未来5年长玻纤增强塑料行业发展预测及分析

发布时间:2018-06-11    来源:    浏览量:523

  玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的,其单丝的直径为几微米到二十几微米,相当于一根头发丝的1/20-1/5,每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维有着机械强度高、吸收冲击能量大、耐热性强、抗腐蚀性好等优点,通常用作复合材料中的增强材料。

  长玻纤增强塑料:

  汽车、建筑轻量化的优质之选

  玻璃纤维增强塑料(Glass-FiberReinforcedPlastics)则指用玻璃纤维增强,不饱和聚酯树脂(或环氧树脂;酚醛树脂)为基体的复合材料,简称GRP。加入玻璃纤维增强后的复合材料在耐热性、刚性、抗冲击性、耐热性等方面较单纯的塑料有了极大的提高。由于玻纤增强塑料强度相当于钢材,又含有玻璃纤维且具有玻璃那样的色泽、形体和耐腐蚀、电绝缘、隔热等性能,因此在我国被俗称为“玻璃钢”。

  由于玻纤增强塑料质量轻、强度高等优点,被广泛应用于汽车、建筑、电子电器等领域,其中在汽车行业,玻纤增强塑料已经开始逐渐代替金属材料来实现汽车的轻量化。

  1玻纤增强塑料主要分为热塑性和热固性,且有长玻纤和短玻纤之分

  玻纤增强塑料按照其加工性能可以分为热塑性与热固性增强塑料,通常塑料在室温下都是固体或者弹性体,为了能够对其进行加工和成型,通常都是要对塑料进行加热,使塑料成为具有流动性的粘流态,进而对其进行加工成型。热塑性塑料(LFT等)的加热变软、冷却变硬过程是物理变化、可逆,可以反复进行。热固性塑料(SMC等)的加热固化过程则发生了化学变化,分子链内部进行铰链而使形状达到稳定,硬化后再加热会破坏内部结构,因此不能通过加热对其再次进行加工成型。相比热固性塑料,热塑性塑料有着多方面的优点:

  热塑性塑料可回收,更环保:热塑性塑料可以反复进行加热、再塑化、再加工,因此其塑料制品可以重复回收利用,而热固性塑料制品则无法回收利用。

  热塑性塑料密度更低,制品更薄,轻量化效果更好:热固性塑料平均密度约为1.7g/cm3,热塑性塑料则仅为约1.1g/cm3,且热塑性材料可以采用很薄的壁截面,常规情况下为0.4mm,这对于热固性绝缘材料来说是不太可能的,它们的壁厚一般限制在1.5mm以上。

  热塑性塑料零部件生产效率更高:热塑性塑料零部件的注射工艺系快速加工过程,非常适合大批量生产。且热塑性塑料零件在出模后几乎就达到了完工零件的尺寸,而热固性塑料通常需要增加去毛刺或机加工工序,才能得到可以使用的零件。

  原料利用率高:热塑性塑料零件具有很高的材料利用率,一般可达95%,热固性塑料在注塑时一般材料利用率则为85%。热塑性材料注塑一般很少或根本不出现毛刺也减少了材料的浪费。

  生产成本方面,虽然热塑性塑料成本会高于相应的热固性材料,但是高生产率、高原料利用率和可回收的特性使其生产成本与热固性塑料相近。

  按照塑料粒子的长度和玻璃纤维的长度,又有短玻纤增强塑料与长玻纤增强塑料之分,短玻纤增强塑料的粒子长度为2-4mm,玻纤长度为0.2-0.4mm,长玻纤增强塑料粒子和玻纤长度均可达到6-25mm。由于长玻纤增强塑料中的玻纤长度更长,且排列更有规律,因此具有更强的刚度、比强度、耐蠕变性、耐疲劳性和稳定性。

  长玻纤热塑性塑料是汽车领域应用发展方向:由于汽车工业对于材料的强度有着很高的要求,因此大都采用的都是长玻纤增强塑料,尤其是汽车的结构件,其中热塑性、热固性塑料均有大量使用。考虑到热塑性玻纤增强塑料具有的可回收利用、更轻更薄等特点,未来将成为汽车行业玻纤增强塑料发展的方向。

  2汽车行业是长玻纤增强塑料重要下游应用领域

  长玻纤增强塑料产业链主要分为:上游的原材料生产和设备提供,包括长玻纤、树脂、助剂生产,造粒、成型设备提供等;中游的长玻纤增强塑料制造,根据原料、工艺等不同可以分为SMC、GMT等玻纤增强塑料的生产;下游是长玻纤增强塑料的具体应用领域,主要应用于汽车、建筑和电子电气领域,其中汽车和建筑领域的应用分别占到总体应用的约1/3,电子电气领域应用则占到约15%。

  长玻璃增强塑料产业链

  汽车行业使用的长玻纤增强塑料主要包括SMC、GMT、LFT,被广泛应用于前端模块、底盘、隔音罩、仪表盘等零部件的生产制造,尤其是欧美汽车厂商,它们的技术和应用都已经非常成熟。国内汽车厂商随着技术的逐渐提升,也开始推动长玻纤增强塑料在国产汽车生产中的应用,但国内市场总体来说仍处于起步阶段,相比国外成熟市场有着庞大的发展空间。

  汽车行业采用长玻纤增强塑料有着轻量化、模块化、低成本等显著优点:

  轻量化且不牺牲强度:长玻纤增强材料轻质高强,可以有效替代金属材料减轻车身重量,同时强度可比金属材料更高,碰撞不易产生凹痕,且可以通过设计实现在某一个特定方向强度的强化。

  模块化:长玻纤增强塑料良好的成型性带来较高的设计自由度,使得长玻纤增强塑料材质的零部件可以向结构复杂、功能集成的大型化、模块化部件扩展,大大降低需要组装的零部件数量和工序数量,提高组装效率,且维修维护更为简单。

  低成本:模块化设计大大减少了模具数量和相关费用,以普通汽车后尾门为例,采用金属材料加工需要制作模具10套,花费400万元,而采用SMC材料加工仅需制作模具三套,花费120万元,且大大减少组装成本。根据法国INPOAST公司的估计,当年产量低于15万套时,SMC玻璃钢成型工艺的成本一直低于金属冲压工艺的成本,而北美半数以上SMC零件生产公司产量都小于10万套/年。

  出众的设计灵活性:增强塑料在模具里可以流动到很深的型腔,得到金属材料冲压难以实现的曲线和其他复杂形状,并且由于模具相关成本较低,由产品平台升级而带来的产品形状的改变也会变得很容易。

  耐腐蚀:金属易受空气中水分、盐分的影响产生锈蚀,玻纤增强塑料则有很强的耐腐蚀性。

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