——LFT-D纖維復合材料在線模壓成型

一、工藝簡介

LFT-D成型工藝(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct)是一種新的長纖維增強熱塑性復合材料工藝技術，是長纖維增強熱塑性復合材料在線直接生產(chǎn)制品的一種工藝技術。

二、工藝特點

相較于GMT和LFT-G這兩種依賴于半成品板材或粒料的生產(chǎn)工藝，LFT-D技術在材料的選擇上更加靈活，是直接利用聚合物母粒和玻璃纖維進行日常生產(chǎn)，省去了制板或造粒的中間過程，降本的同時使得制品在原材料的選擇上更為便捷和實用。聚合物粒料可根據(jù)產(chǎn)品需求及生產(chǎn)中發(fā)生的不良狀況進行快速調(diào)整和轉(zhuǎn)換，增強所用纖維可依照機械性能需要改變配方含量和長度，對于整車廠提出的某些特殊物理性能和某些特殊特性，如熱穩(wěn)定性、阻燃性、耐熱老化性、著色性、耐吸水性等，則可通過直接在線添加其他改性助劑改善最終制品性能。針對不同需求的產(chǎn)品，LFT-D生產(chǎn)工藝將獲得其獨一無二的材料配方，且能適應絕大多數(shù)制件的性能要求。

 

三、工藝過程

LFT-D典型的工藝過程是聚合物粒料和助劑被輸送到計量與供料單元中，該單元根據(jù)初始程序設定確保按設計的比例供料。按比例計量的原料進入雙螺桿擠出機進行塑化、混合，其熔融聚合物通過一個薄膜模頭形成類似瀑布的聚合物薄膜，直接進入雙螺桿擠出機的開口處。玻璃纖維則通過特別設計的紗架，經(jīng)過預熱、分散等程序被引入到聚合物薄膜的上方，與薄膜匯合一同進入到第二級雙螺桿擠出機中，進行玻璃纖維浸漬、切割、混合，形成連續(xù)料塊，由雙螺桿玻纖塑料混合擠出機前端的切割刀具切割成符合制品成型面積的料塊，傳送帶傳送之適當位置，然后送入模具中低溫成型，整個過程一般為30-50秒，相較于GMT成型具有極大的加工成本優(yōu)勢。

工藝流程圖：

 

三、性能特點

（1）輕質(zhì)高強。LFT的密度為1.1g/cm³左右，僅為鋼材的1/5-1/7，拉伸強度50-120MPa，彎曲強度90-120MPa；

（2）熱性能。一般塑料的使用溫度為50～100℃，使用玻璃纖維增強后，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；線膨脹系數(shù)比未增強的塑料低25%-50%，導熱系數(shù)為0.3-0.36W/(m·K)，與熱固性復合材料十分相近；

（3）耐化學腐蝕性。該特性主要由基體材料的性能決定，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(jù)LFT的使用環(huán)境和介質(zhì)條件，對基體樹脂進行優(yōu)選；

（4）良好的介電性能。LFT不反射無線電波，透過微波性能良好。在LFT中加入導電材料可改善其導電性能，防止產(chǎn)生靜電。作為與GMT同期競爭的新的工藝技術，LFT-D制品在很大程度可媲美GMT所帶來的極佳應用性能。

 

四、經(jīng)濟優(yōu)勢

（1）原材料的直接在線生產(chǎn)模式極大降低了最終制品的成本，避免了半成品較高的采購及相關物流倉儲成本；

（2）由于生產(chǎn)所需原材料為直接采購，原料的快速變更可彌補半成品原料采購所帶來的周期長、管理費用高的問題，間接降低了生產(chǎn)成本

（3）加工過程中原料占用量低——低啟動消耗，解決了壓制初期原材料損耗的問題

（4）利用塑化料余溫立即模壓成型，消除了半成品板材二次加熱所產(chǎn)生的能量損耗，且生產(chǎn)過程全部由程序控制，生產(chǎn)線自動運行，顯著降低整體能耗；

（5）熱塑性LFT材料為可回收塑料，LFT生產(chǎn)線可在線處理回收材料，環(huán)保的同時也帶來了極佳的經(jīng)濟效益；

（6）減少了大量人工操作，勞動力成本降幅可觀。

 

五、技術優(yōu)勢

（1）配方調(diào)整更靈活多樣，只需對LFT-D生產(chǎn)線設備做相應調(diào)整，即可使用PP、PA6、PET、ABS、PC等不同聚合物粒料，并且對于不同產(chǎn)品的特殊要求可現(xiàn)場快速調(diào)整原料比例。

（2）玻璃纖維作為復合材料制作中保證機械性能的重要組分，連續(xù)可調(diào)的成型技術將大大優(yōu)化制品的性能；

（3）最終制品保留了超過20mm的玻纖長度，解決了大批量快速生產(chǎn)中玻纖長度過短帶來的機械強度過低的問題；

（4）出色的混料工藝，可保證玻纖與塑料充分混合，即使在筋肋部也能夠保證均勻的纖維分布；

（5）優(yōu)越的流動性，極大改善了制品的表面質(zhì)量；

（6）LFT-D設備的高度自動化，保證了制品的質(zhì)量穩(wěn)定性。

 

六、應用領域

（1）應用范圍

當前，LFT-D生產(chǎn)技術最主要的應用領域仍然是汽車制造方面。在汽車輕量化進程中，在保證汽車安全性的前提下，整車重量每減輕10%，常規(guī)燃油效率可提高6%-8%，復合材料替代金屬材料已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流趨勢。作為汽車產(chǎn)業(yè)輕量化中的領先技術，LFT-D熱塑性復合材料已在眾多知名整車廠得以應用，目前制造模式較為成熟的零部件有前端模塊、保險杠支架、儀表板骨架、座椅骨架、車底防護板、內(nèi)飾件支架、車輪罩、蓄電池托盤、雜物箱蓋、后掀背門、備胎箱等。

（2）應用實例

底部防護板底部導流板

車底護板早期是附裝在白車身上用于保護重要組件的一些小板，后由于80年代末90年代初，德國制定了非常嚴格的車輛噪聲防護法，使得其演變成覆蓋整個底盤的大板。隨著底部護板的發(fā)展，其形狀也從簡單平板變得更加復雜，功能開始兼具吸音、隔熱、防腐蝕、高剛性、高沖擊強度等性能。材料則由鋼材、鋁材演變?yōu)镚MT，直至90年代晚期產(chǎn)生了成本更低、成型方式更為靈活的在線配混直接LFT-D技術，還有部分生產(chǎn)廠家開始使用纖維高度膨松的輕質(zhì)高強熱塑性塑料LWRT，其韌性不及傳統(tǒng)GMT但比剛度很高，并具有優(yōu)良的吸聲性能。汽車底護板的制造及應用已經(jīng)較為成熟，諸多車型甚至電動汽車中都有使用。

前端模塊

傳統(tǒng)的汽車前端模塊是由幾十個零部件供應商將鈑金件送至整車廠，然后進行總裝，由于前端模塊很重，對于總裝線裝配效率和生產(chǎn)節(jié)拍的要求很高?，F(xiàn)在，使用LFT技術并配合零部件模塊化生產(chǎn)模式，將照明、冷卻、減震等組件提前組裝，形成前端模塊總成后再送至整車廠，已經(jīng)成為了一個新的供應模式。

華誠模具，專業(yè)提供（LFT-D）長纖維增強熱塑性復合材料在線模壓成型的一體化工藝技術及成套裝備方案，為客戶量身打造LFT-D模壓成型工藝，設計并承建整條LFT-D生產(chǎn)線，實現(xiàn)全自動化。

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