双带式压榨工艺助力VIBRIO项目中的天然纤维浸渍

在VIBRIO项目（资助编号：03LB3102A）中，亚琛AZL有限公司（德国）及项目合作方在德国联邦经济和能源部（BMWi）的公共资助下，致力于用功能化天然纤维增强塑料（NFRP）替代传统纤维增强塑料（FRP）部件，以降低环境足迹（见图1）。项目团队已开发并验证了一条全新的工艺链，为项目合作伙伴Ergon公司生产天然纤维增强自行车座壳。

该项目的技术基础是AZL的感应加热双钢带压机，用于热塑性复合材料（TPC）的连续浸渍和压实。该设备由AZL在多个联合合作伙伴项目中研发建造，配备了高能效的感应加热系统，并结合弹性体包覆压辊以实现平稳的压力施加。为进一步改善VIBRIO项目加工过程中的浸渍效果，AZL正在将振动技术引入双钢带压机工艺。

在最新的项目会议上，AZL展示了振动辅助双钢带压机工艺的最新进展。截至目前，团队已开发并验证了两种将振动引入工艺的概念方案（见图2）。方案1最高频率仅能达到约84赫兹，而方案2可实现高达244赫兹的频率，振幅约为30-140微米。

这些概念方案被用于浸渍试验，并与无振动的标准参照工艺进行对比。试验采用玻璃纤维/聚丙烯有机片材，在180°C工艺温度和0.3米/分钟的工艺速度下进行生产。图3展示了弯曲强度的测试结果。压力曲线指设备的五个压力区，振动辊位于第三区。"低压曲线"的压力设置为2–4–0.5–6–2巴（气缸压力），"高压曲线"设置为2–4–6–6–2巴（气缸压力）。

图3. 在AZL双钢带压机中加工的玻璃纤维/聚丙烯材料的弯曲强度

如图所示，无振动的标准工艺未能实现充分浸渍，弯曲强度仅为145兆帕。采用方案1引入振动后，浸渍效果略有改善，弯曲强度达到162兆帕（6巴振动压力下），但仍未实现充分浸渍。方案2在浸渍质量和弯曲强度方面表现出更显著的改善，最高弯曲强度可达484兆帕（6巴振动压力及高压曲线条件下）。

在项目实施期间，AZL将进一步开展振动辅助浸渍试验，测试不同材料（如天然纤维）和工艺参数。

信息来源：CW