资源描述
本文由chanel2001贡献
pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。
方鲲 北 京化工大学新型高分子材料制备 与加工重点 实验室博士 , 副教授 , 北京纳盛通( S 新材料科技有 N T)
限公 司总经理兼总 工程师 。 主要从事汽 车塑料和 电磁
热功 能复合材料科研 与产业化 工作 , 国 内外发表科 在 研 论文 3 余篇 , 0 编译 专著 一部 , 获得 国家 新材料 发 明
专利 6 。 项
长纤维增 强热 塑性 塑料 在汽车轻量化与节能减排中的应用
■ 方 鲲 , 吴 丝竹 邓 云 飞 陈一 龙 。
1 北京化 工大学材料科 学与工程 学院 . 2 北京纳直通( S ) . N T 新材料科技 有限公 司
3 中国汽车工程 学会 ,汽车轻量化技术创新战略联盟专家委 员会主任 .
当 今 , 车 工 业 的发 展 提 倡 “ 汽 安 全、 能 、 保 ” 节 环 的新 理 念 。 汽车 保 在 有量持 续增 长的状 况 下 , 不断 降低 汽 车油耗 、 护大 气环境 已在 汽车 工业 保 发达 国 家政 府 和 车 主之 间达 成普 遍
轻量 化 的设 计 与使 用 是 其 中有 效 的 措施之一n 2 -。 l 实 现 轻 量化 设 计 最 有 效 技 术 方
案之一是 采用 高性 能的汽车轻量化材
了汽车 塑料生产技术 与塑料零部件制 造 水平 不断 的提 高。 先进塑 料及复 合 材 料 可 替 代金 属 材料 制 造 汽 车零 部 件, 作为最 重要的汽车轻量化材料 , 它 不 仅 减轻 约 4 %以上 的车 身质 量 , 0 同 时易于 高 度集 成化 使 成本 降低 4 %, 0 节 能减 排效 果显著 。 国际上 越来越 重
料, 而采用先进 塑料( 复合 材料 ) 包括 制
共识 。 燃油 经济性 成 为综 合评价 汽车
性 能的 一项 重要 指标 , 其水 平高 低集 中反映 出汽车 节 能减排 的好坏 。 降低 汽车能 耗与 多种 因素密 切相 关 , 除提 高汽车 发动机 的 热功效 率 、 改善 汽车 传 动系统 效率 、 理化 车身 结构 与风 合
作汽车零部件被 业界公认为是实 现汽
车轻 量 化 的最 重 要和 最 有 效手 段 。 J
统计 资料 显示 , 汽车 整车 质量每 减轻 1%, 0 燃油 能 耗 可 降低 6 %~8 。 当 %在
今 国 际石 油 价格 处 于 高 价位 的 情 况 下, 全球各 大汽 车制 造厂 商都在 努力
视 汽车 塑料与塑料零部件 的开发与生 产, 其用量迅速 上升。 汽车工业发达 国
家 已经将 汽车 塑料( 复合 材料) 用量 作
为衡量 现代汽车设计与制 造技术水平 高低 的一个 重要标志【。 4 J
阻设 计 、 发展 新 能源 汽 车 之 外 , 车 汽
追 求整 车质 量 的轻量 化 , 由此也 促进
圜
A vn e a r lI u t d acd t isn s y M ea d r
不 过 相 对 比 而 言 , 国 汽 车 塑 中
类, 以及在汽车塑料零部件 中的具体应 用, 结合其对汽车工业节能减排 的重要 影响 , 出了国内发展L T塑料 的开发 提 F
与应用方 向。
使用 的环保 型LFT 塑料作为 汽车高级 轻量化 材料 的研究 、 发与应用再次引 开 起业 内人士 广泛 重视 。95 , 国复 18 年 英 合材料 公司(ci首先成功开 发出L I ) FT 塑料粒 子( F —G)商品名为Ve tn LT , ro 。
