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如何形成长纤维增强热塑性塑料2018-06-26意见: 7

长纤维增强热塑性塑料(LFRT)用于具有高机械性能的注塑应用中。虽然LFRT技术提供了良好的强度,刚度和冲击性能,但这种材料的加工在确定最终部件可以实现的目标方面起着重要作用。 TR 为了成功塑造LFRT,有必要了解它们的一些独特特征。了解LFRT与常规增强热塑性塑料之间的差异推动了设备,设计和加工技术的发展,以最大限度地发挥LFRT的价值和潜力。 TR LFRT与传统的短切玻璃纤维增​​强复合材料之间的区别在于纤维的长度。在LFRT中,纤维的长度与粒料的长度相同。这是因为大多数LFRT是通过拉挤成型工艺而不是剪切型复合生产的。在LFRT的制造中,首先将连续的玻璃纤维粗纱拉伸到模具中以涂覆和浸渍树脂。离开模具后,将连续增强塑料条切碎或造粒,通常切成10~12mm的长度。相反,传统的短玻璃复合材料仅包含3至4mm长的短切纤维,并且在剪切挤出机中它们的长度进一步减小至小于2mm。 TR TR LFRT通常通过拉挤成型工艺制备,其中连续的玻璃纤维束用树脂浸渍,然后切成生长的粒料。玻璃纤维的长度等于颗粒的长度。 LFRT颗粒中的纤维长度有助于改善LFRT的机械性能。——在保持刚度的同时增加抗冲击性或韧性。只要纤维在成形过程中保持长度,它们就形成“内部骨架”,提供优异的机械性能。然而,不良的模塑工艺将长纤维产品转变成短纤维材料。如果在成形过程中纤维的长度受损,则不可能获得所需的性能水平。 TR TR TR 热分解前后的注塑件。浅色是在树脂被烧掉后由长纤维形成的内部骨架,并且骨架保持构件的形状。为了在LFRT成型过程中保持纤维长度,需要考虑三个重要方面:注塑机,零件和模具设计以及加工条件。 TR 一,设备注意事项
关于LFRT加工经常被问到的一个问题是,是否可以使用现有的注塑设备来模塑这些材料。在绝大多数情况下,用于形成短纤维复合材料的设备也可用于形成LFRT。虽然典型的短纤维成型设备对于大多数LFRT部件和产品是令人满意的,但是对设备的一些修改可以有助于保持纤维长度。 TR 具有典型“进料 - 压缩 - 计量”部分的通用螺杆非常适合于该过程,并且可以通过降低计量部分的压缩比来减少纤维损坏的剪切。对于LFRT产品,计量部分压缩比约为2: 1是最佳的。没有必要用特殊金属合金制造螺钉,机筒和其他部件,因为LFRT的磨损不如传统的短切玻璃纤维增​​强热塑性塑料那么大。 TR 可能受益于设计评审的另一种装置是喷嘴头。一些热塑性材料更容易加工,倒锥形喷嘴尖端在材料注入模腔时产生高剪切。然而,这种喷嘴尖端可以显着减少长纤维复合材料的纤维长度。因此,建议使用开槽喷嘴头/阀组件的100%“自由流动”设计,使长纤维能够通过喷嘴轻松进入组件。此外,喷嘴和浇口孔应具有5.5毫米(0.250英寸)或更大的松散尺寸,并且没有锋利的边缘。重要的是要了解材料如何流过注塑设备并确定剪切将使纤维断裂的位置。 TR TR 三件式螺杆尖端和环形阀,采用“100%自由流动”设计,可最大限度地减少长纤维的破损 二,零件和模具设计
