采用長玻纖增強(qiáng)材料制成的部件具有重量輕、硬度高、較好的彈性模量，以及較高的抗沖擊強(qiáng)度和抗拉伸強(qiáng)度等特點(diǎn)，因此在汽車工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。科倍隆W&P公司的D-LFT長玻纖一步法在線擠出配混工藝，實(shí)現(xiàn)了物料的柔性混煉分散及均化過程，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。

隨著長玻纖在線配混工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，在過去的10年里，長玻纖配混的生產(chǎn)增長了3倍，其中尤其是長度高達(dá)100mm的玻纖或天然纖維的增強(qiáng)配混生產(chǎn)發(fā)展迅速，僅汽車和交通運(yùn)輸領(lǐng)域就占據(jù)了大約95％的市場份額。近年來，一步法的長玻纖在線配混工藝在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效生產(chǎn)的同時(shí)，還可靠地保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，從而為長玻纖配混生產(chǎn)提供了經(jīng)濟(jì)、高效、便捷的生產(chǎn)方式。

在長玻纖配混技術(shù)領(lǐng)域中，D-LFT長玻纖一步法在線擠出配混工藝已經(jīng)成為熱塑性塑料長玻纖填充的成熟工藝。在該工藝技術(shù)中，通過和下游的壓機(jī)組合，省去了半成品加工步驟，可直接將玻纖、聚合物和添加劑混合分散，從而使得LFT長玻纖制品能夠?qū)D出部件的柔性設(shè)計(jì)和卓越的機(jī)械性能更好地結(jié)合在一起，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

D-LFT長玻纖一步法在線擠出配混工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：

● 省去了半成品加工步驟，降低了原料成本；

● 便捷的產(chǎn)品設(shè)計(jì)；

● 較高的自動(dòng)化生產(chǎn)線（僅需要一個(gè)操作人員進(jìn)行監(jiān)測和維護(hù)）；

● 較短的部件加工周期，提高了生產(chǎn)效率；

● 較低的廢品率；

● 100％邊角料回收再利用；

● 較小的設(shè)備占地空間。

該生產(chǎn)工藝使用的核心設(shè)備是ZSK雙螺桿混煉機(jī)，它主要包含以下單元：

● 驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

● 減速箱，帶有止推軸承系統(tǒng)和潤滑油系統(tǒng)；

● 擠出機(jī)加工段；

● 擠出機(jī)排料單元。

其中，擠出機(jī)的加工段由單個(gè)的機(jī)筒以模塊化方式構(gòu)成，并包括一套同向旋轉(zhuǎn)螺桿。工程師可以選擇不同結(jié)構(gòu)的機(jī)筒和螺桿塊進(jìn)行組合，然后將螺桿塊安裝到漸開線式花鍵的芯軸上，從而可為不同的產(chǎn)品配方設(shè)定不同的工藝配置。

圖2D-LFT生產(chǎn)線

ZSK雙螺桿混煉機(jī)的工作原理

在ZSK雙螺桿混煉機(jī)中，配置了特殊的螺桿，以用于長玻纖的配混，其作用是：

● 聚合物熔融；

● 聚合物柔性混合和均化；

● 長玻纖通過螺桿的旋轉(zhuǎn)被帶入到機(jī)筒中，然后被熔融料包裹，經(jīng)過螺桿塊剪斷和分散。

通常，在擠出機(jī)的上游有失重計(jì)量秤為聚合物稱重，如果需要，也可以同時(shí)為添加劑和顏料配置失重秤。物料的各個(gè)組分通過計(jì)量秤被連續(xù)均勻地喂入擠出機(jī)中，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

