樹(shù)脂基復(fù)合材料有熱固性和熱塑性之分,前者俗稱玻璃鋼,發(fā)展較早,目前我國(guó)已年產(chǎn)數(shù)十萬(wàn)t左右,目前汽車行業(yè)使用的主要為片狀模塑料(SMC)。熱塑性復(fù)合材料的研究是從20世紀(jì)50年代開(kāi)始,1968年才真正進(jìn)入實(shí)用階段,發(fā)展速度比熱固性復(fù)合材料快得多,熱塑性基體樹(shù)脂品種多,從通用塑料PP到超耐熱樹(shù)脂聚醚酮(PEEK)均可根據(jù)需要進(jìn)行選擇,可以利用不同的加工條件得到所需性能的材料,以滿足各種不同的使用要求。與熱固性復(fù)合材料相比,熱塑性復(fù)合材料以其快速成型特性和可回收利用的優(yōu)勢(shì)日益受到人們的矚目,被稱為21世紀(jì)的”綠色工業(yè)材料”。目前,全世界用量已近100萬(wàn)t,其中90%是玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯及其它熱塑性塑料,其最廣泛的應(yīng)用是制造各類車輛零部件。GMT通常厚1~4mm,可像薄板一樣運(yùn)輸、儲(chǔ)存和成型,與SMC相比:制品成型周期短,是SMC的1/3~1/4,可回收利用,無(wú)二次污染,沖擊韌性好。目前全世界開(kāi)發(fā)、研制GMT片材的公司有:美國(guó)的Azdel、Exxon,西歐的Shell、BASF、Exxon、Chemie、Linz、Arjomari等公司。歐洲GMT的消耗量增長(zhǎng)速度較高,尤其是在大型復(fù)雜的汽車零部件方面,目前用量已超過(guò)30萬(wàn)t/a。
由于片材用不同類型的玻璃纖維氈和熱塑性樹(shù)脂基體可以復(fù)合成多品種多規(guī)格GMT材料,結(jié)構(gòu)不同,其制造工藝也各不相同,采用的工藝有熔融法、懸浮沉淀工藝和靜電吸附熱壓工藝等等。目前,世界范圍內(nèi)玻璃纖維的先進(jìn)技術(shù)高度集中在著名的三大廠商:美國(guó)歐文斯-康寧公司(Owens-Corning)、法國(guó)SaintGobainVetrotex公司、美國(guó)匹茲堡工業(yè)公司PPGIndustries,生產(chǎn)量占世界的80%。
德國(guó)PK公司建立的生產(chǎn)線獲得VW公司的認(rèn)證許可,生產(chǎn)前端托架系列產(chǎn)品,已實(shí)現(xiàn)全線自動(dòng)化生產(chǎn)。該公司在PEINE建廠PKT(PeineKunststoffTechnik),PKT公司有四條生產(chǎn)線生產(chǎn)四種前端托架,年消耗1萬(wàn)tGMT片材。PK同時(shí)開(kāi)拓海外市場(chǎng),在西班牙建立了一個(gè)合資廠生產(chǎn)PP/GMT前端,1994年投產(chǎn),日產(chǎn)前端托架3000個(gè)。PK公司產(chǎn)品80%用于汽車工業(yè), 其主顧包括MercedesBenz、Volkswagen、Audi、BMW、Seat、Man和Bruck。
意大利TGS公司與意大利汽車廠商聯(lián)合開(kāi)發(fā)各種零部件,使用GMT為在意大利生產(chǎn)的新車型加工結(jié)構(gòu)前端、門(mén)內(nèi)層部件和底板。
發(fā)達(dá)國(guó)家立法嚴(yán)格限制汽車噪音,嚴(yán)格的噪音標(biāo)準(zhǔn)迫使西歐國(guó)家所有汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都必須安裝噪音封裝罩。目前這類隔音罩中絕大多數(shù)以GMT為材料,而以SMC、BMC為材料的僅占10%~20%。
許多世界著名的汽車生產(chǎn)廠商和材料供應(yīng)廠商經(jīng)過(guò)多次篩選,選用Azdel的GMT片材,用來(lái)生產(chǎn)隔音罩。Ford、Mercedes-Benz、Porsche、BMW、Audi、VW和Jaguar等公司均有多種車型選用Azdel PP-GMT。
