Xiamen LFT Composite Plastic Co., LTD è stata fondata nel 2009, è un fornitore globale di marchi di materiali termoplastici rinforzati con fibre lunghe che integra ricerca e sviluppo di prodotti (R&S), 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, coprendo 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 fornisca buone proprietà di resistenza, rigidità e impatto, 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 le termoplastiche rinforzate convenzionali ha guidato lo sviluppo di attrezzature, progettazione e tecniche di lavorazione per massimizzare il valore e il potenziale degli LFRT.

La differenza tra LFRT e compositi rinforzati con fibre di vetro corte e convenzionali è la lunghezza delle fibre. In 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 piuttosto che un blending a taglio.

Nella produzione LFRT, le matasse continue di stoppino non attorcigliato di fibre di vetro vengono prima disegnate in una testa dello stampo per il rivestimento e l'impregnazione della resina e, dopo essere uscite dalla testa dello stampo, questa striscia continua di plastica di rinforzo viene tagliata o pellettizzata, di solito a lunghezze di da 10 a 12 mm. Al contrario, i tradizionali compositi in fibra di vetro corta contengono solo fibre tagliate corte da 3 a 4 mm di lunghezza, che sono ulteriormente ridotte a tipicamente meno di 2 mm in un estrusore a taglio.

La lunghezza della fibra nei pellet LFRT aiuta a migliorare le proprietà meccaniche di LFRT: la resistenza all'urto o la tenacità sono aumentate 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 scadente 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 prestazioni desiderato.

Per mantenere la lunghezza della fibra durante il processo di stampaggio LFRT, ci sono tre aspetti importanti da considerare: la macchina per lo stampaggio a iniezione, la progettazione di parti e stampi 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 attrezzature di stampaggio a iniezione esistenti. Nella maggior parte dei casi, l'attrezzatura utilizzata per modellare i compositi in fibra in fiocco può essere utilizzata anche per modellare LFRT e, sebbene la tipica attrezzatura per lo stampaggio in fibra in fiocco sia adeguata per la maggior parte delle parti e dei prodotti LFRT, è possibile apportare alcune modifiche all'attrezzatura per aiutare meglio a mantenere la lunghezza della fibra .

Una vite per uso generico con una tipica sezione di "alimentazione-compressione-dosaggio" è adatta per questo processo e il taglio distruttivo della fibra può essere ridotto abbassando il rapporto di compressione nella sezione di dosaggio. Un rapporto di compressione della misurazione di circa 2:1 è ottimale per i prodotti LFRT. La produzione di viti, cilindri e altri componenti da leghe metalliche speciali non è necessaria perché LFRT non si usura tanto quanto i tradizionali termoplastici rinforzati con fibra di vetro a taglio corto.

Un altro pezzo di equipaggiamento 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 della fibra dei compositi a fibra lunga. Pertanto, si consiglia di utilizzare un gruppo ugello/valvola scanalato con un design "a flusso libero" al 100%, che consenta alle fibre lunghe di passare facilmente attraverso l'ugello nella parte.

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

II. Progettazione di componenti e stampi

Anche una buona progettazione di parti e stampi contribuisce notevolmente a mantenere la lunghezza della fibra di LFRT. L'eliminazione degli spigoli vivi attorno ai bordi delle parti, comprese le nervature, 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 uno spessore di parete uniforme e costante. Grandi variazioni nello spessore della parete possono causare un riempimento incoerente e un orientamento indesiderato delle fibre nella parte. Dove le parti devono essere più spesse o più sottili, evitare cambiamenti improvvisi nello spessore della parete per evitare la formazione di aree ad alto taglio che possono danneggiare le fibre ed essere fonte di concentrazioni di stress. Solitamente si cerca di aprire la saracinesca nella parete più spessa e di confluire 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 inferiore a 4 mm (0,160 pollici) promuoverà un buon 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 design; è importante anche considerare come il materiale entra nello stampo. Quando guide e punti di iniezione guidano il materiale nella cavità, in queste aree può verificarsi una quantità significativa di rottura delle fibre senza una corretta progettazione.

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

Il cancello deve avere uno spessore minimo di 2 mm (0,080 pollici). Se possibile, posizionare il punto di iniezione lungo un bordo che non ostacoli il flusso di materiale nella cavità. I cancelli sulla superficie della parte dovranno essere ruotati di 90° per impedire 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 incidono sulle zone che saranno sottoposte a carichi (o sollecitazioni) quando il pezzo viene utilizzato. Le linee di fusione dovrebbero essere spostate in aree in cui si prevede che i livelli di stress siano inferiori attraverso un'appropriata disposizione dei cancelli.

L'analisi computerizzata del riempimento dello stampo può aiutare a determinare dove saranno posizionate queste linee di fusione. L'analisi strutturale agli elementi finiti (FEA) può essere utilizzata per confrontare le posizioni delle sollecitazioni elevate con le posizioni delle linee di fusione identificate nell'analisi del 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, quanto più ci si discosta da queste raccomandazioni, tanto più tempo e impegno saranno necessari per garantire che si realizzino tutti i benefici dell'LFRT.

III. Condizioni di elaborazione

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

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

Anche le alte velocità della vite hanno un effetto dannoso. Più velocemente ruota la vite, più è probabile che solidi e materiale non fuso entrino nella sezione di compressione della vite causando danni alle fibre. Analogamente alle raccomandazioni per la contropressione, la velocità dovrebbe essere mantenuta il più bassa possibile al livello minimo richiesto per stabilizzare una vite piena. Velocità della vite da 30 a 70 giri/min sono comuni durante lo stampaggio di 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 in 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 barilotto su tutta la linea, tenere presente la distribuzione inversa della temperatura del barilotto. In genere, le temperature del cilindro aumentano 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 provoca l'ammorbidimento e la fusione del pellet LFRT prima che entri nella sezione di compressione della vite ad alto taglio, facilitando così il mantenimento della lunghezza della fibra.

Un'ultima nota sulla lavorazione riguarda l'utilizzo di materiale riutilizzato. La molatura di parti stampate o materozze in genere si traduce in lunghezze di fibra inferiori, quindi l'aggiunta di materiale di riutilizzo può influire sulla lunghezza complessiva della fibra. Per non degradare significativamente le proprietà meccaniche, la quantità massima raccomandata di materiale di recupero è del 5%. Quantità superiori di recupero possono influire negativamente sulle proprietà meccaniche come la resistenza all'urto.