長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料加工與應(yīng)用

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慧聰塑料網(wǎng)訊： LFT的概念 copyright 123456

LFT，長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料，英文是Long Fiber reinforced Thermoplastics，是和普通的纖維增強(qiáng)熱塑性材料相比較而言的，通常情況下，纖維增強(qiáng)熱塑性材料中的纖維長(zhǎng)度為小于1毫米，而LFT中，纖維的長(zhǎng)度一般大于2毫米，目前的加工工藝，已經(jīng)能夠?qū)FT中的纖維長(zhǎng)度保持在5毫米以上。

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復(fù)合材料的機(jī)械特性與增強(qiáng)用纖維的長(zhǎng)度有關(guān)，因此長(zhǎng)寬比（纖維長(zhǎng)度和直徑之比）代表著增強(qiáng)性能的高低。使用普通的直徑為10～20微米的纖維，長(zhǎng)寬比100所對(duì)應(yīng)的纖維長(zhǎng)度為1～2毫米。“長(zhǎng)”纖維的定義是比較含糊的，通常取決于成型工藝。注射成型后部件中大約2毫米長(zhǎng)的纖維被認(rèn)為是長(zhǎng)纖維。在標(biāo)準(zhǔn)注射成型工藝中，所得纖維平均長(zhǎng)度小于1毫米，然而，在LFT注射成型中，部件中可以得到平均2～3毫米的“長(zhǎng)”纖維。在擠壓成型中，可以得到的長(zhǎng)寬比為1000（10毫米）或更高的纖維。 內(nèi)容來自123456

LFT的加工工藝 123456

隨著加工工藝的不同，LFT的纖維長(zhǎng)度也不同。沖擊性能尤其依賴于纖維長(zhǎng)度，因此就機(jī)械性能而言，壓縮成型工藝顯著優(yōu)于注射成型。通常，部件中大約平均5～20毫米長(zhǎng)的纖維被認(rèn)為是長(zhǎng)纖維。 123,123

在最初的LFT生產(chǎn)中，通常使用樹脂加LFT-G長(zhǎng)纖維小球，通過注塑工藝來完成最終的產(chǎn)品，由于LFT-G長(zhǎng)纖維小球的纖維長(zhǎng)度是有限度的，因此最終的LFT產(chǎn)品性能仍然受到限制，近年來，LFT-D-ILC工藝技術(shù)成為L(zhǎng)FT產(chǎn)品的代表性加工工藝。 內(nèi)容來自123456

LFT-D-ILC稱為長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料在線模壓成型工藝技術(shù)，英文是LongFiberreinforcedThermoplastics－Directprocessing－InLineCompounding。加工過程如圖所示。這種工藝，在線配混系統(tǒng)集成在成型工藝中，基體顆粒和添加劑被輸送到重量分析給料單元組合中，該單元根據(jù)部件的機(jī)械性能要求確保適度的混合。通常，著色劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑和交聯(lián)劑會(huì)提供一個(gè)合適的配方。熔融化合物通過一個(gè)模頭直接進(jìn)入配混擠出機(jī)（雙螺桿）的開口處。這是加入玻璃粗紗的地方。

為降低粗紗的相互作用，線軸被放在特別設(shè)計(jì)的粗紗架上。每一條粗紗分別通過一個(gè)特殊的塑料管引導(dǎo)，避免了摩擦和靜電排斥。每條粗紗均由一個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)。

粗紗通過管子被加入一個(gè)預(yù)熱設(shè)備中，它們被鋪展在已加熱的鐵桿上。溫度不應(yīng)再高以防止玻璃纖維被損壞。通過一個(gè)特別設(shè)計(jì)的界面，纖維在進(jìn)入配混擠塑機(jī)時(shí)在熔融聚合物中形成取向的排列。

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配混機(jī)是一個(gè)共轉(zhuǎn)、交叉和自清潔的設(shè)備，抽氣在26D（26×直徑）、真空輔助或大氣壓下發(fā)生。添加劑可以利用一個(gè)側(cè)向給料設(shè)備在14D部位加入。擠出壓力大約是40－60巴（4－6MPa），依賴于聚合物的融化流動(dòng)指數(shù)（MFI）。 copyright 123456

