Xiamen LFT Composite Plastic Co.,LTD è stata fondata nel 2009, è un fornitore globale di marca di materiali termoplastici rinforzati con fibre lunghe che integra ricerca e sviluppo di prodotti, ricerca e sviluppo, produzione e marketing di vendita. I nostri prodotti LFT hanno superato la certificazione del sistema ISO9001 e 16949 e hanno ottenuto numerosi marchi e brevetti nazionali, che coprono i settori automobilistico, parti militari e armi da fuoco, aerospaziale, nuova energia, attrezzature mediche, energia eolica, attrezzature sportive, ecc.

I materiali termoplastici rinforzati con fibre lunghe (LFRT) vengono utilizzati per applicazioni di stampaggio a iniezione ad alte prestazioni meccaniche. Sebbene la tecnologia LFRT offra buone proprietà di resistenza, rigidità e resistenza agli urti, il modo in cui questo materiale viene lavorato gioca un ruolo importante nel determinare quali proprietà possono essere ottenute nella parte finale.

Per modellare con successo gli LFRT, è essenziale comprendere alcune delle loro caratteristiche uniche. Comprendere le differenze tra gli LFRT e i materiali termoplastici rinforzati convenzionali ha guidato lo sviluppo di attrezzature, tecniche di progettazione e lavorazione per massimizzare il valore e il potenziale degli LFRT.

La differenza tra LFRT e i tradizionali composti rinforzati con fibra di vetro corta e corta è la lunghezza delle fibre. Nella LFRT, la lunghezza delle fibre è uguale alla lunghezza dei pellet. Ciò è dovuto al fatto che la maggior parte degli LFRT viene prodotta attraverso un processo di stampaggio a pultrusione anziché tramite fusione a taglio.

Nella produzione LFRT, fasci continui di stoppino non ritorto di fibre di vetro vengono prima trascinati in una testata per il rivestimento e l'impregnazione con resina e, dopo essere usciti dalla testata, questa striscia continua di plastica rinforzante viene tagliata corta o pellettizzata, solitamente a lunghezze da 10 a 12 mm. Al contrario, i compositi convenzionali in fibra di vetro corta contengono solo fibre tagliate corte di lunghezza compresa tra 3 e 4 mm, che vengono ulteriormente ridotte a meno di 2 mm in un estrusore a taglio.

La lunghezza della fibra nei pellet LFRT aiuta a migliorare le proprietà meccaniche dell'LFRT: la resistenza agli urti o la tenacità aumentano mantenendo la rigidità. Finché le fibre mantengono la loro lunghezza durante il processo di stampaggio, formano uno "scheletro interno" che fornisce eccellenti proprietà meccaniche. Tuttavia, un processo di stampaggio inadeguato può trasformare un prodotto a fibra lunga in un materiale a fibra corta. Se la lunghezza delle fibre viene compromessa durante il processo di stampaggio, non è possibile raggiungere il livello di prestazione desiderato.

Per mantenere la lunghezza delle fibre durante il processo di stampaggio LFRT, ci sono tre aspetti importanti da considerare: la macchina per lo stampaggio a iniezione, la progettazione della parte e dello stampo e le condizioni di lavorazione.

I. Considerazioni sull'attrezzatura

Una domanda frequente sulla lavorazione LFRT è se sia possibile stampare questi materiali con le nostre attuali attrezzature per lo stampaggio a iniezione. Nella maggior parte dei casi, l'attrezzatura utilizzata per stampare i compositi di fibre in fiocco può essere utilizzata anche per stampare LFRT e, sebbene la tipica attrezzatura per lo stampaggio di fibre in fiocco sia adeguata per la maggior parte delle parti e dei prodotti LFRT, è possibile apportare alcune modifiche all'attrezzatura per aiutare a mantenere meglio la lunghezza delle fibre .