隨著擠出機(jī)螺桿的旋轉(zhuǎn)，擠出機(jī)以平穩(wěn)的牽引力帶入玻纖，將其切斷，和熔融料混合并分散，螺桿的特別設(shè)計(jì)使其能夠適應(yīng)聚合物和玻纖的物料特性。在擠出機(jī)運(yùn)行的過程中，每股長玻纖均由控制系統(tǒng)監(jiān)測，玻纖的斷裂或缺失可以通過監(jiān)測系統(tǒng)將信號反饋到主控制面板，給操作人員以警報(bào)提示。

為了對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行穩(wěn)定的控制，可以在控制器中設(shè)置停機(jī)限定功能，玻纖的線軸也可以在擠出機(jī)連續(xù)運(yùn)行的同時(shí)被更換，此外，每一個(gè)玻纖的喂料裝置都有各自的輸送通道。

在熔融物料配混的過程中，熔融的長玻纖物料從機(jī)頭被連續(xù)擠出。料塊的擠出是一個(gè)復(fù)雜的工藝過程，首先，熔融料在機(jī)頭的出口被切割成預(yù)先設(shè)定的長度，然后將平板熔融料送到保溫傳送帶，傳送帶的速度可通過緩沖與物料的出口速度保持一致，物料的保溫是通過強(qiáng)制熱空氣箱體來實(shí)現(xiàn)的。接著，熔融料從箱體轉(zhuǎn)移到分揀輸送單元，通過機(jī)器人或操作人員將它們放入壓機(jī)，最后壓制成制品。

高度自調(diào)節(jié)?？诘臄D出工藝

在模具中擠出制品的位置和形狀不僅決定了壓機(jī)所需的壓力，同時(shí)也會影響最終制品的翹曲程度及厚度偏差等特性。

將熔融料塊以兩層或三層疊加的方式放入壓機(jī)中成型是一種比較成熟的生產(chǎn)工藝，這種方法至今仍然應(yīng)用于GMT玻纖增強(qiáng)生產(chǎn)中。為使得以上工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，可采用帶往復(fù)移動(dòng)氣缸的針型機(jī)械手，以將多層料塊自動(dòng)疊加在一起，然后壓制成成品。

擠出機(jī)機(jī)頭的?？诔丝梢允謩?dòng)調(diào)節(jié)高度外，同時(shí)還裝有伺服電機(jī)，可對?？谶M(jìn)行在線自動(dòng)調(diào)節(jié)，以滿足不同的生產(chǎn)工藝要求。其中最為核心的控制是擠出機(jī)在線擠出的過程中，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)來保持?jǐn)D出機(jī)、機(jī)頭切刀和熔融料塊輸送帶的同步運(yùn)行。

圖3 D-LFT系統(tǒng)生產(chǎn)線示意圖 1、失重喂料秤；2、長玻纖喂料系統(tǒng)；3、電機(jī)；4、真空泵；5、機(jī)頭切刀；6、輸送帶；7、機(jī)械手；8、壓機(jī)

由于機(jī)頭?？诘母叨日{(diào)節(jié)會帶來熔融料塊速度的改變，所以要對機(jī)頭內(nèi)部的物料速度及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償和修正，以使熔融料的擠出和擠出機(jī)的速度保持一致。

總之，高度自調(diào)節(jié)?？诘臄D出工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：

● 可降低40％的壓機(jī)壓力（實(shí)際數(shù)據(jù)取決于玻纖的含量及制品的形狀）；

● 壓機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于料塊中的玻纖不會重新定向，因此避免了制品的扭曲；

● 可獲得均一的制品厚度；

● 針型操作夾具的操作簡單方便。

快速便捷的安裝和調(diào)試

D-LFT生產(chǎn)線采用了模塊化和即插接口的設(shè)計(jì)，這使得設(shè)備一到達(dá)客戶處，就可以組裝連接并帶料試機(jī)，從而極大地縮短了調(diào)試時(shí)間，其安裝和調(diào)試一般只需兩周就可以完成。此外，利用該生產(chǎn)線，能夠很方便地將GMT工藝轉(zhuǎn)換到D-LFT工藝，縮短了壓機(jī)的空閑時(shí)間。