隨著復(fù)合材料回收再利用問(wèn)題日益受到關(guān)注，行業(yè)未來(lái)如何實(shí)施綠色化發(fā)展，成為事關(guān)行業(yè)能否成功轉(zhuǎn)型，打開(kāi)行業(yè)全新發(fā)展格局的首要問(wèn)題。為此，歐美各國(guó)已經(jīng)率先投入大量精力研究和發(fā)展熱塑性復(fù)合材料，尤其是連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料。與短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料、長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料相比，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料中，纖維形態(tài)連續(xù)，含量可高達(dá)60-70%，因此增強(qiáng)效果更好，制品性能大幅提升，應(yīng)用領(lǐng)域可拓寬至廣大軍工及民用領(lǐng)域，市場(chǎng)前景廣闊。

　　中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)近年來(lái)也積極致力于國(guó)內(nèi)熱塑性復(fù)合材料的發(fā)展，在重點(diǎn)推廣LFT-D等已基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化的成熟工藝基礎(chǔ)上，通過(guò)赴外考察、資料整理等渠道，調(diào)研和跟蹤國(guó)際國(guó)內(nèi)在連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的工藝與裝備方面的最新研究與突破，現(xiàn)匯總整理如下：

　　一、連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料半成品生產(chǎn)工藝與裝備

　　1、復(fù)合紗及其制品

　　復(fù)合紗，是以連續(xù)玻璃纖維和熱塑性纖維為原料，經(jīng)過(guò)特殊工藝復(fù)合加工而成。此外，還可以根據(jù)后續(xù)加工工藝的不同需求，制作成不同組織結(jié)構(gòu)的復(fù)合紗織物制品。

　　復(fù)合紗及其制品，實(shí)質(zhì)屬于熱塑性預(yù)浸料的一種，適宜拉擠、纏繞、模壓、真空袋等各種成型工藝，可直接用來(lái)制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，不需要添加額外的樹(shù)脂。特點(diǎn)是：自身浸漬優(yōu)良，玻纖分散均勻；制品纖維含量高，力學(xué)性能優(yōu)異；成型工藝簡(jiǎn)單、周期短、生產(chǎn)效率高；生產(chǎn)環(huán)境清潔，可回收，綠色環(huán)保。目前，中國(guó)巨石集團(tuán)已經(jīng)成功研發(fā)并銷售玻纖復(fù)合紗Compofil及其制品。此外，泰山玻纖、重慶國(guó)際等玻纖企業(yè)也已經(jīng)或正在研發(fā)自己的復(fù)合紗產(chǎn)品，以滿足連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料快速發(fā)展的需要。

　　2、熱塑性預(yù)浸帶/預(yù)浸卷材

　　熱塑性預(yù)浸帶，是通過(guò)干法或濕法工藝，將熱塑性樹(shù)脂涂浸在連續(xù)纖維束或織物上，成為單向或織物預(yù)浸帶。具體的涂浸工藝包括：熔融法、溶液法、薄膜層迭法、粉末法等。

　　熔融法：該工藝主要通過(guò)加熱，使熱塑性樹(shù)脂基材熔融，涂布于離型紙上，然后以壓輥使樹(shù)脂基材與增強(qiáng)纖維或織物混合。此法操作較容易，但須注意塑料基材的成膜性及高溫流動(dòng)特性。目前美國(guó)litzler公司已經(jīng)量產(chǎn)熱塑性預(yù)浸料生產(chǎn)設(shè)備，該設(shè)備幅寬可達(dá)1500毫米，由于獨(dú)有的S型包裹技術(shù)，可以使設(shè)備生產(chǎn)速度達(dá)到30米每分鐘。全球著名的劍桿織機(jī)生產(chǎn)商——德國(guó)道尼爾公司，在今年的JEC展會(huì)上也展出了其最新研制的展帶預(yù)浸機(jī)，其可以將單束或多束玻纖紗進(jìn)行展平，同時(shí)預(yù)浸熱塑性樹(shù)脂，制成熱塑性預(yù)浸帶。此外，瑞士Santex公司也已經(jīng)最新研制了熔融法熱塑性預(yù)浸帶生產(chǎn)裝備。

