層壓工藝是層壓成型中的重要工序。層壓工藝是將浸漬膠布按壓制厚度要求配迭成板坯，置于兩個拋光的金屬模板之中，放在熱壓機上，對兩層模板之間加熱、加壓，經熱壓固化后冷卻脫模。
一、層壓設備
主要設備為熱壓機組。輔助設備有裝卸機、模板回轉機、模板清洗機、鋪模清理機（疊鋪機）等設備。從生產組合上分單機熱壓、冷卻和兩臺熱壓、冷卻機。
目前國內外使用的熱壓機有2種：開式壓制熱壓機和封閉真空熱壓機。與開式熱壓機相比，真空熱壓機具有兩個突出優點：①成型單位壓力低1/2-1/3，即降低膠的流動，布的經緯線移動小，降低層壓板的內應力，最終達到降低翹曲度的目的；②可避免板內和邊角產生氣泡，產品的質量較高；真空熱壓在復合材料成型中的應用越來越廣泛。
熱壓機的性能和控制水平直接影響產品的質量，同時與成型工藝有直接關系。熱壓機主要控制加熱板的溫度場和壓力。
1.加熱板
加熱板的結構和所使用的熱介質直接影響加熱板的溫度場的均勻性、板面溫度的均勻性、膠布膠熔化的均勻性，以及膠化后產生的氣體和膠布層間的空氣的排出。因此加熱板升溫速度要快且均勻，板面溫度差應小于3℃。
加熱板的通道有單進單出和雙進雙出兩種。后者制造復雜，配管也復雜，成本高，一般很少采用。前者采用蒸汽加熱，板面溫度差較大（大約5℃）；當采用熱水或導熱油時，板面溫度差低于3℃；采用導熱油效果更好，因為導熱油的壓力低（小于0.5MPa）、溫度高（可達300℃左右）。
對整機溫度控制，一般熱壓機開口12-20個，這樣加熱板從下而上呈現溫度梯度。蒸汽加熱為單點總控較多，梯度大約5℃左右。熱水或導熱油一般采用分區（一般分2-3個區）控制，溫度梯度只是控制誤差低于3℃，這樣有利于在同一壓力下，上、中、下的固化速度相同，有利于提高產品質量。
2.壓力
目前熱壓大都采用液壓機，可滿足產品成型所需的單位壓力，最高可達12.5MPa，壓力穩定小于±500KPa，可根據工藝要求設定。多層壓機的噸位一般較大，通常為2000-3000t。圖5-6為2800噸多層壓機實物圖。
二、層壓工藝過程
1.膠布裁剪、配迭
膠布裁剪是將膠布剪成一定尺寸（按壓機大小），剪切設備可用連續定長切片機，也可以手工裁剪。膠布的剪切要求尺寸準確，不能過長或過短。將剪好的膠布整齊疊放，把不同含膠量及流動性的膠布分別堆放，做好記號儲存備用。為了盡可能地避免膠布揮發份的增加及可溶性樹脂含量的降低，膠布應貯存在干燥室內。
不同用途浸膠布的裁剪方式也不同：用于層壓的膠布按生產規格進行裁剪，同時留有加工毛邊的余量；用于布帶纏繞的膠布則先把膠布切割成纏繞成型所要求的膠布帶，然后通過縫紉搭接、倒盤、卷成一定直徑的膠布帶盤使用。
膠布配迭工序對層壓板的質量好壞至關重要，如配迭不當會發生層壓板裂開、表面花麻等弊病。所以在具體操作中應注意如下幾點：
1）在配迭板材的面層，每面應放2~3張表面膠布，其含膠量和流動性應比里布略高。
2）揮發物含量不宜太大。如果揮發物含量太大，應干燥處理后再用；否則會影響制品的電性能、耐熱性，易產生邊角氣泡及花麻。
3）配迭的計算。要使壓制的板材厚度準確，一般采用質量法確定板材的膠布用量。每塊板材所需膠布（或膠紙）材料的質量與層壓板的厚度、面積、成板后的密度及成板后切去廢邊率的因素有關。
計算公式p=Fhd×(1+a)/1000
式中p—需要層壓膠布（紙）的總質量，g；
F—壓制板材的面積，cm2；
h—壓制板材的厚度，cm；
