车用纤维加强热塑性塑料技能停顿

By | 2020年7月23日

跟着汽车产业的开展,纤维加强热塑性塑料的需要年夜幅增加,其制作工艺技能也进入了疾速开展期。诸如间接(正在线)配料长纤维加强热塑性塑料(D-LFT)、为改良长纤维加强热塑性塑料(LFT)模成品外表品质而采纳的模具型腔感到加热、LFT母粒、基于环状齐聚酯原位聚合的纤维加强复合资料、LFT公用玻璃纤维与外表浸润剂等新技能不时出现。对于这些最新的工艺技能停顿作一综述,为开辟车用纤维加强热塑性塑料供给参考。

纤维加强塑料(FRP)跟着汽车产业的开展而失掉了疾速的开展。特别是纤维加强热塑性塑料,因其再素性好,便于收受接管应用、开展轮回经济,成为车用塑料开展的重点与标的目的。而正在纤维加强热塑性塑猜中,长纤维加强热塑性塑料(LFT)的开展最有目共睹。正在LFT需要疾速增加的同时,车用纤维加强热塑性塑料工艺技能也有了长足的提高。

从曾经据有劣势的纤维毡加强热塑性复合片材(GMT)与LFT进一步开展了间接(正在线)配料LFT(D-LFT)工艺技能、长纤维加强母粒技能、改良长纤维加强热塑性塑料模制工艺的疾速变更模具外表温度技能、基于环状齐聚酯的纤维加强热塑性塑料基体的原位聚合工艺技能、长纤维加强热塑性塑料公用玻纤与外表处置技能等。

1 D-LFT工艺技能

与运用长纤维加强热塑性塑料粒料(LFT-G)比拟,D-LFT工艺具备多少方面凸起的长处:

使配料与成型一体化,省去预浸料的制备,年夜小节省人力;

受热次数少,不二次熔融塑化,节能降耗;

防止二次熔融塑化进程对于树脂以及长纤维形成的影响,不外度毁伤参加的纤维,树脂基体的功能与纤维长度可比LFT-G成型有更高的保存率,均匀纤维长度比用LFT-G成型的超出跨越15%-20%,具备高质量的成品功能,经过成品与模具计划以及工艺前提的优化,成品的力学功能能够靠近GMT成品;

工艺进程及消费周期延长,进步消费服从消费本钱低,绝对于长纤维粒料,产物本钱能够增加约40%。

D-LFT工艺由Woodshed Technologies公司初创。2005年Plastic Comp取得其Pushtrusion消费技能答应。最近几年来, Pushtrusion失掉不时开展与美满。

而其根本工艺道理是:经过挤出机向包覆浸渍模供应热塑性树脂熔体,而后应用低压熔体包覆长纤维并将其拖向浸渍模结尾的切刀,切刀依据事前设定的长度将包覆正在熔体中的长纤维堵截,然后熔体进人注塑机内打针成型。

Plastic Comp还正在Pushtrusion D-LFT的根底上,开展了间接正在线配料模压成型工艺,将制患上的长纤维与熔融树脂复合物间接移入模压成型机内压抑成终极产物,而无需运用预制的GMT片材,故也称之为Pushtrusion D-GMT。Pushtrusion D-GMT为加工者消费长纤维加强塑料成品供给很年夜的灵敏性,特别是树脂与纤维种类、颜料与其余增加剂等配方构成上,再也不受供给商的限制。

Engel 公司与Krauss Maffei公司采纳同向双螺杆挤出机与注塑机的组合,将延续挤出与注塑轮回分离正在一同,构成高服从的长纤维加强热塑性塑料正在线配料打针成型零碎。须要时,该零碎也可各自自力运转。

Husky公司以非凡构型的单螺配料杆挤出机与注塑机构成正在线配料打针成型零碎。正在挤出机的高压排气区与纤维出口处拽引夹送区,装有刮擦器。其对于螺杆的刮擦活动改良了挤出机中这些高压区的熔体保送。

Dow公司应用双螺杆挤出机停止正在线配料,热塑性树脂与增加剂经双螺杆挤出机熔融混炼塑化,延续纤维纱正在双螺杆挤出机的卑鄙引入,复合物经挤出机头构成特定外形的延续挤出物,再由切割器切割成型坯,而后间接送入成型机中成型为成品。

2模具型腔外表温度疾速变更技能

为了拓展纤维加强热塑性塑料的使用范畴,使其顺应外表品质请求高的汽车外装件用处,正在注料时期,使与熔料打仗的模具外表温度坚持正在基体树脂的玻璃化温度以上乃至靠近熔料温度,明显就易于取得高外表品质的成品。

但是,热塑性塑料成品又必需冷却至热变形温度如下脱模,凡是的模具冷却依然是必须的。为了改进纤维加强热塑性塑料的模塑工艺,疾速变更模具型腔外表温度便成为成绩处理的关头。最新的模具感到加热技能则满意了这一疾速变更请求。

