绝缘层压板压制工艺条件

  工业绝缘层压板的压制工艺条件(温度、压力、时间)是否合理十分重要。

  压制工艺可分为3个阶段，即预热、热压和冷却

  (1) 预热

  预热是坯料装入热板之间,加压使热板闭合并保持压力在1~5MPa(10~50kg/cm2)同时升温至100℃左右,保持时间20-6min,称预热阶段。

  预热的目的是开始在不高的温度下,使材料各部分均匀受热,熔化树脂,在压力下均分布,并且达到向纤维内部更深的浸渍,同时在预热过程中也驱除部分挥发物预热的温度较低,会延长预热时间,影响生产效率,但温度过高,特别是材料的可溶性树脂含量不大的情况下,就会因为预热压力小,靠近热板的表面温度高,流动性差而使产品出现麻孔。如果树脂的软化点较高时,预热温度应适当提高,一般应比树脂的熔化温度高10~15℃。另外当胶纸布的可溶性树脂含量较大,亦可提高预热温度,但这时压力不能大,而且应逐步加压,否则会造成大量流胶。

  根据上述情况,预热温度和压力应随材料的变化而互相配合,对于胶纸板和胶布板,预热的压力可稍大一些,约为3~5MPa(30~50kgf/cm2),对于环氧酚醛玻璃布板,因玻璃布表面光滑,如预热的压力太大,可能会产生跑料现象,因此压力不能大,一般为13MPa (10-30kgf/cm2)。

  预热时间必须控制,特别是预热将近结束时,要随时注意流胶情况,掌握时机升温加压,这对于产品质量有着直接的影响。如果加压力不及时,容易造成麻孔和开裂:但过快增加压力,又易造成流胶、压裂或跑料。一般胶纸布偏老,挥发物偏小并且流胶少,预热时间可短一些,升温加压应快一些,反之则应慢一些,在生产中观察流胶情况,特别是压力表的回压情况有着实际的意义,如回压次数很少,说明树脂已基本不流动,这时就应迅速增加压力。反之回压次数较多,说明树脂还嫩或树脂仍在流动,这样压力就应加慢一些。当胶纸布较老,可以没有预热时间,直接级慢升温至热压温度,并给以较大压力,有时因材料吸潮,挥发物增大,应适当延长预热时间,甚至到预热结束时还要降压放气,然后再升温加压至热压。总之预热阶段在整个压制过程中是一个重要环节,应当根据具体情况,灵活掌握,确保产品质量。

  预热后期,当树脂一旦出现不能拉丝,呈现胶弹态时,标志树脂初步转化为C阶段,这时应立即打足压力,并迅速提高温度,转入热压阶段,使材料进一步固化成型。

  (2)热压

  胶纸布在高温和高压下固化为层压板的过程称为热压阶段。热压的工艺条件,即温度压力与时间对层压板的性能有着重要的影响,只有正确选择热压工艺条件才能获得高质量的层压板。现分述如下

  ①温度。热压温度对层压板的产量和质量影响很大,对于酚醛胶纸布,如温度低于140℃,压制时间要延长,由于固化不充分,产品性能差。如压制温度高于180℃,有机纤维组成的底材(纸、布)开始分解,酚醛、环氧等树脂在缩聚反应加快的同时也有解聚反应发生,影响产品质量。因此,以纸、布为底材的酚醛层压板或环氧酚醛层压板,最高压制温度点不应超过180℃。在热压过程中,粘合剂缩聚时为放热反应,用热电偶测定层压板的中心温度常比热板温度高20~30℃。如果从预热温度升温到热压温度的升温速度太快(约10min升到),厚板中间温度可达到200℃,升温时间控制在20min左右,厚板中间温度可不超过180℃,所以,压制20mm以下层压板,采用较高温度(160℃热板温度)及较短时间(4~5min/mm)热压为宣,以保证产品中心温度不超过180℃而影响其质量,又能获得较高的生产效率。对于3mm以下的薄板,虽然中心温度升高现象不显著,但对冲剪性能和翘曲有要求，所以也要求压制温度适当放低。

