絕緣層壓板壓制工藝條件
工業(yè)絕緣層壓板的壓制工藝條件(溫度、壓力、時(shí)間)是否合理十分重要。
壓制工藝可分為3個(gè)階段，即預(yù)熱、熱壓和冷卻
(1) 預(yù)熱
預(yù)熱是坯料裝入熱板之間,加壓使熱板閉合并保持壓力在1~5MPa(10~50kg/cm2)同時(shí)升溫至100℃左右,保持時(shí)間20-6min,稱(chēng)預(yù)熱階段。
預(yù)熱的目的是開(kāi)始在不高的溫度下,使材料各部分均勻受熱,熔化樹(shù)脂,在壓力下均分布,并且達(dá)到向纖維內(nèi)部更深的浸漬,同時(shí)在預(yù)熱過(guò)程中也驅(qū)除部分揮發(fā)物預(yù)熱的溫度較低,會(huì)延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間,影響生產(chǎn)效率,但溫度過(guò)高,特別是材料的可溶性樹(shù)脂含量不大的情況下,就會(huì)因?yàn)轭A(yù)熱壓力小,靠近熱板的表面溫度高,流動(dòng)性差而使產(chǎn)品出現(xiàn)麻孔。如果樹(shù)脂的軟化點(diǎn)較高時(shí),預(yù)熱溫度應(yīng)適當(dāng)提高,一般應(yīng)比樹(shù)脂的熔化溫度高10~15℃。另外當(dāng)膠紙布的可溶性樹(shù)脂含量較大,亦可提高預(yù)熱溫度,但這時(shí)壓力不能大,而且應(yīng)逐步加壓,否則會(huì)造成大量流膠。
根據(jù)上述情況,預(yù)熱溫度和壓力應(yīng)隨材料的變化而互相配合,對(duì)于膠紙板和膠布板,預(yù)熱的壓力可稍大一些,約為3~5MPa(30~50kgf/cm2),對(duì)于環(huán)氧酚醛玻璃布板,因玻璃布表面光滑,如預(yù)熱的壓力太大,可能會(huì)產(chǎn)生跑料現(xiàn)象,因此壓力不能大,一般為13MPa (10-30kgf/cm2)。
預(yù)熱時(shí)間必須控制,特別是預(yù)熱將近結(jié)束時(shí),要隨時(shí)注意流膠情況,掌握時(shí)機(jī)升溫加壓,這對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量有著直接的影響。如果加壓力不及時(shí),容易造成麻孔和開(kāi)裂:但過(guò)快增加壓力,又易造成流膠、壓裂或跑料。一般膠紙布偏老,揮發(fā)物偏小并且流膠少,預(yù)熱時(shí)間可短一些,升溫加壓應(yīng)快一些,反之則應(yīng)慢一些,在生產(chǎn)中觀察流膠情況,特別是壓力表的回壓情況有著實(shí)際的意義,如回壓次數(shù)很少,說(shuō)明樹(shù)脂已基本不流動(dòng),這時(shí)就應(yīng)迅速增加壓力。反之回壓次數(shù)較多,說(shuō)明樹(shù)脂還嫩或樹(shù)脂仍在流動(dòng),這樣壓力就應(yīng)加慢一些。當(dāng)膠紙布較老,可以沒(méi)有預(yù)熱時(shí)間,直接級(jí)慢升溫至熱壓溫度,并給以較大壓力,有時(shí)因材料吸潮,揮發(fā)物增大,應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間,甚至到預(yù)熱結(jié)束時(shí)還要降壓放氣,然后再升溫加壓至熱壓?？傊A(yù)熱階段在整個(gè)壓制過(guò)程中是一個(gè)重要環(huán)節(jié),應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況,靈活掌握,確保產(chǎn)品質(zhì)量。