为了完成模具型腔外表温度的疾速变更,Roc-tool公司对于此提出了模具感到加热的处理计划。以电磁感到技能,经过疾速加热模具外表至靠近打针塑料熔体的温度,从而取得抱负的熔料流变前提。树脂与模具外表处于附近的温度,活动也就非常简单。

为了可以愈加普遍地用于各类差别场所,Roc-tool正在其模具型腔感到加热技能中,还分离了其协作同伴Wittmann Battenfeld 公司的Indumold 技能,从而推出了2类模具感到加热零碎,即笼式零碎与集成正在模具外部的内置感到器。乐成地将感到加热技能用于LFT塑料注塑与模压成型模具,消费具备A级外表的年夜型汽车部件。Roc-tool公司所采纳的专利办法,仅对于模具型腔外表停止加热与冷却,其周期工夫与传统办法比拟,要快很多。接通感到器电源,仅需多少秒到多少十秒加热便可,加热深度只正在模具外表如下0.2妹妹范畴的外表层,模具整体的99.9%其实不处于加热形态。

Roc-tool公司还能计划差别导电性的资料作模具外表层,使模具某些部位的温度较其余部位高些,从而可使成品仅正在某一地区到达A级外表请求。

3长纤维母粒

为了愈加便当、经济地消费LFT成品,并无效地进步LFT成品的功能。RTP公司,Dow公司等接踵开辟了长纤维母粒,使产物制作企业能够灵敏地顺应LFT成品的消费需要。

RTP公司的长纤维母粒,玻璃纤维的品质分数为60%-75%,正在成型时按需求比例用纯树脂浓缩便可运用。该母粒纤维长度12妹妹,也可正在8-25妹妹范畴内定制。

Dow公司开辟的长纤维母粒是经过两步配制实现的。即先配制增加剂母粒,其构成(品质份,下同)为聚丙烯(Borflow HL504FB)70份,炭黑15份,168抗氧剂6.7份,1010抗氧剂3.3份,PS802抗氧剂5.0份。而后将增加剂母粒与聚丙烯载体、分离剂、改性剂等一同经挤出机挤出并经过浸渍模具浸渍延续玻璃纤维,经拉挤、冷却、切粒失掉长纤维母粒。

该母粒的构成为聚丙烯(H734-52RNA)32.4份,聚丙烯(Borflow HL504FB)4.0份,增加剂母粒2.1份,玻璃纤维60.0份,高份子偶联剂1.5份。

正在这里,商品商标为Borflow HL504FB聚丙烯的熔体活动速度为450g/10min,而商品商标为H734-52RNA聚丙烯的熔体活动速度为52g/10min。后者为活动性高且物感性能之间有杰出均衡性的注塑级资料,而前者具备很低的黏度,有益于基体树脂杰出地浸润玻璃纤维。

4新的原资料技能

正在车用纤维加强热塑性塑料方面,最具反动性的是基于环状齐聚酯(CBT)原位聚合制作的纤维加强热塑性塑料。

CBT是美国Cyclics专利消费的具备年夜环构造的、差别低绝对份子品质齐聚酯的混淆物。CBT正在加工进程中参加锡催化剂,于得当的温度下开环聚分解线性聚对于苯二甲酸丁二醇酯(PBT) ,绝对份子品质是通用PBT树脂的2倍。具备凸起的加工长处,极低的黏度使其能疾速、极佳地润湿纤维加强资料,且能够正在很低的压力下成型,能疾速聚合;简直能够用一切的热塑性以及热固性树脂的纤维复合资料体式格局停止成型加工(而凡是办法较繁多)。别的,聚合后的资料又具备凡是PBT树脂的可反复加工的热塑性特点。

别的,为了满意LFT用玻璃纤维纱运用工艺以及成品功能请求,和处理长纤维外表的浸润性成绩,美国OCV公司、PPG产业公司、法国的Saint-Gobain公司等均处置公用浸润剂的开辟。PPG产业公司以马来酸酐、聚乙二醇或者聚丙二醇、脂肪酸缩水甘油酯与松喷鼻树脂停止分步反响,制患上改性松喷鼻,再与A17四、A18七、A1100偶联剂,和PH调理剂、光滑剂、消泡剂、水等制成浸润剂。该浸润剂具备的凸起长处是:纤维消费中施展阐发出杰出的原丝集束性,并改进纤维的磨擦功能,增加玻璃纤维原丝消费进程中的单丝断裂,有益于坚持产物的分歧性,并低落纤维原丝消费本钱,改进正在后续加工进程中的耐擦伤性,增加后续工序中单丝的断裂,进步后续工序的消费服从;对于多种树脂、多种加强塑料制作工艺的顺应性好等。

5 结语

纤维加强热塑性塑料在汽车产业范畴取得愈来愈普遍的使用,其工艺技能的开展更这天月牙异,特别是LFT,D-LFT,外洋已经从原资料、配备、模具等诸多方面,构成了完好的财产链,技能日益成熟。

而国际的这些方面任务才方才起步,尚缺少深化的研讨与开辟,但愿能惹起国际同业注重,增强车用纤维加强热塑性塑料的工艺技能研发,增进汽车产业与塑料产业的配合开展。