瑞士QuardrantPlasticsComposites(QPC)公司推出了一係列輕型的增強熱塑性複合材料(LWRT),包括片材和預製坯料,商品名為Symalite。由於LWRT複合材料密度較小,其每單位重量產生的硬度要比傳統的玻璃纖維氈增強熱塑性(GMT)片材高,同時,這種材料與金屬、GMT以及傳統的PP和尼龍長纖維熱塑性(LFT)複合物相比,具有可減輕重量、設計更靈活以及成本更低的優勢,因此使其成為輕型GMT複合材料的理想替代品。
據QPC公司介紹,通過采用低壓成型技術,這種新型複合材料很容易粘附於織物、紗布、泡沫材料、幹粉塗膜以及堅固的PP表麵,因此可以很方便地進行模內裝飾。此外,還可以利用一種粘附薄膜而使Symalite材料粘接在塗鋁線圈的片材上,目前,QPC公司正在考慮將這種鋁/塑層壓製件用於製造汽車的車頂模塑件。
Symalite複合材料適合於製造汽車車底屏蔽防護裝置、承重板、車頂內襯、車門裝飾、行李架、車頂模塑件、發動機蓋以及車後行李箱蓋等。
新穎的生產工藝
通常,GMT複合材料片材是由PP粉末和切碎的玻璃纖維複合而成。與GMT複合材料的製造工藝所不同的是,QPC公司的LWRT輕型複合材料是采用織物生產所用的幹工藝技術來生成由PP和玻璃纖維摻和的毛狀物。在連續生產過程中,該摻和毛狀物被加熱到高於PP熔點的溫度,再將其層壓到粘接膜或純PP膜(mo)的(de)表(biao)麵(mian)層(ceng),最(zui)後(hou)切(qie)成(cheng)坯(pi)料(liao)。考(kao)慮(lv)到(dao)使(shi)用(yong)被(bei)切(qie)碎(sui)的(de)過(guo)短(duan)的(de)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)模(mo)製(zhi)零(ling)件(jian)時(shi)往(wang)往(wang)會(hui)發(fa)生(sheng)樹(shu)脂(zhi)從(cong)纖(xian)維(wei)中(zhong)分(fen)離(li)的(de)現(xian)象(xiang),因(yin)此(ci)該(gai)公(gong)司(si)選(xuan)用(yong)了(le)長(chang)度(du)為(wei)78mm的玻璃纖維以生成防止分離的3D基質。QPC公司聲稱,該工藝可使玻璃纖維很好地分布在PP中,同時也能很好地控製材料的膨鬆過程。
當片材遇熱時會膨鬆擴展而使厚度達到原來的5倍,這是因為玻璃纖維由壓縮狀態的固結坯料中舒展開來所導致的。因此,QPC公gong司si通tong過guo改gai變bian玻bo璃li纖xian維wei的de含han量liang來lai調tiao整zheng片pian材cai的de膨peng鬆song度du。一yi般ban,當dang玻bo璃li纖xian維wei含han量liang較jiao高gao時shi,膨peng鬆song度du會hui增zeng加jia,密mi度du減jian小xiao,從cong而er使shi最zui終zhong產chan品pin的de比bi硬ying度du(硬度與重量之比)升高。
在用Symalite坯料製作產品時,QPC公司采用了低壓“熱衝壓”工(gong)藝(yi)。該(gai)工(gong)藝(yi)使(shi)用(yong)了(le)一(yi)種(zhong)雙(shuang)麵(mian)型(xing)鋁(lv)質(zhi)板(ban)模(mo)具(ju),據(ju)說(shuo),該(gai)模(mo)具(ju)的(de)成(cheng)本(ben)和(he)研(yan)製(zhi)周(zhou)期(qi)都(dou)比(bi)鋼(gang)質(zhi)模(mo)具(ju)要(yao)少(shao)得(de)多(duo)。使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)模(mo)具(ju)以(yi)後(hou),坯(pi)料(liao)在(zai)成(cheng)型(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)隻(zhi)產(chan)生(sheng)很(hen)小(xiao)的(de)變(bian)形(xing),所(suo)生(sheng)產(chan)出(chu)的(de)最(zui)終(zhong)製(zhi)品(pin)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)壁(bi)厚(hou)處(chu)具(ju)有(you)不(bu)同(tong)的(de)強(qiang)度(du),厚(hou)的(de)地(di)方(fang)通(tong)常(chang)是(shi)硬(ying)度(du)很(hen)高(gao),而(er)薄(bo)的(de)地(di)方(fang)雖(sui)然(ran)硬(ying)度(du)不(bu)高(gao)但(dan)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)卻(que)很(hen)高(gao)。
在德國,QPC公司能夠生產出玻璃纖維含量為20%~60%的片材,目前玻璃纖維含量等級為40%~55%的產品已實現了商品化。其中,40%玻璃纖維含量的片材適合於製造車底屏蔽裝置、承重板以及可開式車頂;55%玻璃纖維含量的片材適合於製造車頂內襯。以上這些層壓製件的標準尺寸有22in、30in、45in和90in(1in=25.4mm),當然也可以按照要求進行定製。
商業應用的成功
位於德國曼海姆市的SeeberAG公司用Symalite複合材料為BMW公司製造了車底屏蔽防護裝置,這是該材料首次成功地實現了商業化應用。這種車底屏蔽防護裝置是由4個玻璃纖維含量為40%的Symalite部件組成。由於它們是用未增強的PP膜從2個麵層壓而成的,因此其耐衝擊、耐磨損以及防潮能力都得到了提高。與過去的GMT組件相比,其重量減輕了30%,阻力係數也得到了減小,而且這種產品還具有良好的消音功能。
據介紹,製造該裝置的模具是一個包括4部分組件的多腔模具,該模具中帶有一個可在成型過程中給產品鑽洞的輔助機械裝置。當把79inx73in(1in=25.4mm)大小的坯料送入該多腔模具後,在不到60s的工作周期內即可完成對上述4部分組件的模製。
同BMW公司原來的車底屏蔽防護裝置相比,SeeberAG公司用Symalite複(fu)合(he)材(cai)料(liao)製(zhi)造(zao)的(de)這(zhe)種(zhong)部(bu)件(jian)的(de)重(zhong)量(liang)並(bing)沒(mei)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)降(jiang)低(di),但(dan)其(qi)最(zui)大(da)的(de)優(you)勢(shi)是(shi)可(ke)以(yi)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)產(chan)品(pin)不(bu)同(tong)厚(hou)度(du)處(chu)所(suo)具(ju)有(you)的(de)功(gong)能(neng),例(li)如(ru),產(chan)品(pin)中(zhong)央(yang)部(bu)分(fen)的(de)厚(hou)度(du)為(wei)4mm,從而優化了比硬度值,同時具有降噪的功能,而周邊的厚度隻有1mm,從而提高了接合力和密封強度。
目前,QPC公司已經開始了將其複合材料應用於汽車和越野車的外部車板方麵的研究和開發工作。他們的研究重點是將預噴製的鋁層粘附在SymaLite材料的核心上,以製成汽車車頂模塑件。由於鋁材襯裏的熱膨脹係數(CLTE)與SymaLite複合材料的CLTE值相差無幾,因此可以減少該製件的彎曲變形。同時,塗鋁線圈還可以減輕產品的重量。 |