Xiamen LFT Composite Plastic Co.,LTD se estableció en 2009 y es una marca mundial de proveedores de materiales termoplásticos reforzados con fibra larga que integra investigación y desarrollo de productos (I+D), producción y marketing de ventas. Nuestros productos LFT han pasado la certificación del sistema ISO9001 y 16949 y han obtenido muchas marcas comerciales y patentes nacionales, que cubren los campos de la automoción, piezas militares y armas de fuego, aeroespacial, nuevas energías, equipos médicos, energía eólica, equipos deportivos, etc.

Los termoplásticos reforzados con fibra larga (LFRT) se utilizan para aplicaciones de moldeo por inyección de alto rendimiento mecánico. Si bien la tecnología LFRT proporciona buenas propiedades de resistencia, rigidez y impacto, la forma en que se procesa este material juega un papel importante a la hora de determinar qué propiedades se pueden lograr en la pieza final.

Para moldear con éxito los LFRT, es esencial comprender algunas de sus características únicas. Comprender las diferencias entre los LFRT y los termoplásticos reforzados convencionales ha impulsado el desarrollo de equipos, diseño y técnicas de procesamiento para maximizar el valor y el potencial de los LFRT.

La diferencia entre LFRT y los compuestos convencionales reforzados con fibra de vidrio corta y de corte corto es la longitud de las fibras. En LFRT, la longitud de las fibras es la misma que la longitud de los gránulos. Esto se debe al hecho de que la mayoría de los LFRT se producen mediante un proceso de moldeo por pultrusión en lugar de mezcla por cizallamiento.

En la fabricación de LFRT, primero se introducen mechones continuos de fibras de vidrio sin torcer en un cabezal de matriz para recubrimiento e impregnación de resina, y después de salir del cabezal de matriz, esta tira continua de plástico de refuerzo se corta o se peletiza, generalmente hasta longitudes de 10 a 12 mm. Por el contrario, los compuestos de fibra de vidrio corta convencionales contienen sólo fibras cortas de 3 a 4 mm de longitud, que se reducen aún más a menos de 2 mm en una extrusora de cizallamiento.

La longitud de la fibra en los gránulos LFRT ayuda a mejorar las propiedades mecánicas del LFRT: la resistencia al impacto o la dureza aumentan mientras se mantiene la rigidez. Mientras las fibras mantengan su longitud durante el proceso de moldeo, forman un "esqueleto interno" que proporciona excelentes propiedades mecánicas. Sin embargo, un proceso de moldeo deficiente puede convertir un producto de fibra larga en un material de fibra corta. Si la longitud de las fibras se ve comprometida durante el proceso de moldeo, no es posible alcanzar el nivel deseado de rendimiento.

Para mantener la longitud de la fibra durante el proceso de moldeo LFRT, hay tres aspectos importantes a considerar: la máquina de moldeo por inyección, el diseño de piezas y moldes, y las condiciones de procesamiento.

Yo. Consideraciones sobre el equipo

Una pregunta frecuente sobre el procesamiento LFRT es si es posible moldear estos materiales con nuestro equipo de moldeo por inyección existente. En la mayoría de los casos, el equipo utilizado para moldear compuestos de fibras cortadas también se puede usar para moldear LFRT, y si bien el equipo de moldeo de fibras cortadas típico es adecuado para la mayoría de las piezas y productos de LFRT, se pueden realizar algunas modificaciones al equipo para ayudar a mantener mejor la longitud de la fibra. .

Un tornillo de uso general con una sección típica de "alimentación, compresión y medición" es muy adecuado para este proceso, y el corte destructivo de la fibra se puede reducir reduciendo la relación de compresión en la sección de medición. Una relación de compresión de medición de aproximadamente 2:1 es óptima para productos LFRT. No es necesario fabricar tornillos, cilindros y otros componentes a partir de aleaciones metálicas especiales porque el LFRT no se desgasta tanto como los termoplásticos reforzados con fibra de vidrio de corte corto convencional.

Otro equipo que podría beneficiarse de una revisión del diseño es la punta de la boquilla. Algunos materiales termoplásticos son más fáciles de procesar con una punta de boquilla cónica invertida que crea un alto grado de cizallamiento a medida que el material se inyecta en la cavidad del molde. Sin embargo, esta punta de boquilla puede reducir significativamente la longitud de las fibras de los compuestos de fibras largas. Por lo tanto, se recomienda utilizar un conjunto de válvula/punta de boquilla ranurada con un diseño 100% de "flujo libre", que permite que las fibras largas pasen fácilmente a través de la boquilla hacia la pieza.

Además, las boquillas y los orificios de entrada deben tener un diámetro generoso de 5,5 mm (0,250 pulgadas) o más y no deben tener bordes afilados. Es importante comprender cómo fluye el material a través del equipo de moldeo por inyección y determinar dónde el corte romperá las fibras.

II. Diseño de componentes y moldes

Un buen diseño de piezas y moldes también contribuye en gran medida a mantener la longitud de la fibra de LFRT. La eliminación de esquinas afiladas alrededor de los bordes de la pieza, incluidas líneas de nervaduras, pestañas y otras características, evita tensiones innecesarias en la pieza moldeada y reduce el desgaste de la fibra.

Las piezas deben tener un diseño de pared nominal con un espesor de pared uniforme y consistente. Grandes variaciones en el espesor de la pared pueden dar como resultado un relleno inconsistente y una orientación no deseada de las fibras en la pieza. Cuando las piezas deban ser más gruesas o más delgadas, evite cambios repentinos en el espesor de la pared para evitar la formación de áreas de alto corte que pueden dañar las fibras y ser una fuente de concentraciones de tensión. Por lo general, intente abrir la compuerta en la pared más gruesa y fluya hacia la parte más delgada, manteniendo el final del relleno en la parte más delgada.

