Simechas de vidrio or fibras de vidrio cortas, fibra de vidrio de primera or precio de fibra de carbonoSe añaden a la matriz termoplástica, la finalidad es básicamente mejorar las propiedades mecánicas y estructurales del polímero.Hay muchas diferencias entre los dos métodos principales de refuerzo de termoplásticos para moldeo por inyección, desde cómo se combinan con la matriz polimérica hasta el nivel de rendimiento que pueden proporcionar, y una forma de fibra puede ser más adecuada para la otra, pero para Para el moldeador, la principal diferencia entre fibras cortas y largas es el grado de procesamiento.
Procesamiento de termoplásticos reforzados con fibras largas
El objetivo principal del procesamiento de termoplásticos reforzados con fibras largas es mantener la longitud de las fibras, lo cual es fundamental para optimizar la resistencia y la tenacidad.La rotura de la fibra puede tener un impacto negativo en las propiedades del compuesto polimérico y, en última instancia, puede anular los beneficios del uso de hilos de fibra de vidrio.El manejo inadecuado y el diseño defectuoso de herramientas y componentes, o el uso de equipos o configuraciones de procesamiento no optimizados, pueden provocar la rotura de la fibra.
A diferencia de los plásticos reforzados con fibras cortadas, los materiales reforzados con fibras largas suelen fabricarse mediante pultrusión.El proceso consiste en estirarvidrios errabundoimpregnado con resina termoplástica a través de un troquel de impregnación especial (para que la resina pueda envolver y unir las fibras) y luego cortar las hebras extruidas en gránulos, las fibras en los gránulos suelen ser de 12 mm. El largo y completo presenta un refuerzo de fibra unidireccional. , y esta longitud es fundamental para permitir que el polímero transfiera tensiones de manera eficiente a fibras más fuertes.
Cuando estos gránulos se utilizan para moldeo por inyección, las fibras largas se alinean y se enrollan firmemente para formar un esqueleto interno que proporciona resistencia y dureza.En comparación con los materiales rellenos de fibras cortas, los composites reforzados con fibras largas, ya seanfibras de fibra de vidrioo fibras de carbono, proporcionan mayores relaciones resistencia-peso, resistencia al impacto, mayor vida útil ante la fatiga cíclica, mayor resistencia al calor y mejor estabilidad dimensional.
Estos materiales duraderos ofrecen un rendimiento estructural comparable al del metal, pero son más livianos que el metal y pueden aprovechar los beneficios de eficiencia de procesamiento del moldeo por inyección.Paño de fibra de carbono 1kEs particularmente valioso como reemplazo del metal porque es un 70% más liviano que el acero y más liviano que el acero.El aluminio es un 40 % más ligero, por lo que los compuestos reforzados con fibras largas se pueden utilizar para fabricar componentes exigentes en la automoción, artículos deportivos, aeroespacial, bienes de consumo y equipos industriales.Las resinas base típicas incluyen poliamida (PA o nailon), polipropileno (PP), poliuretano termoplástico rígido (ETPU) y resinas de alta temperatura como polieteretercetona (PEEK), poliftalamida (PPA) y poliamida.Éter imida (PEI), etc. Si bien cualquier termoplástico puede reforzarse con fibras, solo algunos ofrecen un mayor rendimiento porque están mejor reforzados.Más precisamente, las resinas semicristalinas están mejor reforzadas con fibras que las resinas amorfas, lo que significa que su rigidez y resistencia aumentan aún más.
Puntos de procesamiento de materiales reforzados con fibras largas
En comparación con las resinas rellenas de polvo granulares o no modificadas, el moldeado de compuestos reforzados con fibras largas tiene ciertos requisitos en cuanto a moldes, compuertas, equipos de moldeo y diseño de piezas.Los procesos utilizados para procesar estos materiales también difieren de los de los polímeros reforzados con fibras cortas.
