在汽汽車工程中，儀表板、汽車前部與底部的零件中，越來(lái)越多的采用長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯來(lái)制造了。因?yàn)槠漭^低的密度、低廉的價(jià)格以及可以循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，聚丙烯正在逐漸取代工程塑料與金屬在這些方面的應(yīng)用。然而當(dāng)采用長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯提高了材料的彈性模量及抗沖擊力的時(shí)候，聚丙烯材料卻僅僅是滿足了機(jī)械性能。 
         
       這些零件是采用玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的注塑或者模壓來(lái)制備的。在模壓工藝中，原料都是以半成品的以玻璃氈片（GMT）增強(qiáng)的聚丙烯制造的。典型的以GMT模壓制造的零件擁有優(yōu)異的機(jī)械性能是因?yàn)槔w維的長(zhǎng)度和其同向性，但是GMT增強(qiáng)的產(chǎn)品的生產(chǎn)十分復(fù)雜，這樣半成品的價(jià)格也就變得昂貴。 
         
       得益于近期的技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)在模壓過(guò)程中直接混配聚丙烯和玻璃纖維。這些進(jìn)步都產(chǎn)生在加工技術(shù)中。盡管如此，模壓法與注塑工藝比較時(shí)還是存在較大的缺點(diǎn)。在大部分情況下，零部件需要再加工。作為規(guī)則，模壓制造的零件只能采用后續(xù)沖壓，這就產(chǎn)生了加工廢料并因此而增加了成本。 
         
      使用長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯注塑制備的零部件，通常會(huì)要求在塑性改性單元的輔助下加工長(zhǎng)玻纖顆粒。基于對(duì)顆粒加工的一種替代，Krauss-Maffei公司推出了一種新的注塑混配系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以直接從聚丙烯和玻纖原料一步加工下制造注塑零部件。這個(gè)注塑混配裝置由一個(gè)雙螺桿擠出機(jī)和一個(gè)注塑機(jī)組成。 擠出機(jī)熔化聚丙烯并將其與玻璃纖維混合，熔化物通過(guò)一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)入被稱作注射腔的注射單元，從那里，它被注入到模具中。在注塑過(guò)程中直接的混配省掉了原來(lái)還需要經(jīng)過(guò)的半成品加工過(guò)程。
接下來(lái)，我們從注塑機(jī)和注塑混配的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以此來(lái)幫助塑料生產(chǎn)商決定著兩種方法哪一種更加適合其生產(chǎn)任務(wù)。 
         
      玻纖增強(qiáng)的熱塑性塑料的特征 
         
      良好的纖維粘接力對(duì)于零部件的機(jī)械性能來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，GMT比直接加工的成型化合物或長(zhǎng)纖維顆粒可產(chǎn)生某些更強(qiáng)的力與抗沖擊力。 
         
      如果需要完全的利用纖維產(chǎn)生的力量，它必須要長(zhǎng)于臨界的纖維長(zhǎng)度Lc，相應(yīng)的，聚丙烯與玻璃纖維所制造的薄片的臨界長(zhǎng)度Lc范圍從1.3到3.1mm，特殊的耦合則要求0.9mm。 
         
      現(xiàn)有的纖維長(zhǎng)度與臨界纖維長(zhǎng)度的比例可用來(lái)推斷纖維與母料耦合的質(zhì)量，如果零件中的實(shí)際纖維長(zhǎng)度超過(guò)了臨界纖維長(zhǎng)度，也就是超過(guò)了Lc，纖維將可能會(huì)被破壞，如果短于纖維的臨界長(zhǎng)度，就會(huì)發(fā)生纖維的抽離，也就是說(shuō)在纖維與母料結(jié)合的表面發(fā)生問(wèn)題，而在化合物中通常的纖維長(zhǎng)度是0.2-0.6mm。 
         
      嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，這些增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)并非如此重要，機(jī)械特性對(duì)于零件的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)更為重要，諸如強(qiáng)度、剛性與抗沖擊力。雖然它們也是纖維長(zhǎng)度的功能之一。但它們的關(guān)系卻是相當(dāng)復(fù)雜的，單獨(dú)的分析纖維的長(zhǎng)度迄今為止也只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，并只可以得到一些趨勢(shì)性的信息。

      零件中的纖維長(zhǎng)度 
         
      當(dāng)加工長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯時(shí)，那些最長(zhǎng)的纖維與零件良好的結(jié)合是非常重要的，因?yàn)檫@產(chǎn)生了化合物的機(jī)械性能，然而還沒(méi)有方法可以避免纖維受損，因?yàn)樵诨炫浜妥⑺苓^(guò)程中使用機(jī)械力會(huì)破壞纖維，使其變短，對(duì)于纖維來(lái)說(shuō)，最嚴(yán)重的破壞是發(fā)生在包含纖維的熔化物被注入到模具的時(shí)候，合理的模具設(shè)計(jì)可以減少纖維減短的程度，熔解加工的過(guò)程也影響了纖維的長(zhǎng)度，就這方面來(lái)說(shuō)，注塑機(jī)與注塑混配存在著很大的不同。

      使用注塑機(jī)初始的纖維長(zhǎng)度由纖維顆粒的尺寸決定（標(biāo)準(zhǔn)為10到25毫米），長(zhǎng)玻璃纖維的制造商提供了包覆系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，纖維在熔體中逐漸聚集成束，這就可以均勻注入纖維。在包覆顆粒的情況下，纖維與母料被共擠出。注塑機(jī)的熔煉過(guò)程需要分解纖維的簇，并且以母料浸潤(rùn)單支纖維。 
         
