Lorenz Kunststofftechnik公司开发了一种采用天然纤维增强材料制成的防火、可喷涂且生态友好的团状模塑料(BMC),它具有较低的生产成本且有助于保护环境,减少碳足迹。
纤维增强塑料(FRP)已成为轻量化结构应用的标准,然而,其生产趋势正在转向采用替代的天然材料,以降低能源成本并实现生物降解。
现在,Lorenz Kunststofftechnik公司就已开发了一种采用黄麻纤维、棉纤维或剑麻纤维制成的团状模塑料(BMC),根据组成,它们展示出了类似传统FRP的性能特性。
按照应用的不同,纤维的长度可以选择,据此,可以通过模压或注塑成型的方式来加工材料。
此外,不同的天然增强材料还开辟了新的应用可能,比如,由棉纤维增强的热固性塑料易于喷涂、层压或抛光,因此也可用于特殊设计的部件。
这项新的开发是以久经考验的BMC 0204为基础,它已含有两种生态友好的材料,以碳酸钙作为填充剂,以ATH作为阻燃剂、。通过采用新的天然纤维取代玻璃纤维,降低了生产中的能耗,进而减少了碳足迹。
根据应用的不同,可以选择纤维的类型和长度,比如,采用剑麻纤维增强的配混物拥有非常低的加工收缩率(-0.1%~-0.3%),而棉纤维增强的热固性材料拥有超过8000 MPa的高弹性模量和低磨损性,它们的密度都非常低,只有1.65~1.7g/cm3,因而有助于降低重量。
天然纤维增强塑料(生物复合材料)通常提供了良好的隔热、隔声性能,通过改变BMC的实际组成,这些性能还能得到单独调整,从而赋予正常的高度易燃的天然纤维以出色的防火性能。
在UL94可燃性试验中,一个1.5 mm厚的试样,其火焰可以在10s内被扑灭,这一结果相当于V0最佳防火等级。
此外,生物复合材料极为常见的吸湿问题,也可通过正确的材料组成而得到解决。按照ISO 62的吸湿性测试结果,采用棉纤维的生态友好BMC≤0.5%,采用黄麻纤维的生态友好BMC≤1.3%,采用剑麻纤维的生态友好BMC≤1.8%。
这种天然纤维增强的BMC,不仅可以采用模压成型工艺,也可以采用注塑成型工艺进行加工,这意味着迄今为止只能采用FRP生产的更为复杂而精致的部件,也能够采用生物复合材料被生产出来。
在成型中,对料筒的温度要求是20~40℃,模具本身的温度是140~170℃,这意味着该材料适合于各种应用,从大型的汽车内饰部件,到细小的电子组件。
所有的Lorenz天然纤维增强热固性塑料都可回收,根据材料组成,100%的切割和冲压废料均能重新利用。
纤维的能量回收是碳中性的,燃烧后无残渣。
由于这种符合RoHS标准的复合材料不含卤素或任何重金属化合物,因而总体上具有高度的生态友好性且对人体和生态系统无害。
为了进一步改善这一性能,Lorenz的专家们已经开始研究有机树脂基体材料,它将取代目前使用的聚酯树脂,由此,完全由天然物质制成的复合材料将成为现实。