為什么福特公司用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP，而不是短玻纖增強(qiáng)PP？

長(zhǎng)玻纖改性PP是什么呢？我們一步步了解：

PP作為通用塑料材料之一，具有優(yōu)良的綜合性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較好的成型加工性能和相對(duì)低廉的價(jià)格；但是PP存在強(qiáng)度、模量、硬度低，耐低溫沖擊強(qiáng)度差，成型收縮大，易老化等缺點(diǎn)?；貜?fù)“PP”查看更多

一般說(shuō)來(lái)，PP材料的拉伸強(qiáng)度在 20~30MPa之間，彎曲強(qiáng)度在25~50MPa之間，彎曲模量在800~1500MPa之間。因此，對(duì)其進(jìn)行改性，以使其能夠適應(yīng)產(chǎn)品的需求。如今，每一種改性PP在家用電器領(lǐng)域和車(chē)用領(lǐng)域都有著大量應(yīng)用。

玻璃纖維（英文名為：glass fiber或fiberglass ）是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差。玻璃纖維主要用途之一為復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。長(zhǎng)玻纖一般指長(zhǎng)度超過(guò)10mm的玻纖。

長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP塑料指含有玻璃纖維長(zhǎng)度在10到25mm的改性PP復(fù)合材料，經(jīng)過(guò)注塑等工藝形成玻璃纖維長(zhǎng)度大于3.1mm的三維結(jié)構(gòu)，英文為L(zhǎng)ongGlassFiberpolypropylene，簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)GFPP。國(guó)內(nèi)外有很多資料將長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)FT（即Long-fiberreinforcethermoplastic）。從材料定義看，LGFPP屬于LFT的一種。

作為汽車(chē)模塊載體材料，該材料不僅能有效地提高制品的剛性、抗沖擊強(qiáng)度、抗蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性，而且可以做出復(fù)雜的汽車(chē)模塊制品。

一般為長(zhǎng)度12毫米或25毫米，直徑3毫米左右的柱狀粒子。其中12mm左右長(zhǎng)度的粒料主要用于注塑成型，而25mm左右長(zhǎng)度的粒料主要用于壓塑成型。在這種粒子中，玻璃纖維有著和粒子同樣的長(zhǎng)度，玻璃纖維的含量可以從20%到70%不等，粒子顏色可以根據(jù)客戶要求進(jìn)行配色。

為什么福特公司用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP，而不是短玻纖增強(qiáng)PP？

為了使玻璃纖維在塑料中很好地起到提高強(qiáng)度的作用，必須使玻璃纖維長(zhǎng)度大于其臨界長(zhǎng)度Lo。有關(guān)資料表明，當(dāng)纖維長(zhǎng)度小于此臨界長(zhǎng)度的纖維增強(qiáng)塑料受到一定載荷時(shí)，纖維就會(huì)被拔出，纖維的強(qiáng)度就不能得到充分發(fā)揮。臨界長(zhǎng)度Lo與具體的塑料品種有關(guān)，就玻纖增強(qiáng)聚丙烯而言，其Lo為3.1mm。

由此表明，破壞模式主要是纖維被拔出而無(wú)法滿足模塊載體材料的強(qiáng)度要求。因此，開(kāi)發(fā)應(yīng)用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯及其注射成型技術(shù)，就是要制備出增強(qiáng)玻纖長(zhǎng)度在10mm左右的聚丙烯原料，并通過(guò)改進(jìn)的注射成型工藝，保證制品中的玻纖長(zhǎng)度在3.1mm以上。

LFT與短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料相比的優(yōu)點(diǎn)：

?纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)，明顯提高制品的力學(xué)性能。

?比剛度和比強(qiáng)度高，抗沖擊性能好，特別適合汽車(chē)部件的應(yīng)用。

?耐蠕變性能提高，尺寸穩(wěn)定性好，部件成型精度高。

?耐疲勞性能優(yōu)良。

?在高溫和潮濕環(huán)境中的穩(wěn)定性更好。

?成型過(guò)程中纖維可以在成型模具中相對(duì)移動(dòng)，纖維損傷小。

有三種生產(chǎn)工藝：GMT、LFT-G、LFT-D

汽車(chē)工業(yè)：前端模塊、車(chē)門(mén)模塊、換擋機(jī)構(gòu)、電子油門(mén)踏板、儀表盤(pán)骨架、冷卻風(fēng)扇及框架、蓄電池托架、保險(xiǎn)桿支架、車(chē)底防護(hù)板、天窗框架等，用于替代增強(qiáng)PA或金屬材料。該材料在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用在歐洲已經(jīng)得到很大推廣，目前的消費(fèi)量為20，000T/Y。

