1 概要

1.1 はじめに

LFT-D は、Long Fiber Reinforce Thermo Plastic In Direct Processing の略称です。


1.2 プロセスの特徴

半完成の板または顆粒に依存する GMT および LDT-G と比較して、LDT-D 技術はポリマーマスターバッチとガラス繊維を直接使用して毎日の生産を行うため、製版または顆粒化の中間プロセスが排除され、コストとコストが削減されます。原材料の選択がより便利かつ実用的になります。

ポリマー顆粒は、製品の需要や生産時に発生する悪条件に応じて迅速に調整および変換できます。機械的特性に応じて補強に使用する繊維を変更することができます。熱安定性、難燃性、熱老化、着色、耐吸水性など、自動車メーカーが提案するいくつかの特殊な物性や特殊特性については、他の改質添加剤を直接添加することで最終製品の性能を向上させることができます。ライン。LFT-D 製造プロセスは、その材料配合において独特であり、大部分のコンポーネントの性能要件に適応できます。


1.3 技術プロセス

典型的な LFT-D プロセスには、設計された割合で供給されるように最初にプログラムされた計量供給ユニットへのポリマー ペレットと添加剤の供給が含まれます。比例的に計量された材料は可塑化と混合のために二軸押出機に入り、溶融ポリマーは薄膜ダイを通過して滝に似たポリマーフィルムを形成し、二軸押出機の開口部に直接入ります。予熱、分散等の工程を経て、特別に設計された縦型フレームを介してポリマーフィルム上にガラス繊維を導入し、二軸押出機の第二段に投入し、ガラス繊維を含浸させます。切断して混合して連続材料ブロックを形成し、二軸ガラス繊維プラスチック混合押出機の前面にある切削工具により、製品の成形領域に合わせて材料ブロックに切断されます。ベルトコンベアで適切な場所に搬送され、低温成形用の金型に送られます。全体の処理時間は通常30～50秒であり、GMT型と比べて処理コストの面で大きなメリットがあります。


2. LFT-D の特長と利点

2.1 性能特長

(1) 軽量かつ高強度。LFT密度は約1.1g/cmで鋼の1/5～1/7、引張強さ50～120MPa、曲げ強さ90～120MPa。

(2) 熱性能。

一般的なプラスチックの使用温度は50〜100°Cですが、ガラス繊維強化の使用は100°C以上まで上げることができます。

一部の特殊なLFTは200°C以上の温度でも使用できます。線膨潤係数は非強化プラスチックよりも 25% ～ 50% 低く、熱伝導率は 0.3 ～ 0.36W/(m·K) で、熱硬化性複合材料に非常に似ています。

(3) 耐薬品性。この特性は主に基板材料の特性によって決まります。熱可塑性樹脂には多くの種類があり、それぞれに独自の耐食特性があります。したがって、LFT環境や媒体条件に応じて基板樹脂を最適化することができます。

(4) 良好な誘電特性。LFT は電波を反射せず、マイクロ波に対して優れた性能を発揮します。LFTに導電性材料を添加すると、導電性が向上し、静電気を防止できます。

GMTと同時に競合する新技術として、LFT-D製品はGMTがもたらす優れたアプリケーション性能と大きく比較できます。

GMT 製品の主な利点は耐衝撃性に優れていることですが、LDT-D 製品の利点は優れた靭性を備えており、より低コストで実際の市場の需要を満たすことができることです。

LFT製品の機械的特性、特にカンチレバービームの衝撃強度は、原料ポリマーマスターバッチに強化織布を適切に添加することによって大幅に改善できることが示されています。



2.2 経済的利点

(1) 原材料の直接オンライン生産モードにより、製品コストが大幅に削減され、半製品の調達および関連する物流および倉庫コストの上昇が回避されます。

(2) 生産に必要な原材料を直接購入するため、原材料の急速な変更により、半製品の原材料の購入に起因する長いサイクルと高い管理コストの問題を補うことができ、間接的に生産コストを削減できます。 ;

（３）加工プロセスにおける原材料の消費量が開始時の消費量よりも少ないため、プレスの初期段階での原材料の損失の問題が解決される。

(4) 可塑化材料の残留温度を利用して即時成形を行うため、半製品板の二次加熱によるエネルギーロスがありません。生産プロセスはすべてプログラムによって制御され、生産ラインは自動的に稼働するため、全体のエネルギー消費が大幅に削減されます。

(5) 熱可塑性 LFT 材料はリサイクル可能なプラスチックであり、LFT 生産ラインはリサイクル材料をオンラインで処理でき、環境保護だけでなく優れた経済的利益ももたらします (6) 多くの手作業が削減され、人件費が大幅に削減されます

