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長玻璃纖維和木塑復合材料成為2013K展焦點

2013年12月10日09:19    

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第19屆國際塑料和橡膠博覽會(K展)“K2013”於10月16∼23日在德國杜塞爾多夫舉行(圖1)。業界目前正在推進提高樹脂強度以實現輕量化方面的研究,並在進一步推進生物塑料的普及,本文將以筆者關注的技術為中心介紹一下本屆展會的情況。 

圖1:K2013會場

有來自世界各地的約22萬人參加。(c)Messe D?sseldorf GmbH(2013,Germany)

利用長8mm的長纖維強化樹脂 

利用纖維來增強樹脂、通過提高樹脂強度實現輕量化的技術之一就是使用長玻璃纖維(LFT)。德國阿博格公司(Arburg)展示的射出成型機配備了從纏繞LFT的卷盤直接向加熱筒供給纖維的構造。通過展示可以看到,是在樹脂基本全部融化時、也就是在螺旋杆最后的尖端位置輸送LFT。成型品中可以看到8mm左右的長纖維,強度得到大幅提高。主要用於尺寸較大的產品,比如汽車保險杠和車門模塊等,此外還打算用來實現飛機和鐵路等的內飾部件的輕量化。 

通過提高強度來減輕重量方面,最佳選擇是碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP),但CFRP的成本太高。而已經應用於很多領域的玻璃纖維增強樹脂基復合材料(GFRP)雖然成本低,但比重大,就目前來看輕量化的效果有限。LFT有望解決這些課題。 

德國拜耳公司(Bayer)和德國巴斯夫公司(BASF)都通過概念展示宣傳了輕量化。拜耳展示了以聚碳酸酯(PC)為中心構成車體的概念車“HAVAL E”(圖2)。該車是與中國長城汽車公司共同開發的,通過在前窗玻璃、SAN天窗和車身全部採用樹脂,有望大幅實現輕量化。巴斯夫展示了一款史無前例的概念車——採用聚氨酯(PUR)、環氧樹脂以及多種熱可塑性樹脂等20多種樹脂(含發泡體)制成的自行車。向與會者介紹了日常生活中的產品實現輕量化帶來的優點(圖3)。 

圖2:利用樹脂構成車體的概念車(德國拜耳公司)

全面採用聚碳酸酯,大幅實現輕量化的同時,提高了設計性。(c)Messe D?sseldorf GmbH(2013,Germany)

圖3:樹脂自行車的概念款(德國巴斯夫公司)

利用20多種樹脂實現了輕量化。(c)Messe D?sseldorf GmbH(2013,Germany)

改進成型方法

新成型方法的展示也引人矚目。在生物塑料領域,WPC(Wood Plastic Composite,木塑復合材料)吸引了筆者的目光(圖4)。德國萊芬豪舍公司開發出了直接WPC擠出成型機,可制造含70%(質量比)木粉和30%聚丙烯(PP)的復合材料。在住宅建材、窗框及內飾等領域,利用生物資源的成型技術受到了與會者的關注。WPC在北美每年有100萬噸以上的需求,預計今后歐洲和亞洲的需求也將擴大。 

圖4:木粉增強樹脂的利用示例(德國萊芬豪舍公司)

泳池邊乍一看像是木床的躺椅採用木粉增強樹脂制造。此外,還有望用於木甲板的地板材料等。(c)Reifenhauser Extrusion Technology GmbH&Co.KG(2013,Germany)

此外,本屆K展上還有針對一次射出100多個產品的一模多穴射出成型,將熱流道與模具傳送技術組合在一起的展示。德國Foboha公司開發出了利用底面為正方形的長方體作為模具的模芯托板、以90°為單位旋轉利用4個面的“CUBE MOLD”,在本屆展會上進行了展示。夾在兩個孔穴間的長方體模芯隨著模具的開合而旋轉,在沒有對著孔穴的面可以進行成型品的更換和組裝等作業。通過組合熱流道,實現了少廢料、高循環的成型技術(圖5)。此外還有在模芯托板的正反兩面成型,由此增加了成型數量的層疊模具技術的展示。 

圖5:可實現少廢料、高循環成型的“CUBE MOLD”(德國Faboha公司)

帶藍色成型品的部分為模芯,其左右為孔穴。(c)Messe D?sseldorf GmbH(2013,Germany)

超臨界微細發泡射出成型技術“MuCell”在汽車部件的輕量化方面進入增長期,對很多零部件的輕量化做出了貢獻。模芯后退控制技術是在成型時使模芯及時后退的技術,利用該技術有望進一步實現輕量化﹔MuCell與模具的快速加熱和快速冷卻技術組合可改善成型品外觀。這些技術開發還在繼續,此外還在推進新的應用開發,比如用於通過氣體溶解效果降低了樹脂粘度的薄型一次性容器等。 

據K2013參展商委員會介紹,此次展會共有來自120個國家的21.8萬人到場參觀,有3218家公司參展。預計到2016年,全球樹脂消費量將以年均4%的增長率增長,其中最大的消費地是亞洲市場,佔全球的44%。日本此次有28家公司參展,從展位的情況還可以看出,與靠近最大消費地的日本之間的業務受到了世界各國的期待。(作者:小鬆道男, 日經能源環境網 供稿) 

(責編:值班編輯、庄紅韜)

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