Sestoppini di vetro or fibre di vetro corte, fibra di vetro di prima qualità or pregiata fibra di carboniovengono aggiunti alla matrice termoplastica, lo scopo è sostanzialmente quello di migliorare le proprietà meccaniche e strutturali del polimero.Esistono molte differenze tra i due principali metodi di rinforzo dei materiali termoplastici per lo stampaggio a iniezione, dal modo in cui sono combinati con la matrice polimerica, al livello di prestazioni che possono fornire, e una forma di fibra può essere più adatta L'altra è più adatta, ma per nel modellatore, la differenza principale tra fibre corte e lunghe è il grado in cui vengono lavorate.
Lavorazione di materiali termoplastici rinforzati con fibre lunghe
L’obiettivo principale della lavorazione dei materiali termoplastici rinforzati con fibre lunghe è mantenere la lunghezza delle fibre, che è fondamentale per ottimizzare resistenza e tenacità.La rottura delle fibre può avere un impatto negativo sulle proprietà del composito polimerico e, in definitiva, può annullare i vantaggi derivanti dall’utilizzo di fili in fibra di vetro.Una manipolazione impropria e una progettazione errata di attrezzature e componenti, oppure l'uso di apparecchiature o configurazioni di lavorazione non ottimizzate, possono portare alla rottura delle fibre.
A differenza della plastica rinforzata con fibre tritate, i materiali rinforzati con fibre lunghe sono solitamente realizzati mediante pultrusione.Il processo prevede lo stretchingvetros vagabondoimpregnato con resina termoplastica attraverso una speciale matrice di impregnazione (in modo che la resina possa avvolgere e legare le fibre), quindi tagliare i fili estrusi in pellet, le fibre nei pellet sono in genere 12 mm Il lungo, a tutta lunghezza è dotato di rinforzo in fibra unidirezionale , e questa lunghezza è fondamentale per consentire al polimero di trasferire in modo efficiente lo stress alle fibre più resistenti.
Quando questi pellet vengono utilizzati per lo stampaggio a iniezione, le fibre lunghe vengono allineate e strettamente avvolte per formare uno scheletro interno che fornisce resistenza e tenacità.Rispetto ai materiali caricati con fibre corte, i compositi rinforzati con fibre lunghe, sefibre di fibra di vetroo fibre di carbonio, forniscono rapporti resistenza/peso più elevati, resistenza agli urti, durata a fatica ciclica più lunga, resistenza al calore più ampia e migliore stabilità dimensionale.
Questi materiali durevoli offrono prestazioni strutturali paragonabili al metallo, ma sono più leggeri del metallo e sono in grado di sfruttare i vantaggi in termini di efficienza di lavorazione dello stampaggio a iniezione.Panno in fibra di carbonio 1ksono particolarmente preziosi come sostituti del metallo perché sono il 70% più leggeri dell'acciaio e più leggeri dell'acciaio.L’alluminio è più leggero del 40%, quindi i compositi rinforzati con fibre lunghe possono essere utilizzati per produrre componenti impegnativi nei settori automobilistico, degli articoli sportivi, aerospaziale, dei beni di consumo e delle apparecchiature industriali.Le resine di base tipiche includono poliammide (PA o nylon), polipropilene (PP), poliuretano termoplastico rigido (ETPU) e resine ad alta temperatura come polietereterchetone (PEEK), poliftalammide (PPA) e poliammide.Etere imide (PEI) ecc. Sebbene qualsiasi materiale termoplastico possa essere rinforzato con fibre, solo alcuni offrono prestazioni più elevate perché sono rinforzati meglio.Più precisamente, le resine semicristalline sono rinforzate meglio dalle fibre rispetto alle resine amorfe, il che significa che la loro rigidità e resistenza sono aumentate ancora di più.
Punti di lavorazione di materiali rinforzati con fibre lunghe
Rispetto alle resine non modificate o granulari riempite di polvere, lo stampaggio di compositi rinforzati con fibre lunghe presenta determinati requisiti su stampi, punti di iniezione, attrezzature di stampaggio e progettazione delle parti.Anche i processi utilizzati per la lavorazione di questi materiali differiscono da quelli dei polimeri rinforzati con fibre corte.
