Termoplasty vystužené dlhými vláknami (LFRT) sa používajú na aplikácie vstrekovaním s vysokými mechanickými vlastnosťami. Aj keď technológia LFRT môže poskytnúť dobrú pevnosť, tuhosť a vlastnosti pri náraze, spracovanie tohto materiálu hrá dôležitú úlohu pri určovaní toho, ako môže posledná časť vykonávať.
Na úspešné vytvorenie LFRT je potrebné pochopiť niektoré z ich jedinečných vlastností. Pochopenie rozdielov medzi LFRT a konvenčne spevnenými termoplastmi podnietil vývoj technológií zariadení, dizajnu a spracovania s cieľom maximalizovať hodnotu a potenciál LFRT.
Rozdiel medzi LFRT a tradičnými sekanými krátkymi kompozitmi vystuženými sklenenými vláknami spočíva v dĺžke vlákien. V LFRT je dĺžka vlákna rovnaká ako dĺžka pelety. Je to preto, lebo väčšina LFRT sa produkuje skôr pultruziou ako skompletizovaním.
Pri výrobe LFRT sú prúdy vlákien zo sklenených vlákien najprv vťahované do matrice na nanášanie a impregnáciu živice. Po ukončení lisovacej formy sú kontinuálne pásy nasekané alebo peletizované, zvyčajne rezané na dĺžku 10-12 mm. Na rozdiel od toho tradičné krátke kompozity zo sklenených vlákien obsahujú iba nasekané vlákna s dĺžkou 3 až 4 mm a ich dĺžka je ďalej redukovaná na typicky menej ako 2 mm v strižných extrudéroch.
Dĺžka vlákien v peletách LFRT pomáha zlepšovať mechanické vlastnosti LFRT - zvýšená odolnosť voči nárazom alebo húževnatosť pri zachovaní tuhosti. Pokiaľ sú vlákna počas tvarovania udržované v dĺžke, vytvárajú "vnútornú skelet", ktorá poskytuje vynikajúce mechanické vlastnosti. Avšak zlý proces lisovania môže spôsobiť dlhé vláknité výrobky na materiály s krátkymi vláknami. Ak sa počas formovania ohrozuje dĺžka vlákna, nie je možné dosiahnuť požadovanú úroveň výkonu.
Na udržanie dĺžky vlákna počas formovania LFRT existujú tri dôležité aspekty, ktoré treba zvážiť: vstrekovací stroj, návrh časti a formy a podmienky spracovania.
Po prvé, bezpečnostné opatrenia
Jednou z otázok, ktorá sa často kladie na spracovanie LFRT, je to, či môžeme použiť existujúce zariadenie na vstrekovanie do tvaru týchto materiálov. V prevažnej väčšine prípadov sa na výrobu LFRT môžu použiť aj zariadenia na formovanie kompozitov zo strižových vlákien. Hoci typické tvarovacie zariadenie s krátkym vláknom je vyhovujúce pre väčšinu častí a výrobkov LFRT, niektoré úpravy zariadenia môžu lepšie pomôcť udržať dĺžku vlákien.
Pre tento proces je veľmi vhodná univerzálna skrutka s typickým úsekom "dávkovanie-stláčanie-dávkovanie" a strihová deštrukcia vlákien môže byť znížená znížením kompresného pomeru odmeriavacej časti. Kompresný pomer 2: 1 je optimálny pre produkty LFRT. Použitie špeciálnych kovových zliatin na výrobu skrutiek, sudov a iných častí nie je potrebné, pretože opotrebovanie LFRT nie je také veľké ako tradičné termoplasty zo striekaných sklenených vlákien.
Ďalším zariadením, ktoré môže mať prospech z preskúmania dizajnu, je hrot trysky. Niektoré termoplastické materiály sa ľahšie strojúvajú s opačným kužeľovitým hrotom dýzy, čo vytvára vysoký stupeň strihu, keď sa materiál vstrekuje do dutiny formy. Takéto špičky trysky však výrazne znižujú dĺžku vlákien kompozitov s dlhými vláknami. Preto sa odporúča použiť konštrukciu špičky / ventilovej dýzy so 100% voľným prietokom, ktorá umožňuje dlhým vláknam ľahko prechádzať dýzou do komponentu.
Okrem toho by mal mať priemer dýzy a otvoru brány voľnú veľkosť 5,5 mm (0,250 palca) alebo viac a neexistuje ostrá hrana. Je dôležité pochopiť, ako materiál preteká zariadením na vstrekovanie a určuje, kde bude strih rozrušiť vlákna.
Po druhé, dizajn dielov a foriem
Dobré časti a dizajn formy sú tiež užitočné pri udržiavaní dĺžky vlákien LFRT. Odstránenie ostrých rohov okolo časti okraja (vrátane rebier, výčnelkov a ďalších prvkov) zabraňuje zbytočnému namáhaniu v tvarovanej časti a znižuje opotrebenie vlákien.
Časti musia mať nominálnu stenovú konštrukciu s rovnomernou hrúbkou steny. Väčšie zmeny hrúbky steny môžu mať za následok nekonzistentné balenie a nežiaducu orientáciu vlákien v časti. Tam, kde hrúbka musí byť silnejšia alebo tenšia, treba sa vyhnúť náhlym zmenám hrúbky steny, aby sa predišlo vytváraniu oblastí s vysokým strihom, ktoré môžu poškodiť vlákna a stať sa zdrojom koncentrácie stresu. Zvyčajne sa pokúša otvoriť bránu v hrubšej stene a prúdiť do tenkej časti a udržať plniaci koniec v tenkej časti.