。



2.3 技術的利点

(1) 配合調整がより柔軟かつ多様になります。LDT-D 生産ラインの設備を適切に調整するだけで、PP、PA6、PET、ABS、PC などのさまざまなポリマー粒子を使用できます。さらに、さまざまな製品の特別な要件に合わせて、原材料の比率を現場で迅速に調整できます。

(2) 複合材料の機械的特性を確保するための重要なコンポーネントとして、連続調整可能な成形技術は製品の性能を大幅に最適化します。

(3) 最終製品は 20mm 以上のガラス繊維長を保持し、大量迅速生産において短すぎるガラス繊維長によって引き起こされる機械的強度の低下の問題を解決します。 (4) 優れた混合プロセスにより、ガラス繊維とプラスチックを確実に混合できます

。リブ内であっても繊維が均一に分散されるように完全に混合されています。

（4）優れた混合プロセスにより、ガラス繊維とプラスチックが完全に混合され、リブ内でも均一な繊維分布が保証されます。

(5) 流動性に優れ、製品の表面品質が大幅に向上します。

(6) LFT-D 装置の高度な自動化により、製品の品質と安定性が保証されます。



3 応用分野

3.1 応用範囲

現時点でも、LFT-D 生産技術の主な応用分野は依然として自動車製造である。

自動車の軽量化は、車両の安全性の確保を前提としており、従来の車両重量が10％軽量化されるごとに6％～8％の燃費向上が可能となります。金属材料を複合材料に置き換えることは、産業発展の主流の傾向となっています。自動車業界をリードする軽量化技術として、LFT-D 熱可塑性複合材料は多くの有名な自動車工場で採用されています。現在、より成熟した製造モードの部品には、フロントエンドモジュール、バンパーブラケット、インパネ骨格、シート骨格、アンダーボディ保護プレート、インテリアトリムブラケット、ホイールカバー、バッテリートレイ、ユーティリティボックスカバー、リアハッチバックドア、スペアタイヤボックスが含まれます。 、など。



3.2 応用例:



LFT-D長繊維強化熱可塑性複合製品インテリジェント生産ラインは、主にフロントエンドモジュール、バンパービーム、インパネ骨格、バッテリーブラケット、タイヤコンパートメント、シートフレーム、ペダルと底板全体、エンジンフード、ラゲッジの 生産に使用されます。ラック、予備プラセンタ、フェンダー、風康

ブレード、エンジン底板、自動車ルーフライニングフレーム、梱包製品、パレット、軍事部品、スポーツ用品、電子機器、その他の部品。


3.2.1 底部保護プレート/底部デフレクタープレート

初期の段階では、重要部品の保護のために白い車体に足回り保護板が取り付けられていました。その後、1980年代後半から1990年代前半にかけて、ドイツでは非常に厳しい自動車騒音保護法が制定され、シャーシ全体を覆う大きなプレートへと進化しました。底面保護板の開発により、その形状は単純な平板から複雑化し、吸音、断熱、耐食性、高剛性、高衝撃強度などの機能を兼ね備えるようになりました。素材はスチールとアルミニウムからGMTへと進化しました。1990 年代後半までは、低コストでより柔軟な成形方法を備えた直接オンライン混合 LFT-D テクノロジーが生み出されました。一部のメーカーは、従来の GMT よりも靱性が低いものの、比剛性が高く、優れた吸音性能を持つ、高度に膨張した繊維を含む軽量かつ高強度の熱可塑性 LWRT の使用を開始しました。自動車用ボトムガードプレートの製造と応用は比較的成熟しており、フォルクスワーゲン ティグアン、上汽栄威 350、550、750、上汽 E50 電気自動車に使用されています。



3.2.2 フロントエンドモジュール

従来の自動車フロントエンドモジュールでは、板金部品が数十社の部品サプライヤーから車両工場に送られ、最終組み立てが行われます。フロントエンドモジュールが重いため、最終組立ラインの組立効率と生産テンポが非常に要求されます。新しい供給モデルは、LFT テクノロジーの使用と、照明、冷却、衝撃吸収などのコンポーネントのモジュール生産モデルです。これらのコンポーネントは、事前に組み立てられてフロントエンド モジュールを形成し、その後 OEM に送られます。



