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補足國內LFT短板 創新前景美而佳——記山東美爾佳復合材料有限公司年產10萬噸LFT項目

  熱塑性塑料是近年來得到迅速發展的一類高性能復合材料,特別是長纖維增強熱塑性材料(LFT)在汽車、機械、體育、航空等領域都有廣泛應用。目前,我國80%的長纖維熱塑性復合材料來源于進口,依靠他人終不是長久之計,要填補國內自主生產的巨大空白,則需要國內企業的創新進取和不懈努力。
  山東美爾佳復合材料有限公司(兗州創佳玻璃纖維制品有限公司)是集研發、生產、銷售以玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維及其制品和玻璃鋼復合材料、聚丙烯、聚乙烯、各種管材為一體的復合材料深加工制品企業,也是一家產業專業化、信息網絡化、經營國際化、管理科學化的民營高科技企業。公司現有技術人員與生產人員對熱塑產品、復合材料制品的生產工藝流程非常熟悉,同時公司已具備多項ISO管理體系認證以及諸多復合材料制品的產品許可。
  多年來,美爾佳公司一直以致力于產品類型朝多樣化、深加工方向發展,不斷調整產品結構,公司看到了熱塑性復合材料的廣闊前景,同時也希望盡自己的努力去補足國內長纖維熱塑性復合材料制品的短板,所以計劃從2014年到2016年利用三年的時間投資12億元完成占地140畝的年產10萬噸熱塑性復合材料項目。
  該項目采用國內條具有自主知識產權的海源全自動長纖維增強熱塑性復合材料(LFT-D)模壓生產線。2015年10月,該生產線進行試生產,運行情況良好,目前項目與2家戰略合作伙伴正在對生產線設備與模具進行緊鑼密鼓的生產安排。預計項目投資達產后將實現銷售收入30億元,使公司的產業結構更加合理,科技實力、綜合競爭優勢更加顯著,并將為帶動區域經濟發展發揮重要的促進作用。
      
  完善裝備技術 縮小國際差距
  長纖維增強熱塑性塑料是以樹脂纖維及基材,預浸后先在加熱裝置中融化其中的樹脂,溶化后的樹脂溶體置于模具內進行壓縮模塑,模壓后擠出成型,也可纖維纏繞成型、拉擠成型、注塑成型,簡略流程圖如下:
  樹脂纖維基材---片材裁剪---坯材堆垛上料---坯料預熱---熱坯料上模---模壓成型---冷卻定型---后處理---質檢---裝箱---入庫。
  據了解,目前國內現有LFT-D生產線及裝備10多條,其中引進設備有4條,先進的是引進自德國Dieffenbacher公司的一條LFT-D全自動模壓生產線和一條德國Copperian公司LFT-D注塑生產線和2臺德國Coppefian公司LFT-D擠出機?,F在我國國內一些設備企業也在開發生產LFT-D生產線,但是起步較之國外比較晚,但是隨著復材制品領域的不斷發展,其裝備制造商也在不斷地完善各種工藝與指標,離國際技術的差距也在不斷縮小。
      
