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成功案例Success Case

基于QFD、TRIZ、DOE的聚酯片狀模塑料開發項目

TIME:2016-01-30

       某復合新材料有限公司是中美合資企業,專業從事SMC片料、玻璃纖維門皮、汽車、衛浴等高性能復合材料制品的生產和玻璃纖維門的組裝及銷售,是中國玻纖協會、復合材料行業協會等理事單位,已成為中國復合材料行業產能最大,產品研發能力最強的生產企業之一。
該公司主打產品玻璃纖維增強復合材料門的生產能力達到10萬扇/年,近年來,客戶對于SMC門提出了更高的要求,特別是門使用的公共場所的阻燃安全性,為此本新產品試制計劃提出的建筑裝飾材料專用阻燃SMC主要針對阻燃SMC門皮開發,預計阻燃SMC門市場可達1萬扇/年,對應阻燃片狀模塑料的需求在200噸/年。我公司對阻燃SMC領域的不斷擴展,現在阻燃SMC領域已擴展到軌道交通和電力設備等,2009年1月和2009年3月完成了迪拜Sunrise Plastech FZC公司和中鐵長龍兩家公司的送樣,反映良好。迪拜Sunrise Plastech FZC是著名的電器柜生產企業,而中鐵長龍是鐵道部指定的鐵路內飾用復合材料生產單位之一,預計上述兩家公司的阻燃SMC用量規模在800~1000噸/年。
        面對巨大的市場需求和日益激勵的市場競爭,該公司開發成功阻燃型SMC材料不僅完善了我公司的產品種類,對相關產品和產業起到了積極的促進與帶動作用;同時還將大大緩解了國際競爭給我國玻璃鋼工業發展帶來的巨大壓力。阻燃型SMC用途廣泛,市場前景良好,滿足了市場的需求,對浙江省玻璃鋼產業起到了促進作用。

        本項目通過QFD、TRIZ、DOE等質量管理方法,首先分析市場需求,了解本產品存在的不足,并將質量管理方法運用到技術改進中去,主要實現了下面五點的技術創新:

        1)復合不飽和樹脂體系上的創新
        在該課題的研制開發中,為了提高阻燃填料的加入量,我們嘗試了不飽和聚酯樹脂和超低粘度乙烯基樹脂復配使用的樹脂體系,通過正交實驗方法,實驗以不飽和聚酯樹脂和乙烯基樹脂的配比、阻燃填料添加量為主要影響因素,配制不同的樹脂糊,制備SMC片材,在145±3℃條件下壓制測試試樣,以拉伸強度和氧指數為主要考核指標,確定最佳的樹脂體系組分。該復合樹脂組分降低樹脂糊體系粘度,可提高阻燃填料的加入量,大幅提高SMC的阻燃性能。
        2)潤濕分散添加劑的選擇上的創新
        如果大量阻燃填料不能很好的分散并充分的被樹脂所包覆(潤濕),則會導致樹脂糊粘度高,玻纖浸潤不好,通過加入潤濕分散添加劑,降低了體系粘度,防止相分離助劑能夠幫助克服樹脂與低收縮組分之間產生的相分離,并控制樹脂糊粘度保證批次間的穩定性,該種添加劑是本配方的關鍵組分。針對復配的樹脂體系,我們通過比較不同添加劑的潤濕效果,選擇了新型潤濕分散添加劑和適當添加量,改善體系粘度,促進高填充量阻燃填料在樹脂中的分散,提高了SMC的阻燃性能,并降低了SMC材料的成本。
       3)復合填料選擇上的創新
        傳統的阻燃SMC配方中,只使用一種粒徑ATH作為填料,這樣往往使得SMC的阻燃性能不盡如人意,在本項目中,采用激光顆粒度分析對不同ATH填料的粒徑及其顆粒度分布進行充分分析與研究,通過與填料生產廠家合作以及自己進行配制的方法,得到顆粒度分布優化的復合型ATH填料;將兩種不同粒徑超微ATH填料復配使用,發揮兩種填料的協同填充阻燃效果,使阻燃填料發揮最大的阻燃效率。
         4)SMC工藝參數的設計
         我們公司自行設計了一條SMC生產線,達到了1萬噸/年的SMC生產規模,提高了生產效率。
         5)阻燃型SMC熟化的控制及檢測工藝
         由于模壓工藝對SMC的熟化程度、SMC產品穩定性要求非常高,一旦在使用過程中稍有環節出現故障,將影響整批產品的質量,因此,我們對樹脂糊進行了大量的熟化對比實驗,繪制了樹脂糊的增稠曲線,找出適合模壓工藝所對應的片料熟化針對度范圍。在試制過程中研究了不同增稠劑類型對增稠速度的影響,聚酯樹脂分子量和酸值對增稠的影響等,為原材料的選擇提供了詳實的實驗數據。在包裝之前,對片料熟化程度(針入度)進行時時跟蹤檢測,并對片料的力學性能和氧指數進行全檢,以滿足客戶生產要求。

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