樹脂基復(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,目前我國已年產(chǎn)數(shù)十萬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50年代開始,1968年才真正進入實用階段,發(fā)展速度比熱固性復(fù)合材料快得多,熱塑性基體樹脂品種多,從通用塑料PP到超耐熱樹脂聚醚酮(PEEK)均可根據(jù)需要進行選擇,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)勢日益受到人們的矚目,被稱為21世紀的”綠色工業(yè)材料”。目前,全世界用量已近100萬t,其中90%是玻璃纖維氈增強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,可像薄板一樣運輸、儲存和成型,與SMC相比:制品成型周期短,是SMC的1/3~1/4,可回收利用,無二次污染,沖擊韌性好。目前全世界開發(fā)、研制GMT片材的公司有:美國的Azdel、Exxon,西歐的Shell、BASF、Exxon、Chemie、Linz、Arjomari等公司。歐洲GMT的消耗量增長速度較高,尤其是在大型復(fù)雜的汽車零部件方面,目前用量已超過30萬t/a。
由于片材用不同類型的玻璃纖維氈和熱塑性樹脂基體可以復(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)玻璃纖維的先進技術(shù)高度集中在著名的三大廠商:美國歐文斯-康寧公司(Owens-Corning)、法國SaintGobainVetrotex公司、美國匹茲堡工業(yè)公司PPGIndustries,生產(chǎn)量占世界的80%。
德國PK公司建立的生產(chǎn)線獲得VW公司的認證許可,生產(chǎn)前端托架系列產(chǎn)品,已實現(xiàn)全線自動化生產(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tGMT片材。PK同時開拓海外市場,在西班牙建立了一個合資廠生產(chǎn)PP/GMT前端,1994年投產(chǎn),日產(chǎn)前端托架3000個。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、門內(nèi)層部件和底板。
發(fā)達國家立法嚴格限制汽車噪音,嚴格的噪音標準迫使西歐國家所有汽車發(fā)動機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)過多次篩選,選用Azdel的GMT片材,用來生產(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VW公司生產(chǎn)的A4平臺上所生產(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電動汽車DE1電池系統(tǒng)由27個電池組構(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,增強橫梁可以用鋼,也可以用改性高強度SMC或GMT。美國Azdel GMT用于Jaguar系列車中Jaguar300車保險杠,廢棄保險杠經(jīng)回收可與GMT新料按20/80比例摻混使用,性能無明顯下降。
GMT,既可保證一定的尺寸穩(wěn)定性,又有很強的承載能力。GMT在這一制品上的應(yīng)用越來越多。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Mitras公司有兩條自動化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1萬t/a。
奔馳公司生產(chǎn)的新款MercedesC級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,而且使裝配簡便、快速,在整車內(nèi)節(jié)約空間。
美國熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)商 斥資2000萬美元在韓國建新工廠美國熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)商 斥資2000萬美元在韓國建新工廠隸屬于韓國韓華綜化有限的美國熱塑性復(fù)合材料生產(chǎn)商HanwhaAzdel公司在6月19日宣布，該公司正斥資2000萬美元在韓國新建一座工廠，生產(chǎn)用于交通運輸和工業(yè)領(lǐng)域的塑料復(fù)合材料。
新廠將生產(chǎn)該公司的“Superlite”品牌輕型增強熱塑性復(fù)合材料(LWRT)，該廠位于韓國芙江，定于2014年投產(chǎn)，該公司還在當?shù)貜氖虏ＡЮw維板熱塑性復(fù)合材料(GMT)的生產(chǎn)。
總部設(shè)于美國密歇根州Fenton的Hanwha Azdel公司的全球銷售與市場總監(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，通過擴大產(chǎn)能為我們在全球的客戶提供支持，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，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。據(jù)該公司介紹說，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，同時改進聲學阻尼。此外，該公司在美國阿拉巴馬州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，當時名為Azdel公司，原先為總部位于美國馬薩諸塞州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)了一種獨特的高壓浸漬技術(shù)，可使浸漬帶和片材達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準。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，而且具有獨特的纖維擴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。帶長度可達到2000m。該公司希望在纖維增強熱塑性復(fù)合材料民用用途的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。它制造了自己的機器設(shè)備，每年可生成1000噸產(chǎn)品。
北京化工大學采用獨特的浸漬工藝，成功開發(fā)了連續(xù)玻纖增強聚丙烯浸漬帶材/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)擠出機熔融塑化的聚丙烯和均勻排布的連續(xù)玻纖帶在浸漬機頭處預(yù)浸漬，預(yù)浸漬的連續(xù)玻纖帶材再經(jīng)過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、高模連續(xù)玻纖增強聚丙烯浸漬帶材/片材。該片材或帶材可廣泛應(yīng)用于制備各種高強度板材、運動器械、汽車零部件、民用部件（安全頭盔、鞋頭、座椅）等，實現(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t GMT材料,其中大多數(shù)是PP基,GMT占有歐洲增強塑料消耗量的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在西歐國家的應(yīng)用量遠遠超過北美、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)保險杠。
我國目前GMT片材還屬于研究開發(fā)階段,尚沒有工業(yè)化裝置。從20世紀90年代開始,華東理工大學、哈爾濱玻璃鋼研究所、武漢理工大學等院校開始進行有關(guān)GMT片材的基礎(chǔ)研究和開發(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)中國汽車工業(yè)總公司統(tǒng)計,2000年全國汽車產(chǎn)量達到190萬輛,汽車用塑料約13萬t,而增強塑料目前采用不到1萬t,在我國目前生產(chǎn)的車型中,只有引進的車型主要是德國大眾公司的各種型號的轎車上有用GMT材料,所用材料均由國外進口,自主生產(chǎn)的車型中尚未采用。國內(nèi)已經(jīng)有不少企業(yè)開始涉足GMT材料的產(chǎn)業(yè)化工作,主要集中在擋泥板、發(fā)動機罩、前端托架、儀表板骨架、座椅骨架、電池托架的研究開發(fā)工作上。
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