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【精华·收藏】长玻纤增强材料直接在线生产制品,未来大型改性企业是否会消亡?

目前国内LFT-D在线模压成形装备的技术并不成熟 ,许多国产设备只适合生产一些技术含量较低的产品,所以国内的LFT-D在线模压成形装备都依赖进口,许多国内的生产厂商都采用国外知名厂商的进口设备。

LFT-D工艺是什么?

LFT-D是长纤维增强热塑性复合材料在线直接生产制品的一种工艺技术,它区别于GMT和LFT-G的关键因素是半成品步骤被省去了,在材料的选择上也更加灵活。在LFT-D技术中,不仅纤维的含量和长度,而且连其基体聚合物也可以直接调整到最终部件的要求。类似的工艺,可以点击蓝色链接:【视频】这种工艺大力推广,未来大型改性厂将消亡?


图 LFT-D生产线

长纤维增强热塑性塑料直接在线成型(LFT-D)一直在汽车工业中用在半结构应用领域。它们的主要优点是诱人的成本/性能比和相对较低的密度。在汽车行业中,LFT主要被用于制作结构和半结构部件,如前端模块、保险杠大梁、仪表盘骨架、电池托架、备用轮胎仓、座椅骨架、脚踏板及整体底板等。

图 长玻纤增强塑料应用于汽车各零部件

其中,LFT-PP常用于轿车的发动机罩、仪表板骨架、蓄电池托架、座椅骨架、轿车前端模块、保险杠、行李架、备胎盘、挡泥板、风扇叶片、发动机底盘、车顶棚衬架等;LFT-PA则进一步扩展到引擎盖内,因为LFT-PA不仅硬度高、重量低,而且高玻纤含量使其热膨胀系数几乎与金属相同,能承受引擎带来的高温。因此,长纤维增强热塑性材料成为了未来汽车行业不可缺少的重要材料之一。

   LFT-D材料介绍

1.LFT材料

LFT是英文Long-FiberReinforce Thermoplastic 的简称,即长纤维增强热塑性塑料或习惯称之为长纤维增强热塑性复合材料。

表格1 长玻纤增强PP塑料常见配方

原料

含量

作用

PP

50-80%

MI=25-50g/10min,多为均聚PP,具有优良的拉伸强度与模量


长玻纤

20-40%

无碱玻纤、经偶联剂浸润处理,线密度2400

偶联剂

1-2%

常用为硅烷偶联剂

相容剂

3-7%

常用的马来酸酐接枝相容剂,用以增加玻纤与树脂的相容性

润滑剂

0.5-3%

提高熔体流动性,防止熔体与模具粘连,提升制品的表面光洁度

抗氧剂

0.5-1%

提高制品的抗氧化能力

其他助剂

0-0.5%

如色母粒、抗静电剂等根据产品要求来适当添加

无机填料

0-20%

常见的无机填料有碳酸钙、滑石粉、提供强度或降低成本

2.玻纤长度及分布状态指标

制品达到的各项技术指标如下:玻纤整体呈网状均匀分布。80%玻纤长度>30mm,部分在40mm以上。玻纤分布:偏差值±1%。


图 长玻纤长度及分布状态

3.制品性能及玻纤长度检测


   LFT-D在线模压设备总成

LFT-D在线模压设备主要有混炼挤出系统和在线模压成型系统组成。其中,混炼挤出系统包括:原料计量喂料系统、双螺杆双阶挤出机组、长玻纤分纱系统、切割传输系统;在线模压成型系统包括:机械手、油压成型机。


图 LFT-D在线模压设备组成


LFT-D在线模压装备工艺流程图


图 LFT-D在线模压装备工艺流程图


1.LFT-D在线模压挤出系统介绍

1)LFT-D在线配混工艺系统工作原理

通过原料供给及喂料装置,将原料聚丙烯(PP)、相容剂供给到补料仓内,补料仓与失重秤连锁,按照材料配方比例,采用高精度失重式电子秤喂料器以0.3~0.5%精度计量喂入双螺杆挤出机中。

树脂原料在上阶双螺杆挤出机中完成塑化混炼改性,形成熔融体挤出落入到下阶双螺杆落料口。玻纤采用分纱系统进行分纱处理后进入下阶双螺杆落料口。下阶双螺杆将熔融料对玻纤进行浸润包覆、通过特殊螺杆结构切断和有效分散玻纤,经模头挤出,计量切割后,由保温输送机传送到指定位置,采用机械手或人工放入压机模具压制成型。

整个工艺流程的控制由PLC控制系统完成!