家電行業(yè)：洗衣機(jī)滾筒、洗衣機(jī)三角支架、一刷機(jī)滾筒、空調(diào)風(fēng)扇等、用于替代短玻纖增強(qiáng)PA、ABS或金屬材料。

通訊、電子、電器行業(yè)：通訊電子行業(yè)的高精度接插件、點(diǎn)火器零組件、線圈軸、繼電器基座、微波爐變壓器線圈架/框架、電氣連接器、電磁閥封裝件、掃描儀組件等。

其他：電動(dòng)工具外殼、水泵或水表外殼、葉輪、自行車(chē)骨架、滑雪板、地面機(jī)車(chē)腳踏板、軍用/民用安全頭盔、安全鞋包頭等，用于替代短玻纖增強(qiáng)PA、PPO等

對(duì)于汽車(chē)前端模塊，采用PP-LGF30材料，可將散熱器、喇叭、冷凝器、托架等超過(guò)10個(gè)傳統(tǒng)金屬件集成于一個(gè)整體;相比金屬件更耐腐蝕，密度小、重量減輕約30%，具有更高的設(shè)計(jì)自由度，可直接回收無(wú)需分類(lèi)處理;降低了制造成本，有明顯的降本優(yōu)勢(shì)。

大眾、福特等外資品牌汽車(chē)前端模塊塑料化成功應(yīng)用多年。近年來(lái)，自主品牌車(chē)企逐步開(kāi)始進(jìn)行自主化設(shè)計(jì)與新材料應(yīng)用研究。比如，上汽主導(dǎo)的FCV-863項(xiàng)目，對(duì)前端模塊實(shí)施塑料化，減重達(dá)3.03kg。長(zhǎng)安汽車(chē)，在2011年車(chē)展并展示了款配有全塑料前端模塊的CX30緊湊型轎車(chē)，將22個(gè)金屬零部件組成一個(gè)注塑成型部件，極大地簡(jiǎn)化了CX30車(chē)型的前端結(jié)構(gòu)，使該部件減重高達(dá)40%，并且減輕了汽車(chē)總重量約4kg。長(zhǎng)安逸動(dòng)2015款塑料前端模塊原鋼件10.13kg，塑料件6kg，預(yù)計(jì)減重4.13kg，減重率41%;并將推廣應(yīng)用到C201、C206、C2X等量產(chǎn)車(chē)型上。長(zhǎng)城汽車(chē)2014年6月量產(chǎn)的最新款汽車(chē)已采用塑料前端模塊，重量減輕30%至4.7kg。江淮汽車(chē)目前也在量產(chǎn)車(chē)上推廣塑料前端模塊等產(chǎn)品。2011年，奇瑞汽車(chē)承擔(dān)的“纖維增強(qiáng)塑料前端模塊開(kāi)發(fā)及其在目標(biāo)車(chē)型上集成應(yīng)用”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，對(duì)塑料前端模塊進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，并成功應(yīng)用到量產(chǎn)車(chē)型(比如艾瑞澤7)上。

在卡車(chē)前端模塊塑料化方面，SABIC與SCANIA合作成功開(kāi)發(fā)了卡車(chē)前端框架，并形成模塊化供貨，將部件由5.15kg減重至3.29kg，減重效果達(dá)33%。

對(duì)于軟質(zhì)儀表板骨架材料，采用LGFPP比填充PP材料強(qiáng)度更高、彎曲模量更改，流動(dòng)性更好些，在相同強(qiáng)度下，儀表板設(shè)計(jì)厚度可減薄從而減重，一般減重效果約20%。同時(shí)，可將傳統(tǒng)的多個(gè)部件儀表盤(pán)托架發(fā)展為單個(gè)模塊。此外，儀表板前除霜風(fēng)道本體、儀表板中間骨架選材，一般與儀表板本體骨架采用同一種材料，可進(jìn)一步提升減重效果。

