LFT材料未來汽車內飾生力軍

2022-12-16 07:45:05 字數 2836 閱讀 9749

為充分發揮注塑成型生產效率高、成本低的優勢,努力將斷纖程度降至最低,20世紀80年代初lft-g誕生。lft-g製品生產的工藝與gmt相似,也需要兩個成熟的工藝,即長顆粒的成型和製品的注塑成型或壓塑成型。

lft-g粒料的直徑大約為3mm,長度有12mm和25mm兩種,其中12mm左右長度的粒料主要用於注塑成型,而25mm左右長度的粒料主要用於壓塑成型。在lft-g粒料注塑成型過程中,儘管注塑成型機經過很多改良,但限於注塑工藝原因,在最後的製成品中纖維只能達到3.2~6.

4mm。雖然這個長度比frtp注塑成型的纖維長,產品的抗衝擊效能也明顯提高,但是比lft-d注塑或者壓塑成型的纖維要短,強度和抗衝擊性也比lft-d差。下圖為用lft-g生產的2004起亞cerato混合結構前端框架。

3、lft-d

lft-d是長纖維增強熱塑性複合材料**直接生產製品的一種工藝技術,它區別於gmt和lft-g的關鍵因素是半成品步驟被省去了,在材料的選擇上也更加靈活。在lft-d技術中,不僅纖維的含量和長度,而且連其基體聚合物也可以直接調整到最終部件的要求。通過新增劑的用量多少可以改變和影響製品的機械效能和特殊應用材料的特性,如熱穩定性、著色性、紫外穩定性以及纖維與基體的粘結特性等,這也意味著每一種特殊應用都可以通過lft-d獲得其獨特的材料配方。

lft-d典型的工藝是聚合物基體顆粒和新增劑被輸送到重量分析給料單元組合中,該單元根據部件的機械效能要求確保適度的混合。經混合後的原料進入雙螺桿擠塑機塑化,其熔融化合物通過乙個薄膜模頭形成類似瀑布的聚合物薄膜,直接進入雙螺桿混煉擠塑機的開口處。而玻璃纖維粗紗則通過特別設計的粗紗架,經過預熱、分散等程式被引入到聚合物薄膜的頂端,與薄膜匯合一同進入到雙螺桿擠塑機中,由螺桿切割粗紗,並把它們柔和地混合到預熔的聚合物當中,然後直接送入壓制模具中成型.

lft-d的優點主要體現在兩方面:一是降低了成本。由於是一步法生產,lft-d生產的大型結構件比二步法生產的gmt或lft-g壓制件的成本低20%~50%;二是製品綜合性能優異。

lft-d壓制成型製品的抗衝擊效能比gmt略低,但由於比lft-g成型後的纖維長很多,因此其抗衝擊效能明顯高於lft-g。另外,據大量的研究表明,lft-d注塑的生產率比標準的lft-g粒料高,因為lft-d低的塑化要求改善了纖維發生斷纖的狀況。對於成型週期超過1min的部件用lft-d注塑裝置在30s內就能完成。

lft除了具有熱塑性塑料的特點之外,還由於混配了長玻纖,使其產生了更為優良的機械物理效能和力學效能。其特點如下:

1、密度小、強度高。lft的密度為1.1~1.6g/cm3,僅為鋼材的1/5~1/7,比smc輕1/4~1/3,它能夠以較小的單位質量獲得較高的機械強度。

2、可設計性的自由度大。lft的物理、化學和力學效能都可以通過合理選擇原材料的

種類、配比、加工方法、纖維含量來進行設計。由於熱塑性複合材料的基體材料種模擬熱固性複合材料多很多,因此,其選材設計的自由度也就更大。

3、熱效能提高。一般塑料的使用溫度為50~100℃,用玻璃纖維增強後,可提高到100℃以上,一些特殊的lft使用溫度甚至可提高到200℃以上;線膨脹係數比未增強的塑料低1/4~1/2;成型收縮率小,僅為0.2%,提高了製品的尺寸精度;導熱係數為0.

3~0.36w(m2?k),與熱固性複合材料相近。

4、耐化學腐蝕性。該特性主要由基體材料的效能決定,熱塑性樹脂的種類很多,每種樹脂都有自己的防腐特點,因此,可以根據lft的使用環境和介質條件,對基體樹脂進行優選。

5、良好的介電效能。lft不反射無線電波,透過微波效能良好。在lft中加入導電材料可改善其導電性能,防止產生靜電。

6、廢料能迴圈利用。lft可重複加工成型,廢品和邊角餘料能迴圈利用,不會造成環境汙染。

7、較強的柔韌性、抗衝擊效能,良好的抗破壞能力和阻尼效能。lft在歐美及中國汽車市場的應用

現代****向著以減輕車身自重為主的節能降耗方向發展。當前,國際上已把塑料的用量作為衡量乙個國家****水平的重要標誌之一。輕質高強的lft材料也已從小批量的、少數的汽車零部件的生產擴充套件到大批量的、廣泛的汽車零部件生產,逐步成為製作汽車零部件的主流材料,尤其是在那些機械強度要求高的領域,如前端框架、吸能防撞保險槓、座椅骨架、車身底護板等。

據統計,汽車行業的lft消耗量約佔世界lft行業總消耗量的80%。而在汽車行業中,歐美lft消耗量大約佔95%,其中歐洲佔80%,美國佔15%,如下圖所示。

、90年代初,應該說和歐美相比在時間上相差不多,但是產業化程序和應用開發相對滯後。目前,中國己形成具有自主智財權

的gmt、lft-g和lft-d產品,並形成了一定的生產能力,但在產品質量和品種門類上與世界先進水平還有相當大的距離。在己知的國產汽車中,lft零件原材料90%以上都從歐美、南韓引進,而且其應用主要集中在從歐美、南韓引進的車型中。巨大的市場前景

可以說,lft是汽車複合材料工業中的希望之星。美國principia諮詢公司的市場報告顯示(見下表),2023年全球lft市場需求量約為1.08億kg(2.

39億磅),銷售額為4.5億美元。lft完全可以替代汽車業、工業以及園林草坪業中的壓鑄件、鋼質沖壓金屬件以及短玻纖增強熱塑性複合材料件,但是目前汽車行業仍然是lft主要的應用領域。

汽車中應用lft的零部件主要包括:前端模組框架、車身底護板、儀表臺骨架、蓄電池托架、備胎倉、外罩、抗衝構件及其他。總體上看,2004~2023年lft的市場預計增長率平均可達18%,其中亞洲的增長率最為強勁,約為25%;西歐和北美洲的增長率預計分別可達17%和12%。

表2004~2023年lft產量和增長率

另據專家統計,目前在全世界lft的銷售總額中,gmt約佔52%,lft-g約佔32%,而lft-d僅佔16%。隨著新材料、新工藝、新技術的不斷普及和推廣,專家**除gmt以外,lft的銷售量每年將增長30%,其中lft-d的增長速度會更快。

2023年,中國的汽車產銷已突破700萬輛,超過德國成為世界第三大汽車生產國。從汽車行業的lft消耗量約佔世界lft行業總消耗量的80%這一統計數字來看,中國lft材料大有市場。

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