德國(guó)VW公司生產(chǎn)的A4平臺(tái)上所生產(chǎn)的所有轎車、AudiV6轎車的電池托架由GMT制成,材料用量為0.2kg/輛。通用汽車公司推出了EV1電動(dòng)汽車,全車共用塑料225kg,整車采用鋁框架結(jié)構(gòu),僅重1320kg。EV1電動(dòng)汽車DE1電池系統(tǒng)由27個(gè)電池組構(gòu)成,電池托架材料是Exxon公司Taffen牌GMT。
為滿足安全法的要求,保險(xiǎn)杠還有能量吸收層,吸收能量一般采用PU或聚烯烴泡沫層,增強(qiáng)橫梁可以用鋼,也可以用改性高強(qiáng)度SMC或GMT。美國(guó)Azdel GMT用于Jaguar系列車中Jaguar300車保險(xiǎn)杠,廢棄保險(xiǎn)杠經(jīng)回收可與GMT新料按20/80比例摻混使用,性能無(wú)明顯下降。
GMT,既可保證一定的尺寸穩(wěn)定性,又有很強(qiáng)的承載能力。GMT在這一制品上的應(yīng)用越來(lái)越多。儀表板是最主要的內(nèi)飾件,不僅有功能性和裝飾性,而且對(duì)車的安全性也很重要。目前儀表板除了少量使用金屬外,幾乎全部用塑料制造。
德國(guó)Mitras公司有兩條自動(dòng)化GMT制品生產(chǎn)線,生產(chǎn)Audi80車椅背骨架等GMT制品,GMT片材消耗量超過(guò)1萬(wàn)t/a。
奔馳公司生產(chǎn)的新款MercedesC級(jí)轎車前后座椅骨架均采用Azdel牌PP/GMT,整車座椅重量明顯降低,其中后座椅骨架減輕了4kg,且性能與安全性均未降低。采用GMT不僅能大幅度減重,而且使裝配簡(jiǎn)便、快速,在整車內(nèi)節(jié)約空間。
美國(guó)熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)商 斥資2000萬(wàn)美元在韓國(guó)建新工廠美國(guó)熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)商 斥資2000萬(wàn)美元在韓國(guó)建新工廠隸屬于韓國(guó)韓華綜化有限的美國(guó)熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)商HanwhaAzdel公司在6月19日宣布，該公司正斥資2000萬(wàn)美元在韓國(guó)新建一座工廠，生產(chǎn)用于交通運(yùn)輸和工業(yè)領(lǐng)域的塑料復(fù)合材料。
新廠將生產(chǎn)該公司的“Superlite”品牌輕型增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LWRT)，該廠位于韓國(guó)芙江，定于2014年投產(chǎn)，該公司還在當(dāng)?shù)貜氖虏ＡЮw維板熱塑性復(fù)合材料(GMT)的生產(chǎn)。
總部設(shè)于美國(guó)密歇根州Fenton的Hanwha Azdel公司的全球銷售與市場(chǎng)總監(jiān)BillMills表示：“隨著全球?qū)@種材料的需求日增，我們做出了這一戰(zhàn)略投資決定，通過(guò)擴(kuò)大產(chǎn)能為我們?cè)谌虻目蛻籼峁┲С�，以便在亞洲地區(qū)保證輕型熱塑性復(fù)合材料的持續(xù)供應(yīng)�！�
新LWRT廠和現(xiàn)有的GMT工廠主要將供應(yīng)跨國(guó)汽車、重型卡車和休旅車制造商及工業(yè)企業(yè)在亞洲的生產(chǎn)廠。該公司稱，據(jù)預(yù)計(jì)，現(xiàn)在起到2020年，全球復(fù)合材料需求將以每年7-10%的速度增長(zhǎng)。據(jù)該公司介紹說(shuō)，其生產(chǎn)的LWRT材料是GMT材料的低密度版本，相比傳統(tǒng)的GMT，這種新材料可降低質(zhì)量和成本，同時(shí)改進(jìn)聲學(xué)阻尼。此外，該公司在美國(guó)阿拉巴馬州Opelika也建有一座汽車注塑工廠，生產(chǎn)基于GMT和發(fā)泡聚丙烯泡沫的零部件。
Hanwha Azdel業(yè)務(wù)部是該公司在2007年買下的，當(dāng)時(shí)名為Azdel公司，原先為總部位于美國(guó)馬薩諸塞州Pittsfield的沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料部和匹茲堡的PPG工業(yè)公司共同所有。