  综合上述分析,对有机纤推的底材,热压温度控制在160℃±5℃较为合适,升温时2间为20min左右; 玻璃布底材的层压板,因玻璃布耐热性高,在200~250℃对性能影响不大,压制温度可以比有机纤维底材高些,如聚胺酰亚胺树脂为耐高温聚合物,压制温度应在180~200℃,环氧或环氧玻璃布板,增强底材是玻璃布,温度过高对环氧或环氧酚醛树脂产生不良影响,故一般热压温度为170℃

  如果工艺掌握不好,中心温度超过很多,除造成材料分解,性能下降,还会产生较大的内应力,使厚板易开裂,薄板翅曲,机械加工性能不好等缺陷

  ②压力。如前所述,在预热时加一定的压力主要是使熔化的树脂分布均匀,且达到更深的浸渍,而在热压时则需加足压力,这时加大压力的主要作用则在于使各层间更紧密地粘结对于用缩聚型高分子化合物组成的粘合剂所生产的层压板,采用高的压力是必须的。这首先是为了使胶纸布层间紧密结合。胶纸布含胶量越低,料中空隙越多,层压板的密度和其他性能随压力的增大而增加,最后接近某一数值而不再变化。因此,需要采用较大压力使之达到最佳性能。其次,在高温下因缩聚反应而产生的水分和低分子物在高压下不致汽化使产品鼓泡或变形,只能顺着层间作液相渗透,扩散到边缘而排除,或以结合或互溶的形式存在于产品之中。层压板的性能当压力7~10MPa(70~100kg/cm2)时趋近于定值,因此,一般层压板均取7~10MPa(70~100kgf/cm2)的压力进行压制,个别情况下也有在较高或较低的压力下进行压制，对于玻璃布层压板,因玻璃布无毛细孔,树脂只能易损伤玻璃纤维,降低力学性能,故压力应低些,在4-7MPa(40~70kgf/cm2)较为适宜

  ③时间。层压板压制的总时间包括预热、热压和冷却个阶段时间的总和,但此处所指的时间是热压时间。热压时间的长短与热压温度、树脂固化速度、层压板厚度等因素有关。
不同树膀的固化速度不同,甲酚甲醛树脂层压板的热压时间比苯酚甲醛树脂的时间要长些,环氧酚醛树脂的固化速度较慢,且玻璃布的传热也较慢,所以压制环氧酚醛玻璃布板时,热压时间应长些。树脂在一定温度下的固化时间,和层压板的厚度应该是没有关系的,但热压时间包括一部分传热升温时间,而传热升温与厚度有关。板越厚,各部分固化越不均匀,为防止变形,也需加长时间。酚醛胶纸板、胶布板的热压时间,一般按厚3~5min/mm计算,环氧酚醛玻璃布板7~10min/mm。但实际压制时根据板的厚度不同,规定总热压时间不得少于一定的时间。热压时间对层压板性能影响很大。热压时间短,固化不完全,层压板性能低劣;热压时间过长,同样会使性能下降。因此,工艺上均给出热压时间的下限以保证粘合剂充分固化,同时也给出上限以免影响产品质量。

  (3)冷却

  热压阶段结束后,便向热板通入冷水进行冷却,制品由热压温度降至40~50℃所需的时间即为冷却阶段。开始通冷水时应缓慢一些,防止急冷。冷却时应维持热压时的压力,冷却时间与压制板材的厚度、种类和室温的高低有关,胶纸板的冷却时间比胶布板要长些,一般需要40~70min(即每毫米厚度为1~1.5min),当层压板冷至40~50℃时即可卸料在压机上冷却的目的是使层压板在受压条件下冷却,使其形状固定下来,如果不是在受压下冷却,由于固有的内应力以及收缩不均而产生的内应力使层压板翘曲,也可能产生鼓泡现象。如果压机使用电加热方式,冷却到50C比较困难,一般只冷却到80~90℃就卸料,这样容易使产品发生翘曲现象对于环氧酚醛玻璃布板,如冷却温度过低,会使脱模困难,甚至发生粘钢板现象,所以卸料时要求温度高一些,约为50~70℃、这样在擦外脱模剂时,溶剂容易挥发,可以避免因溶剂不干而发生粘钢板的现象,同时增加脱模效果。

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