Všeobecná zásada správneho plastového dizajnu naznačuje, že udržanie hrúbky steny menšej ako 4 mm (0,160 palca) bude podporovať dobrý a rovnomerný tok a zníži možnosť výhybiek a dutín. Pri zlúčeninách LFRT je optimálna hrúbka steny obvykle okolo 3 mm (0,120 palca) a minimálna hrúbka je 2 mm (0,080 palca). Ak je hrúbka steny menšia ako 2 mm, zvyšuje sa pravdepodobnosť rozbitia vlákien po vstupe do formy.
Časti sú len jedným aspektom dizajnu a je tiež dôležité zvážiť, ako materiál vstupuje do formy. Keď vodiče a brány vedú materiál do dutiny, môže dôjsť k veľkému poškodeniu vlákien v týchto oblastiach, ak nie je správne navrhnuté.
Pri navrhovaní formy na vytváranie LFRT zmesi je optimalizovaný behúň s plným polomerom s minimálnym priemerom 5,5 mm (0,250 palca). Okrem plne kruhového kanála bude každá iná forma prietokového kanála mať ostré rohy, ktoré zvýšia napätie počas formovacieho procesu a zničia vystužujúci účinok sklenených vlákien. Systémy horúcich bežcov s otvorenými bežcami sú prijateľné.
Minimálna hrúbka brány by mala byť 2 mm (0,080 palca). Ak je to možné, umiestnite bránu pozdĺž okraja, ktorý neobmedzuje tok materiálu do dutiny. Brána na povrchu dielu sa bude musieť otáčať o 90 °, aby sa zabránilo iniciácii rozbitia vlákien a zníženiu mechanických vlastností.
Nakoniec dbajte na umiestnenie fúznych línií a na to, ako ovplyvňujú oblasť, kde sú časti vystavené zaťaženiu (alebo stresu) pri použití. Fúzna linka by sa mala presunúť do oblasti, kde by sa mala racionálna konštrukcia brány znížiť úroveň napätia.
Analýza plnenia počítača vám môže pomôcť určiť, kde sa tieto fúzne linky budú nachádzať. Analýza štrukturálnych konečných prvkov (FEA) sa môže použiť na porovnanie umiestnenia vysokého napätia a umiestnenia spojovacej čiary, ako je stanovené v analýze plnenia.
Treba poznamenať, že tieto časti a návrhy foriem sú len odporúčania. Existuje mnoho príkladov komponentov, ktoré majú tenké steny, variácie hrúbok steny a jemné alebo jemné prvky, ktoré používajú zlúčeniny LFRT na dosiahnutie dobrého výkonu. Avšak na základe týchto odporúčaní je potrebný čas a úsilie, aby sa zabezpečilo plné využitie technológie s dlhými vláknami.
Po tretie, podmienky spracovania
Podmienky spracovania sú kľúčom k úspechu LFRT. Pokiaľ sa používajú správne podmienky spracovania, je možné použiť všeobecne používaný vstrekovací stroj a riadne navrhnutú formu na prípravu častí LFRT. Inými slovami, dokonca aj pri správnom vybavení a konštrukcii plesní môže dôjsť k poškodeniu dĺžky vlákien, ak sa použijú zlé podmienky spracovania. To si vyžaduje pochopenie toho, čo sa vlákno stretne počas formovania a identifikuje oblasti, ktoré spôsobia nadmerné strihanie vlákien.
Najskôr monitorujte protitlak. Vysoký protitlak zavádza veľkú šmykovú silu na materiál, ktorý znižuje dĺžku vlákien. Vzhľadom na to, že začínajú od nulového protitlaku a zvyšujú ho len dovtedy, kým sa skrutka rovnomerne nevytiahne počas procesu podávania, zvyčajne postačuje na dosiahnutie konzistentného kŕmenia pomocou protitlaku 1,5 až 2,5 bar (20 až 50 psi).
Vysoká rýchlosť skrutky má nepriaznivý vplyv. Čím rýchlejšie sa skrutka otáča, tým väčšia je pravdepodobnosť, že pevný a nenavletený materiál vstúpi do sekcie kompresie skrutky a spôsobí poškodenie vlákien. Podobne ako odporúčania pre protitlak, mali by byť čo najrýchlejšie udržiavané, aby sa stabilizovalo minimum potrebné na plnenie skrutky. Pri lisovaní zlúčenín LFRT sú bežné rýchlosti skrutiek 30 až 70 r / min.
Pri procese vstrekovania dochádza k taveniu dvomi faktormi, ktoré pôsobia spoločne: strih a teplo. Pretože cieľom je chrániť dĺžku vlákna v LFRT znížením šmyku, bude treba viac tepla. Podľa systému živice je teplota spracovanej zlúčeniny LFRT zvyčajne o 10 až 30 ° C vyššia ako teplota konvenčnej lisovanej zlúčeniny.
Avšak pred tým, než jednoducho zdvihnite teplotu valca po celú dobu, dávajte pozor na zvrátenie rozloženia teploty valca. Normálne teplota valca stúpa, keď sa materiál pohybuje z násypky do trysky, ale pre LFRT sa odporúča, aby bola teplota v násypke vyššia. Zvrat rozdelenia teploty umožňuje, aby LFRT pelety zmäkčovali a tavili pred vstupom do kompresnej sekcie s vysokým strihom, čím sa uľahčilo zadržanie dĺžky vlákna.