      纖維進(jìn)一步的損害還發(fā)生在溶解降低伴隨著抗流動(dòng)性的降低。大的跨分區(qū)的流動(dòng)渠道對(duì)于纖維來(lái)說(shuō)是好的，因此當(dāng)加工長(zhǎng)玻璃纖維顆粒的時(shí)候，應(yīng)對(duì)螺桿結(jié)構(gòu)和阻隔回流閥門進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
當(dāng)注入顆粒的時(shí)候，纖維就進(jìn)入一個(gè)完全的熔煉加工過(guò)程，纖維上的機(jī)械張力會(huì)相應(yīng)的持續(xù)一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間。塑化的開(kāi)始也相應(yīng)的應(yīng)用了這一巨大的力量，因?yàn)樵谀莻€(gè)階段，母料還沒(méi)有完全熔化，一些纖維被暴露于巨大的剪切力下。

  螺桿的尺寸與沖程規(guī)格也會(huì)影響纖維損壞的機(jī)理，試驗(yàn)結(jié)果顯示較大的螺桿（D=165mm）要比小的螺桿（D=90mm）對(duì)于纖維造成的損害要小。而較長(zhǎng)的計(jì)量沖程對(duì)于剩余的纖維長(zhǎng)度也會(huì)有不利影響。分散的排列則顯示了長(zhǎng)玻璃纖維顆粒結(jié)構(gòu)的影響。 
         
      與此相反的是，注塑混配卻是將不含纖維的純的母料熔在一起，纖維晚一些再被加入熔體中，這樣就相應(yīng)的少承受了些機(jī)械張力。這種方法要比在注塑機(jī)中熔煉混合可以獲得更高平均長(zhǎng)度的纖維。注塑混配（IMC）使得可以直接向熔體中加入粗纖維而不必分解纖維，雖然在螺桿的旋轉(zhuǎn)下，粗纖維會(huì)被分解成短的部分，但最后的纖維仍有一個(gè)較長(zhǎng)的平均長(zhǎng)度。 
         
       經(jīng)濟(jì)角度 
         
       原料的價(jià)格對(duì)于纖維增強(qiáng)的聚丙烯零部件來(lái)說(shuō)是很重要的，注塑用的長(zhǎng)玻璃纖維顆粒要比GMT的半成品便宜。然而，制造商們?yōu)榱速?gòu)買顆粒要比分別購(gòu)買單一的原料要支付更多。使用注塑混配對(duì)于原料制造商的一個(gè)好處則是原料價(jià)格要比使用長(zhǎng)玻璃纖維顆粒更加經(jīng)濟(jì)，并且這部分原料在整個(gè)零部件制造成本中的比例也還可以下降。
在注塑機(jī)上加入長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯顆粒要比用注塑混配加工成顆粒的集約化程度要降低。有可能可以在現(xiàn)有的注塑機(jī)調(diào)整或者更換塑化單元這樣就可以加工長(zhǎng)玻璃纖維顆粒了。即使是難以改型而必須安裝新的機(jī)器，注塑機(jī)加工仍然是需要較少的投資的，而注塑混配所需要的雙螺桿擠出機(jī)卻使得設(shè)備變得復(fù)雜。 

如何決定 
         
       除了上面提到的零件中纖維長(zhǎng)度分布的優(yōu)勢(shì)之外，注塑混配還有在初始原料上潛在的節(jié)約，但是這一潛在效應(yīng)只有通過(guò)附加投資才可以被認(rèn)識(shí)到。在從注塑機(jī)和注塑混配中進(jìn)行選擇時(shí)的一個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)是所制造的部件的重量以及體積。注塑混配在產(chǎn)量較高的時(shí)候存在優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谫?gòu)買原料時(shí)節(jié)省的投資會(huì)很快的超過(guò)購(gòu)買設(shè)備增加的投資，這樣，投資很快的就可以得到分?jǐn)?。而?dāng)零件較小或者產(chǎn)量低的時(shí)候，在注塑機(jī)上加工長(zhǎng)玻璃纖維顆粒就是一個(gè)比較好的辦法，因?yàn)檫@只需要較小的投資。 
         
      注塑混配賦予生產(chǎn)商較多的靈活性，使他們可以根據(jù)自己的需要剪裁原料。他們可以選擇性的調(diào)整母料和纖維比例，比如，使部件的纖維含量符合期望的技術(shù)特性。當(dāng)加工玻纖顆粒的時(shí)候，這種選擇性的調(diào)整只在某種條件下才有可能。因?yàn)橹圃煺咧粸轭w粒提供某種纖維內(nèi)容。如果為了特殊的注塑而改變纖維品種的話，生產(chǎn)者需要將長(zhǎng)玻璃纖維顆粒與未增強(qiáng)的聚丙烯混合—一個(gè)提供附加要求和原料供應(yīng)系統(tǒng)的工作步驟。

      然而，注塑混配提供給制造者的自由度也可以說(shuō)是材料的混合提高了產(chǎn)品的可說(shuō)明性以及生產(chǎn)商的可靠性。生產(chǎn)者現(xiàn)在必須承擔(dān)責(zé)任來(lái)保證質(zhì)量以及保證顆粒制造的質(zhì)量。對(duì)于注塑混配提高生產(chǎn)中創(chuàng)造的附加價(jià)格，還存在著潛在的機(jī)會(huì)。