此套配混系统的工艺流程图及相应的设备配置是目前世界最先进的配混系统结构,能充分保障生产出高品质的复合材料制品。

图 LFT-D在线配混工艺系统


2)双螺杆双阶连续混炼机组的特点

     双阶式挤出机上阶的配置为高速高扭矩挤出机,转速可达600rpm;下阶挤出机为低速高扭矩挤出机,根据不同产量配置为75型或85型挤出机。

采用双阶式挤出机,上阶挤出机完成的是热塑性材料的混炼改性,下阶挤出机完成的是将热塑性材料的熔融体与玻纤的包覆、玻纤的剪切、以及玻纤在熔融体内的分布。因此采用双阶挤出机能够更好地更具不同的制品的性能要求灵活调整工艺参数。采用双阶式的工艺能够确保纱纤含量的准确性和挤出系统产量的稳定性。

 3)连续长玻纤预处理系统

连续长玻纤通过分纱系统对长玻纤进行预处理,提高玻纤和树脂的界面结合力,增加玻纤的浸润效果。

4)针对不同玻纤长度优化螺杆设计

精心设计的特殊螺杆元件及合理排列,在完成玻纤有效分散的前提下最大程度地保存了工艺所需的玻纤长度,经测试现有设备80%左右玻纤可以达到10-40mm长度需求。(可根据生产产品的性能不同进行调整)

5)伺服可调机头

机头工作特点:根据加工制品外形要求,可在线进行调整挤出料块的形状,调节方式为伺服控制,模具上下调整范围30mm,宽度为定宽不可调。(可根据生产产品的产量不同进行调整)

6)电气联锁控制柜系统

采用可编程控制器—PLC控制系统,实现了自动化和信息化管理,达到了预期自动化,信息集中化处理的目的。

利用可编程控制器的优点,替换了挤出机设备中大量的元器件。实施采集各种数据,并提供人机界面,使用各种信息得到实时处理,实现自动化管理。对生产线的原料供给、挤出机混炼造粒、以及挤出机的转速、电流、温度、压力和物料的自动计量等进行全程自动控制。

设备自动闭环运行,几种显现了精确数据和精确控制。PLC在挤出机控制中的高速扫错和快速的故障诊断响应和信息的储存,确保了挤出机设备的机械损伤和物料的精确流量,更为客户的产品保留了信息的依据。

7)保温输送系统

定量切割:将螺杆挤出机挤出的LFT料带按产品需要重量切成料块;

精确传送:采用伺服电机控制,满足机械手自动定位抓取;

保温功能:电加热保温罩、保温罩可开合。


图  保温输送系统

  LFT-D在线模压成型装备现场


图 LFT-D在线模压成型装备现场


图 LFT-D在线模压成型装备现场

创新产品:新型LFT-D长纤连续混炼注塑成型一体装备


图 新型LFT-D长纤连续混炼注塑成型一体装备

在线成制品


图 采用LFT-D在线成型系统制备的制品

文章源于江苏诚盟装备股份有限公司,艾邦高分子整理编辑,更多关于LFT-D在线成型的技术问题,可以与江苏诚盟装备股份有限公司王文东联系:13401971122,或者加其微信:

江苏诚盟装备股份有限公司

拥有中国同向双螺杆技术的创始者团队和三十余年不懈开发创新的宝贵经验,集设计、制造与应用技术的综合优势于一体,不仅可提供定型的机组生产线,同时可提供包含各类上下游及外围相关辅机的成套装置交钥匙工程,以及与高分子新材料、新配方、新工艺、新流程相关的关键或成套装备的创新、研发与定制。

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