料 与 国外还 存 在 有 较大 差 距。0 8 20年
中国经 济型 轿 车塑 料 用量 仅 为 5 0~ 6 k 辆 , 型载货车 达到 8kg 辆 , 0 g/ 重 0 / 技术指标远远 落后于 汽车工业 发达 国
家的 汽车 塑料 最 高用 量 30 g 辆 以 0k /
一
、
LT F 塑料发展及现状
L T塑料 是以热塑性树脂为基体 , F
19 年 , 9 3 德国Hoc s C ln s公司( eh t ea ee 后
上、 占整 车质量 2 %的技术 水平 。 O 中国 的 中、 高级 轿车 塑料 用 量 目前 只达 到 汽 车 工 业 发达 国家 2 世 纪 9 年 代 的 0 0
水平 , 10~10 / 随着 汽车轻 为 0 3kg 辆。 量化 水 平不 断提 高 , 计到 2 2 年前 预 00 后, 国外 汽车 最 大塑 料用 量将 会 达到
建立美 国T c n 公司) io a 开发 出可注塑成 型LF T塑料 粒子 生产 技术 , 品 名 为 商 Ces r n, lt a 同时进行产 品设 计与市场
推广 。
以长 纤维( 要为 玻璃 纤维 和碳 纤维) 主 为纤维增 强材料 的热塑性复合材料 , 具
有质量轻 、 强度高、 抗冲击韧性 强、 耐腐 蚀、 成型 加工性 能优、 可设 计与重 复 回 收利用、 绿色环保 等卓越性 能 , 主要 最
目前 , FT L 塑料 主要存 在 2 种生产
制备 方法 : FT L 塑料 粒料 制备和 直接 在线生产L T F 塑料制品(F - 。 L T D)前者 是先制成半成 品——粒料 , 再将粒料注 射 或模 压成 型为 制 品 ; 后者 则是 一步 工 艺法 , 即在生产 线上配 混玻璃纤 维、
塑 料及添 加剂后直接在 线一步热模 压 或注射 成型为所需制 品, 省去制作粒料
5 0 g 辆 以上 , 0k / 占整车质量 3 %~4 % 0 0
的技术水 平。 由此可见 , 我国 的先 进塑
的优点是性价 比高和相对 密度 较低 。 它
是 纤维增强聚 合物领域 的一 种新型复
合材料 , 可作为重要的汽车轻量化 新材 料使用 。 由于L T F 塑料具有更好的流动
性能 , 比以往 常使 用的GMT 料( 材 玻璃
料 ( 合 材料) 现代 汽车 工业 中的应 复 在 用空 间十 分广 阔。 国家信 息 中心 预 据
测,0 0 国 内轿车 将 开 始 大规 模 进 21年 入普 通 家 庭。0 9 2 0 年底 国 内汽车 市 场
纤维毡增强 聚丙烯) 更适合制作复 杂结 构 的汽车塑料零部件 , 并可以一次加工 成型 。 J
L T塑料包含 长度 为 1 F 0~5 mm 0 的 玻璃纤 维 或碳 纤维 , 用性 和 刚性 耐 强度 较好 , 汽车 工业 中主 要应 用 于半 结构 与结 构 性 的塑料 零 部件 。 O 2 世纪
销售 突破 10 万辆 , 2 1年 需求 量 40 到 05 将 突破 l0 万 辆 , 80 汽车塑 料( 包括 复合
材料 ) 需求量将达 到 10 ~l0 。 万 万t 5 8
的 中间环 节、 减少 生产工 艺步骤 、 降低
能耗、 约生产成 本 , 现汽车塑料 零 节 实
部件生产与集成的高度规模化 , 从而达
到节能减排 的要求 。 J 近 年来 , 国外科 研 单位 和工 业 公
目前 , 汽车 塑料 的 品种 与应 用 范 围也在 不 断扩 大 , 汽车轻 量化 材料 从 技 术 的发展趋 势来看 , 汽车 塑料 在 经 历通用塑料、 程塑料之后, 1 工 自2 世 纪 起 己经迈入 复 合材 料 时代 。 汽车塑 料 零部件 将 呈现 更加 轻量 化 、 工费 加