預(yù)熱后期,當(dāng)樹(shù)脂一旦出現(xiàn)不能拉絲,呈現(xiàn)膠彈態(tài)時(shí),標(biāo)志樹(shù)脂初步轉(zhuǎn)化為C階段,這時(shí)應(yīng)立即打足壓力,并迅速提高溫度,轉(zhuǎn)入熱壓階段,使材料進(jìn)一步固化成型。
(2)熱壓
膠紙布在高溫和高壓下固化為層壓板的過(guò)程稱(chēng)為熱壓階段。熱壓的工藝條件,即溫度壓力與時(shí)間對(duì)層壓板的性能有著重要的影響,只有正確選擇熱壓工藝條件才能獲得高質(zhì)量的層壓板?，F(xiàn)分述如下
①溫度。熱壓溫度對(duì)層壓板的產(chǎn)量和質(zhì)量影響很大,對(duì)于酚醛膠紙布,如溫度低于140℃,壓制時(shí)間要延長(zhǎng),由于固化不充分,產(chǎn)品性能差。如壓制溫度高于180℃,有機(jī)纖維組成的底材(紙、布)開(kāi)始分解,酚醛、環(huán)氧等樹(shù)脂在縮聚反應(yīng)加快的同時(shí)也有解聚反應(yīng)發(fā)生,影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此,以紙、布為底材的酚醛層壓板或環(huán)氧酚醛層壓板,最高壓制溫度點(diǎn)不應(yīng)超過(guò)180℃。在熱壓過(guò)程中,粘合劑縮聚時(shí)為放熱反應(yīng),用熱電偶測(cè)定層壓板的中心溫度常比熱板溫度高20~30℃。如果從預(yù)熱溫度升溫到熱壓溫度的升溫速度太快(約10min升到),厚板中間溫度可達(dá)到200℃,升溫時(shí)間控制在20min左右,厚板中間溫度可不超過(guò)180℃,所以,壓制20mm以下層壓板,采用較高溫度(160℃熱板溫度)及較短時(shí)間(4~5min/mm)熱壓為宣,以保證產(chǎn)品中心溫度不超過(guò)180℃而影響其質(zhì)量,又能獲得較高的生產(chǎn)效率。對(duì)于3mm以下的薄板,雖然中心溫度升高現(xiàn)象不顯著,但對(duì)沖剪性能和翹曲有要求，所以也要求壓制溫度適當(dāng)放低。
綜合上述分析,對(duì)有機(jī)纖推的底材,熱壓溫度控制在160℃±5℃較為合適,升溫時(shí)2間為20min左右; 玻璃布底材的層壓板,因玻璃布耐熱性高,在200~250℃對(duì)性能影響不大,壓制溫度可以比有機(jī)纖維底材高些,如聚胺酰亞胺樹(shù)脂為耐高溫聚合物,壓制溫度應(yīng)在180~200℃,環(huán)氧或環(huán)氧玻璃布板,增強(qiáng)底材是玻璃布,溫度過(guò)高對(duì)環(huán)氧或環(huán)氧酚醛樹(shù)脂產(chǎn)生不良影響,故一般熱壓溫度為170℃
如果工藝掌握不好,中心溫度超過(guò)很多,除造成材料分解,性能下降,還會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,使厚板易開(kāi)裂,薄板翅曲,機(jī)械加工性能不好等缺陷
②壓力。如前所述,在預(yù)熱時(shí)加一定的壓力主要是使熔化的樹(shù)脂分布均勻,且達(dá)到更深的浸漬,而在熱壓時(shí)則需加足壓力,這時(shí)加大壓力的主要作用則在于使各層間更緊密地粘結(jié)對(duì)于用縮聚型高分子化合物組成的粘合劑所生產(chǎn)的層壓板,采用高的壓力是必須的。這首先是為了使膠紙布層間緊密結(jié)合。膠紙布含膠量越低,料中空隙越多,層壓板的密度和其他性能隨壓力的增大而增加,最后接近某一數(shù)值而不再變化。因此,需要采用較大壓力使之達(dá)到最佳性能。其次,在高溫下因縮聚反應(yīng)而產(chǎn)生的水分和低分子物在高壓下不致汽化使產(chǎn)品鼓泡或變形,只能順著層間作液相滲透,擴(kuò)散到邊緣而排除,或以結(jié)合或互溶的形式存在于產(chǎn)品之中。層壓板的性能當(dāng)壓力7~10MPa(70~100kg/cm2)時(shí)趨近于定值,因此,一般層壓板均取7~10MPa(70~100kgf/cm2)的壓力進(jìn)行壓制,個(gè)別情況下也有在較高或較低的壓力下進(jìn)行壓制，對(duì)于玻璃布層壓板,因玻璃布無(wú)毛細(xì)孔,樹(shù)脂只能易損傷玻璃纖維,降低力學(xué)性能,故壓力應(yīng)低些,在4-7MPa(40~70kgf/cm2)較為適宜
