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(zhǎng)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(shì)，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(guò)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(lái)生成由PP和玻璃纖維摻和的毛狀物,。在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)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,，最后切成坯料?？紤]到使用被切碎的過(guò)短的玻璃纖維模制零件時(shí)往往會(huì)發(fā)生樹(shù)脂從纖維中分離的現(xiàn)象,，因此該公司選用了長(zhǎng)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(guò)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(lái)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(kāi)來(lái)所導(dǎo)致的,。因此,，QPC公司通過(guò)改變玻璃纖維的含量來(lái)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,，從而使最終產(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(shuō)，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(guò)程中只產(chǎn)生很小的變形，所生產(chǎn)出的最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(guó),，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(jí)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(kāi)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(guó)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(guò)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(guò)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(duì)上述4部分組件的模制,。
同BMW 公司原來(lái)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(méi)有明顯的降低,，但其最大的優(yōu)勢(shì)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(kāi)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(kāi)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(wú)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,。