用 更低 , 塑料 模 具费 用 只约 占钢 制件 模 具 1%~2 %, 本 降低 更加 显 著 , 0 0 成 同时汽车 塑料零部件设 计与 应用呈现
司对 作为汽车 高能性轻量 化新材料之
一
8 年 代初 期 , 国聚合 物 复合 材料 公 0 美 司( PCI最早提 出L ) FT的理论 与材料 设 计概 念 , 并且进 行 了产 品研 究与 开
发, 但是 由于 纤维 浸渍 与分 散 的核 心
的L 塑料 进 行 了大 量 系统研 究 、 FT
开发与工业化生产 。 目前 , 美国GE 公司 ( 收购 日本LNP 司)美 国RTP 公 、 公司、
美国Tio a cn 公司、 英国I I C 公司 、 日本大
关键技 术 没有 解 决 , LFT塑料 的特殊
注射、 模压 成 型工 艺 技术及 生产 专 用
赛璐( ac1 司、 D ia) 公 日本智索( h so公 Ci ) s
司、 欧N: 欧化 工公 司、 国欧文斯科 I I ; 美
集成模块化 组合 、 专业化 生产 , 新技术
设 备还 相对 落 后 , 加之 其他 车用 材料
宁( OVC) 司、 国DS 公 美 M复合材 料公
司 、 国圣戈班公司 、 国Aro r公 法 法 j ma i 司、 韩国三博 公司 、 沙特石化 公司等几 十个世 界塑料企 业 已经实现 了工业化 生产L 1 F、 塑料粒子。
含量 将 会更 高 、 品籽会 更 加环 保与 产
舒适 化 , 断满 足汽 车工 业对 节 能减 不 排的更高 要求 。 其 中, 性 能 长 纤 维 增 强 热 高 塑性塑料( o g i e Renf r e L n F b r i o c
如S T F 塑料 ( 短纤维增 强塑料 ) 、 填充塑
料 和工程塑料 改性技术 己实现工 业化 生产 , 从而导致L T F 塑料新技术的开发
与 应用进程 缓慢 。0 2 世纪 9年 代后 , 0 随
着汽车工业快速发展 , 人们的环保 及节
能意识普遍 增强 , 以及全球不断呈现的 能源 危机、 油涨价 、 石 汽车驾 驶安全性 等 因素影响 , 促使汽车轻量化成为 汽车
工业发展 的必然趋 势。 此时 , 可再 循环
在过去 的 1年 中, F 塑料 以3% 0 LT 0 的年 增 长率上 升 , 即使在 经济 不景 气
的 时期 也 未 受 到影 响 。0 6 世界 的 20年
Th r pa t , e mo lsi 简称L T c F 塑料) 作为车 用复合材料 中的重要一员 , 近年来备受 行业 内人士的高度重视。 本文将重点介
绍LF T塑料的先进 制造技术 、 性能 、 分
L v塑料 (F G F D) 量 已达 Fr L — 和L T— 用 到 7 。 欧洲 , 万t 在 目前LFT塑 料 的产
新筋龋产业 N 。 0 0— O 42 1 圜
量 与应 用 已经超过GMT热塑性 片材 ,
l 匠譬窜 悟嚣 / f
关L 塑料 应用的市场调查研究报告 T F
认为 , 预计 20 — 0 O 6 2 1年世界的L 塑 1 FT
^ ●
. 紧懵酷
-
格, 这一阶段在全球汽车塑料市场上其
营业收入将 增加超过 8 ~1亿美元 。 亿 0
美国P i cp 公司也认为 , F 塑料市 rn ia L T 场 已经从卖方市场转向买方市场 , 并且
如 图1根据美国To s n 市场信息 。 wn e d 研 究公 司分析 , T塑料 的市 场增 长 LF
