Termoplasty vyztužené dlouhými vlákny (LFRT) se používají pro vstřikovací formy s vysokými mechanickými vlastnostmi. Přestože technologie LFRT může poskytnout dobrou pevnost, tuhost a nárazové vlastnosti, zpracování tohoto materiálu hraje důležitou roli při určování toho, jak může konečná část provádět.
Aby bylo možné úspěšně utvářet LFRT, je třeba pochopit některé z jejich jedinečných vlastností. Porozumění rozdílům mezi LFRT a konvenčně zesílenými termoplasty vedlo k vývoji zařízení, konstrukce a technologií zpracování, aby se maximalizovala hodnota a potenciál LFRT.
Rozdíl mezi LFRT a tradičními nasekané krátké kompozity vyztužené skleněnými vlákny spočívá v délce vláken. U LFRT je délka vlákna stejná jako délka peletky. Je tomu tak proto, že většina LFRT je produkována spíše pultruzí než smíšením.
Při výrobě LFRT jsou nejprve nataženy nekonečné prameny pramenů ze skleněných vláken do matrice pro nanášení a impregnaci pryskyřice. Po výstupu z matrice se kontinuální proužky nasekají nebo peletizují, obvykle řezou na délku 10-12 mm. Naproti tomu tradiční krátké kompozity ze skleněných vláken obsahují pouze nasekané vlákna o délce 3 až 4 mm a jejich délka je dále redukována na typicky méně než 2 mm ve střihacích extrudérech.
Délka vláken v granulích LFRT pomáhá zlepšit mechanické vlastnosti LFRT - zvýšená odolnost proti nárazu nebo houževnatost při zachování tuhosti. Dokud jsou vlákna během formování udržována v délce, vytvoří "vnitřní kostru", která zajistí vynikající mechanické vlastnosti. Špatný tvarovací proces však může prodloužit dlouhé vláknité výrobky na materiály s krátkými vlákny. Pokud je délka vlákna ohrožena během formování, není možné dosáhnout požadované úrovně výkonu.
Aby se udržela délka vlákna v průběhu tváření LFRT, je třeba vzít v úvahu tři důležité aspekty: vstřikovací stroj, konstrukci dílů a forem a podmínky zpracování.
Za prvé, bezpečnostní opatření
Jednou z otázek, která se často dotazuje na zpracování LFRT, je to, zda můžeme použít stávající zařízení pro vstřikování do tvaru těchto materiálů. V převážné většině případů může být pro vytváření LFRT také použito zařízení pro vytváření kompozitů staplových vláken. Ačkoli typické tvarovací zařízení s krátkými vlákny je pro většinu součástí a výrobků LFRT uspokojivé, některé úpravy zařízení mohou lépe přispívat k udržení délky vlákna.
Pro tento proces je velmi vhodný univerzální šroub s typickým úsekem "dávkování-komprese-dávkování" a strih destrukcí vláken lze snížit snížením kompresního poměru odměřovacího úseku. Kompresní poměr 2: 1 je optimální pro produkty LFRT. Použití speciálních kovových slitin pro výrobu šroubů, sudů a dalších částí není nutné, protože opotřebení LFRT není tak velké jako tradiční termoplasty vyztužené skleněnými vlákny.
Dalším zařízením, které může využít návrhové posouzení, je špička trysky. Některé termoplastické materiály se snadněji opracovávají obráceným kuželovým hrotem trysky, což vytváří vysoký stupeň střihu, když je materiál vstřikován do dutiny formy. Takovéto trysky však výrazně snižují délku vláken dlouhých kompozitních vláken. Doporučuje se proto použít sestavu hrotů / ventilů s tryskami s 100% volným průtokem, která umožňuje dlouhým vládám snadno procházet tryskou do součásti.
Navíc průměr trysky a otvoru brány by měl mít volnou velikost 5,5 mm (0,250 in) nebo více a není tam žádný ostrý okraj. Je důležité pochopit, jak materiál protéká vstřikovacím zařízením, a zjistit, kde bude smyčka rozbít vlákna.
Za druhé, design dílů a forem
Dobré díly a konstrukce formy jsou také užitečné při zachování délky vlákna LFRT. Odstranění ostrých rohů kolem části okraje (včetně žeber, výčnělků a dalších prvků) zamezuje zbytečnému namáhání tvarované části a snižuje opotřebení vláken.
Části musí mít jmenovitý tvar stěny s rovnoměrnou tloušťkou stěny. Větší změny v tloušťce stěny mohou mít za následek nekonzistentní balení a nežádoucí orientaci vláken v dílu. Tam, kde je tloušťka silnější nebo tenčí, je třeba se vyhnout náhlým změnám v tloušťce stěny, aby se zabránilo tvorbě vysoce střižných ploch, které mohou poškodit vlákna a stát se zdrojem koncentrace napětí. Obvykle se snaží otevřít bránu v tlusté stěně a proudit do tenké části a udržovat plnicí konec v tenké části.
