1 Visão geral

1.1 Introdução

LFT-D é a abreviação de Long Fiber Reinforce Thermoplastic In Direct Processing.


1.2 Características do processo

Em comparação com GMT e LDT-G, que dependem de placas ou grânulos semi-acabados, a tecnologia LDT-D usa diretamente masterbatch de polímero e fibra de vidro para produção diária, o que elimina o processo intermediário de fabricação de placas ou granulação, reduz custos e torna a seleção de matérias-primas mais conveniente e prática.

O grânulo de polímero pode ser rapidamente ajustado e convertido de acordo com a demanda do produto e as condições adversas ocorridas na produção. A fibra utilizada para reforço pode ser alterada de acordo com as propriedades mecânicas. Para algumas propriedades físicas especiais e algumas características especiais propostas pelo fabricante do veículo, como estabilidade térmica, retardante de chama, envelhecimento térmico, coloração, resistência à absorção de água, etc. O desempenho do produto final pode ser melhorado adicionando outros aditivos de modificação diretamente no linha. O processo de fabricação do LFT-D é único em sua formulação de material e pode ser adaptado aos requisitos de desempenho da grande maioria dos componentes.


1.3 Processo Tecnológico

O processo LFT-D típico envolve a entrega de grânulos de polímero e aditivos a uma unidade de dosagem e alimentação, que é inicialmente programada para garantir que as proporções projetadas sejam alimentadas. O material medido proporcionalmente entra na extrusora de rosca dupla para plastificação e mistura, e o polímero fundido passa por uma matriz de filme fino para formar um filme de polímero semelhante a uma cachoeira, diretamente na abertura da extrusora de rosca dupla. A fibra de vidro é introduzida no topo do filme de polímero através da estrutura longitudinal especialmente projetada, após procedimentos de pré-aquecimento e dispersão, etc., e o filme é combinado na extrusora de rosca dupla de segundo estágio, onde a fibra de vidro é impregnada, cortado e misturado para formar um bloco de material contínuo, que é cortado pela ferramenta de corte na frente da extrusora mista de plástico de fibra de vidro de parafuso duplo em um bloco de material alinhado com a área de moldagem do produto. A correia transportadora o transmite para o local apropriado e, em seguida, o envia para o molde para moldagem em baixa temperatura. Todo o processo é geralmente de 30 ~ 50 segundos, o que tem uma grande vantagem de custo de processamento em comparação com o tipo GMT.


2. Características e vantagens do LFT-D

2.1 Características de desempenho

(1) Peso leve e alta resistência. A densidade LFT é de cerca de 1,1 g/cm, apenas 1/5~1/7 de aço, resistência à tração 50~120MPa, resistência à flexão 90 ~120MPa;

(2) Desempenho térmico.

A temperatura geral de uso do plástico é de 50 a 100 °C, o uso de fibra de vidro reforçada pode ser aumentada para mais de 100 °C.

Alguns LFT especiais podem ser usados ​​em temperaturas acima de 200 °C; O coeficiente de expansão da linha é 25% a 50% menor do que o do plástico não reforçado, a condutividade térmica é de 0,3 a 0,36 W/(m •K) e o material composto termoendurecível é muito semelhante.

(3) resistência à corrosão química. Esta propriedade é determinada principalmente pelas propriedades dos materiais do substrato. Existem muitos tipos de resinas termoplásticas, cada uma com suas próprias características anticorrosivas. Portanto, as resinas de substrato podem ser otimizadas de acordo com o ambiente LFT e as condições do meio.

(4) Boas propriedades dielétricas. LFT não reflete ondas de rádio e tem bom desempenho por meio de microondas. Adicionar material condutivo ao LFT pode melhorar sua condutividade e evitar eletricidade estática.

Como uma nova tecnologia que compete com o GMT ao mesmo tempo, os produtos LFT-D podem ser comparados com o excelente desempenho de aplicação trazido pelo GMT em grande medida.

