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层压工艺(一)

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-03-27  来源:复材应用技术网  浏览次数:405
核心提示:层压成型是玻璃钢成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法,采用增强材料经浸胶机浸渍树脂,烘干后制成预浸料,预浸料经过裁
     层压成型是玻璃钢成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法,采用增强材料经浸胶机浸渍树脂,烘干后制成预浸料,预浸料经过裁切、叠合,在压力机中施加一定的压力、温度,保持适宜的时间而制成层压制品。
    层压工艺直接继承了木胶合板的生产方法和设备,并根据树脂的流变性能,进行了改善。与手糊与喷射成型不同,层压工艺将逐层铺垫的浸胶玻璃布放置于上下平板模之间加压加温固化,使产品质量得到改善,易于实现连续化大批量生产。1994年美国采用玻璃钢机翼的军用飞机试飞成功,这种机翼的上下蒙皮均是玻璃布层合板,采用层压工艺,制品的密度、表面质量和强度均大大优于之前使用的手糊工艺。
层压工艺特点及生产流程
    层压成型工艺主要用于生产各种平面尺寸大、厚度大的层压板、绝缘板、波形板、覆铜箔层压板或结构形状简单的制品。其特点是生产的机械化、自动化程度较高,制品质量比较稳定;其缺点是规格会受到设备的限制,一次性投资较大,且生产效率较低。
    根据所用增强材料的不同,可分为玻璃布层压制品、棉布层压制品、纸质层压制品、石棉纤维层压制品、复合层压板等。玻璃布层压制品可作为结构材料,用于飞机、汽车、船舶及电气工程与无线电工程等;棉布层压制品在机械制造工业中多用来制造垫圈、轴瓦、轴承及皮带轮和无声齿轮等;纸质层压制品主要用于制造电绝缘部件。
    层压工艺整个生产流程可简单表示如图5-1。尽管此工艺比较简单,但对制品的质量控制是一个较为复杂的问题,因此对工艺操作规程的要求十分严格。
层压工艺主要原材料
    层压工艺所用的原材料主要有基体树脂和增强材料。树脂和增强材料的千差万别导致了层压产品性能的差异,所以原材料的合理选择对最终产品尤为重要。
一、基体树脂
    适合做预浸料的基体树脂主要有:聚酯、环氧、酚醛、聚酰亚胺、有机硅树脂、聚四氟乙烯乳液、聚酰胺树脂等。
    聚酯树脂价格低廉、工艺性能良好(可常压或低压成型、室温固化、易染色等),固化后树脂综合性能良好;缺点是耐热性不如其他树脂。
    环氧树脂具有优良的粘结性能,强度高,耐化学腐蚀性好,尺寸稳定性好,吸水率低,综合性能良好。
    酚醛树脂耐热性好,电性能良好,具有优良的耐腐蚀性能。
    聚酰亚胺树脂具有极高的耐热性和优良的电性能,但价格昂贵。
    有机硅树脂具有耐热性好,性能优良,在260~427℃仍保持其强度和电性能。
    聚四氟乙烯乳液耐化学腐蚀性好,电绝缘性好,耐热,尺寸稳定性好。
    聚苯硫醚树脂具有极好的粘接性能,良好的耐高温性能、阻燃性、电绝缘性和优异的机械性能。
    除上述树脂外,还有聚酰胺、邻苯二甲酸二烯丙酯等树脂均可做预浸料用树脂。
二、增强材料
    适合做预浸料的增强材料有:玻璃布、高硅氧石英纤维织物、碳纤维织物、芳纶布、粉云母纸、棉布、纸等。
    玻璃布一般为平纹无碱玻璃布,是一种硼硅酸盐玻璃,它是日前应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分,具有良好的电气绝缘性及机械性能,广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维,也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维,它的缺点是易被无机酸侵蚀。
    高硅氧石英纤维织物耐高温、绝热和耐烧蚀性能好。
    碳纤维织物具有良好的耐腐蚀和烧蚀性,强度高;与之相匹的树脂主要有环氧、酚醛和聚酰亚胺等。
    棉布具有良好的浸渍性能、柔性好、耐磨。棉布层压制品加工性能比纸质层压制品和玻璃布层压制品好,粘合强度和冲击强度比纸质层压制品高,但吸水性大,吸湿后电绝缘性下降,且易长霉,不适于湿热地区使用。因此一般用做低压电机电器的绝缘结构零部件,如垫圈、槽楔、螺杆等。用于层压板的棉布种类有:(1)煮炼布:表面布纹均匀,无显著破洞、花壳、污渍及结子等疵病,棉布不需漂白。煮炼布易透胶,能增加其粘结力,用于机械强度要求高、加工性能较好的特种布质层压板。(2)不煮炼布:表面布纹均匀,无显著破洞、油纱、污渍、结子及跳纱等疵病,但必须是轻浆布,不呈碱性,浆料配方中应避免同时使用水玻璃及牛油。不煮炼布用于机械强度和电性能要求不太高的层压板。
    纸质层压制品能承受锯、钻、车、铣、刨等加工,厚度在3㎜以下的可冲孔加工,用于高低压电机电器及电子工业的绝缘零部件。生产纸质层压板的纸,要求有较好的浸渍能力(即吸水性),湿态时要有足够的机械强度,要有一定的纤维长度。一般制造电工材料及高压绝缘的层压板材料都采用木质纤维素硫酸盐纸。
三、辅助材料
    指固化剂、促进剂、染色剂等,主要根据树脂及其性能和制品的要求选择辅助材料。
四、溶剂
    溶剂的选择主要依据树脂的种类。原则上有四点:1)能使树脂充分溶解;2)毒性小;3)价格低廉;4)适当的沸程。在实际生产中常采用混合溶剂,如:环氧树脂主要用丙酮、乙醇和甲苯。
 
关键词: 玻璃纤维 复合材料
 
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