Una coclea per uso generale con una tipica sezione di "compressione-dosaggio" è particolarmente adatta per questo processo e il taglio distruttivo delle fibre può essere ridotto abbassando il rapporto di compressione nella sezione di dosaggio. Un rapporto di compressione di dosaggio di circa 2:1 è ottimale per i prodotti LFRT. Non è necessario produrre viti, cilindri e altri componenti con leghe metalliche speciali perché LFRT non si usura tanto quanto i tradizionali materiali termoplastici rinforzati con fibra di vetro a taglio corto.

Un altro componente dell'attrezzatura che potrebbe trarre vantaggio da una revisione del design è la punta dell'ugello. Alcuni materiali termoplastici sono più facili da lavorare con una punta dell'ugello conica inversa che crea un elevato grado di taglio quando il materiale viene iniettato nella cavità dello stampo. Tuttavia, questa punta dell'ugello può ridurre significativamente la lunghezza delle fibre dei compositi a fibra lunga. Pertanto, si consiglia di utilizzare un gruppo punta/valvola con ugello a fessura con un design a "flusso libero" al 100%, che consente alle fibre lunghe di passare facilmente attraverso l'ugello nella parte.

Inoltre, gli ugelli e i fori di accesso devono avere un diametro generoso di 5,5 mm (0,250 pollici) o superiore e non avere bordi taglienti. È importante capire come il materiale scorre attraverso l'attrezzatura per lo stampaggio a iniezione e determinare dove il taglio romperà le fibre.

II. Progettazione di componenti e stampi

Anche una buona progettazione di parti e stampi contribuisce notevolmente a mantenere la lunghezza delle fibre di LFRT. L'eliminazione degli spigoli vivi attorno ai bordi della parte, comprese le linee di nervatura, le linguette e altre caratteristiche, evita sollecitazioni inutili nella parte stampata e riduce l'usura delle fibre.

Le parti devono avere un design di parete nominale con spessore della parete uniforme e costante. Grandi variazioni nello spessore della parete possono provocare un riempimento incoerente e un orientamento indesiderato delle fibre nella parte. Laddove le parti devono essere più spesse o più sottili, evitare cambiamenti improvvisi nello spessore delle pareti per evitare la formazione di aree ad alto taglio che possono danneggiare le fibre ed essere fonte di concentrazioni di stress. Di solito si prova ad aprire il cancello nella parete più spessa e a far scorrere nella parte più sottile, mantenendo l'estremità del riempimento nella parte più sottile.

I principi generici di buona progettazione della plastica suggeriscono che mantenere lo spessore della parete al di sotto di 4 mm (0,160 pollici) promuoverà un flusso uniforme e ridurrà la probabilità di ammaccature e vuoti. Per i compositi LFRT, lo spessore ottimale della parete è solitamente di circa 3 mm (0,120 pollici), con uno spessore minimo di 2 mm (0,080 pollici). Con spessori delle pareti inferiori a 2 mm, il materiale ha una maggiore probabilità che le sue fibre si rompano quando entra nello stampo.

La parte è solo un aspetto del progetto; è importante anche considerare come il materiale entra nello stampo. Quando guide e cancelli guidano il materiale nella cavità, in queste aree può verificarsi una notevole rottura delle fibre senza una progettazione adeguata.

Quando si progetta uno stampo per lo stampaggio di compositi LFRT, una guida completamente arrotondata con un diametro minimo di 5,5 mm (0,250 pollici) è ottimale. Qualsiasi forma di guida diversa da quella completamente arrotondata presenterà angoli acuti che potrebbero danneggiare il rinforzo in fibra di vetro aggiungendo stress durante il processo di stampaggio. Sono accettabili sistemi a canale caldo con porte aperte.

Il cancello deve avere uno spessore minimo di 2 mm (0,080 pollici). Se possibile, posizionare la porta lungo un bordo che non ostacoli il flusso del materiale nella cavità. Le porte sulla superficie del pezzo dovranno essere ruotate di 90° per evitare l'inizio di rotture delle fibre che degraderebbero le proprietà meccaniche.

Infine, è importante prestare attenzione alla posizione delle linee di fusione e sapere come queste influiscono sulle zone che saranno sottoposte a carichi (o sollecitazioni) durante l'utilizzo del pezzo. Le linee di fusione dovrebbero essere spostate in aree in cui si prevede che i livelli di stress siano inferiori attraverso un'adeguata disposizione dei cancelli.