荷蘭FRT帶材公司研發(fā)了一種獨(dú)特的高壓浸漬技術(shù)，可使浸漬帶和片材達(dá)到極高的纖維體積含量。目前，FRT帶材公司可以生產(chǎn)纖維體積含量為45%～72%的玻璃纖維或碳纖維預(yù)浸帶，但他們自信還能把它提升到更高的標(biāo)準(zhǔn)。該公司基于一種直熔浸漬技術(shù)，此技術(shù)不僅能制成品質(zhì)穩(wěn)定的高纖維體積預(yù)浸帶，而且具有獨(dú)特的纖維擴(kuò)展和纖維拉直之間的平衡體系。該公司設(shè)有自己的分切工段，能夠把帶或片材切成5mm至120mm的寬度。帶長(zhǎng)度可達(dá)到2000m。該公司希望在纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料民用用途的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。它制造了自己的機(jī)器設(shè)備，每年可生成1000噸產(chǎn)品。
北京化工大學(xué)采用獨(dú)特的浸漬工藝，成功開(kāi)發(fā)了連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯浸漬帶材/片材，該片材或帶材是由連續(xù)玻纖、聚丙烯和其它加工助劑組成，經(jīng)擠出機(jī)熔融塑化的聚丙烯和均勻排布的連續(xù)玻纖帶在浸漬機(jī)頭處預(yù)浸漬，預(yù)浸漬的連續(xù)玻纖帶材再經(jīng)過(guò)輥壓裝置使聚丙烯熔體充分浸漬玻纖，從而可以制備性能優(yōu)異、浸漬充分的高強(qiáng)、高模連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚丙烯浸漬帶材/片材。該片材或帶材可廣泛應(yīng)用于制備各種高強(qiáng)度板材、運(yùn)動(dòng)器械、汽車零部件、民用部件（安全頭盔、鞋頭、座椅）等，實(shí)現(xiàn)真正意義上的以塑帶鋼。
結(jié)論
在GMT加工方面,歐洲領(lǐng)先于世界。歐洲目前每年加工30萬(wàn)t GMT材料,其中大多數(shù)是PP基,GMT占有歐洲增強(qiáng)塑料消耗量的12%。主要用于汽車工業(yè)70%的歐洲汽車將使用一體化前端,其中63%是復(fù)合材料。PP/GMT在西歐國(guó)家的應(yīng)用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)北美、亞洲、南美等地區(qū),31.5%的GMT用于生產(chǎn)前端托架,21.5%的用于生產(chǎn)保險(xiǎn)杠。
我國(guó)目前GMT片材還屬于研究開(kāi)發(fā)階段,尚沒(méi)有工業(yè)化裝置。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始,華東理工大學(xué)、哈爾濱玻璃鋼研究所、武漢理工大學(xué)等院校開(kāi)始進(jìn)行有關(guān)GMT片材的基礎(chǔ)研究和開(kāi)發(fā)研究,已初步解決了界面、浸漬、連續(xù)化三大技術(shù)難題。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)總公司統(tǒng)計(jì),2000年全國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)到190萬(wàn)輛,汽車用塑料約13萬(wàn)t,而增強(qiáng)塑料目前采用不到1萬(wàn)t,在我國(guó)目前生產(chǎn)的車型中,只有引進(jìn)的車型主要是德國(guó)大眾公司的各種型號(hào)的轎車上有用GMT材料,所用材料均由國(guó)外進(jìn)口,自主生產(chǎn)的車型中尚未采用。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少企業(yè)開(kāi)始涉足GMT材料的產(chǎn)業(yè)化工作,主要集中在擋泥板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前端托架、儀表板骨架、座椅骨架、電池托架的研究開(kāi)發(fā)工作上。
|
