注塑成型長纖維增強塑料LFRT需求留意哪些問題？

 

 

長纖維增強熱塑性塑料（LFRT）正在被用于高機械功能的注塑成型運用。盡管LFRT技能能夠供給杰出的強度、剛度和沖擊功能，但這種資料的加工辦法關于確認最后部件能達到怎樣的功能起著重要的作用。

 

 

 

為了成功地成型LFRT，對它們一些獨有的特色進行了解十分必要。了解LFRT與慣例增強熱塑性塑料之間的差異推動了設備、規劃和加工技能的開展，以發揮LFRT的最大價值和潛力。

 

 

LFRT和傳統短切、短玻璃纖維增強復合物的差異在于纖維的長度。在LFRT中，纖維的長度和粒料的長度相同。這是由于大多數LFRT是經過拉擠成型工藝而不是剪切型配混來生產的。

 

 

 

在LFRT制作中，玻璃纖維無捻粗紗的接連絲束先被拉入一個模頭中進行涂層和浸漬樹脂，從模頭出來后，這種接連的增強塑料條被短切或造粒，一般切至10~12mm的長度。相比之下，傳統的短玻纖復合物只包含長3~4mm的短切纖維，在剪切型擠出機中其長度會進一步削減至一般2mm不到。

 

 

 

LFRT粒料中的纖維長度有助于改善LFRT的機械功能——抗沖擊性或韌性增加，一起堅持剛度。只需纖維在成型進程中堅持長度，它們就會構成一個“內部骨架”，供給超高的機械功能。但是，一個糟糕的成型進程會把長纖維產品變成短纖維資料。假如纖維的長度在成型進程中受到損害，則不或許取得所需求的功能水平。 

 

 

 

為了在LFRT成型進程中堅持纖維的長度，有三個重要方面需求考慮：注塑機、部件和模具規劃以及加工條件。

 

 

 

一、設備留意事項

 

 

 

經常被問到的一個有關LFRT加工的問題是：我們是否有或許運用現有的注塑設備來成型這些資料。在絕大多數的狀況下，用于成型短纖維復合物的設備也可用于成型LFRT。盡管典型的短纖維成型設備關于大多數的LFRT部件和產品是滿足要求的，但對設備做一些改造能夠更好協助堅持纖維的長度。

 

 

 

一根具有典型“進料—緊縮—計量”段的通用螺桿十分適用于該進程，而且經過下降計量段的緊縮比能夠削減纖維損壞性的剪切。大約為2:1的計量段緊縮比關于LFRT產品是最佳的。用特殊金屬合金制作螺桿、機筒和其他部件沒有必要，因為LFRT的磨損沒有傳統的短切玻璃纖維增強熱塑性塑料大。

 

 

 

另一件或許從規劃審查中獲益的設備是噴嘴尖梢。一些熱塑性資料用一種反向錐形噴嘴尖梢加工更容易，它能夠在資料注入到模具型腔中時構成一種高度剪切。但是這種噴嘴尖梢會顯著下降長纖維復合資料的纖維長度。因而推薦運用一種100%“自在活動”規劃的槽形噴嘴尖梢/閥組件，它使長纖維容易經過噴嘴進入部件中。

 

 

 

此外，噴嘴和澆口孔的直徑應該有5.5mm（0.250in）或以上的寬松尺度，并且沒有尖利的邊際。重要的是要了解物料怎么流過注塑設備，并確認剪切會使纖維破碎的當地。

 

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圖：選用“100%自在活動”規劃的三件式螺桿尖梢和環形閥，可最大限度地削減長纖維的開裂

 

 

 

二、部件與模具規劃

 

 

好的部件和模具規劃對堅持LFRT的纖維長度也大有裨益。消除部分邊際（包含肋線、凸臺和其他特征）周圍的尖角，可防止成型部件中不必要的應力，并削減纖維磨損。

 

 

 

部件應選用壁厚均勻一起的標稱壁規劃。壁厚上較大的改變會導致部件中不一起的填充和不需求的纖維取向。在有必要較厚或較薄的當地，要防止壁厚的忽然改變，以防止構成或許損壞纖維的高剪切區域，并成為應力會集的源頭。一般試著把澆口開在較厚的壁中，并流向薄的部分，使填充末端堅持在薄的部分。

