Czyniedoprzędy szklane or krótkie włókna szklane, pierwszorzędne włókno szklane or precio fibra de carbonododawane do matrycy termoplastycznej, ich głównym celem jest poprawa właściwości mechanicznych i strukturalnych polimeru.Istnieje wiele różnic między dwiema głównymi metodami wzmacniania tworzyw termoplastycznych do formowania wtryskowego, począwszy od sposobu ich łączenia z matrycą polimerową, po poziom wydajności, jaki mogą zapewnić, przy czym jedna forma włókna może być bardziej odpowiednia. Druga jest bardziej odpowiednia, ale w przypadku kształtownika, główną różnicą między krótkimi i długimi włóknami jest stopień ich przetworzenia.
Przetwarzanie tworzyw termoplastycznych wzmocnionych długimi włóknami
Podstawowym celem przetwarzania tworzyw termoplastycznych wzmocnionych długimi włóknami jest utrzymanie długości włókien, co ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji wytrzymałości i wytrzymałości.Pęknięcie włókien może mieć negatywny wpływ na właściwości kompozytu polimerowego i ostatecznie może zniweczyć korzyści płynące ze stosowania nici z włókna szklanego.Niewłaściwa obsługa oraz wadliwe oprzyrządowanie i konstrukcja komponentów, lub użycie niezoptymalizowanego sprzętu lub konfiguracji do przetwarzania, mogą prowadzić do pęknięcia włókien.
W przeciwieństwie do tworzyw sztucznych wzmocnionych ciętymi włóknami, materiały wzmocnione długimi włóknami są zwykle wytwarzane metodą pultruzji.Proces polega na rozciąganiuszkłos tułaczyimpregnowane żywicą termoplastyczną poprzez specjalną matrycę impregnacyjną (dzięki czemu żywica może owinąć i związać włókna), a następnie pociąć wytłaczane pasma na peletki, włókna w peletkach mają zazwyczaj 12 mm. Długie, pełnej długości posiadają jednokierunkowe wzmocnienie włókien , a długość ta ma kluczowe znaczenie dla umożliwienia polimerowi skutecznego przenoszenia naprężeń na mocniejsze włókna.
Kiedy te peletki są używane do formowania wtryskowego, długie włókna są wyrównane i ciasno zwinięte, tworząc wewnętrzny szkielet, który zapewnia wytrzymałość i wytrzymałość.W porównaniu do materiałów wypełnionych krótkimi włóknami, kompozyty wzmocnione długimi włóknami, czywłókna szklanelub włókna węglowe, zapewniają wyższy stosunek wytrzymałości do masy, udarność, dłuższą trwałość cyklicznego zmęczenia oraz szerszą odporność na ciepło i lepszą stabilność wymiarową.
Te trwałe materiały oferują parametry strukturalne porównywalne z metalem, a jednocześnie są lżejsze od metalu i pozwalają na wykorzystanie zalet formowania wtryskowego w zakresie wydajności przetwarzania.Tkanina z włókna węglowego 1kjest szczególnie cenny jako zamiennik metalu, ponieważ jest o 70% lżejszy od stali i lżejszy od stali.Aluminium jest o 40% lżejsze, dlatego kompozyty wzmocnione długimi włóknami mogą być stosowane do produkcji wymagających komponentów w branży motoryzacyjnej, sportowej, lotniczej, dóbr konsumpcyjnych i sprzętu przemysłowego.Typowe żywice bazowe obejmują poliamid (PA lub nylon), polipropylen (PP), sztywny termoplastyczny poliuretan (ETPU) i żywice wysokotemperaturowe, takie jak polieteroeteroketon (PEEK), polifelamid (PPA) i poliamid.Eterimid (PEI) itp. Chociaż każdy materiał termoplastyczny można wzmocnić włóknami, tylko niektóre oferują wyższą wydajność, ponieważ są lepiej wzmocnione.Mówiąc dokładniej, żywice półkrystaliczne są lepiej wzmocnione włóknami niż żywice amorficzne, co oznacza, że ich sztywność i wytrzymałość są jeszcze bardziej zwiększone.
Punkty przetwarzania materiałów wzmocnionych długimi włóknami
W porównaniu z niezmodyfikowanymi lub granulowanymi żywicami wypełnionymi proszkiem, formowanie kompozytów wzmocnionych długimi włóknami wiąże się z pewnymi wymaganiami dotyczącymi form, bramek, sprzętu do formowania i projektowania części.Procesy stosowane do przetwarzania tych materiałów również różnią się od procesów stosowanych w przypadku polimerów wzmocnionych krótkimi włóknami.
