在汽汽車工程中，儀表板、汽車前部與底部的零件中，越來越多的采用長玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯來制造了。因?yàn)槠漭^低的密度、低廉的價格以及可以循環(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。 
         
      使用長玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯注塑制備的零部件，通常會要求在塑性改性單元的輔助下加工長玻纖顆粒?；趯︻w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。這個注塑混配裝置由一個雙螺桿擠出機(jī)和一個注塑機(jī)組成。 擠出機(jī)熔化聚丙烯并將其與玻璃纖維混合，熔化物通過一個緩沖區(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。在注塑過程中直接的混配省掉了原來還需要經(jīng)過的半成品加工過程。
接下來，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于零部件的機(jī)械性能來說是至關(guān)重要的，GMT比直接加工的成型化合物或長纖維顆?？僧a(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，它必須要長于臨界的纖維長度Lc，相應(yīng)的，聚丙烯與玻璃纖維所制造的薄片的臨界長度Lc范圍從1.3到3.1mm，特殊的耦合則要求0.9mm。 
         
      現(xiàn)有的纖維長度與臨界纖維長度的比例可用來推斷纖維與母料耦合的質(zhì)量，如果零件中的實(shí)際纖維長度超過了臨界纖維長度，也就是超過了Lc，纖維將可能會被破壞，如果短于纖維的臨界長度，就會發(fā)生纖維的抽離，也就是說在纖維與母料結(jié)合的表面發(fā)生問題，而在化合物中通常的纖維長度是0.2-0.6mm。 
         
      嚴(yán)格說來，這些增強(qiáng)纖維的長度對于設(shè)計(jì)來說并非如此重要，機(jī)械特性對于零件的設(shè)計(jì)來說更為重要，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)的分析纖維的長度迄今為止也只是一個經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，并只可以得到一些趨勢性的信息。

      零件中的纖維長度 
         
      當(dāng)加工長玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯時，那些最長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，然而還沒有方法可以避免纖維受損，因?yàn)樵诨炫浜妥⑺苓^程中使用機(jī)械力會破壞纖維，使其變短，對于纖維來說，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，熔解加工的過程也影響了纖維的長度，就這方面來說，注塑機(jī)與注塑混配存在著很大的不同。

      使用注塑機(jī)初始的纖維長度由纖維顆粒的尺寸決定（標(biāo)準(zhǔn)為10到25毫米），長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)的熔煉過程需要分解纖維的簇，并且以母料浸潤單支纖維。 
         
      纖維進(jìn)一步的損害還發(fā)生在溶解降低伴隨著抗流動性的降低。大的跨分區(qū)的流動渠道對于纖維來說是好的，因此當(dāng)加工長玻璃纖維顆粒的時候，應(yīng)對螺桿結(jié)構(gòu)和阻隔回流閥門進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
當(dāng)注入顆粒的時候，纖維就進(jìn)入一個完全的熔煉加工過程，纖維上的機(jī)械張力會相應(yīng)的持續(xù)一個較長的時間。塑化的開始也相應(yīng)的應(yīng)用了這一巨大的力量，因?yàn)樵谀莻€階段，母料還沒有完全熔化，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）對于纖維造成的損害要小。而較長的計(jì)量沖程對于剩余的纖維長度也會有不利影響。分散的排列則顯示了長玻璃纖維顆粒結(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，粗纖維會被分解成短的部分，但最后的纖維仍有一個較長的平均長度。 
         
       經(jīng)濟(jì)角度 
         
       原料的價格對于纖維增強(qiáng)的聚丙烯零部件來說是很重要的，注塑用的長玻璃纖維顆粒要比GMT的半成品便宜。然而，制造商們?yōu)榱速徺I顆粒要比分別購買單一的原料要支付更多。使用注塑混配對于原料制造商的一個好處則是原料價格要比使用長玻璃纖維顆粒更加經(jīng)濟(jì)，并且這部分原料在整個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度分布的優(yōu)勢之外，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)只有通過附加投資才可以被認(rèn)識到。在從注塑機(jī)和注塑混配中進(jìn)行選擇時的一個重要的標(biāo)準(zhǔn)是所制造的部件的重量以及體積。注塑混配在產(chǎn)量較高的時候存在優(yōu)勢，因?yàn)樵谫徺I原料時節(jié)省的投資會很快的超過購買設(shè)備增加的投資，這樣，投資很快的就可以得到分?jǐn)偂６?dāng)零件較小或者產(chǎn)量低的時候，在注塑機(jī)上加工長玻璃纖維顆粒就是一個比較好的辦法，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)者需要將長玻璃纖維顆粒與未增強(qiáng)的聚丙烯混合—一個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是材料的混合提高了產(chǎn)品的可說明性以及生產(chǎn)商的可靠性。生產(chǎn)者現(xiàn)在必須承擔(dān)責(zé)任來保證質(zhì)量以及保證顆粒制造的質(zhì)量。對于注塑混配提高生產(chǎn)中創(chuàng)造的附加價格，還存在著潛在的機(jī)會。