A principal vantagem dos produtos GMT é sua excelente resistência ao impacto, enquanto a vantagem dos produtos LDT-D é que eles têm boa tenacidade e podem atender a demanda real do mercado a um custo menor.

Foi demonstrado que as propriedades mecânicas dos produtos LFT, especialmente a resistência ao impacto da viga cantilever, podem ser significativamente melhoradas adicionando adequadamente o tecido de reforço ao masterbatch de polímero de matéria-prima.



2.2 Vantagens econômicas

(1) O modo de produção on-line direto de matérias-primas reduz muito o custo dos produtos e evita compras mais altas e logística relacionada e custos de armazenamento de produtos semi-acabados;

(2) Como as matérias-primas necessárias para a produção são compradas diretamente, a rápida mudança de matérias-primas pode compensar os problemas de ciclo longo e alto custo de gerenciamento causados ​​pela compra de matérias-primas semi-acabadas e, indiretamente, reduzir o custo de produção ;

(3) O consumo de matéria-prima no processo de beneficiamento é menor que o consumo inicial, o que resolve o problema de perda de matéria-prima na fase inicial de prensagem;

(4) A temperatura residual do material plastificado é utilizada para moldagem imediata, o que elimina a perda de energia causada pelo aquecimento secundário das placas semi-acabadas. O processo de produção é todo controlado pelo programa, e a linha de produção funciona automaticamente, reduzindo significativamente o consumo geral de energia;

(5) O material termoplástico LFT é plástico reciclável, a linha de produção LFT pode processar o material reciclado on-line, proteção ambiental, mas também traz excelentes benefícios econômicos (6)

reduziu um grande número de operações manuais, os custos de mão-de-obra diminuíram significativamente.



2.3 Vantagens Técnicas

(1) O ajuste da fórmula é mais flexível e diversificado. Somente fazendo os ajustes correspondentes no equipamento da linha de produção de LDT-D, diferentes grânulos de polímeros como PP, PA6, PET, ABS e PC podem ser usados. Além disso, a proporção de matéria-prima pode ser ajustada rapidamente no local para os requisitos especiais de diferentes produtos;

(2) Como um componente importante para garantir as propriedades mecânicas dos materiais compostos, a tecnologia de moldagem ajustável contínua otimizará muito o desempenho dos produtos;

(3) O produto final retém um comprimento de fibra de vidro de mais de 20 mm, o que resolve o problema de baixa resistência mecânica causada pelo comprimento muito curto da fibra de vidro na produção rápida em massa (4) Excelente processo de mistura, pode garantir que a fibra de vidro e o

plástico são totalmente misturados, mesmo na nervura podem garantir uma distribuição uniforme da fibra;

(4) Excelente processo de mistura, pode garantir que a fibra de vidro e o plástico sejam totalmente misturados, mesmo na nervura pode garantir uma distribuição uniforme da fibra;

(5) Fluidez superior, melhorando consideravelmente a qualidade da superfície dos produtos;

(6) O alto grau de automação do equipamento LFT-D garante a qualidade e estabilidade dos produtos.



3 Campos de Aplicação

3.1 Escopo de Aplicação

Atualmente, o principal campo de aplicação da tecnologia de produção do LFT-D ainda é a fabricação de automóveis.

No processo de redução de peso automotivo, sob a premissa de garantir a segurança do veículo, a eficiência de combustível convencional pode ser aumentada em 6% a 8% para cada 10% de redução no peso do veículo. A substituição de materiais metálicos por materiais compostos tornou-se a tendência principal do desenvolvimento industrial. Como a principal tecnologia leve na indústria automobilística, o composto termoplástico LFT-D tem sido aplicado em muitas fábricas de veículos bem conhecidas. Atualmente, as peças com um modo de fabricação mais maduro incluem módulo frontal, suporte do pára-choque, estrutura do painel de instrumentos, estrutura do assento, placa de proteção da parte inferior da carroceria, suporte do acabamento interno, tampa da roda, bandeja da bateria, tampa da caixa de utilidades, porta traseira do hatchback, caixa de pneu sobressalente , etc.



