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長纖維增強熱塑性材料加工與應用

文章出處：網絡責任編輯：管理員人氣：發表時間：2015-09-10【大中小】

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慧聰塑料網訊： LFT的概念 copyright 123456

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

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復合材料的機械特性與增強用纖維的長度有關，因此長寬比（纖維長度和直徑之比）代表著增強性能的高低。使用普通的直徑為10～20微米的纖維，長寬比100所對應的纖維長度為1～2毫米。“長”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毫米長的纖維被認為是長纖維。在標準注射成型工藝中，所得纖維平均長度小于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”纖維。在擠壓成型中，可以得到的長寬比為1000（10毫米）或更高的纖維。內容來自123456

LFT的加工工藝 123456

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

在最初的LFT生產中，通常使用樹脂加LFT-G長纖維小球，通過注塑工藝來完成最終的產品，由于LFT-G長纖維小球的纖維長度是有限度的，因此最終的LFT產品性能仍然受到限制，近年來，LFT-D-ILC工藝技術成為LFT產品的代表性加工工藝。內容來自123456

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

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為降低粗紗的相互作用，線軸被放在特別設計的粗紗架上。每一條粗紗分別通過一個特殊的塑料管引導，避免了摩擦和靜電排斥。每條粗紗均由一個傳感器監測。

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粗紗通過管子被加入一個預熱設備中，它們被鋪展在已加熱的鐵桿上。溫度不應再高以防止玻璃纖維被損壞。通過一個特別設計的界面，纖維在進入配混擠塑機時在熔融聚合物中形成取向的排列。

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配混機是一個共轉、交叉和自清潔的設備，抽氣在26D（26×直徑）、真空輔助或大氣壓下發生。添加劑可以利用一個側向給料設備在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指數（MFI）。 copyright 123456

混煉擠塑機連續地供應塑化原料，在成型溫度下，縫型模頭擠出塊狀模塑原料到一個完全自動化的傳送帶上。傳送帶被一個加熱通道覆蓋以防止擠出的塊狀模塑原料表面溫度下降。當塊狀模塑原料被處理機械手抓住時，加熱通道打開。

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塊狀模塑原料被輸送到壓制成型設備中，此設備完成BMC或者SMC工藝的工作，如果需要進一步加工處理，則進入下一個工序。

LFT的優勢本文來自123

1，和普通纖維增強材料制品比較，力學性能得到大幅度提高。 123456

2，和普通的SMC或者BMC比較，自動化程度提高。

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3，制品質量非常穩定。

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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整。這是通過計算機控制的重量分析進料器和螺桿轉速或加入混合擠出機中的大量粗紗實現的。 123456

LFT的主要應用

長纖維增強熱塑性材料（LFT）一直在汽車工業中用在半結構應用領域。它們的主要優點是誘人的成本/性能比和相對較低的密度。歐洲ELV（endoflifevehicle）立法推動了這種材料的發展，該立法促進了再循環，因而也促進了熱塑性材料對熱固性材料的取代。

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LFT的回收

相對于回收LFT材料的直接再處理，LFT-D-ILC和定制LFT工藝具有更經濟和更環保的優勢。生產廢棄物和結束生命周期的部件可以加以利用。經過破碎，初期金屬部件和粒子，通過單螺桿造粒設備，生產出最適合的粒子尺寸。

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LFT的展望 copyright 123456

LFT在汽車中的應用快速增多。直接技術例如帶有在線配混功能的LFT-D-ILC工藝，顯示了最高的增長速度。除了經濟上的吸引力，它們的主要優勢是材料可以在其中配混的靈活性。連續可變的纖維含量、不同類型的纖維，再加上工程塑料，打開了潛在的應用領域。

為滿足半結構部件的組件要求，專門用于承重部件的織物增強材料可以整合在LFT-D/ILC技術的進一步發展之中，稱為特制LFT。原型部件顯示，增強的特制LFT部件是金屬/聚合物混合結構的一個重要選擇。

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使用無漆薄膜成型（PFM）工藝制備的外部車身板的實現為LFT打開了新的市場。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。內容來自123456

研究的主要目的是使用壓縮模塑進行大表面積部件的模具均勻填充技術，避免纖維的破壞和注射點表面的澆口痕跡。壓縮模塑帶來的短循環時間和薄壁厚，還有增強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行材料改性為LFT-D/ILC技術帶來了廣闊的發展潛力，從而產生大量潛在應用的特制材料配方。

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