浸胶工艺过程是连续的，用粘度被严格控制的树脂浸渍连续纤维织物，经过烘干，制得预浸料。以布为增强材料的预浸料称为胶布，是玻璃布层压板、玻璃钢管和布带缠绕玻璃钢制品的原材料，胶布的质量是影响层压产品的一个重要因素。
一、浸胶设备
制备浸胶布的主要设备是浸胶机，一般由送布架、热处理炉、浸胶槽、烘干箱和牵引辊等部分组成。
浸胶机一般根据烘箱的形式分为立式和卧式两种。立式浸胶机适用于拉伸强度较高的增强材料，如玻璃纤维布；占地面积小，但要求厂房较高，热能利用率高，适合于大规模生产。卧式浸胶机适用于强度较低质量较小的增强材料，如纸；长度较长，占地面积大，热能利用率低。图5-2、图5-3分别为立式浸胶机实物图和示意图。图5-4、图5-5分别为卧式浸胶机实物图和示意图。
浸胶机的性能和参数控制水平，影响胶布含胶量的均匀性、胶液的浸透性、流动性（可溶性的高低）和挥发份含量。下面介绍浸胶机中粘度调节系统、烘箱的结构和温度控制、张力控制系统。
1.粘度调节
控制胶布纵横方向含胶量的均匀性及浸透性是关键。先将胶液调至所需的粘度，一般在粘度调节锅里完成。配置的设备有：搅拌器、粘度控制器、液位计、循环泵、恒温控制系统。粘度控制器控制溶剂的流入量。液位计调节锅容量（即胶液的补充）。循环泵将浸渍槽溢流胶液泵入调节锅再进行粘度调节。在温度恒定的条件下，整个生产过程中胶槽里的胶液粘度基本不变。
浸胶机将粘度调节锅里的胶液浸渍到玻璃布（纸）中去，一般采用单面挤胶、全浸胶、挤胶三步完成。单面挤胶的目的是使玻璃布（纸）中的空气排出，利于浸透。单面挤胶目前国内外使用的有3种方法，即单面淋胶、单辊单面反挤胶、单面喷胶。全浸胶的目的是保证玻璃布（纸）再一次浸透。挤胶是利用高精度计量辊将玻璃布（纸）上多余的胶液挤出。两辊之间的间隙可以调节或打开。两辊反向转动，可正转、反转。辊筒的精度：同轴度小于5/1000，直线度小于2/1000。两辊靠拢间隙小于0.0125mm，目的为例保证胶布（纸）横向胶含量的均匀性，胶含量不均匀性不大于±1%，同时可以保证层压成型时板子厚度的均匀性。
2.烘箱
烘箱的作用是将浸胶后胶布（纸）中的溶剂、低分子物除去，并使树脂进一步反应，因此烘箱的温度的高低和精度及干燥方式尤为重要。
温度高低随胶液体系而定，与工艺速度也有关。一般分区控制温度，控制精度为±1℃（烘箱横断面）。立式浸胶机烘箱分3段加温区：底部进口段（60~80℃）、中间段（80~100℃）和顶部段（130℃以下）。也可根据产品的要求进行多段控制，各段的温度应根据树脂种类和层压工艺的要求而定。卧式浸胶机烘箱分3段加温区：进口段（100~110℃）、中间段（130~150℃）和出口段（100℃以下）。
干燥方式有两种：热风喷射循环式和远红外线加热微风循环式。热风喷射循环式加热方式为目前国内外使用较多的装置，各厂商生产的也有区别，区别为喷嘴的结构和回风不同。喷嘴有矩形和孔板型，矩形喷射的热风为线状，而孔板式的为宽带状，后者对胶布表面冲击力小，对胶布表面平滑影响小。循环回风也有两种：单向回风、两喷嘴之间回风，后者较前者烘箱横向温度场均匀性好，对胶布横向流动度均匀性好，对板子成型和厚度控制有利。
远红外线加热方式是利用低温远红外线易穿透高分子物的特点，可从布内外加热，干燥效果好，效力高，烘箱的长度可缩短1/3左右。烘箱内采用微风循环，布在烘箱内摆动小，布面质量好，所需的张力小，胶布内应力也减小。
烘箱供热方式有蒸汽、热水、导热油、热风4种，从环保和节能的角度考虑，一般配置废气焚烧炉，即将烘箱中胶布在烘干过程的挥发物排至焚烧炉内焚烧（燃烧室温度为760℃），利用空气-空气或空气-燃油交换器，将新鲜空气加热至400-500℃（导热油为300℃左右）送至烘箱作为热源，且废气焚烧效率可达95%以上，节能达30%以上，是一种较好的供热方式，达到环境保护的要求。
3.张力和同步
张力和同步两者为统一控制，同步控制中包含张力控制，张力控制反过来为同步服务。同步只是相对的，整个布和胶布运行过程只是相对同步的，但每一段张力控制瞬时是不同的，因此一般张力控制也分段进行。一般分为3段，即从开卷至前牵引、前牵引至转向区（立式）、转向区至后牵引，目的是根据每段所需的张力不同可分别设定或整定。