2011，福特翼虎及福特Kuga儀表板(采用TrexelMuCell微孔泡沫注塑成型技術(shù)和SABIC的PP-LGF20制造)，和普通注塑制造的填充聚丙烯儀表板相比，此應(yīng)用產(chǎn)品將每輛車(chē)減輕了0.45kg，生產(chǎn)時(shí)間縮短15%，成本降低3美元。目前，寶馬、奧迪等中高端軟質(zhì)儀表板骨架，大多采用長(zhǎng)玻纖塑料制造作為儀表板骨架材料。比如，2010年BMW公司7系轎車(chē)儀表板骨架通過(guò)采用長(zhǎng)玻纖塑料，儀表板成品能夠比傳統(tǒng)材料重量降低20%。同時(shí)，長(zhǎng)玻纖聚丙烯材料可與BMW公司自動(dòng)化整體發(fā)泡注塑技術(shù)相兼容;采用較少的原材料就能實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度和剛度，并且能夠使儀表板具有更優(yōu)良的性能。目前，寶馬3/5/7系、奔馳E等高端汽車(chē)儀表板骨架皆采用LGFPP材料。

合資品牌車(chē)企中，一汽大眾、上海大眾、長(zhǎng)安福特等多款量產(chǎn)車(chē)的儀表板骨架均已采用LGFPP。在自主品牌中，長(zhǎng)城高端SUV儀表板骨架PP-LGF20代替改性PP由3mm減為2.2mm，并成功批量化生產(chǎn)。比亞迪騰勢(shì)、上汽榮威550等中級(jí)以上乘用車(chē)的儀表板骨架也逐步采用LGFPP材料。

曾經(jīng)采用SABICSTAMAX長(zhǎng)玻纖聚丙烯的現(xiàn)代索納塔塑料車(chē)門(mén)模塊，獲得了在美國(guó)塑料工程師協(xié)會(huì)(SPE)創(chuàng)新大獎(jiǎng)。新福特Fiesta車(chē)型前門(mén)模塊集成了多種功能元件，諸如門(mén)鎖、車(chē)門(mén)玻璃升降器、揚(yáng)聲器、防盜裝置等。馬自達(dá)6車(chē)門(mén)內(nèi)板，一汽奔騰B70等皆采用LGFPP制造?；貜?fù)“汽車(chē)”查看更多

換擋機(jī)構(gòu)主要采用金屬材料和短纖維尼龍材料，目前，國(guó)外少數(shù)車(chē)型換擋機(jī)構(gòu)骨架已嘗試采用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料替代短玻纖尼龍材料。尼龍材料容易吸水，成品件吸水率一般在0.7%以上。在高溫高濕環(huán)境下，存在發(fā)生失效的風(fēng)險(xiǎn);若改為不易吸水的長(zhǎng)玻纖聚丙烯材料，則可避免此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)，采用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP材料，可起到減重降本的作用。

電子油門(mén)踏板臂需要承受較大的力，因此，其選用材料需要有極好的力學(xué)性能，較好的韌性，在高低溫下材料性能不能有大的變化。目前電子油門(mén)踏板臂以玻纖增強(qiáng)PA材料為主。泰科納材料商曾成功用長(zhǎng)玻纖塑料(牌號(hào)CelstranPP-LGF40/50)用于電子油門(mén)踏板上，具有低氣味性且高強(qiáng)度的良好性能，比增強(qiáng)PA材料的成本低。

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第一屆長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)塑料技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)

 

2016年8月5日

 

南京維景國(guó)際大酒店 

（玄武區(qū)中山東路319號(hào)）

舉辦單位

主辦單位：深圳市艾邦高分子科技有限公司

協(xié)辦單位：中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司

支持單位：南京聚隆科技股份有限公司、上海納巖新材料科技有限公司、歐文斯科寧

贊助單位：南京創(chuàng)博機(jī)械設(shè)備有限公司、上?？藙谒宫敺?、佳易容相容劑江蘇有限公司、張家港市帝達(dá)機(jī)械有限公司、天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究院設(shè)計(jì)院有限公司、成都六九一四科技有限公司、新科益系統(tǒng)與咨詢（上海）有限公司

規(guī)模：300人

企業(yè)參觀：南京創(chuàng)博機(jī)械設(shè)備有限公司（僅限改性塑料企業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)博展臺(tái)報(bào)名）

簽到時(shí)間：

8月4日下午1點(diǎn)~晚上6點(diǎn)

8月5日早上7點(diǎn)到8點(diǎn)30；

活動(dòng)行程：

8月4號(hào)下午2點(diǎn)~6點(diǎn)，企業(yè)對(duì)接交流會(huì)，自由交換名片

8月4號(hào)晚6點(diǎn)：歡迎晚宴

8月5號(hào)，會(huì)議開(kāi)幕

8月6號(hào)上午，企業(yè)參觀（長(zhǎng)玻纖擠出生產(chǎn)線）——南京創(chuàng)博機(jī)械設(shè)備有限公司（僅限改性塑料企業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)博機(jī)械展臺(tái)報(bào)名）

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