Los principios genéricos de buen diseño de plástico sugieren que mantener el espesor de la pared por debajo de 4 mm (0,160 pulgadas) promoverá un buen flujo uniforme y reducirá la probabilidad de abolladuras y huecos. Para los compuestos LFRT, el espesor de pared óptimo suele ser de alrededor de 3 mm (0,120 pulgadas), con un espesor mínimo de 2 mm (0,080 pulgadas). Con espesores de pared inferiores a 2 mm, el material tiene una mayor probabilidad de que sus fibras se rompan al ingresar al molde.

La pieza es sólo un aspecto del diseño; También es importante considerar cómo ingresa el material al molde. Cuando los corredores y las compuertas guían el material hacia la cavidad, puede ocurrir una cantidad significativa de rotura de fibras en estas áreas sin un diseño adecuado.

Al diseñar un molde para moldear compuestos LFRT, lo óptimo es un canal completamente redondeado con un diámetro mínimo de 5,5 mm (0,250 pulgadas). Cualquier forma de guía que no sea una guía completamente redondeada tendrá esquinas afiladas y pueden dañar el refuerzo de fibra de vidrio al agregar tensión durante el proceso de moldeado. Se aceptan sistemas de canal caliente con compuertas abiertas.

La puerta debe tener un espesor mínimo de 2 mm (0,080 pulgadas). Si es posible, ubique la compuerta a lo largo de un borde que no impida el flujo de material hacia la cavidad. Las compuertas en la superficie de la pieza deberán girarse 90° para evitar que se inicien roturas de fibras que degradarían las propiedades mecánicas.

Finalmente, es importante prestar atención a la posición de las líneas de fusión y saber cómo afectan las áreas que estarán sujetas a cargas (o tensiones) cuando se utilice la pieza. Las líneas de fusión deben trasladarse a áreas donde se espera que los niveles de tensión sean más bajos mediante un diseño adecuado de la puerta.

El análisis computarizado del llenado de moldes puede ayudar a determinar dónde se ubicarán estas líneas de fusión. El análisis estructural de elementos finitos (FEA) se puede utilizar para comparar las ubicaciones de tensiones elevadas con las ubicaciones de las líneas de fusión identificadas en el análisis de llenado del molde.

Cabe señalar que estos diseños de piezas y moldes son sólo recomendaciones. Hay muchos ejemplos de piezas con paredes delgadas, variaciones de espesor de pared y características delicadas o finas que utilizan complejos LFRT para lograr un buen rendimiento. Sin embargo, cuanto más se desvíe uno de estas recomendaciones, más tiempo y esfuerzo se necesitará para garantizar que se obtengan todos los beneficios de LFRT.

III. Condiciones de procesamiento

Las condiciones de procesamiento son críticas para el éxito de LFRT. Con las condiciones de procesamiento adecuadas, es posible preparar buenas piezas LFRT utilizando una máquina de moldeo por inyección universal y un molde diseñado adecuadamente. En otras palabras, incluso con el equipo y el diseño del molde adecuados, la longitud de la fibra puede verse comprometida si se utilizan condiciones de procesamiento deficientes. Esto requiere comprender lo que encontrarán las fibras durante el proceso de moldeo e identificar las áreas que causarán un corte excesivo de la fibra.

Primero, controle la contrapresión. La alta contrapresión introduce grandes fuerzas de corte en el material que reducirán la longitud de la fibra. Considerando comenzar con contrapresión cero y aumentarla solo hasta el punto en que el tornillo regrese uniformemente durante la alimentación, una contrapresión de 1,5 a 2,5 bar (20 a 50 psi) suele ser suficiente para obtener una alimentación constante.

Las altas velocidades de los tornillos también tienen un efecto perjudicial. Cuanto más rápido gire el tornillo, es más probable que sólidos y material no fundido entren en la sección de compresión del tornillo y causen daños a las fibras. De manera similar a las recomendaciones para la contrapresión, la velocidad debe mantenerse lo más baja posible hasta el nivel mínimo requerido para estabilizar un tornillo lleno. Las velocidades de tornillo de 30 a 70 r/min son comunes al moldear compuestos LFRT.

Durante el moldeo por inyección, la fusión se produce mediante dos factores que actúan juntos: cizallamiento y calor. Debido a que el objetivo es preservar la longitud de las fibras en LFRT reduciendo el corte, se necesitará más calor. Dependiendo del sistema de resina, la temperatura a la que se procesan los compuestos LFRT normalmente será de 10 a 30 °C más alta que la de los compuestos moldeados convencionales.

Sin embargo, antes de simplemente aumentar la temperatura del barril en todos los ámbitos, tenga en cuenta la distribución inversa de la temperatura del barril. Normalmente, la temperatura del barril aumenta a medida que el material pasa de la tolva a la boquilla; sin embargo, para LFRT, se recomiendan temperaturas más altas en la tolva. Invertir la distribución de temperatura hace que el pellet LFRT se ablande y se derrita antes de ingresar a la sección de compresión del tornillo de alto cizallamiento, lo que facilita la retención de la longitud de la fibra.

Una nota final sobre el procesamiento se refiere a la utilización de material reutilizado. La molienda de piezas moldeadas o bebederos normalmente da como resultado longitudes de fibra más bajas, por lo que la adición de material reutilizado puede afectar la longitud total de la fibra. Para no degradar significativamente las propiedades mecánicas, la cantidad máxima recomendada de material recuperado es del 5%. Cantidades mayores de recuperación pueden afectar negativamente a las propiedades mecánicas, como la resistencia al impacto.