张力大小和稳定直接影响同步控制和瞬时各段布的速度变化，对胶布的含胶量的纵向均匀性有直接影响（胶液粘度稳定性同时也有影响）。同时对胶布的内应力的变化也有直接影响。因此，张力控制的稳定也就是同步的稳定，瞬时速度变化越小越好，一般张力控制精度可达±2N以上最好。
二、浸胶工艺过程
织物以一定的速度均匀向前移动，经过浸胶槽，浸渍一定量的树脂溶液，再经过烘干炉，除去大部分溶剂等挥发物并使树脂有一定程度的固化，最后裁切成胶布块或胶布带。玻璃胶布的质量指标主要有三项：树脂含量、不溶性树脂含量和挥发物含量。
1.增强材料的处理
为了使增强材料和树脂基体之间有较强的粘接性，常用有机偶联剂对增强材料进行表面处理，特别是玻璃纤维，如果不进行表面处理，很难制成增强复合材料制品。常用的处理方法有热处理、化学处理两种。
1）热处理法
热处理采用热处理炉，在350~450℃温度下，连续处理1~5min；或在280~300℃温度下，加热15~30min。处理后的纤维为棕黄色，表面浆料残余量为0.1%左右。但处理后强度下降约20~30%。
2）化学处理法
分为前处理法、后处理法和迁移处理三种。前处理法是在纺织过程中将偶联剂加入到纺织浆料中，在纤维抽丝过程中处理；后处理法是将玻璃纤维通过热处理后，残余浆料大于1%时，再用偶联剂溶液处理；迁移法是将偶联剂直接加入树脂中，再浸渍纤维及其织物。
2.预浸织物
影响浸胶的主要因素有胶液的浓度、粘度、浸渍时间，此外浸渍过程中的张力、挤胶辊等的密切配合也应予以注意。
1）胶液的浓度 胶液的浓度是指树脂质量在浸渍溶液总质量中所占的百分率，它直接影响树脂溶液对织物的渗透能力和织物表面粘结的树脂量。另外，胶槽内胶液浓度是否均匀也是影响胶布均匀性的一个重要因素。由于胶液浓度和密度受温度影响，还应根据环境条件来确定胶液的密度。采用不同织物、不同树脂时，胶液浓度也不一样，在实际生产中，通常测量和调节相对密度来控制胶液的浓度，不同规格织物所采用的胶液密度见表5-1。
表5-1 不同规格布所采用的胶液密度
|
项目 布 |
厚度/mm |
经向密度/(根/cm) |
纬向密度/(根/cm) |
树脂 |
含胶量 /% |
胶液相对密度（胶槽） |
|
玻璃布 |
0.2±0.01 |
18±1 |
14±1 |
氨酚醛 |
29±3 |
1.07~1.09 |
|
0.2±0.01 |
18±1 |
14±1 |
氨酚醛 |
33±3 |
1.10~1.12 |
|
|
0.2±0.01 |
18±1 |
14±1 |
环氧酚醛 |
33±3 |
1.06~1.08 |
|
|
0.2±0.01 |
18±1 |
14±1 |
钡酚醛 |
32±3 |
1.07~1.09 |
|
|
0.1±0.005 |
20±1 |
20±1 |
氨酚醛 |
35±3 |
1.02左右 |
|
|
0.1±0.005 |
20±1 |
20±1 |
钡酚醛 |
33±3 |
1.03~1.05 |
|
|
0.1±0.005 |
20±1 |
20±1 |
环氧酚醛 |
35±3 |
1.00~1.02 |
|
|
0.165（人字纹） |
16±1 |
16±1 |
环氧634 |
41~43 |
1.035~1.039（夏） 1.045~1.046（冬） |
|
|
高硅氧布 |
0.25±0.015 0.25±0.015 |
12±1 12±1 |
12±1 12±1 |
钡酚醛 氨酚醛 |
40±3 37±3 |
1.06~1.08 1.045~1.06 |
|
涤纶布 |
钡酚醛 |
35~43 |
1.01~1.04 |
|||
2）胶液的粘度 胶液的粘度直接影响到织物的浸渍能力和胶层的厚度。若胶液的粘度太大，纤维织物不易渗透；粘度过小，会导致胶布的含胶量太低。由于它与树脂的浓度、温度有关，故一般可用胶液浓度和浸胶环境温度来控制。控制浸胶温度的方法有两种：浸胶厂房实行空调恒温、胶槽采用夹套式恒温。