Come accennato in precedenza, il mantenimento della lunghezza delle fibre è la chiave del successo.I fattori che possono causare un accorciamento della lunghezza delle fibre includono l'alta pressione e il taglio della vite di iniezione, così come gli spigoli vivi nello stampo e nel sistema di canali.Per mantenere la lunghezza della fibra, è necessario tenere presente 3 punti chiave di elaborazione:
1. Materiale e design dello stampo
Sebbene le fibre lunghe si usurino meno sullo stampo rispetto alle fibre corte perché ci sono meno estremità aghiformi che influiscono sullo stampo, lo stesso tipo di acciaio per stampi è adatto sia per polimeri rinforzati a fibra lunga che a fibra corta, i più comuni. è l'acciaio per stampi P20, che può sopportare più di 100.000 iniezioni continue.Se è necessaria una maggiore durata (oltre 100.000 cicli di iniezione), l'acciaio al cromo molibdeno H13 o l'acciaio temprato ad aria A9 sono le scelte migliori.In generale, gli stampi temprati sono la scelta migliore per la lavorazione di materiali termoplastici rinforzati con fibre.Gli stampi usurati possono essere ripristinati utilizzando la tecnologia galvanica.Gli stampi in alluminio possono essere utilizzati anche se è necessario produrre prototipi per convalidare il progetto.
2. Attrezzature per la formatura
I materiali termoplastici rinforzati con fibre lunghe possono essere lavorati utilizzando attrezzature standard per lo stampaggio a iniezione con solo poche modifiche non permanenti per preservare la lunghezza delle fibre e adattarsi a viscosità più elevate.Si consiglia una vite a bassa pressione o per uso generale con un anello di non ritorno che consenta il libero flusso nella parte superiore.È possibile utilizzare ugelli per usi generici, ma gli ugelli in nylon dovrebbero essere evitati poiché la loro forma a clessidra (progettata per evitare sbavature) limita il flusso, crea taglio e provoca l'abrasione delle fibre.Un altro suggerimento per ridurre il taglio è evitare il design degli ugelli a cono invertito.In generale, fori degli ugelli più grandi (minimo 5,6 mm) facilitano il passaggio di resine viscose fibrorinforzate.
Una buona regola pratica per qualsiasi macchina per iniezione è quella di iniettare solo il 60-70% del volume.Una dimensione eccessiva del colpo aumenta il tempo di ripristino, mentre una dimensione del colpo troppo piccola significa che il materiale rimane nella canna più a lungo, portando potenzialmente al degrado.
3. Condizioni del trattamento
Per quanto riguarda la lavorazione, è importante affrontare due questioni: deformazione e scorrimento.In generale, le parti termoplastiche rinforzate con fibre lunghe subiscono una deformazione inferiore rispetto a quelle in materiale termoplastico rinforzato con fibre lunghefibra di vetro a filo cortoparti perché l'avvolgimento del filamento riduce il restringimento differenziale, ma le parti a fibra lunga stampate a iniezione si deformano comunque, uno dei motivi è che le fibre fluiscono lungo l'allineamento di orientamento, pur migliorando la resistenza della parte, possono portare all'anisotropia.Per evitare deformazioni, è possibile utilizzare posizioni alternative dei punti di accesso o progettazioni delle parti per evitare un eccessivo allineamento delle fibre in aree che non richiedono elevata resistenza per resistere ai carichi strutturali.
Mantieni il vantaggio delle fibre lunghe
Lo stampaggio efficace di compositi rinforzati con fibre lunghe richiede alcune modifiche alle linee guida di progettazione e ai parametri di lavorazione applicabili alla resina non rinforzata e ai composti a fibre corte.Per ottenere il massimo dai rinforzi in fibra lunga (che costano più dei materiali non caricati oRinforzo in trefoli tagliati in fibra di vetroa causa delle loro elevate prestazioni), è necessario seguire le migliori pratiche durante tutto il processo.Se le fibre lunghe vengono rotte o disallineate a causa di una manipolazione errata, di una progettazione dello stampo o di una configurazione dell'attrezzatura non corretta, i vantaggi di elevata resistenza e tenacità saranno ridotti o addirittura persi.
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Orario di pubblicazione: 21 ottobre 2022