 

 

 

通用的好的塑料規劃原則主張，堅持壁厚低于4mm（0.160in）將促進杰出均勻的活動并削減洼陷和空地的或許性。關于LFRT復合物，最佳的壁厚一般為3mm（0.120in）左右，最小的厚度為2mm（0.080in）。壁厚小于2mm時，資料在進入模具后其纖維開裂的概率增加。

 

 

 

部件只是規劃中的一個方面，考慮資料怎么進入模具也很重要。當流道和澆口引導物料進入型腔時，假如沒有正確的規劃，很多的纖維損壞會發生在這些區域中。 

 

 

 

當規劃一個成型LFRT復合物的模具時，全圓角的流道是最佳的，它的最小直徑為5.5mm（0.250in）。除了全圓角流道，任何其他方式的流道都會有尖角，它們在成型進程中會增加應力而損壞玻璃纖維的增強效果。具有開放澆道的熱流道系統是能夠接受的。 

 

 

 

澆口的最小厚度應該有2mm（0.080in）。假如或許的話，沿著一條不阻止物料流入型腔的邊際定位澆口。部件表面的澆口將需求進行90°的滾動，以防止引發纖維開裂而下降機械功能。 

 

 

 

最后，要留意的熔合線的方位，并知道它們怎么影響部件運用時接受載荷（或應力）的區域。應經過澆口的合理布局將熔合線移至應力水平估計較低的區域。 

 

 

 

計算機充模剖析能夠協助確認這些熔合線將定位的當地。結構有限元剖析（FEA）能夠用來對比高應力的方位和在充模剖析中確認的集合線方位。 

 

 

 

應該指出的是，這些部件和模具規劃僅僅是主張。有很多部件的比如，它們具有薄壁、壁厚改變和精致或精細特征，運用LFRT復合物完成了杰出的功能。但是，違背這些主張越遠，就要花更多的時間和精力來確保完成長纖維技能的全部優點。

 

 

 

三、加工條件

 

 

加工條件是LFRT成功的要害。只需選用了正確的加工條件，就有或許運用通用注塑機和正確規劃的模具制備好的LFRT部件。換句話說，即使有適當的設備和模具規劃，假如選用較差的加工條件，纖維長度也或許會受損。這就需求了解纖維在成型進程時將會遇到的狀況，并且確認會引起纖維過度剪切的區域。

 

 

 

首先，要監控背壓。高背壓引入對物料發生的巨大剪切力，將會下降纖維長度。考慮從零背壓開始并且僅使它增加至使螺桿在喂料進程中均勻退回，選用1.5~2.5bar（20~50psi）的背壓一般足以取得一起的喂料。 

 

 

 

高的螺桿轉速也有不利的影響。螺桿旋轉越快，固體和未熔資料就越或許進入螺桿緊縮段造成纖維損害。類似于針對背壓的主張，應盡量堅持轉速在穩定填充螺桿所要求的最低水平。在成型LFRT復合物時，30~70r/min的螺桿速度是常見的。 二手注塑機回收

 

 

 

在注射成型進程中，熔融經過兩個一起作用的要素發生：剪切和熱。因為目的是在LFRT中經過削減剪切來保護纖維的長度，因而將需求更多的熱量。依據樹脂系統，加工LFRT復合物的溫度一般會比慣例的成型復合物高10~30℃。

 

 

 

但是，在簡單地全面提高機筒溫度之前，要留意機筒溫度分布的反置。一般狀況下，當物料從料斗移動到噴嘴時，機筒溫度上升；但關于LFRT，推薦在料斗處的溫度更高。反置溫度分布會使LFRT粒料在進入高剪切螺桿緊縮段之前軟化和熔化，然后有利于纖維長度的堅持。 

 

 

 

有關加工的最后一項留意觸及回用料的運用。研磨成型部件或水口一般會導致更低的纖維長度，因而，回用料的增加會影響整體的纖維長度。為了不明顯下降力學功能，主張回用料的最大用量是5%。更高的回用料用量會對沖擊強度等力學功能發生負面影響。