L'analisi computerizzata del riempimento dello stampo può aiutare a determinare dove verranno posizionate queste linee di fusione. L'analisi strutturale degli elementi finiti (FEA) può essere utilizzata per confrontare le posizioni delle sollecitazioni elevate con le posizioni delle linee di fusione identificate nell'analisi di riempimento dello stampo.

Va notato che questi progetti di parti e stampi sono solo raccomandazioni. Esistono molti esempi di parti con pareti sottili, variazioni di spessore delle pareti e caratteristiche delicate o fini che utilizzano complessi LFRT per ottenere buone prestazioni. Tuttavia, più ci si allontana da queste raccomandazioni, maggiore sarà il tempo e lo sforzo necessari per garantire che si realizzino tutti i vantaggi dell'LFRT.

III. Condizioni di lavorazione

Le condizioni di elaborazione sono fondamentali per il successo di LFRT. Con le giuste condizioni di lavorazione, è possibile preparare buoni pezzi LFRT utilizzando una macchina per stampaggio a iniezione universale e uno stampo adeguatamente progettato. In altre parole, anche con attrezzature e progettazione dello stampo adeguati, la lunghezza delle fibre può essere compromessa se vengono utilizzate condizioni di lavorazione sfavorevoli. Ciò richiede la comprensione di ciò che le fibre incontreranno durante il processo di stampaggio e l'identificazione delle aree che causeranno un taglio eccessivo delle fibre.

Innanzitutto, monitorare la contropressione. L'elevata contropressione introduce grandi forze di taglio nel materiale che ridurranno la lunghezza delle fibre. Considerando di iniziare con una contropressione pari a zero e di aumentarla solo fino al punto in cui la vite ritorna uniformemente durante l'alimentazione, una contropressione compresa tra 1,5 e 2,5 bar (da 20 a 50 psi) è solitamente sufficiente per ottenere un'alimentazione costante.

Anche velocità elevate delle viti hanno un effetto dannoso. Quanto più velocemente ruota la vite, tanto più probabile che solidi e materiale non fuso entrino nella sezione di compressione della vite causando danni alla fibra. Analogamente alle raccomandazioni per la contropressione, la velocità dovrebbe essere mantenuta il più bassa possibile al livello minimo richiesto per stabilizzare una vite riempita. Velocità della vite comprese tra 30 e 70 giri/min sono comuni quando si stampano compositi LFRT.

Durante lo stampaggio ad iniezione, la fusione avviene attraverso due fattori che agiscono insieme: taglio e calore. Poiché l’obiettivo è preservare la lunghezza delle fibre nella LFRT riducendo il taglio, sarà necessario più calore. A seconda del sistema di resina, la temperatura alla quale vengono lavorati i composti LFRT sarà tipicamente da 10 a 30°C più alta rispetto ai composti stampati convenzionali.

Tuttavia, prima di aumentare semplicemente la temperatura del barile su tutta la linea, tenere presente la distribuzione inversa della temperatura del barile. In genere, la temperatura del cilindro aumenta man mano che il materiale si sposta dalla tramoggia all'ugello; tuttavia, per LFRT, si consigliano temperature più elevate nella tramoggia. L'inversione della distribuzione della temperatura fa sì che il pellet LFRT si ammorbidisca e si sciolga prima di entrare nella sezione di compressione della vite ad alto taglio, facilitando così il mantenimento della lunghezza delle fibre.

Un'ultima nota sulla lavorazione riguarda l'utilizzo del materiale riutilizzato. La molatura di parti stampate o canali di colata in genere comporta una minore lunghezza delle fibre, quindi l'aggiunta di materiale di riutilizzo può influire sulla lunghezza complessiva delle fibre. Per non degradare significativamente le proprietà meccaniche, la quantità massima consigliata di materiale rigenerato è del 5%. Quantità maggiori di recupero possono influenzare negativamente le proprietà meccaniche come la resistenza agli urti.