　　薄膜層迭法：該工藝是將熱塑性樹(shù)脂膜與增強(qiáng)纖維或織物規(guī)則層迭后，熱壓融浸。此法為熔融法的改良型，可以用較低的加工溫度，但需較長(zhǎng)的加工時(shí)間。目前，德國(guó)MEYER公司、英國(guó)Reliant公司，均有此項(xiàng)工藝與裝備。

　　溶液法：該工藝是將熱塑性樹(shù)脂溶于特定溶劑中制備樹(shù)脂溶液，再將增強(qiáng)纖維或織物浸入溶液，最后將溶劑去除。此法浸漬效果好，但存在溶劑選擇、回收及人體安全性等弊端。目前，美國(guó)litzler公司擁有此項(xiàng)工藝與裝備。

　　3、熱塑性預(yù)浸板材

　　熱塑性預(yù)浸板材，是利用熱塑性預(yù)浸帶多角度的鋪放疊層后，層合而成，主要用于加工各類結(jié)構(gòu)用熱塑性復(fù)合材料部件。荷蘭BOIKON公司今年在JEC展會(huì)上展出了其研制推出的熱塑性鋪帶機(jī)，該裝備可以根據(jù)需要，將熱塑性預(yù)浸帶進(jìn)行0-90度不同方向的鋪放，然后利用超聲波焊接技術(shù)，制成不同厚度的熱塑性預(yù)浸板材。

　　二、連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料制品成型工藝與裝備

　　1、纏繞成型

　　利用熱塑性復(fù)合紗或熱塑性預(yù)浸帶，在張力及溫度作用下，按預(yù)定路徑高速而準(zhǔn)確的纏繞在轉(zhuǎn)動(dòng)的模芯上，固化成型。

　　德國(guó)EHA公司研發(fā)的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的纏繞工藝與裝備生產(chǎn)線，以玻璃纖維與熱塑纖維復(fù)合而成的復(fù)合纖維為原料，通過(guò)纏繞臂加熱后，直接進(jìn)行連續(xù)纏繞，3分鐘即可完成一個(gè)車載氣瓶的生產(chǎn)。該工藝與裝備突破了很多技術(shù)難點(diǎn)，使連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的一步法生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)。

　　2、模壓成型

　　將熱塑性復(fù)合紗織物或熱塑性預(yù)浸料裁切后，鋪放疊層并放入模具，然后利用帶有熱源的壓機(jī)進(jìn)行加熱加壓固化而成。

　　德國(guó)KraussMaffei公司近年來(lái)研發(fā)了Fiberform成型工藝，也即熱塑性預(yù)浸板材熱壓成型工藝，采用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸板材，通過(guò)紅外加熱軟化后，直接模壓成型，生產(chǎn)速度可達(dá)6-8秒/件。

　　3、拉擠成型

　　將熱塑性復(fù)合紗或熱塑性預(yù)浸帶,通過(guò)加熱的預(yù)定內(nèi)腔型面的模具，迅速固化而制成型面各異的連續(xù)制品。此類工藝的關(guān)鍵,是模具的加熱方式和加熱效率。

　　文萊商涌源科技公司最新發(fā)明了模具表面加熱技術(shù)——TECH HENRY。該技術(shù)特點(diǎn)是：熱源由表面產(chǎn)生，并往內(nèi)熱傳導(dǎo)。熱源可控，加熱快，時(shí)間短，同時(shí)可盡量減少模具厚度，減少熱源浪費(fèi)。具有節(jié)能、升溫快、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。因此，非常適合連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的拉擠成型。此外，該模具也可以用于熱塑性預(yù)浸板材的纏繞、模壓成型工藝。