3.2 Exemplo de Aplicação:

A linha de produção inteligente de produtos compostos termoplásticos reforçados com fibra longa LFT-D é usada principalmente para a produção de: módulo frontal, viga de pára-choques, estrutura do painel de instrumentos, suporte de bateria, compartimento de pneus, estrutura do assento, pedal e placa inferior inteira, capô do motor,

bagagem cremalheira, placenta sobressalente, pára-choque, lâmina Fengkang, placa inferior do motor

, quadro de revestimento do teto do carro, produtos de embalagem, paletes, peças militares, equipamentos esportivos, aparelhos eletrônicos e outras peças.


3.2.1 Placa de proteção inferior/Placa defletora inferior

No estágio inicial, a placa de proteção da parte inferior da carroceria foi anexada à carroceria branca do carro para a proteção de componentes importantes. Mais tarde, devido ao final dos anos 1980 e início dos anos 1990, a Alemanha formulou uma lei muito rígida de proteção contra ruído veicular, que a fez evoluir para uma grande placa cobrindo todo o chassi. Com o desenvolvimento da placa de proteção inferior, sua forma tornou-se mais complexa de uma simples placa plana e suas funções começaram a combinar absorção de som, isolamento térmico, resistência à corrosão, alta rigidez, alta resistência ao impacto e outras propriedades. Os materiais evoluíram de aço e alumínio para GMT. Até o final da década de 1990, era produzida a tecnologia LFT-D de mistura direta on-line com custo mais baixo e métodos de moldagem mais flexíveis. Alguns fabricantes começaram a usar o termoplástico leve e de alta resistência LWRT com fibras altamente expandidas, que tem menor tenacidade do que o GMT tradicional, mas maior rigidez específica e excelente desempenho de absorção de som. A fabricação e aplicação da placa de proteção inferior automotiva está relativamente madura e é usada em veículos elétricos Volkswagen Tiguan, SAIC Roewe 350, 550, 750 e SAIC E50.



3.2.2 Módulo Front-end

Nos módulos front-end tradicionais de automóveis, as peças de chapa metálica são enviadas para a fábrica de veículos por dezenas de fornecedores de peças e, em seguida, é realizada a montagem final. Devido aos pesados ​​módulos frontais, a eficiência de montagem e o ritmo de produção da linha de montagem final são altamente necessários. Um novo modelo de fornecimento é o uso da tecnologia LFT e o modelo de produção modular de componentes como iluminação, resfriamento e absorção de choque, que são montados antecipadamente para formar módulos front-end e depois enviados para os OEMs.



3.2.3 Estrutura do assento

Ao simular e otimizar o layout do modelo de esqueleto de assento de metal em software de análise profissional, a forma das peças pode ser personalizada para produção no processo LDT-D. O reforço local pode ser realizado adicionando inserções à montagem para proteger a capacidade de deslocamento para evitar desalinhamento em caso de colisão e otimizar a ductilidade e capacidade de deformação do LFT e reforço ininterrupto local durante o impacto. O LFT pode substituir a redução de peso do aço em mais de 40% e pode atingir um alto grau de funções integradas, para alcançar a integração funcional. A estrutura do assento do Great Wall Automobile Haver H5 é feita de tecnologia LFT-D.



4. Situação do mercado e perspectivas de desenvolvimento

4.1 Desenvolvimento nacional e internacional

Atualmente, na Europa, devido aos custos trabalhistas e aos padrões de proteção ambiental mais altos do que em outras regiões, como Estados Unidos e Ásia, e fabricantes de peças compostas de automóveis relativamente concentrados com grande produção de um único produto, os fornecedores de peças compostas automotivas têm maior probabilidade de usar a tecnologia de produção de LDT-D, enquanto em outras regiões, como os Estados Unidos, é mais provável que usem a tecnologia de produção de pelotas LDT-G. Principalmente por causa de seu sistema de aquisição de peças, os fabricantes estão em todo o lugar, a produção de um único produto é pequena, o objetivo é relativamente disperso, por isso é mais adequado usar a tecnologia de produção LFT-G.

