LFT-D 在线模压挤出工艺研究及设备支持

LFT-D 在线模压挤出工艺研究及设备支持

  LFT是英文Long-Fiber Reinforce Thermoplastic 的简称，即长纤维增强热塑性塑料或习惯称之为长纤维增强热塑性复合材料。长纤维增强热塑性塑料直接在线成型（LFT-D）一直在汽车工业中用在半结构应用领域。它们的主要优点是诱人的成本/性能比和相对较低的密度。  　　

  在汽车行业中，LFT主要被用于制作结构和半结构部件，如前端模块、保险杠大梁、仪表盘骨架、电池托架、备用轮胎仓、座椅骨架、脚踏板及整体底板等。长纤维增强聚丙烯被用于轿车的发动机罩、仪表板骨架、蓄电池托架、座椅骨架、轿车前端模块、保险杠、行李架、备胎盘、挡泥板、风扇叶片、发动机底盘、车顶棚衬架等；长纤维增强的PA，被进一步扩展到发动机盖内，因为LFT-PA不仅硬度高、重量低，而且高玻纤含量使其热膨胀系数几乎与金属相同，能承受发动机带来的高温。因此，长纤维增强热塑性材料未来汽车行业不可缺少的重要材料之一。      　　

  目前国内LFT-D在线模压成形装备的技术并不成熟 ，许多国产设备的只适合生产一些技术含量较低的产品，所以国内的LFT-D在线模压成形装备都依赖进口，许多国内的生产厂商都采用国外知名厂商的进口设备。介于目前LFT-D的国内的生产现状，2012年我公司与北京化工大学、北京机电研究所、国内知名生产厂商联合研制开发国产LFT-D在线模压成形装备生产线，以替代进口装备。其中我公司主要承担挤出系统的研发与制造。      　　

  LFT制品配方及原料说明：      　　  

  玻纤长度及分布状态制品达到的各项技术指标如下：玻纤整体呈网状均匀分布。80%玻纤长度＞30mm，部分在40mm以上。

  玻纤分布：偏差值±1%      　　

  制品性能及玻纤长度说明      　　

  设备组成介绍      　　

  挤出系统介绍      　　

  配混工艺系统说明   　　

  配混工艺系统说明  

  通过原料供给及喂料装置，将原料聚丙烯（PP）、兼容剂供给到补料仓内，补料仓与失重秤连锁，按照材料配方比例，采用高精度失重式电子秤喂料器以0.3~0.5%精度计量喂入双螺杆挤出机中。树脂原料在上阶双螺杆挤出机中完成塑化混炼改性，形成熔融体挤出落入到下阶双螺杆落料口。玻纤采用分纱系统进行分纱处理后进入下阶双螺杆落料口。下阶双螺杆将熔融料对玻纤进行浸润包覆、通过特殊螺杆结构切断和有效分散玻纤，经模头挤出，计量切割后，由保温输送机传送到指定位置，采用机械手或人工放入压机模具压制成型。整个工艺流程的控制由PLC控制系统完成。此套配混系统的工艺流程图及相应的设备配置是目前世界最先进的配混系统结构，能充分保障生产出高品质的复合材料‍‍制品.      　　

  双螺杆双阶连续混炼机组的特点：  　　

  双阶式挤出机上阶的配置为高速高扭矩挤出机，转速可达600rpm；下阶挤出机为低速高扭矩挤出机，根据不同产量配置为75型或85型挤出机。采用双阶式挤出机，上阶挤出机完成的是热塑性材料的混炼改性，下阶挤出机完成的是将热塑性材料的熔融体与玻纤的包覆、玻纤的剪切、以及玻纤在熔融体内的分布。因此采用双阶挤出机能够更好地更具不同的制品的性能要求灵活调整工艺参数。采用双阶式的工艺能够确保纱纤含量的准确性和挤出系统产量的稳定性。如产生纱纤断纤时，下阶挤出机可以及时增速，以弥补纱纤断纤所造成的含量下降，而上阶挤出机挤出量保持稳定不变，从而保证整套挤出系统的产量维持在稳定的挤出量。        玻纤润纱处理及计量供给系统：  　　

  玻纤的预加热：通过分纱机构对长玻纤进行分纱整理和预加热，提高玻纤和树脂的界面结合力，增加玻纤的浸润效果。  　　  玻纤长度：精心设计的特殊螺杆元件及合理排列，在完成玻纤有效分散的前提下最大程度地保存了工艺所需的玻纤长度，经测试现有设备80%左右玻纤可以达到8~12mm长度需求。      　　

  伺服可调机头：  　　

  机头工作特点：根据加工制品外形要求，可在线进行调整挤出料块的形状，调节方式为伺服控制，模具上下调整范围45mm，宽度为定宽不可调。      　　

  电气联锁控制柜系统：采用可编程控制器—PLC控制系统，实现了自动化和信息化管理，达到了预期自动化，信息集中化处理的目的。利用可编程控制器的优点，替换了挤出机设备中大量的元器件。实施采集各种数据，并提供人机界面，使用各种信息得到实时处理，实现自动化管理。对生产线的原料供给、挤出机混炼造粒、以及挤出机的转速、电流、温度、压力和物料的自动计量等进行全程自动控制。设备自动闭环运行，几种显现了精确数据和精确控制。PLC在挤出机控制中的高速扫错和快速的故障诊断响应和信息的储存，确保了挤出机设备的机械损伤和物料的精确流量，更为客户的产品保留了信息的依据。PLC模块及触摸屏采用德国西门子。通过通讯接口可接入总线控制系统与整条生产线系统连控，形成配混系统、输送系统、机器手、油压机成型系统全套生产线连锁控制。      　　

  保温输送系统  　　

  输送带功能说明：  　　

  定量切割：将螺杆挤出机挤出的LFT料带按产品需要重量切成料块：精确传送：伺服电机位置控制，满足机械手自动定位抓取；保温功能：电加热保温罩、保温罩可开合。      　　

  保温输送系统功能说明  　　

  双输送带设计：输送带A、B串联用2台伺服电机分别驱动，A带为过渡输送带，B带为定位输送带。  　　

  过渡输送带：伺服电机驱动。与模头挤出料块同步运动，切割后快速输送至定位输送带上。  　　

  定位输送带：伺服电机驱动。将料块输送至指定位置等待机械手或人工取料。  　　

  切断机构：伺服驱动。按设定重量自动切割料块。  　　

  保温罩：2组保温罩，分别由气缸连杆驱动翻转打开和关闭。      　　

  LFT-D在线模压成形装备客户现场      　　

  LFT-D在线模压成形装备运行现场      　　

  创新产品：新型CIM连续混炼注塑成型机  　　

  CIM连续混炼注塑成型机：CIM连续混炼注塑成型机, 上阶同向双螺杆混炼机具有高速、高扭矩、强混合、自清理、排气效果好等性能，完成高聚物材料的填充、增强、增韧、阻燃、合金化等共混改性过程；下阶为高性能注塑成型装备；特殊的组合技术，将配混改性与注塑成型一气呵成，大幅缩短工艺流程，减少二次加热对材料性能的破坏影响，降低能耗，节约成本 ，提高效率。  　　先进的一步法混炼成型技术，既可满足轻量化要求，又能实现复杂件的精密成型加工，广泛应用于汽车、家电等零部件。