Obecná zásada správné plastické konstrukce naznačuje, že udržování tloušťky stěny menší než 4 mm (0,160 palce) přispěje k dobrému a rovnoměrnému průtoku a snižuje možnost umytí a dutin. U LFRT sloučenin je optimální tloušťka stěny obvykle asi 3 mm (0,120 in) a minimální tloušťka je 2 mm (0,080 palce). Pokud je tloušťka stěny menší než 2 mm, zvyšuje se pravděpodobnost rozbití vláken po vstupu do formy.
Části jsou pouze jedním aspektem konstrukce a je také důležité zvážit, jak vstupuje materiál do formy. Když vodiče a brány vedou materiál do dutiny, v těchto oblastech může dojít k velkému poškození vláken, pokud není správně navrženo.
Při navrhování formy pro vytváření směsi LFRT má optimální celkový poloměr s minimálním průměrem 5,5 mm (0,250 in). Navíc k plnému kruhovému kanálu bude mít jakákoli jiná forma průtokového kanálu ostré rohy, které zvýší napětí během tvarovacího procesu a zničí výztužný účinek skleněného vlákna. Systémy s horkým vtokem s otevřenými běhouny jsou přijatelné.
Minimální tloušťka brány by měla být 2 mm (0,080 palce). Pokud je to možné, umístěte bránu podél okraje, který nebrání toku materiálu do dutiny. Brána na povrchu dílu bude muset být otočena o 90 °, aby se zabránilo zahájení poškození vláken a degradaci mechanických vlastností.
Konečně věnujte pozornost umístění fúzních linií a jejich vlivu na oblast, kde jsou díly vystaveny zatížení (nebo stresu) při použití. Fúzní linka by měla být přemísťována do oblasti, kde se očekává nižší úroveň napětí racionálním uspořádáním brány.
Analýza plnění pomocí počítače vám pomůže určit, kde budou tyto fúzní linky umístěny. Analýza strukturních konečných prvků (FEA) může být použita k porovnání polohy vysokého napětí a umístění konfluence, jak je stanoveno v analýze plnění.
Je třeba poznamenat, že tyto díly a konstrukce forem jsou pouze doporučeními. Existuje mnoho příkladů součástí, které mají tenké stěny, variace tloušťky stěny a jemné nebo jemné prvky, které používají sloučeniny LFRT k dosažení dobrého výkonu. Nicméně, od těchto doporučení je více času a úsilí, aby bylo zajištěno, že budou plně využity výhody technologie s dlouhými vlákny.
Za třetí, podmínky zpracování
Podmínky zpracování jsou klíčem k úspěchu LFRT. Dokud jsou použity správné podmínky zpracování, je možné použít univerzální vstřikovací stroj a vhodně navrženou formu pro přípravu částí LFRT. Jinými slovy, i při správném vybavení a konstrukci forem může délka vlákna trpět, jestliže se používají špatné podmínky zpracování. To vyžaduje pochopení toho, co se vlákno setká během procesu tváření a identifikace oblastí, které způsobí nadměrné střihání vláken.
Nejprve sledujte zpětný tlak. Vysoký protitlak zavádí velkou smykovou silu na materiál, který snižuje délku vlákna. Vzhledem k tomu, že vycházíme z nulového protitlaku a pouze jej zvyšujeme, dokud se šroub nezachytí rovnoměrně během procesu krmení, zpravidla postačuje za účelem dosažení konzistentního krmení zátlak 1,5 až 2,5 barů (20 až 50 psi).
Vysoká rychlost šroubu má také nepříznivý účinek. Čím rychleji se šroub otáčí, tím větší pravděpodobnost, že pevný a nehořlavý materiál vstoupí do kompresní části šroubu a způsobí poškození vlákna. Podobně jako doporučení pro zpětný tlak, měl by být co nejrychlejší, aby se stabilizovalo minimum potřebné k naplnění šroubu. Při lisování sloučenin LFRT jsou běžné rychlosti šroubů 30 až 70 ot / min.
Při procesu vstřikování dochází k tavení dvěma faktory, které působí společně: smyk a teplo. Protože cílem je chránit délku vlákna v LFRT snížením střihu, bude zapotřebí více tepla. Podle systému pryskyřice je teplota zpracované sloučeniny LFRT obvykle o 10-30 ° C vyšší než teplota běžné lisované sloučeniny.
Nicméně před tím, než jednoduše zvednete teplotu bubnu, věnujte pozornost obrácení rozložení teploty bubnu. Teplota hlavně stoupá, když se materiál pohybuje z násypky k trysce, ale u LFRT se doporučuje, aby byla teplota v zásobníku vyšší. Zrušení rozložení teploty umožňuje, aby pelety LFRT změkčily a roztavily se před vstupem do kompresní části s vysokým střihem, což usnadnilo zadržení délky vlákna.