良好的部件和模具设计也有利于保持LFRT的纤维长度。消除边缘部分周围的尖角,包括肋,凸台和其他特征,避免了模制部件中的不必要的应力并减少了纤维磨损。 TR零件应采用标称壁设计,壁厚均匀。壁厚的大的变化会导致部件中不均匀的填充和不希望的纤维取向。在必须避免厚或薄的情况下,避免壁厚的突然变化,以避免形成可能损坏纤维并成为应力集中源的高剪切区域。通常尝试在较厚的壁中打开浇口并流到薄的部分,使得填充端保持在薄的部分中。 TR 一般良好的塑料设计原则表明,保持壁厚低于4毫米(0.160英寸)将促进良好的均匀流动并减少凹痕和空隙的可能性。对于LFRT复合材料,最佳壁厚通常约为3毫米(0.120英寸),最小厚度为2毫米(0.080英寸)。当壁厚小于2mm时,进入模具后材料纤维断裂的可能性增加。 TR 零件只是设计的一个方面,考虑材料如何进入模具非常重要。当流道和浇口将材料引入模腔时,如果设计不当,这些区域可能会发生大量纤维损坏。 TR 在设计用于形成LFRT复合材料的模具时,整个圆角流动路径是最佳的,最小直径为5.5mm(0.250英寸)。除了完整的圆形流动路径之外,任何其他形式的流动路径都将具有尖角,这将在成形过程中增加应力并损坏玻璃纤维增​​强件。可以接受带有开放式转轮的热流道系统。 TR 浇口的最小厚度应为2毫米(0.080英寸)。如果可能,将浇口定位在不妨碍材料流入腔体的边缘。零件表面的浇口需要旋转90°,以防止纤维断裂和机械性能。 TR 最后,注意焊接线的位置,并了解它们如何影响零件所承受的载荷(或应力)区域。应通过合理的浇口布局将熔合线移动到预期应力水平较低的区域。 TR 计算机填充分析可以帮助确定这些焊接线的位置。结构有限元分析(FEA)可用于比较高应力的位置与填充分析中确定的汇合线的位置。 TR应该注意的是,这些零件和模具设计仅是建议。有许多组件具有薄壁,壁厚变化,以及精细或精细特征,使用LFRT复合材料获得良好性能。但是,距离这些建议越远,确保长纤维技术的全部益处所需的时间和精力就越多。 TR 三,加工条件
加工条件是LFRT成功的关键。只要使用正确的加工条件,就可以使用通用注塑机和适当设计的模具来制备LFRT部件。换句话说,即使使用适当的设备和模具设计,如果使用不良的加工条件,纤维长度也会受到影响。这需要了解纤维在成型过程中会遇到什么,并确定导致纤维剪切过度的区域。 TR 首先,监测背压。高背压在材料上引入大的剪切力,这将减少纤维长度。考虑从零背压开始并且仅增加它以允许螺杆在进料期间均匀地后退,1.5至2.5巴(20至50psi)的背压通常足以实现一致的进料。 TR 高螺杆速度也会产生不利影响。螺杆旋转越快,固体和未熔化材料越可能进入螺杆压缩部分,导致纤维损坏。与背压建议类似,速度应保持尽可能低,以稳定填充螺杆。当模塑LFRT复合材料时,螺杆速度通常为30至70转/分钟。 TR 在注塑过程中,熔化通过两个共同作用的因素发生:剪切和加热。因为目标是通过减少LFRT中的剪切来保护光纤的长度,所以将需要更多的热量。取决于树脂体系,LFRT复合材料加工的温度通常比常规模塑化合物高10至30℃。 TR 但是,在简单地提高机筒温度之前,请注意机筒温度分布的倒数。通常,当料斗从料斗移动到喷嘴时,料筒温度升高;但是,对于LFRT,建议料斗的温度更高。反向温度曲线在进入高剪切螺杆压缩部分之前软化并熔化LFRT粒料,从而促进纤维长度保持。 TR关于加工的最后一个注意事项涉及使用再生材料。研磨模塑部件或喷嘴通常导致较低的纤维长度,因此添加再循环材料会影响整个纤维长度。为了不显着降低机械性能,建议回收材料的最大量为5%。较高的再研磨水平会对机械性能(如冲击强度)产生负面影响。



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