3）浸胶时间 浸胶时间是指纤维织物通过胶液的时间。实践证明，一般浸胶时间不宜低于30s，时间过短会导致胶布含胶量不够，或使胶液大部分浮在织物表明，影响胶布质量；但时间过长也会影响生产效率，应根据实际情况进行合理控制。
4）张力 在浸胶过程中，纤维织物所受张力的大小和均匀性会影响胶布的含胶量和均匀性，张力的大小应根据织物的规格和特性来决定，不应太大，否则使玻璃布在运行过程中产生横向收缩和变形。玻璃布的变形会对层压板的平整度产生很大影响，因此浸胶过程中应严格控制纤维织物所受的张力及其均匀性。
5）浸渍方法 浸胶工序中胶液必须浸透玻璃布。低捻布或薄玻璃布可采取一次浸渍法，而厚玻璃布应采取两次浸渍法。第一次浸渍时胶液由玻璃布的一面向另一面渗透，第二次浸渍时，达到上下表面充分浸透，再经过对挤辊或刮胶装置，达到所需树脂含量。这种浸渍方法既可充分排出玻璃布内的气泡，又能使树脂浸透玻璃布。
6）其它因素 挤胶辊的作用是帮助织物浸透胶液，同时保证织物表面均匀地涂上一薄层胶液，控制含胶量。稀释剂对织物的浸透和含胶量也有一定的影响，一般要求稀释剂能充分溶解树脂，在常温下挥发慢，沸点低，无毒或低毒，如果一种溶剂不能同时满足要求可采用混合溶剂。此外，树脂品种、玻璃布规格都对浸胶过程有影响，生产中应根据具体情况，结合实践经验和试运行效果，确定合适的工艺参数。
3.预浸料的干燥
纤维织物浸胶后必须进行干燥处理，除去预浸料里的溶剂、水分及挥发物，同时使少量树脂进一步聚合。预浸料的挥发物含量、可溶性树脂含量就决定于此工序。
预浸料的干燥是一个复杂的物理变化和化学变化的过程。热固性树脂浸渍的预浸料的干燥，包括除去浸胶织物中挥发份和少量树脂由A阶段转变为B阶段两个过程。烘干过程主要控制温度和时间两个参数，根据树脂类型来确定，同时考虑浸胶布的厚薄、设备运行情况等。
1）烘干温度 控制的原则是确保树脂反应不过早地由A阶段转变为B阶段，使预浸料的干燥过程能够很好地按表面汽化控制，将物料内的挥发物充分汽化并扩散到空气中，同时部分树脂缓慢、均匀地由A阶段转变为B阶段。
2）烘干时间 烘干时间取决于胶布里树脂的可溶性成分的含量及其流动性。烘干时间过长，会使胶布不溶性树脂含量迅速增加，影响浸胶布质量；烘干时间过短则会使浸胶布的挥发份含量过高，造成制品质量下降。在烘箱温度固定的条件下，烘干时间=烘箱长度（高度）/胶布（纸）运行速度。
烘干温度和烘干时间对浸胶布挥发份和不溶性树脂含量的影响见表5-2、表5-3。试验所用原材料为616酚醛树脂和0.2mm无碱平纹玻璃布，含胶量为（29±3）%。
表5-2 烘干温度对浸胶布挥发份和不溶性树脂含量的影响
|
温度（℃） |
100 |
105 |
110 |
115 |
120 |
125 |
130 |
135 |
140 |
145 |
|
挥发份（%） |
5.11 |
4.23 |
3.85 |
3.47 |
3.41 |
1.70 |
1.25 |
1.32 |
1.04 |
0.86 |
|
不溶性树脂含量（%） |
—— |
—— |
—— |
0.54 |
1.16 |
26.0 |
55.6 |
59.3 |
76.7 |
90.4 |
|
时间（分） |
||||||
|
5 |
7 |
10 |
15 |
20 |
||
|
110 |
挥发份（%） 不溶性树脂含量（%） |
3.26 —— |
3.16 —— |
3.02 —— |
2.38 22.3 |
2.13 37.7 |
|
115 |
挥发份（%） 不溶性树脂含量（%） |
3.12 2.50 |
2.55 5.85 |
2.12 30.2 |
2.17 56.8 |
1.64 49.3 |
|
120 |
挥发份（%） 不溶性树脂含量（%） |
2.50 12.0 |
1.66 42.0 |
1.72 57.5 |
1.60 62.0 |
0.95 78.0 |
|
树脂含量（%） |
弯曲强度（MPa） |
拉伸强度（MPa） |
冲击强度（Kj/m2） |
|
60 |
107.3 |
64.6 |
23 |
|
51.2 |
143.4 |
86.5 |