Como se mencionó anteriormente, mantener la longitud de las fibras es la clave del éxito.Los factores que pueden causar un acortamiento de la longitud de la fibra incluyen la alta presión y el corte del tornillo de inyección, al igual que las esquinas afiladas en el molde y el sistema de canales.Para mantener la longitud de la fibra, hay 3 puntos clave de procesamiento que se deben tener en cuenta:
1. Material y diseño del molde.
Aunque las fibras largas se desgastan menos en el molde que las fibras cortas porque hay menos extremos de fibras en forma de agujas que afectan el molde, el mismo tipo de acero para moldes es adecuado tanto para polímeros reforzados con fibras largas como con fibras cortas, los más comunes. Es acero para moldes P20, que puede soportar más de 100.000 inyecciones de forma continua.Si se requiere una mayor durabilidad (más de 100.000 ciclos de inyección), el acero al cromo molibdeno H13 o el acero endurecido al aire A9 son mejores opciones.En general, los moldes endurecidos son la mejor opción para procesar termoplásticos reforzados con fibra.Para los moldes desgastados, se pueden restaurar utilizando tecnología de galvanoplastia.Incluso se pueden utilizar moldes de aluminio si es necesario producir prototipos para validar el diseño.
2. Equipo de conformado
Los termoplásticos reforzados con fibra larga se pueden procesar utilizando equipos de moldeo por inyección estándar con solo unas pocas modificaciones no permanentes para preservar la longitud de la fibra y adaptarse a viscosidades más altas.Se recomienda un tornillo de baja presión o de uso general con un anillo antirretorno que permita el libre flujo en la parte superior.Se pueden utilizar boquillas de uso general, pero se deben evitar las boquillas de nailon porque su forma de reloj de arena (diseñada para evitar el babeo) restringe el flujo, crea cizallamiento y provoca abrasión de la fibra.Otro consejo para reducir el cizallamiento es evitar diseños de boquillas de cono invertido.En general, los orificios de las boquillas más grandes (mínimo 5,6 mm) facilitan el paso de resinas viscosas reforzadas con fibras.
Una buena regla general para cualquier máquina de inyección es inyectar sólo entre el 60 y el 70 % del volumen.Demasiado tamaño de disparo aumenta el tiempo de reinicio, mientras que muy pequeño tamaño de disparo significa que el material permanece en el cañón por más tiempo, lo que podría provocar degradación.
3. Condiciones de procesamiento
En lo que respecta al procesamiento, es importante abordar dos cuestiones: la deformación y la fluencia.En general, las piezas termoplásticas reforzadas con fibras largas experimentan menos deformación que lasfibra de vidrio de hebra cortapiezas porque el bobinado del filamento reduce la contracción diferencial, pero las piezas de fibra larga moldeadas por inyección aún se deforman, una de las razones es que las fibras fluyen a lo largo de la alineación de orientación, aunque mejoran la resistencia de la pieza, lo que puede conducir a la anisotropía.Para evitar deformaciones, se pueden usar ubicaciones de compuertas o diseños de piezas alternativos para evitar una alineación excesiva de las fibras en áreas que no requieren alta resistencia para soportar cargas estructurales.
Mantenga la ventaja de las fibras largas.
El moldeo exitoso de compuestos reforzados con fibras largas requiere alguna modificación de las pautas de diseño y los parámetros de procesamiento aplicables a compuestos de resina no reforzada y de fibras cortas.Para aprovechar al máximo los refuerzos de fibras largas (que cuestan más que los materiales sin relleno orefuerzo de hilos cortados de fibra de vidriopor su alto desempeño), se deben seguir las mejores prácticas durante todo el proceso.Si las fibras largas se rompen o desalinean debido a una manipulación, diseño de matriz o configuración del equipo incorrectos, sus beneficios de alta resistencia y tenacidad disminuirán o incluso se perderán.
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Hora de publicación: 21 de octubre de 2022