料 年平 均增 长率 略有 降低 , 但不 低于 1%, 2 基于 目前平 均LF T塑料 的销售价
强劲 , 并逐渐进入成 熟阶段。 该公 司有
在今后 5~l年 内, 0 逐步转为相对成熟
l 一
的市场 。 从地 区分布 看, 欧美地 区 占到
LT F 塑料总用量 的9% , 2 并保持 3 以
上增 长率。06 , 20 年 欧洲地 区LF 塑料 T
用量接近 7万t增长率超过 3%。 0 , 2 经过
l}l一 1 _ 、 )
近年快速发展 , L T塑料用量 所占 亚 ̄IF 比重明显提高 , 日本 目前占世界L T F 塑
I
料消费的 1%。 1 中国市场存在 很大 发展 空间 ,06 , 20 年 中国市 场仅 占世界L FT 塑料 总消 费量 的 3 %~5 排 在 欧洲、 %,
I
— I
GT M
北美 和 日本之 后 , 预计 到 2 1年前 但 01 后, 中国市场L T塑料 的用量将会大大 F
1 I 19 98 83
l 985
19 87
l 9 98
1 99t
19 1 93 995
199 7
1 999
20 01
2 3 00
20 05
200 7
超 过 日本 , 到世界消费市场的 1%~ 达 6 1%。04 20 年 世 界LF 8 20 — 0 9 T塑料 的市
场需求量和增长率见表 1 所示 0 ] 。
图1 L T F 塑料在欧洲市场的年增 长趋势
敦毫■ 主囊
l% t
其中, 以聚丙烯(P 为基 体的L T P) F 塑料(F —G F — 在汽车工业终 L T 和L T D)
端塑料零部件用途 中占主要应用份额 。
蕾 ‘量
l , 8‘
有 关技术 数据 表 明, FT L 塑料 需求 的 8%来 自汽车 工业( 0 汽车零 部件)现 已 ,
辞汽车摹毒
锚
在欧洲 品牌 汽车 中得到广泛 的设计 与 应用 , 见表 2 所示 。 美国To sn 公司 wn e d
捧 蔫二
● %
认为 , 在今后 5 内, F 年 L T塑料( F —G LT 和L FT-D) 用量增 加的近一半将 来 自
遗鼻工t.品 I
I %
鼻守拖车粤
l 咏
于5 个应用领域 : 前端模块 、 板、 仪表 门 模块、 汽车车 身底板和非汽车行业的常
用物 品( 工业商 品 )如 图 2 汽车业 或 , 。 内人士预 计L T塑料还 有 5~l年的 F 0
图2 LF 塑料 (FT 和L T- T L -G F D)的应用领域
表1 2 0 — 0 9 F 塑料 的市场需求量和增长率 0 4 2 0 年L T 地区 全球 北美洲
西欧 亚洲
2 0 年产量/ 04 百万k ( g百万磅) 18 3) 0( 9 2 4( ) 49 6
3 (4 47 ) 3 (9 16 )
2 0 年产量/ 09 百万k ( g百万磅) 2 55 1 4( ) 4 7( 9 71 ) 6
7 (6 ) 313 9 (1) 52 o
年平均增长率/ % l 8 1 2
l 7 2 5
、
圜
A vn e a r lI ut d acd t i ds y M ea n r s
料 与聚 合物 基体 的 力学 性能 比较 。 由
表2 LT F 塑料在欧洲品牌汽车 中的应用情况 制造商 奥迪
宝马
雪 铁 龙
于L T塑料成型 制件 中的保 留纤维 长 F
其它 ■
■
噪音屏
蔽板
底部挡
泥 板
前端支 保险杠梁 仪表 板 车门板
架
度大 , 并且 在注 塑 制件 内部 可形 成互
相缠 绕 的三 维 网络结 构 , 维增 强效 纤
应更 加 明显 , 因此其 性 能 Ls t FT塑料