d—成品板的密度，g/ cm3；
a—修正系數。
密度在壓制布質、紙質板時按1.40~1.45；環氧酚醛玻璃布板按1.65~1.70計算（視含膠量和浸漬材料的坯重而定）。α的大小視成品板厚度而定，h<5mm時，α取0.02~0.03，h>5mm時，α取0.03~0.08。
大面積的層壓板可先取幾張膠布（紙），稱取質量，確定1mm所需膠布（紙）的厚度，然后視要求厚度點清張數。
2.熱壓工藝
將裝料車的組合推入多層壓機的熱板中間，熱板緩緩上升，閉合后加壓通入蒸汽壓制。
壓制工藝中的關鍵是確定工藝參數，其中最重要的參數是溫度、壓力和時間。壓力制度首先取決于物料的品種和性質，其次考慮制品的厚度、板面積和設備條件。
1）溫度
一般壓制工藝的升溫過程可分為5個階段，如圖5-7所示。
第一階段是從室溫升到物料顯著反應溫度，即預熱階段。此時樹脂熔化并排出部分揮發物，壓力一般為全壓力的1/3~1/2。
第二階段是中間保溫階段。這時樹脂熔化、滲透，反應速度較低。保溫時間根據膠布老嫩程度和制品板的厚度而定。當流出樹脂接近凝膠化并拉長絲時，應加大壓力并升溫。
第三階段為升溫階段。這是為了提高樹脂固化程度。此時，樹脂反應速度加快。
第四階段為保溫階段，目的是使樹脂充分固化，該溫度取決于樹脂的固化特性，而固化時間則取決于板材的厚度。
最后階段為冷卻階段，達到保溫階段終點即可停止加熱，然后緩慢冷卻，并保持所需的最高壓力。冷卻速度對制品表面的平整度有影響，應控制冷卻速度，開始冷卻時不宜過快，降至50℃以下時才脫模。
2）壓力
壓力的作用是用來克服揮發物的蒸汽壓，使粘結樹脂流動，使膠布層間密切接觸，防止板材冷卻時變形。
成型壓力的大小根據根據樹脂的固化特性確定。固化時若有小分子物逸出，壓力應大一些；樹脂固化溫度高時，成型壓力也要相應增大。成型壓力的大小還需考慮制品的厚度、膠布的含膠量和升溫速率等因素。
幾種常見的玻璃布層壓板的工藝參數見表5-7。
表5-7 幾種層壓板材的熱壓制度
3）時間
從預熱加壓開始到取出制品為止的時間即壓制時間，它是預壓、熱壓和冷卻時間之和，壓制時間與樹脂的固化速度，層壓板的厚度和壓制溫度有關，以層壓板能否被充分固化為依據。
預壓時間取決于膠布的性能，若膠布的不溶性樹脂含量高，揮發份含量低，則預壓時間就短，反之要相對延長。熱壓時間以保證膠布中樹脂充分固化，太短則樹脂固化不完全，太長則是制品性能下降，需要通過反復試驗來確定。冷卻時間是保證產品質量的最后一個環節，冷卻時間過短則容易使產品產生翹曲、開裂等現象；太長則降低生產效率。
3.冷卻脫模
保溫結束后即可關閉熱源，自然降溫或采用冷風、冷水等冷卻，但不應過早降壓，否則會使產品表面起泡或產生翹曲現象。脫模溫度一般低于60℃。
4.后處理
后處理的目的是使樹脂進一步固化直到完全固化，同時部分消除制品內的應力，提高制品的性能。環氧板、環氧酚醛板的后處理是在120~130℃溫度的環境中持續120~150分鐘，這樣可提高制品的機械性能和電氣性能。
三、層壓板性能
幾種典型層壓板產品的部分性能見表5-8。
表5-8 幾種典型層壓板產品的部分性能
四、制品缺陷的分析及對策
以膠布為原料的層壓板在生產中可能出現如下主要質量問題見表5-9。
表5-9 層壓板常見質量問題及解決措施
實際生產時出現的問題還遠不止這些，應針對不同問題具體分析，作出正確判斷，不斷總結，問題是可以解決的。
魯ICP備2021047099號