  美爾佳公司的LFT-D模壓生產線是采用福建海源自動化股份有限公司生產的HE600型工藝設備,其中HE600-2500T和HE600-400T是目前先進的復合材料生產工藝裝備。該裝備可在線調整材料組成,真正實現連續化生產,而且在生產過程中實現玻璃纖維長度調整,從而應對多種類零部件生產;纖維長度分布更加均勻,特別是復雜零部件;流動性大幅提高,表面質量更為突出,而且生產效率高;優化設計的整線技術還降低了輸送螺桿磨損。該裝備還具有國內創的三階式分段加溫以及自動上料的特點,原材料和物流成本顯著降低,原料和模具快速更換,省工、省時;而且啟動消耗可控,萬元產值能耗可以降低50%;并且全過程一次加熱,成本降低的同時提高了制品強度,廢料回收更加容易。
  LFT-D模壓生產線的高可靠性、高配置、高效率、低能耗、低成本等特點,完全符合美爾佳公司安全、、可循環的產業定位。而且產品可以廣泛應用于汽車工業、建筑和民用及海洋開發的多個領域。真正使上述行業實現輕量化、節能減排、環保、安全、回收利用及循環經濟的目的。
  創新生產工藝 填補產品空白
  目前,美爾佳公司對于LFT-D生產工藝和產品已有了獨到的研發心得:由于長纖維增強熱塑性復合材料是用碳纖維、玻璃纖維、植物纖維等纖維材料,與改性聚丙烯PP或尼龍相融合而注塑、模壓成型的增強熱塑性塑料制品。LFT-D技術的創新主要體現在2個方面,一個就是長L(long),一個是直接成型 D(direct):在纖維增強復材中,纖維主要起承載作用,而基體樹脂主要承擔應力傳遞作用,纖維長度的增加,提高復合材料的強度,該技術可應用于一些受力零部件。LFT-D技術目前已將成型方法的中間半成品的生產過程省略,這樣可節約半成品的成本與物流,以及本成品的生產能耗,聚合物只承受一次加熱也減少了對聚合物性能的影響,還可在生產中快速調整配方與玻纖含量,同時也實現在線進行廢料回收。
  在試生產過程中,美爾佳公司已經取得了預期的成果,其LFT-D模壓生產線所產長纖維增強熱塑性復合材料制品強度高、剛性強、彎曲強度大、拉伸強度大、耐高低溫,尤其適合使用在高低溫交變頻繁的生產場合,同時該設備產制品還具有高尺寸穩定性、超高尺寸精度、縱橫收縮率小且一致等特性。
  據美爾佳公司介紹,長纖維增強熱塑性復合材料不僅密度低(1.1~1.4g/cm3),而且具有很好的力學性能,其拉伸強度、彈性模量、沖擊韌性、耐熱性和耐蠕變性能均明顯優于短纖維增強的熱塑性塑料,特別是其抗沖擊性能高而通常被設計用于結構件和半結構件。拿汽車領域舉例來說:汽車領域中的前、后吸能保險杠,前端模塊骨架,儀表臺骨架,前、后座椅骨架,車門模塊骨架,備胎倉,電池箱以及車身底部護板和隔聲罩等。在使用后車輛重量可以減輕10%,油耗減少6%,尾氣排放中的二氧化碳可以減少4-5g/km。
      
  美爾佳公司的LFT-D項目目前僅是小批量生產,就已經與福建六建集團、福建海源自動化有限公司簽訂了戰略合作協議,歸根結底還是由于產品技術過關、質量過硬。同時,該項目對填補山東省長纖維熱塑性復合材料制品的空白,也具有極佳的成長性、帶動性和示范性。
  把握技術趨勢 前景既美且佳
  LFT-D項目在美爾佳公司總體業務中占據前沿制高點的地位,隨著項目的推進勢必引領公司的發展方向。另外,隨著長纖維增強熱塑性復合材料的應用原來越廣泛,LFT-D技術發展速度也將會越來越快,將對輕量化、節能減排、循環經濟等領域起到積極作用,而且隨著企業的LFT-D產品生產研發與銷售,必將使生產線成本及售價大幅下降,發展速度不斷加快。
  LFT-D與單向織物板材復合成型技術與將會進一步發展,充分發揮復合材料的特點,LFT-D在成型過程中可以鋪設單向連續纖維或織物,以提高該方向的承載能力。
  另外,可視外觀件的應用也將越來越廣,目前LFT-D技術主要應用于汽車的一些功能件、結構件的生產,在外觀件上使用技術只有歐美少數公司掌握,如何提高產品的外觀質量,如何達到可視效果將是今后研究和發展的方向。
  原材料也將會朝多樣化發展,LFT-D技術是采用長纖維增強熱塑性樹脂基體而形成的復合材料,如今市場化的產品主要是玻璃纖維增強PP,有些研究機構也在研究天然纖維和碳纖維增強,基體樹脂有PA、ABS、PET等,相信隨著研究成果的應用,LFT-D技術中采用的原材料將出現多樣化,根據產品的不同要求,設計空間會更大,更能充分地體現復合材料的特點和優越性。
  美爾佳公司對LFT-D技術的發展趨勢和美好前景有著深刻的認識,隨著年產10萬噸LFT-D項目的有序推進,公司對長纖維熱塑性復合材料的布局也會進一步完善。這將會是國內“玻纖制品—綜合管道制品—熱塑性復合材料制品”這樣一個全程產業鏈的重大突破,具有非凡的意義。
  2015年,美爾佳公司整體運營狀況良好,銷售收入達6億多元,利稅近1.3億元,總資產4億多元。2016年季度也完成1.85億元的銷售收入。據了解,美爾佳公司會在保證管道事業正常運轉的前提下,全心致力于熱塑新項目的建設進度,爭取在2016年年底之前正式竣工投產。展望未來,美爾佳公司將以熱塑新項目為中心,以多元化制品的生產技術為依托,以兗州創佳集團公司為堅強后盾,打造具核心競爭力的長纖維熱塑新材制品供應商,為國內熱塑性復合材料的自主創新和自主生產貢獻力量。
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