輕型PP玻璃纖維復(fù)合材料的具體應(yīng)用介紹

　  瑞士Quardrant Plastics Composites (QPC)公司推出了一系列輕型的增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LWRT)，包括片材和預(yù)制坯料，商品名為Symalite。由于LWRT復(fù)合材料密度較小，其每單位重量產(chǎn)生的硬度要比傳統(tǒng)的玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性（GMT）片材高，同時(shí)，這種材料與金屬、GMT以及傳統(tǒng)的PP和尼龍長纖維熱塑性(LFT)復(fù)合物相比，具有可減輕重量、設(shè)計(jì)更靈活以及成本更低的優(yōu)勢，因此使其成為輕型GMT 復(fù)合材料的理想替代品。

    據(jù)QPC公司介紹，通過采用低壓成型技術(shù)，這種新型復(fù)合材料很容易粘附于織物、紗布、泡沫材料、干粉涂膜以及堅(jiān)固的PP表面，因此可以很方便地進(jìn)行模內(nèi)裝飾。此外，還可以利用一種粘附薄膜而使Symalite材料粘接在涂鋁線圈的片材上，目前，QPC公司正在考慮將這種鋁/塑層壓制件用于制造汽車的車頂模塑件。

    Symalite復(fù)合材料適合于制造汽車車底屏蔽防護(hù)裝置、承重板、車頂內(nèi)襯、車門裝飾、行李架、車頂模塑件、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋以及車后行李箱蓋等。

    新穎的生產(chǎn)工藝

    通常，GMT 復(fù)合材料片材是由PP粉末和切碎的玻璃纖維復(fù)合而成。與GMT復(fù)合材料的制造工藝所不同的是，QPC公司的LWRT輕型復(fù)合材料是采用織物生產(chǎn)所用的干工藝技術(shù)來生成由PP和玻璃纖維摻和的毛狀物。在連續(xù)生產(chǎn)過程中，該摻和毛狀物被加熱到高于PP熔點(diǎn)的溫度，再將其層壓到粘接膜或純PP膜的表面層，較后切成坯料。考慮到使用被切碎的過短的玻璃纖維模制零件時(shí)往往會(huì)發(fā)生樹脂從纖維中分離的現(xiàn)象，因此該公司選用了長度為78mm的玻璃纖維以生成防止分離的3D 基質(zhì)。QPC公司聲稱，該工藝可使玻璃纖維很好地分布在PP中，同時(shí)也能很好地控制材料的膨松過程。

    當(dāng)片材遇熱時(shí)會(huì)膨松擴(kuò)展而使厚度達(dá)到原來的5倍，這是因?yàn)椴ＡЮw維由壓縮狀態(tài)的固結(jié)坯料中舒展開來所導(dǎo)致的。因此，QPC公司通過改變玻璃纖維的含量來調(diào)整片材的膨松度。一般，當(dāng)玻璃纖維含量較高時(shí)，膨松度會(huì)增加，密度減小，從而使較終產(chǎn)品的比硬度（硬度與重量之比）升高。

    在用Symalite坯料制作產(chǎn)品時(shí)，QPC公司采用了低壓“熱沖壓”工藝。該工藝使用了一種雙面型鋁質(zhì)板模具，據(jù)說，該模具的成本和研制周期都比鋼質(zhì)模具要少得多。使用這種模具以后，坯料在成型過程中只產(chǎn)生很小的變形，所生產(chǎn)出的較終制品在不同的壁厚處具有不同的強(qiáng)度，厚的地方通常是硬度很高，而薄的地方雖然硬度不高但抗拉強(qiáng)度卻很高。

    在德國，QPC公司能夠生產(chǎn)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(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了商品化。其中，40%玻璃纖維含量的片材適合于制造車底屏蔽裝置、承重板以及可開式車頂；55%玻璃纖維含量的片材適合于制造車頂內(nèi)襯。以上這些層壓制件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸有22 in、30 in、45 in和90in（1in=25.4mm），當(dāng)然也可以按照要求進(jìn)行定制。

    商業(yè)應(yīng)用的成功

    位于德國曼海姆市的 Seeber AG公司用Symalite復(fù)合材料為BMW公司制造了車底屏蔽防護(hù)裝置，這是該材料首次成功地實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。這種車底屏蔽防護(hù)裝置是由4個(gè)玻璃纖維含量為40%的Symalite部件組成。由于它們是用未增強(qiáng)的PP膜從2個(gè)面層壓而成的，因此其耐沖擊、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%，阻力系數(shù)也得到了減小，而且這種產(chǎn)品還具有良好的消音功能。

    據(jù)介紹，制造該裝置的模具是一個(gè)包括4部分組件的多腔模具，該模具中帶有一個(gè)可在成型過程中給產(chǎn)品鉆洞的輔助機(jī)械裝置。當(dāng)把79in x 73in（1in=25.4mm）大小的坯料送入該多腔模具后，在不到60s的工作周期內(nèi)即可完成對上述4部分組件的模制。

    同BMW 公司原來的車底屏蔽防護(hù)裝置相比，Seeber AG公司用Symalite復(fù)合材料制造的這種部件的重量并沒有明顯的降低，但其較大的優(yōu)勢是可以充分利用產(chǎn)品不同厚度處所具有的功能，例如，產(chǎn)品中央部分的厚度為4mm，從而優(yōu)化了比硬度值，同時(shí)具有降噪的功能，而周邊的厚度只有1mm，從而提高了接合力和密封強(qiáng)度。

    目前，QPC公司已經(jīng)開始了將其復(fù)合材料應(yīng)用于汽車和越野車的外部車板方面的研究和開發(fā)工作。他們的研究重點(diǎn)是將預(yù)噴制的鋁層粘附在SymaLite 材料的核心上，以制成汽車車頂模塑件。由于鋁材襯里的熱膨脹系數(shù)（CLTE）與SymaLite復(fù)合材料的CLTE值相差無幾，因此可以減少該制件的彎曲變形。同時(shí)，涂鋁線圈還可以減輕產(chǎn)品的重量。