混煉擠塑機(jī)連續(xù)地供應(yīng)塑化原料，在成型溫度下，縫型模頭擠出塊狀模塑原料到一個(gè)完全自動(dòng)化的傳送帶上。傳送帶被一個(gè)加熱通道覆蓋以防止擠出的塊狀模塑原料表面溫度下降。當(dāng)塊狀模塑原料被處理機(jī)械手抓住時(shí)，加熱通道打開。

塊狀模塑原料被輸送到壓制成型設(shè)備中，此設(shè)備完成BMC或者SMC工藝的工作，如果需要進(jìn)一步加工處理，則進(jìn)入下一個(gè)工序。

 LFT的優(yōu)勢(shì) 本文來自123

1，和普通纖維增強(qiáng)材料制品比較，力學(xué)性能得到大幅度提高。 123456

2，和普通的SMC或者BMC比較，自動(dòng)化程度提高。

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3，制品質(zhì)量非常穩(wěn)定。

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4，LFT-D-ILC工藝，玻璃纖維含量和模塑材料的組成可以按需求在線調(diào)整。這是通過計(jì)算機(jī)控制的重量分析進(jìn)料器和螺桿轉(zhuǎn)速或加入混合擠出機(jī)中的大量粗紗實(shí)現(xiàn)的。 123456

LFT的主要應(yīng)用

長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料（LFT）一直在汽車工業(yè)中用在半結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域。它們的主要優(yōu)點(diǎn)是誘人的成本/性能比和相對(duì)較低的密度。歐洲ELV（endoflifevehicle）立法推動(dòng)了這種材料的發(fā)展，該立法促進(jìn)了再循環(huán)，因而也促進(jìn)了熱塑性材料對(duì)熱固性材料的取代。

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LFT的回收

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相對(duì)于回收LFT材料的直接再處理，LFT-D-ILC和定制LFT工藝具有更經(jīng)濟(jì)和更環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。生產(chǎn)廢棄物和結(jié)束生命周期的部件可以加以利用。經(jīng)過破碎，初期金屬部件和粒子，通過單螺桿造粒設(shè)備，生產(chǎn)出最適合的粒子尺寸。

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LFT的展望 copyright 123456

LFT在汽車中的應(yīng)用快速增多。直接技術(shù)例如帶有在線配混功能的LFT-D-ILC工藝，顯示了最高的增長(zhǎng)速度。除了經(jīng)濟(jì)上的吸引力，它們的主要優(yōu)勢(shì)是材料可以在其中配混的靈活性。連續(xù)可變的纖維含量、不同類型的纖維，再加上工程塑料，打開了潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。

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為滿足半結(jié)構(gòu)部件的組件要求，專門用于承重部件的織物增強(qiáng)材料可以整合在LFT-D/ILC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展之中，稱為特制LFT。原型部件顯示，增強(qiáng)的特制LFT部件是金屬/聚合物混合結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要選擇。

使用無漆薄膜成型（PFM）工藝制備的外部車身板的實(shí)現(xiàn)為L(zhǎng)FT打開了新的市場(chǎng)。巴斯夫、Dieffenbacher和FraunhoferInstitutFurChemischeTechnologie公司合作研究了平滑表面膜與苯乙烯共聚物（例如ABS、SAN）基LFT反壓成型的化合物。 內(nèi)容來自123456

研究的主要目的是使用壓縮模塑進(jìn)行大表面積部件的模具均勻填充技術(shù)，避免纖維的破壞和注射點(diǎn)表面的澆口痕跡。壓縮模塑帶來的短循環(huán)時(shí)間和薄壁厚，還有增強(qiáng)的沖擊性能同樣具有吸引力。加入礦物填料或使用合成的人工或自然纖維以及碳纖維進(jìn)行材料改性為L(zhǎng)FT-D/ILC技術(shù)帶來了廣闊的發(fā)展?jié)摿?，從而產(chǎn)生大量潛在應(yīng)用的特制材料配方。

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