一
■
■
■
一
■
■
■
成型制件 更加优异【【l 3l。 】
目前 , LFT塑料 中所 用 的增 强纤
菲亚特
■
■
维 主 要 有 : 璃 纤 维 、 纤 维 、 纤 玻 碳 铜
福特 梅赛德斯
欧 宝
■ ● ■ ■ ■ ●
■
维、 不锈 钢 纤维 、 纤 维、 硼 天然 植物 纤
维 、 香族 聚酰胺 纤维 和超 高相 对 分 芳
子 质 量 聚 乙烯 纤 维 等 。 中 , 璃 纤 其 玻 维( GF) 来源广 、 度好 、 强 性价 比高 , 实 际应 用最 为 普遍 , 占总 用量 的 9 % 约 8 左 右 。 LFT塑料 采用 的塑料 基 体主要
标致
雷 诺
■
■
■
■
西亚特
斯 柯 达 沃 尔 沃
■
●
■ ■ ■
是聚 丙烯( PP, 8 %以上)其它还有 占 0 , 聚酰 胺( PA)聚碳酸 酯( 、 、 PC)聚对苯 二 甲酸 丁二 醇酯 ( BT) 聚对苯 二 甲 P 、 酸 乙二 醇酯( PET)聚苯 硫醚( 、 PPS 、 )
大众
●
■
■
'
聚 醚 醚酮( PEEK)热 致液 晶聚 合物 、
●
1o ‘
J . 一
(C 、 L P)热塑 性聚氨f ( U) l TP 和改性 热  ̄ 塑性 树 脂与 塑料 合 金等 多种 品种 。 同
时 , 维浸 润剂 的选 择 与应 用也 会对 纤
● ■ ● l■ - J 囡 ■
1- -
l
提高L T塑料 的综合性能起 到一定 的 F
协 同作用 。 概 而 言之 , T塑料 具有 以下显 LF
\
量 1a — 竭 0
\
Au J Iml m
篓
萱 曩 I
— ㈣ 0_ __ ___ 一
著 优点 。 ①密度 小 、 强度 高。 T塑料 LF 的密 度只 有 1 1~16 /c , 为钢 . .g m 仅
的 1 5~1 7S 材料 的 1 3~1 4 / / 、 MC / /,
10
一
1 _ _
— 1_'■ _ ■■■_一
——一
~
却具 有 更高 的机 械 强度 。 ②性能 可设
计的 自由度大 。 LFT 塑料 的物 理、 化学
O量
和力学性 能都可 以通过合理选 择原材 11 1 12 0 . 1 O 1 I5 1 0
料种 类 、 比、 工成 型方 法 、 维含 配 加 纤
量进 行设 计 。 由于 热塑性 复 合材料 的
基膏摹疑 冲击叠座_(g ? / ) / k |叫I
图3 F 塑料 、ST L T F 塑料与聚合物基体的力学性能比较
基 体 材料 种 类 比热 固性 复 合材 料 多 高速 发展 时期 , 别是在汽车零部件制 特 造设计与应用领域将会快速增长 。 低 翘 曲度 、 用 寿 命 长、 蠕 变 等 优 使 耐
点, 比聚合 物基 体和SFT 料具 有 更 塑
很多 , 因此 , 材设计 的 自由度 也就更 选 大。 ③纤 维 长度 较 长 , 且分 布 均匀 , 可 以在 基 体 中形成 三 维 网络状 结构 , 从
加 优异 的综 合性 能 , 以替 代s 可 FT塑
i
一
、
LT F 塑料 的特点
L T塑料( F G和L F L T— FT— 具 D)
料和 G 热塑性 片材 , 泛用于汽 车 MT 广 结构 件 , 发 动机机 罩 和发 动机 冷 却 如
风扇 等。 3 示为LFT塑料 、 图 所 sFT塑
而 可 以提 高 塑 料 成 型 制 品 的综 合 力 学 性 能, 特别是 耐冲击 强度显著提 高 ,
可 以提 高 3~4 。 铝 材 的 比强 度 倍 ④
有 强度高 、 刚度大 、 耐冲 击 、 尺寸稳定 、