Jak wspomniano wcześniej, kluczem do sukcesu jest utrzymanie długości włókna.Czynniki, które mogą powodować skracanie długości włókien, obejmują wysokie ciśnienie i ścinanie ze ślimaka wtryskowego, a także ostre narożniki w układzie formy i wlewu.Aby zachować długość włókna, należy pamiętać o 3 kluczowych punktach przetwarzania:
1. Materiał i konstrukcja formy
Chociaż długie włókna zużywają się mniej na formie niż krótkie włókna, ponieważ jest mniej igiełkowatych końcówek włókien, które wpływają na formę, ten sam rodzaj stali na formy nadaje się zarówno do polimerów wzmacnianych długimi, jak i krótkimi włóknami, najczęściej spotykanych. to stal formierska P20, która wytrzymuje w sposób ciągły ponad 100 000 wtrysków.Jeśli wymagana jest większa trwałość (powyżej 100 000 cykli wtrysku), lepszym wyborem będzie stal chromowo-molibdenowa H13 lub stal hartowana powietrzem A9.Ogólnie rzecz biorąc, hartowane formy są najlepszym wyborem do przetwarzania tworzyw termoplastycznych wzmocnionych włóknami.W przypadku zużytych form można je odnowić technologią galwaniczną.Formy aluminiowe można stosować nawet wtedy, gdy w celu sprawdzenia projektu konieczne jest wyprodukowanie prototypów.
2. Sprzęt do formowania
Tworzywa termoplastyczne wzmocnione długimi włóknami można przetwarzać przy użyciu standardowego sprzętu do formowania wtryskowego z jedynie kilkoma nietrwałymi modyfikacjami w celu zachowania długości włókien i dostosowania do wyższych lepkości.Zalecana jest śruba niskociśnieniowa lub śruba ogólnego przeznaczenia z pierścieniem zwrotnym, który umożliwia swobodny przepływ u góry.Można stosować dysze ogólnego przeznaczenia, ale należy unikać dysz nylonowych, ponieważ ich kształt klepsydry (zaprojektowany tak, aby zapobiegać ślinieniu się) ogranicza przepływ, powoduje ścinanie i powoduje ścieranie włókien.Kolejną wskazówką dotyczącą zmniejszenia ścinania jest unikanie konstrukcji dysz z odwróconym stożkiem.Ogólnie rzecz biorąc, większe otwory dyszy (minimum 5,6 mm) ułatwiają przepływ lepkich żywic wzmocnionych włóknem.
Dobrą zasadą w przypadku każdej wtryskarki jest wstrzykiwanie tylko 60–70% objętości.Zbyt duży śrut wydłuża czas resetowania, natomiast zbyt mały śrut oznacza, że materiał pozostaje w lufie dłużej, co może prowadzić do degradacji.
3. Warunki przetwarzania
Jeśli chodzi o obróbkę, ważne jest, aby uwzględnić dwie kwestie: wypaczenie i pełzanie.Ogólnie rzecz biorąc, części termoplastyczne wzmocnione długimi włóknami ulegają mniejszemu wypaczeniu niż części termoplastycznekrótkie włókna szklaneczęści, ponieważ nawinięcie włókna zmniejsza skurcz różnicowy, ale formowane wtryskowo części z długich włókien nadal odkształcają się, a jednym z powodów jest to, że włókna przepływają wzdłuż wyrównania orientacji, zwiększając jednocześnie wytrzymałość części, co może prowadzić do anizotropii.Aby zapobiec wypaczeniu, można zastosować alternatywne lokalizacje przewężek lub konstrukcje części, aby uniknąć nadmiernego ułożenia włókien w obszarach, które nie wymagają dużej wytrzymałości, aby wytrzymać obciążenia strukturalne.
Zachowaj przewagę długich włókien
Skuteczne formowanie kompozytów wzmocnionych długimi włóknami wymaga modyfikacji wytycznych projektowych i parametrów przetwarzania mających zastosowanie do niewzmocnionych żywic i mieszanek o krótkich włóknach.Aby jak najlepiej wykorzystać wzmocnienia z długich włókien (które kosztują więcej niż materiały niewypełnione lubwzmocnienie ciętych włókien szklanychze względu na ich wysoką wydajność), w całym procesie należy przestrzegać najlepszych praktyk.Jeśli długie włókna zostaną zerwane lub nieprawidłowo ułożone z powodu nieprawidłowej obsługi, konstrukcji matrycy lub konfiguracji sprzętu, ich wysoka wytrzymałość i wysoka wytrzymałość zostaną zmniejszone lub nawet utracone.
#niedoprzędy szklane#krótkie włókna szklane#Tkanina z włókna węglowego 1k#krótkie włókna szklane#wzmocnienie ciętych włókien szklanych
Czas publikacji: 21 października 2022 r