③時(shí)間。層壓板壓制的總時(shí)間包括預(yù)熱、熱壓和冷卻個(gè)階段時(shí)間的總和,但此處所指的時(shí)間是熱壓時(shí)間。熱壓時(shí)間的長(zhǎng)短與熱壓溫度、樹(shù)脂固化速度、層壓板厚度等因素有關(guān)。
不同樹(shù)膀的固化速度不同,甲酚甲醛樹(shù)脂層壓板的熱壓時(shí)間比苯酚甲醛樹(shù)脂的時(shí)間要長(zhǎng)些,環(huán)氧酚醛樹(shù)脂的固化速度較慢,且玻璃布的傳熱也較慢,所以壓制環(huán)氧酚醛玻璃布板時(shí),熱壓時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)些。樹(shù)脂在一定溫度下的固化時(shí)間,和層壓板的厚度應(yīng)該是沒(méi)有關(guān)系的,但熱壓時(shí)間包括一部分傳熱升溫時(shí)間,而傳熱升溫與厚度有關(guān)。板越厚,各部分固化越不均勻,為防止變形,也需加長(zhǎng)時(shí)間。酚醛膠紙板、膠布板的熱壓時(shí)間,一般按厚3~5min/mm計(jì)算,環(huán)氧酚醛玻璃布板7~10min/mm。但實(shí)際壓制時(shí)根據(jù)板的厚度不同,規(guī)定總熱壓時(shí)間不得少于一定的時(shí)間。熱壓時(shí)間對(duì)層壓板性能影響很大。熱壓時(shí)間短,固化不完全,層壓板性能低劣;熱壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng),同樣會(huì)使性能下降。因此,工藝上均給出熱壓時(shí)間的下限以保證粘合劑充分固化,同時(shí)也給出上限以免影響產(chǎn)品質(zhì)量。
(3)冷卻
熱壓階段結(jié)束后,便向熱板通入冷水進(jìn)行冷卻,制品由熱壓溫度降至40~50℃所需的時(shí)間即為冷卻階段。開(kāi)始通冷水時(shí)應(yīng)緩慢一些,防止急冷。冷卻時(shí)應(yīng)維持熱壓時(shí)的壓力,冷卻時(shí)間與壓制板材的厚度、種類(lèi)和室溫的高低有關(guān),膠紙板的冷卻時(shí)間比膠布板要長(zhǎng)些,一般需要40~70min(即每毫米厚度為1~1.5min),當(dāng)層壓板冷至40~50℃時(shí)即可卸料在壓機(jī)上冷卻的目的是使層壓板在受壓條件下冷卻,使其形狀固定下來(lái),如果不是在受壓下冷卻,由于固有的內(nèi)應(yīng)力以及收縮不均而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力使層壓板翹曲,也可能產(chǎn)生鼓泡現(xiàn)象。如果壓機(jī)使用電加熱方式,冷卻到50C比較困難,一般只冷卻到80~90℃就卸料,這樣容易使產(chǎn)品發(fā)生翹曲現(xiàn)象對(duì)于環(huán)氧酚醛玻璃布板,如冷卻溫度過(guò)低,會(huì)使脫模困難,甚至發(fā)生粘鋼板現(xiàn)象,所以卸料時(shí)要求溫度高一些,約為50~70℃、這樣在擦外脫模劑時(shí),溶劑容易揮發(fā),可以避免因溶劑不干而發(fā)生粘鋼板的現(xiàn)象,同時(shí)增加脫模效果。