新毫斟产业 N 42 1 】 l O. 0 0■丽
为 9 8 而L 塑料 比强度可 以高达 .%, FT
l .%, 72 变形 性较 小 , 别有 利于 在汽 特
头 , 时 向模 头供 入 热 塑性 树 脂 , 同 模 头 中 的无 捻 粗 纱 被 强 制 散 开 , 受 又
到熔融树脂 充分浸渍 , 因此 每 根 纤 维 都 被 树 脂 包 覆 , 后 经 冷 却后 切 最
塑料 和 助 剂 ; 后 强机 械 力搅 拌 和 然 均 匀塑 化 熔体 并达 到 无应 力 影 响状 态 ; 后再 利 用双 螺 杆 的高速 旋 转 , 最 自动拉 人玻 璃纤 维 , 打断 成一定 的保
留 长度 纤 维后 使 其 被树 脂 熔 体充 分
车 塑料 零部件 制造 中的设计 与应 用。
⑤成 型收缩率小 、 蠕变性能好 、 抗 制品 尺寸 稳定、 耐疲劳性 能优 良。 ⑥热性能
成 较 长 的 粒 料 ( l~2 mm ) 1 5 。由于
该 方法 使 纤 维完 全 被 树脂 浸 渍 与包
高, 一般塑 料使用 温度为 5 0~10 0 ℃, 当用 玻璃 纤 维增 强 塑 料 后 可提 高 到 10 0 V以上 , 特殊L 塑料 的使 用温度 FT
甚 至可 提高 到 2 0 以上 ; 0℃ 线膨 胀 系 数 比未增 强塑料 要低 1 4~1 2 成型 / /, 收缩率小, 02 , 仅为 .% 能够降低制品成型
浸渍 。 配混 坯料 随后再 经 过去挥 发组 分 、 割 、 离等 工序步 骤 , 切 分 最后 由机
械 手送人 压 塑机进 行热压 模 塑成型 , 最 终 形成 LFT汽车 零部 件 或 其它 塑
料 制品 。 () 在 线 配料 直 接 注射 成 型 2
覆 , 使 注 射 成 型 时 纤 维 受 旋 转 螺 可 杆 搅 拌 的 损 伤 程 度 降 到 最 低 , 而 从
在 最 终 成 型制 件 中可保 持 较 长 纤维 长度及 广 泛分布 。
对 ES T塑料 中的增 强纤维长度 匕F 02-0 6 . .mm, 颗粒长度 1~3 ;F mm L T 塑料 中的增 强纤维 长度 为 6 2mm, 5 颗粒 长度为 6~2 mm。 F 5 L T塑料粒料
的结 构 与特 点 如 图 4 示 , 中长玻 所 其
过程中的模收缩率, 提高制 品的尺寸精 度。 ⑦导热系数为03~0 ̄W/m2K) - . ( ? , 与热固性复合材料相似 。 ⑧设计 自由度 比GMT 材料 更高, 更易 于注射和模压
成型 , GMT 材料 只能进行压塑成型 。 ⑨
德 国KRAUS MAF E 公司采 S F I
用一 台双 螺杆挤 出机和一 台注 塑机在
线复 合生 产L FT塑料制 品。 玻纤 无 将 捻粗 纱 喂入一 台双 螺杆挤 出机 , 连 使
续纤 维在 其 中断裂 与分散 , 并与熔 融 P 充分 混合 , P 配成 6 %P 与 4 " 纤 0 P 00 / 玻
璃 纤维含量 为 3 %~5 %( 0 0 质量分 数) , 具 有 特 殊 性 能要 求 的“ 浓 度” 料 超 粒
中 的长玻 璃 纤 维 含量 甚 至 可 以达 到
6 % ~ 7 %。 5 5
流动 好 , 模塑成型性 能 ̄S T塑料更 LF
好, 纤维以长尺寸的形态在成型制件中
} 合 的混 配物 坯料 , 昆 混配 坯料 进入 储 料器 , 输进一 台注 塑机 就可 以在 线 再
直接注射成型L T塑料 制品。 F
可以移动 , 伤少。 损 ⑩可 循环 回收重复
使用 , 是绿色环保 的高性能轻质热塑性 复合材 ”。 】