　　4、連續(xù)擠拉成型

　　將熱塑性復(fù)合紗織物或熱塑性預(yù)浸料，與熱塑性樹(shù)脂膜、其它增強(qiáng)片材或夾芯材料，進(jìn)行鋪層疊合，并通過(guò)加熱加壓，連續(xù)擠拉成板材制品。

　　瑞典sandvik公司是全球知名的雙帶壓機(jī)連續(xù)片材裝備供應(yīng)商。近年來(lái)該公司根據(jù)客戶需要，研發(fā)了熱塑性復(fù)合材料連續(xù)擠拉成型生產(chǎn)裝備，優(yōu)化了進(jìn)料、加熱、加壓、冷卻等工藝過(guò)程，生產(chǎn)熱塑性復(fù)合材料板材。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有廣州金發(fā)等多家企業(yè)采購(gòu)并投入生產(chǎn)。

　　此外，德國(guó)HELD公司首創(chuàng)全球范圍內(nèi)第一個(gè)等壓雙帶式壓濾機(jī)；全球范圍內(nèi)第一個(gè)高壓雙帶壓機(jī)（提供100巴表面壓力）；全球范圍內(nèi)第一個(gè)高溫雙帶壓機(jī)（提供加熱溫度為400℃）；全球范圍內(nèi)第一個(gè)等壓高速雙帶壓機(jī)（生產(chǎn)速度可達(dá)48米/分鐘）。該公司的雙鋼帶壓機(jī)生產(chǎn)線，采用高品質(zhì)鋼材并經(jīng)特殊表面處理，在施加壓力、溫度均勻性、生產(chǎn)速度等方面，均具備潛在優(yōu)勢(shì)，可用于各種規(guī)格和種類的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性板材的連續(xù)擠拉生產(chǎn)。

　　5、其它成型工藝

　　利用熱塑性復(fù)合紗織物或熱塑性預(yù)浸料，還可以采用熱壓罐或真空袋成型工藝。利用密閉空間的均勻溫度場(chǎng)和空氣壓力，對(duì)復(fù)合紗織物或預(yù)浸料疊層毛坯施加溫度和壓力，完成固化成型。

　　結(jié)語(yǔ)

　　個(gè)人經(jīng)驗(yàn)有限，以上匯總梳理難免有錯(cuò)漏之處。同時(shí)，作為一類新型成型工藝與裝備，其仍在不斷研發(fā)完善之中。但從人力社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)愈加注重可持續(xù)發(fā)展、纖維復(fù)合材料下游市場(chǎng)更加關(guān)注回收再利用問(wèn)題的角度來(lái)講，我們必須加大對(duì)熱塑性復(fù)合材料，尤其是連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的研究與發(fā)展力度。與此同時(shí)，荷蘭騰卡特、中國(guó)杭州華聚等國(guó)際國(guó)內(nèi)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料制品生產(chǎn)企業(yè)的成功案例，也為我們轉(zhuǎn)型熱塑性復(fù)合材料發(fā)展，提供了榜樣和經(jīng)驗(yàn)。我們相信，在不久的將來(lái)，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)技術(shù)與裝備將更加成熟和多樣化，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)規(guī)模也會(huì)越來(lái)越寬廣！（ 劉長(zhǎng)雷 ）

來(lái)源：中國(guó)玻璃纖維/復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)

上海越科新材料股份有限公司成立于2006年，是結(jié)構(gòu)復(fù)合材料技術(shù)提供商和產(chǎn)品制造商，專注于高性能要求和大型的結(jié)構(gòu)性復(fù)合材料件的整體解決方案提供，模具設(shè)計(jì)制造，整體流水線總包，原材料供應(yīng)。主要經(jīng)營(yíng)：環(huán)氧體系脫模劑，聚酯體系脫模劑、封孔劑等。