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布鲁蓝的博客

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日志

 
 
 
 

汽车用玻璃纤维发展现状  

2010-01-29 15:32:23|  分类: 内饰材料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 由于汽车工业对玻璃纤维及其复合材料的市场需求量与日俱增,促进了玻璃纤维及其复合材料工业的发展。在玻璃纤维方面,各玻璃纤维公司不断开发出各种适用于汽车工业的玻璃纤维新产品。在玻璃纤维复合材料工业方面,现在广泛使用的SMC成型工艺最早就是专为汽车工业开发的。近年来问世的一些新工艺和新产品,例如长纤维增强热塑性塑料、玻璃纤维增强热塑性塑料片材(CMT)、可编程粉末预成型工艺(P4工艺)也都是为汽车工业开发的。

  据报道,目前全世界每年玻璃纤维的总产量约230万吨,23%左右用于汽车工业,其中大部分是以复合材料的形式用于汽车工业的。全世界玻璃纤维复合材料目前的年产量为470万吨左右,其中约有20%用于汽车工业。

  下面介绍玻璃纤维及其复合材料在汽车工业中应用的现状和动向。  
                      
  一 名牌汽车率先应用玻璃纤维

  在世界上享有很高商誉的名牌汽车大多已经使用玻璃纤维及其复合材料。在名牌汽车上使用玻璃纤维及其复合材料,说明它们不是消极的代用,而是汽车材料的升级换代。如美国林肯大陆使用SMC发动机罩、保险杠、后部行李箱盖,玻纤增强PET空调管、排气门;美国卡迪拉克赛威的玻纤增强PPO后窗下部件;美国道奇Interpid ESX2跑车的玻纤增强PET车身板;法国Envivo的玻璃钢天然气瓶;英国TVRChimaera跑车选用玻璃钢作车身。  
                     
  二 轻便客货两用车应用玻璃纤维 

  世界最大的两家汽车制造商美国的通用汽车公司和福特汽车公司,已在轻便客货两用车(pickup;trucks,国内俗称“皮卡”)和多用途运动车(sport utility vehicles)上应用玻璃纤维复合材料制造的货厢板。这意味着玻璃纤维复合材料在美国汽车工业中的应用又将获得一次大的发展。

  在美国,轻便客货两用车和多用途运动车的销量已经超过了轿车的销量。据报道,北美地区轻便客货两用车的产量已达每年450万-500万辆。玻璃纤维复合材料不断向这些汽车中渗透,可能会对整个玻璃纤维复合材料供应链的需求量造成很大的冲击。

  从2000年1月1日起,通用汽车公司开始在其Chevrolet 1500系列的大驾驶室Silverado轻便客货两用车上应用玻璃纤维复合材料货厢板。在福特汽车公司方面,从2000年年初开始,玻璃纤维复合材料货厢板已成为该公司生产的新型ExplorerSportTrac多用途运动车的标准货厢板。这两家公司都声称,今后在这两家公司的汽车生产线上,玻璃纤维复合材料货厢板将获得更加广泛的应用。

  玻璃纤维复合材料货厢板与钢货厢板相比较,它的优点是不会生锈,不会形成碰痕。除此之外,玻璃纤维复合材料板的重量较轻,因此可以减轻汽车的重量,节约燃油。虽然也可以在钢板上衬上塑料,但应用这种方法水仍能渗漏到塑料层下层,同样会使钢板生锈。
                     
  通用汽车公司负责货车业务的公共关经理Toml Beanman认为,在生产轻便客贷用车时用玻璃纤维复合材料货厢板代替钢厢板,肯定可以提高制造和装配效率。虽然汽车工业中用玻璃纤维复合材料代替金属料,其一次投资费用相当可观,但通用汽车司表示,只要客户认可,该公司将考虑在汽工业推广应用玻璃纤维复合材料。   
                 
  玻璃纤维复合材料货厢的重量约50kg。与通用汽车公司1999年型号的轻便货两用车相比较,使用复合材料的新型号便客货两用车的总重量减轻了50磅(22.7kg),其中的15磅是由于使用了复合料后挡板而减轻的。为了检验玻璃纤维复材料货厢板的耐久性,已在北美地区对48块复合材料货厢扳进行了两年多的试验。
                     
  三 长纤维增强热塑性塑料在汽车工中的应用

  玻璃纤维增强热塑性塑料目前在西方家发展很快,其发展速度超过热固性玻璃钢。据统计,目前西欧各国玻璃纤维增强热塑塑料的销量已超过40万吨/年,其中增强尼龙占59%,增强聚丙烯占16%,增强热塑性聚酯占14%,增强聚苯乙烯占3%,其他增强热塑性塑料占4%。

  在总量40万吨的增强热塑性塑料中有50%,即约19.5万。20万吨的增强热塑塑料用于汽车的各种部件,其余部分为电子/电气设备占21%,家用电器及办公设备占16%,其他用途占17%。

  目前西欧平均每辆轿车使用塑料达117公斤,为轿车重量的5%,预计今后5年内这一比例将达到10%。西欧汽车工业塑料基复合材料的用量达到每年45万吨左右。在塑料基复合材料中玻璃纤维增强热塑性塑料占42%,也即上述的19.5万,20万吨/年。玻璃纤维增强热塑性塑料在汽车各个部位的使用比例如下:发动机罩下部件56%,车身部件20%,车身内部件14%,电气/电子零部件8%,其他2%。

  目前汽车工业中应用的增强热塑性塑料部件主要有两种成型工艺,一是增强热塑性塑料粒料注射模塑,二是玻纤毡增强热塑性塑料片材。前者目前仍占主导地位,但后者的发展速度很快,玻纤毡增强热塑性塑料片材,又称GMT法,它包括干法GMT和湿法GMT。干法GMT目前在我国正由南玻院与华东理工大学合作研制。玻璃纤维增强热塑性塑料粒料注射模塑工艺在我国已得到应用。近年来国外开发了一种称之为长纤维增强热塑性塑料的工艺及产品,发展势头甚劲。

  普通的注射工艺所用的玻璃纤维增强粒料是用挤出复合工艺制造的,它是采用双螺杆挤塑机将短切玻纤原丝与热塑性塑料熔体在注塑机的料筒中熔融复合,通过模头挤出成料条状,经水冷后短切成增强粒料,再将这种粒料加到注塑机中,再次熔融后注射到模具中形成所需形状的制品。这种工艺所用的玻纤短切原丝的长度一般为0.125-0.25英寸(3-6mm),经双螺杆挤塑机后纤维被切短到0.03-0.06英寸(0.75-1.5mm),当经过注塑机注射后,在最终的增强制品中纤维长度进一步缩短到0.006-0.0013英寸(0.15-0.33mm)。由于纤维长度大为缩短,其增强效果大打折扣。

  长纤维增强热塑性塑料工艺就是针对这个问题而开发的。它应用玻纤热塑性塑料的拉挤工艺制造粒料。在这种工艺中,热塑性塑料熔体均匀地被覆玻纤单丝,能充分保护玻璃纤维;并且粒料的长度也就是增强纤维的长度。在注射成型时由于纤维均匀地被塑料包住。

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