 层压成型工艺,（1）含胶量的控制,6.2.1 制备工艺,W1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。,比较同样大小的玻璃布试样和胶布试样的重量,课件,第六章 层压成型工艺,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,间距越大，胶布含胶量越高；反之，含胶量越低,课件,第六章 层压成型工艺,（2）可溶性树脂含量控制,W1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。,6.2.1 制备工艺,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,课件,第六章 层压成型工艺,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。,6.2.1 制备工艺,课件,第六章 层压成型工艺,（3）挥发份含量控制,W1胶布的质量；W4烘干后胶布质量,6.2.1 制备工艺,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,课件,第六章 层压成型工艺,6.2.1 制备工艺,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：1.53%。,课件,第六章 层压成型工艺,（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2030mm之间。,6.2.1 制备工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,（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？,6.2.1 制备工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.3 层压工艺,6.3.1 层压工艺,6.3.1 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,课件,第六章 层压成型工艺,6.3.1.1 下料,将胶布剪成一定尺寸，以便送入压机压制。,6.3.1 层压工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,1）对多层层压板的每块板料，两表面各放23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16，否则应干燥处理;,6.3.1 层压工艺,6.3.1.2 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,注意问题,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,课件,第六章 层压成型工艺,3）临近面层的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,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。,课件,第六章 层压成型工艺,G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；物料损失系数，5mm以下薄板，取0.020.03；厚板取0.030.08；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：,6.3.1 层压工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.3.1.3 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。,6.3.1 层压工艺,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。,组合原则,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.3.1.4 进模,6.3.1 层压工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.3.1.5 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,6.3.1 层压工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.3.1.6 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。,6.3.1 层压工艺,课件,第六章 层压成型工艺,6.3.1 层压工艺,6.3.1.7 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120130，处理4875h，提高板材的耐热性、机械强度及电性能。,课件,第六章 层压成型工艺,6.3.1.8 层压工艺参数,三大工艺参数：,6.3.1 层压工艺,成型压力,温度,时间,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。,课件,第六章 层压成型工艺,（1）成型压力的选定,6.3.1 层压工艺,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。,课件,第六章 层压成型工艺,6.3.1 层压工艺,（2）压制温度的选择,热压工艺五个阶段的升温曲线示意图,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1/31/2。,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。,课件,第六章 层压成型工艺,（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。,6.3.1 层压工艺,预压、热压和冷却三个时间之和,预压时间,热压时间,冷却时间,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，树脂固化不完全。热压时间过长、温度过高，性能下降。,冷却时间过短，因产品温度高，容易发生翘曲、起泡。冷却时间过长，生产效率降低。,课件,第六章 层压成型工艺,6.4 玻璃钢卷管工艺,6.4.1 卷管工艺原理及过程,连续玻璃纤维缠绕成型,玻璃钢管的成型方法,无纬带或玻璃布带连续缠管成型,玻璃布手糊卷管成型,挤拉成型,玻璃胶布卷管成型,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。使用金属模芯，成型过程需要控制温度、压力、时间等工艺参数，属压力成型工艺。层压成型的一种变形。,课件,第六章 层压成型工艺,6.4.1 卷管工艺原理及过程,胶布通过张力辊、导向辊进入上辊筒，在已加热的上辊筒上受热变软发粘，然后卷入并粘到包有底布的管芯上去，当卷至规定的厚度时割断胶布，将卷好的胶布管芯送入加热炉加热固化，再脱管、修饰。,卷管成型工艺原理,胶布,上辊筒,支撑辊,管芯,导向辊,张力辊,胶布卷筒,刹车轮,翼形螺母,作业：简述卷管成型工艺原理,课件,第六章 层压成型工艺,6.4.1 卷管工艺原理及过程,(1)胶布质量指标,不溶性树脂含量：1%以下；含胶量：管材内表面胶布为45%一50%；薄壁管用胶布为40%45%；厚壁管用胶布为35%40%。,层压板用胶布含胶量控制：3040；不溶性树脂含量：530,卷管工艺所施加的压力(包括胶布张力)比层压工艺的压力小，且只有在卷制过程的短时间内受压力作用，卷好后的加热固化、脱管等过程不再受压。若胶布的含胶量低、不溶性树脂含量高，则其流动性差，在低压下层间不易粘结，制品达不到质量要求。,课件,第六章 层压成型工艺,6.4.1 卷管工艺原理及过程,(2)卷管工艺参数及主要控制环节,上辊筒温度,压力和张力控制,厚度控制,固化制度,底布,管芯温度,主要根据胶布预热情况判断，即胶布卷入时必须充分发软变粘，保证层间的良好粘结，但又不要有明显的流胶。,课件,第六章 层压成型工艺,6.4.1 卷管工艺原理及过程,(2)卷管工艺参数及主要控制环节,上辊筒温度,压力和张力控制,厚度控制,固化制度,底布,管芯温度,压辊作用,将胶布压紧，使管卷得比较紧密。,由于压紧管芯，在摩擦力的作用下使管芯继续转动达到卷管目的。,压力调节,调节两个支承辊的间距,均匀，张力略大一点有利于将管卷紧和消除气泡,课件,第六章 层压成型工艺,6.4.1 卷管工艺原理及过程,(2)卷管工艺参数及主要控制环节,上辊筒温度,压力和张力控制,厚度控制,固化制度,底布,管芯温度,主要依据树脂胶液类型和管壁厚度决定,使胶布能粘到管芯上并使玻璃钢管卷紧，底部要求：平整，不溶性树脂含量略高一些以免底布很快粘到一处使底布卷不紧,以3040为宜，温度太低，底布粘结不好而分层，温度太高，底布发粘，使底布卷不好，产生皱褶而影响制品质量。,