2 直接在线生产L T . F 塑料制品
直 接 在 线生 产 LFT塑料 制 品是 在 生产 线上 直 接} 原 料后 加 热 成 昆配
四 、L T F 在汽车 零部件上 的应 用状况及优势
高 性 能 的LFT 料( T—G 塑 LF 和 LF T—D) 是结构性纤维增强改性工程
塑料 , 主要应用于汽车半结构与结构零 部件制造 , 取代轻质金属和 昂贵工程塑
三.L T F 塑料的制备
以下重点 介绍LFT 塑料 的 2 种主
要生 产制备方法 : LFT 塑料粒料 和直 接在 线生 产L T F 塑料 制品。
LFT塑 料 制 品 的制 备 方法 。 种 生 这
产 工艺 技 术 己有 1 年 以上 的 发展 历 0
史 , 欧 美 地 区 的 汽 车 零 部 件 生 产 在
厂 获 得 了广 泛 应 用 , 代 表 了未 来 并 先进 的高 性 能纤 维 增 强 热塑 性 复 合 材料 与 零 部件 制 品的 重要 技 术 发展
1 L T 料 粒料 制 备 .F 塑
LFT 料 粒 料生 产 工 艺技 术 包 塑 括 电缆 式包 覆法 、 末 浸渍 法 、 粉 融熔
料, 特别适应 了当前汽车“ 减轻质量、 节 能、 环保” 的要求 , 提高 了汽车工业节能 减排 , 符合国际能源短缺和供应紧张下 对汽 车“ 轻量化 、 安全化 、 低能耗化” 的
未来 发展 规划和 回收再利用 的绿色环 保标准 。 因此 , FT L 塑料在 汽车制造工 业 中获得 了广 泛应 用, 图5 如 显示 了其
方 向, 主要形 式有 以 下 2 种… : 】l I
( )在 线 配 料 直接 模压 成 型 1
浸渍法等 多种工艺与制备方 法。 该
工 艺 技术 采 用拉 挤 工 艺 成型 技 术将 玻璃 纤 维 无捻 粗 纱 连 续通 过 特 殊模
德 国W P 公司采用双 螺杆 挤 出机 和 压 塑 机在 线 模压 制 备LFT塑料 制
品。 生产 线上 游设 置一 台连续供 给混
配 塑料 的双螺 杆挤 出机 , 据设计 与 根
生 产 的 需要 , 以配 置 添 加 剂 、 料 可 颜 等 辅料 的重 力 加料 机 等 相 关辅 助 设 备。 玻纤 无 捻 粗 纱从 纱 筒 拉 出 , 接 直 进入 双螺 杆挤 出机 。 螺杆挤 出机 中 双
图4 不 同生产工艺技术 制备的LT F 塑料粒 料的结构与特点
在轿车塑料零部件的设计与应用 。 J 当前欧洲 较的多使用直接在 线} 昆
配成 型LFT塑料 制品技 术 , 而美 国较
多使用LFT塑料 粒料生产 。 造成LFT
塑料 应用技术在 不同区域发展不 同的
具有 特殊 设计 的螺杆 构 型 , 以完 成 可
以下 特 殊 功 能 : 先 熔 融 基 体 混 合 首
主要 原 因有 2 : 是 欧洲 的劳 动力 条 一
困
A v ne a r lI ut d acd t i sn s y M ea d r
电池托架( a tr ta s、 B te y r y )内门嵌板 ( d lr in r d o a es、 Mo ua n e o r p n l)结构
框 架(tu trlp c a e s e e) Srcu a ak g h l s v
等 , 图6 如 所示 。 根据 欧洲 复合 材料 联 盟 (ATC 统计 , F 塑 料 已经成功 应 E ) LT 用在Au iB d 、 MW 、 i o n Fa 、 od C t e 、 itF r r 及Mec ds re e等汽车车型上 。 由于L T塑料( F G F D) F L T— 和L T—