3.2.3 シートフレーム

専門的な解析ソフトウェアで金属シートのスケルトン モデルのレイアウトをシミュレーションおよび最適化することで、LDT-D プロセスでの生産に合わせて部品の形状をカスタマイズできます。アセンブリにインサートを追加することで局所的な補強を行うことができ、衝突時の位置ずれを防止するために走行能力を保護し、LFT の延性と変形能力を最適化し、衝撃時の局所的な中断のない補強を行うことができます。LFTは鉄鋼に代わる40％以上の軽量化が可能であり、高度な統合機能を実現し、機能統合を実現します。長城汽車Haver H5のシートフレームはLFT-D技術で作られています。



4. 市場の現状と発展展望

4.1 国内外の展開

現在、欧州では、米国やアジアなど他の地域に比べて人件費や環境保護基準が高く、単一製品の生産量が多い自動車複合部品メーカーが比較的集中しているため、自動車複合部品サプライヤーは、自動車複合部品サプライヤーの需要が高まっている。一方、米国などの他の地域では、LDT-G ペレット製造技術が使用される可能性が高くなります。主に部品調達体制の都合上、メーカーが各地に分散しており、一つの製品の生産量が少なく、用途が比較的分散しているため、LFT-Gの生産技術の利用に適しています。

過去 2 年間で、ヨーロッパとアメリカの市場で 30 以上の LDT-D 生産ラインが稼働しました。日本と韓国も今後数年以内にLDT-D装置を導入する予定だ。高速かつ効率的な生産モードにより、これらの自動車部品メーカーのコストが大幅に削減されます。

LFT材料の研究開発は、欧米とほぼ同時期の1980年代後半から1990年代前半に始まりました。現在、一部の企業は当初、独立した知的財産権を有するLFT製品を形成しており、一定の生産能力を持っています。




4.2 自動車部品のモジュール生産がもたらす機会

自動車部品のいわゆるモジュール生産とは、部品またはコンポーネントを中心として、周囲の部品を成形加工によって一体化することを指し、これにより製造コストと金型検査ツールを大幅に削減できます。

フォード社が実施した調査によると、自動車製造に複合製品を使用すると、部品点数が元の部品の 80 ～ 90% に削減され、製造コストは金属材料に比べて 60% 削減され、接着コストは 100% 削減されることが示されています。溶接に比べて 25 ～ 40% 削減されます。

BASF は、車両のオイル貯蔵タンク、永久フィルター、オイル ポンプを車両の底部に統合するという新しいアイデアに取り組んでいます。35%ガラス繊維強化PA66製モジュール。BMW シリーズのトランスミッション アセンブリは、バイエル社製の 35% ガラス繊維強化 PA66 で作られています。エンジン本体内の貴重なスペースを節約するだけでなく、成形工程も削減します。

イリノイ州の TecAir は、高流量ナイロンで 5 ポンド、長さ 22 インチの自動エンジン冷却ファンを製造しています。これはファン ホイールと他の吸気コンポーネントを組み合わせたもので、すでに GM モデルで使用されています。

メルセデス・ベンツは、Atego、Vario、Unimog の 3 つの小型トラック モデルのロッカー カバーの製造に、アルミニウムの代わりにグラスファイバー強化熱可塑性プラスチックを使用しています。カバーは、35% のガラス繊維で強化された DuPont Automotive の Zyte170G35HSLRA4 ナイロン樹脂で作られています。オイルセパレーターとカバーを一体化し、エンジンノイズを大幅に低減します。

LFT-D技術は、複合材料分野の新勢力として、意匠性、高効率、低コスト、幅広い材料選択の利点を持ち、自動車製造工程におけるモジュール生産のニーズに大きく応え、自動車業界にとって無視できない新勢力。



4.3 市場の見通し

過去数十年にわたり、LFT D は最先端のテクノロジーを備えた生産モードに発展してきました。国内の自動車分野では、LFTは徐々に複雑な構造と特殊な機能を備えた製品に移行してきました。さらに、LFT は自動車製造以外の多くの分野でも伝統的なプロセスの一部を置き換え始めており、市場開発は初期の進歩を遂げています。

2010年には、ヨーロッパ、北米、日本に次いで、LFTの総消費量の9%を占めました。しかし、タウンゼント氏によると、2011年までに現在の消費量の11％を占める日本を上回ったという。LFT 素材は 2006 年から 2011 年にかけて年率 12% で成長しており、これは GDP 成長率の少なくとも 3 倍であり、この長繊維強化熱可塑性プラスチック直接成形技術は、自動車分野と非自動車分野の両方に非常に魅力的な機会をもたらします。

LFT-D技術は高性能、低コスト、モジュール化、軽量化、標準化の方向に徐々に発展しており、省エネ、排出ガス削減、環境に優しい自動車産業においてより大きな役割を果たすことになるでしょう。