34.2 |
|
45.1 |
140.6 |
89.0 |
46.2 |
|
40 |
179.0 |
120.9 |
49.5 |
|
37 |
177.5 |
116.6 |
45.7 |
含胶量对电性能的影响，一般是随含胶量的增加制品的绝缘性能提高，这对于含胶量小于60%的层压板尤为明显。
含胶量对层压板的吸水性和比重也有明显的影响，一般是层压板的吸水性随树脂含量的增加而降低，比重也随树脂含量的增加而减小。
4.流动性
物料的流动性也与可溶性树脂含量一样，要求适中。如果流行性好，胶布里的树脂显得“嫩”，说明可溶性树脂含量高；反之，胶布里的树脂较“老”，可溶性树脂含量较低。
流动性与胶布中含胶量、不溶性树脂含量和挥发份含量之间存在一定的相互关系，含胶量和挥发份含量增加，则流动性增大，不溶性树脂含量增加，则流动性降低。
流动性的测定方法是：将76mm×76mm的正方形胶布（或ø76mm的圆形胶布）试样，取12层叠合在一起，放入预先加热至160℃的175cm2的不锈钢板中，立即施加(6.0~7.0)MPa的压力，保温(3~5)min至不再产生流胶为止，取出试样，测量各边流胶量的最大长度，然后取平均值（用mm表示），即为胶布的平均流动度。该方法适用于层压用胶布，其流动度一般控制在(20~30)mm之间。
胶布质量指标的选定，应根据所用树脂的性能及制品的性能要求，经过一些必要的试验来加以确定。几种常见玻璃布胶布的指标见表5-5。
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胶布名称 胶布指标 |
3240酚醛环氧玻璃布 |
3230酚醛树脂胶布 |
FR-4环氧玻璃布 |
酚醛改性二苯醚胶布 |
|
含胶量（%） |
38~42 |
38~42 |
41~43 |
38~42 |
|
挥发份含量（%） |
1~1.6 |
≤4 |
<1 |
1~1.2 |
|
可溶性树脂含量（%） |
>80 |
70~85 |
60~80 |
80~90 |
四、胶布的存放
浸胶布在存放过程中，不溶性树脂含量随着时间增加而增长，尤其当环境温度较高时，这种增长尤为明显。环境湿度对胶布的存放也有影响，一般来说湿度不宜过高。存放时间过长时，胶布变老、发脆；环境的温度、湿度过高时，胶布会发粘、流胶，甚至不能使用。
不同类别的胶布对存放条件的敏感度不同，所以在贮存胶布时要考虑所用树脂的性能。如果环境温度低于20℃，一般酚醛胶布可存放一个月左右，环氧酚醛胶布也可做短期存放。为了保证质量指标的稳定，胶布应贮存在干燥室内，严格控制室内温度和湿度。
五、浸胶中易产生的问题和解决方法
综上所述，影响胶布的质量因素很多，而各因素之间又相互联系，一旦出现异常情况，要冷静分析情况，找出原因，确保生产的正常进行。生产中较常见的问题及解决措施见5-6。
表5-6 生产中出现的问题分析和对策
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问题 |
原因 |
对策 |
|
胶布的含胶量不均 |
1）胶液不均匀 2）浸胶时张力不均 |
1）搅匀胶液 2）调节张力 |
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胶布的流动性、挥发份含量突然增大 |
1）烘箱温度没有调节好，风量不均 2）浸胶速度过快 |
1）待烘箱温度达到要求后再开动机器 2）适当调节浸胶速度 |
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胶布上有黑斑或黑点污迹 |
烘箱出口处墙壁和排风管口上有积聚的低分子物 |
用棉布将墙壁和排风管口擦干净 |
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挤压辊间发生多层布反卷 |
胶布运行速度与收卷速度不同步 |
立即停止电机运转，检修挤压辊 |
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