Nos últimos dois anos, mais de 30 linhas de produção de LDT-D foram colocadas em operação nos mercados europeu e americano. O Japão e a Coreia do Sul também introduzirão equipamentos LDT-D nos próximos anos. O modo de produção rápido e eficiente reduzirá muito o custo desses fabricantes de autopeças.

A pesquisa e o desenvolvimento de materiais LFT começaram no final dos anos 1980 e início dos anos 1990, aproximadamente na mesma época que na Europa e na América. Atualmente, algumas empresas formaram inicialmente produtos LFT com direitos de propriedade intelectual independentes e têm uma certa capacidade de produção.




4.2 Oportunidades trazidas pela produção modular de autopeças

A chamada produção modular de autopeças refere-se a uma peça ou componente como o centro, as partes circundantes juntas, por meio de um processamento de moldagem, o que pode reduzir muitos custos de fabricação e ferramentas de inspeção de moldes.

A pesquisa realizada pela Ford Company mostra que o uso de produtos compostos na fabricação de automóveis pode reduzir o número de peças para 80 a 90 por cento do original, o custo de fabricação será reduzido em 60 por cento em comparação com materiais metálicos e o custo de colagem será reduzido em 25 a 40 por cento em comparação com a soldagem.

A BASF está trabalhando em uma nova ideia para integrar o tanque de armazenamento de óleo do veículo, filtro permanente e bomba de óleo na parte inferior do veículo. Um módulo feito de PA66 reforçado com 35% de fibra de vidro. O conjunto da transmissão da série BMW é feito de PA66 reforçado com 35% de fibra de vidro produzido pela Bayer. Não só economiza o precioso espaço no corpo do motor, mas também reduz o processo de moldagem.

A TecAir, de Illinois, fabrica uma ventoinha de refrigeração de motor automático de 22 polegadas e 2,5 quilos de náilon de alto fluxo, que combina a roda da ventoinha com outros componentes de admissão e já é usada em um modelo da GM.

A Mercedes Benz usa termoplástico reforçado com fibra de vidro em vez de alumínio para fazer tampas de balancim em três modelos de caminhões leves, Atego, Vario e Unimog. A tampa é feita de resina de nylon Zyte170G35HSLRA4 da DuPont Automotive reforçada com 35% de fibra de vidro. Integra o separador de óleo e a tampa para reduzir significativamente o ruído do motor.

Como uma nova força no campo de materiais compósitos, a tecnologia LFT-D tem as vantagens de designabilidade, alta eficiência, baixo custo e ampla seleção de materiais, que atendem muito às necessidades de produção modular no processo de fabricação de automóveis e se tornarão uma nova força que não pode ser ignorada na indústria automobilística.



4.3 Perspectivas de Mercado

Nas últimas décadas, o LFT D se desenvolveu em um modo de produção com tecnologia de ponta. No campo automobilístico nacional, a LFT se moveu lentamente em direção a produtos com estrutura complexa e funções especiais. Além disso, a LFT também começou a substituir alguns processos tradicionais em muitos campos fora da fabricação de automóveis, e o desenvolvimento do mercado fez progressos iniciais.

Em 2010, representou 9% do consumo total de LFT, atrás da Europa, América do Norte e Japão. Em 2011, porém, havia ultrapassado o Japão, que responde por 11% do consumo atual, segundo Townsend. Com o material LFT crescendo a uma taxa anual de 12% entre 2006 e 2011, pelo menos três vezes a taxa de crescimento do PIB, essa tecnologia de moldagem direta termoplástica reforçada com fibra longa apresenta uma oportunidade muito atraente nos setores automotivo e não automotivo.

A tecnologia LFT-D está se desenvolvendo gradualmente na direção de alto desempenho, baixo custo, modularização, leveza e padronização, e desempenhará um papel maior na economia de energia, redução de emissões e indústria automobilística ecológica.