用于纤维增强塑料应用(FRTP应用)的黑色汽车
应用

FRTP: 填充和增强热塑性塑料

填充剂的两个作用:优化复合材料性能与降低成本

将填料加入塑料基体主要追求两个目标:要么有针对性地改善复合材料的材料性能,例如透气薄膜或吸音管,要么是为了节约成本。

典型应用领域

在填料与聚合物基体的相互作用中,有三个关键影响因素起着核心作用。

  • 具有较小长径比(如玻璃微珠、CaCO₃或BaSO₄)的颗粒形状通常能提高弹性模量。而具有较大长径比的颗粒(如滑石粉或硅灰石)则有助于改善拉伸强度、撕裂强度以及弹性模量。
  • 粒径分布会影响填料的混入过程。在此过程中,颗粒间作用的范德华力(粒径 > 1 μm时)以及Buss混炼机中起分散作用的剪切力(粒径 < 10 μm时),在FRTP混炼系统中具有重要意义。
  • 填料的表面,或更确切地说,比表面积(m²/g),表明了填料与聚合物链之间潜在粘附点的数量。表面积越大,粘附点越多,从而带来更好的机械性能(更高的刚度、拉伸强度、撕裂强度和冲击韧性),以及复合材料更高的表面光泽度。

另一个重要方面是表面涂层。通过涂层,可以影响例如团聚体形成、材料处理中的流动性以及混炼过程中的润湿性。

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优势

BUSS 混炼系统为 FRTP 复合材料提供以下具体优势:

BUSS 混炼机技术通过将填料分配至 2-3 个进料位置、利用侧向喂料螺杆等进料装置、采用重力式填料进料、反向排气以及卓越的输送效率,实现了高填料含量。混炼机适中的剪切速率可轻松处理高填料含量下产生的高粘度。

均匀的剪切速率使得混炼机能够在较低温度下进行受控混合,同时仅针对当前工艺任务引入所需的剪切能量。与其他系统相比,狭窄的剪切速率分布确保了每个颗粒都能获得均匀的剪切过程。这实现了高质量加工,同时减少了能量输入。

BUSS 混炼机适中的剪切速率可确保可控的剪切和低温曲线,与其他系统相比,对纤维和高结构填料(如炭黑)的结构损伤显著更小。这带来了更优异的机械和电气性能、改善的流动性以及昂贵添加剂用量的降低。

最新一代的多叶片BUSS混炼机在整体低比能量输入条件下实现了更高的混合效果。这得益于更高的混合循环次数,且该次数针对各工艺区域进行了优化。熔融所需的能量几乎完全通过机械方式(耗散型)以剪切能的形式输入。

BUSS 混炼机凭借可控的能量输入和均匀适中的剪切速率,以及通过热电偶进行的温度监控,可实现精确的温度控制。这些热电偶安装在沿工艺段相关位置、被聚合物包围的空心捏合销钉中。

对纤维增强塑料混炼的要求

BUSS 工艺专长是制造纤维增强塑料的关键:除了优化物料流分配外,还必须有效控制伴随填料加入的空气和湿气流。

因此,必须针对这些任务优化配置工艺几何结构。通过相应的配置,较大的自由容积和相关的扭矩可实现这些纤维增强塑料的高效生产。

BUSS 混炼机凭借其极其宽广的操作窗口所展现出的卓越全能特性,使其通常能够运行多种相关工艺,从而加工滑石粉、二氧化钛、硫酸钡乃至氢氧化铝或氢氧化镁等填料。

BUSS 混炼机适中的剪切速率带来的一个有益副作用是,与替代螺杆机械相比,其磨损显著降低。整个系统的模块化及可调整结构,使 BUSS 混炼机成为填充热塑性塑料混炼的极佳选择。

典型的设备布局

COMPEO 用于 FRTP 混炼的设备布局

请在我们的 COMPEO 展厅中查看我们用于生产填充和增强热塑性塑料的典型设备布局。

探索我们的 COMPEO 混炼机

布斯混炼机遍布全球

我们获得专利的混炼机如今遍布全球,助力客户生产塑料。借助BUSS混炼系统,我们的客户能够满足FRTP混炼的所有严苛要求。

全球混炼机应用地图:高性能复合材料生产设备分布概览

在制造高性能复合材料中使用的混炼机数量

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