具有优 异性能 , MC、 与S BMC 和GWT
等玻 纤增 强 热 固性 复 合材 料相 比, 其
成型方 法具 有下列 优势 : 制件 的形状 可 自由设 计 , 不 需 要后 机 械加 工 ; 且
图5 LT F 塑料在轿 车塑料 零部件中的设计与应用
能耗 低 ; 塑压 力 低 ; 具磨 损 低 ; 模 模 熔 体 流 动性 好 ; 纤 含量 均 匀 、 控 玻 可
制( 即使在 零 部件 薄壁 处 ) 制件 可设 ;
计 、 观优 良 ; 产 回料 可 回 收再 循 外 生
环 利用 ; 材料 成本 低 ; 原 生产 周期调 整 ( 更换产 品) ; 产线所 需 占用 如 快 生
空 间较小 。 除此之 外 , F L T塑料产 品具
有 优异 的 机械 性 能 , 碰 撞和蠕 变性 抗 能, 以及 低翘 曲率 。
图6 F — 直接模 塑成型 制作 的汽车前 端支 架 L T D 表4 汽车轻 量化材 料的减 重效果及相对成本 零部件
软合金钢 车 身
结
由于采用 了高强度 的玻璃纤维增
强 塑料 , 汽车 塑料 零部 件在 成 本和 减
减 重幅 度/ %
比较基准 l 0 4 0~5 0
2 5~3 5
材料相对成本
1O . 11 . 40 .
30 .
零配部件相对成本
10 . 10 . 20 .
O8 .
重 方 面 效 果 明显 , 4 出 了汽 车零 表 列 部件分 别使用软 合金钢 、 高强度 钢 、 铝 镁合 金及玻璃 纤维增强塑 料时的相对 成本及 减重 幅度 等数据_ 。 1
德 国宝马 2 0 款Mi i lto m 02 n P af r
高 强度钢 铝镁合金
玻纤增强塑料
构 件
车 的前端支 架是 3 %长玻纤 的L 0 FT—
P 塑 料应用 的典型代表 。 P 这个 每年 1 2
成本、 环保 标 准要 求 比美 国和 亚洲 等 其 它地 区更 高 , 同时汽 车塑 料 零部件 制 备厂 商 又相对 集 中, 更适 合直 接在 线混配成型LFT塑料制 品技术 ; 而美 国、 日本 汽车 塑料 零部件 是 全球 采 购
体 制 , 造商 遍 布 全 球 , 而 更 适合 制 从
8 %的LF O T塑料( FT—G和LF L T—D)
万辆 车 的宝 马计 划 , 括在 美 国销售 包
的Mi i o e s 。 n Co p r车 整体设 计的宝马
应 用 在 汽 车 行 业 制 造 大 型 汽 车 组 合塑料零部件。 目前 , F 塑 料 在 国 L T
外 汽 车 塑 料 零 部 件 制 造 工 业 的 下
列 部 件 中 得 到 设 计 与 应 用 : 端 组 前
车前 端支架 采用 3% 0 长玻纤 的L T— F
P 塑 料注射 成型 , P 把散 热器 、 叭、 喇 冷
凝器 、 托架等 约 2 个前 端部 件都 整合 0
件( d l r r nt e d )保 险杠 Mo u a f o n s、 支架 ( mp r e ms、 Bu e b a )仪表板 支架
“ 挂 ” 为一 个 系统 集成 零部 件 , 悬 成 使
L T塑料粒料生 产技术制 备汽车塑料 F 零部件产 品 。
汽车质量 大大减 轻 , 降低了成本 , 以 与 前使用 的G MT 塑料零 部件相 比 , 质量
减轻 3 %, 耗 下 降 3 2 节 能减 排 0 油 .%, 综合效率 降低 2 7 .%。
( ah or ar r 、 椅框 架( a D sb ad cri s 座 e) S t e
fa s、 r me )车底防护板 ( Und r d
展开阅读全文