เคล็ดลับการปฏิบัติสำหรับการขึ้นรูปโพลีเมอร์เสริมใยยาว

ไม่ว่าการท่องเที่ยวแก้ว or ใยแก้วสั้น, ไฟเบอร์กลาสชั้นดี or พรีซิโอ ไฟบรา เด คาร์โบโนถูกเพิ่มเข้าไปในเมทริกซ์เทอร์โมพลาสติก โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกลและโครงสร้างของโพลีเมอร์มีความแตกต่างมากมายระหว่างสองวิธีหลักในการเสริมแรงเทอร์โมพลาสติกสำหรับการฉีดขึ้นรูป ตั้งแต่วิธีการรวมเข้ากับเมทริกซ์โพลีเมอร์ ไปจนถึงระดับประสิทธิภาพที่สามารถให้ได้ และรูปแบบเส้นใยหนึ่งอาจมีมากกว่า อีกรูปแบบหนึ่งมีความเหมาะสมมากกว่า แต่สำหรับ Shaper ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเส้นใยสั้นและเส้นใยยาวคือระดับของการประมวลผล

การแปรรูปเทอร์โมพลาสติกเสริมใยยาว

เป้าหมายหลักของการประมวลผลเทอร์โมพลาสติกที่เสริมด้วยเส้นใยยาวคือการรักษาความยาวของเส้นใย ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการเพิ่มความแข็งแรงและความเหนียวการแตกหักของเส้นใยอาจส่งผลเสียต่อคุณสมบัติของพอลิเมอร์คอมโพสิต และอาจส่งผลเสียต่อประโยชน์ของการใช้เกลียวใยแก้วในท้ายที่สุดการจัดการที่ไม่เหมาะสมและการออกแบบเครื่องมือและส่วนประกอบที่ผิดพลาด หรือการใช้อุปกรณ์หรือการตั้งค่าการประมวลผลที่ไม่เหมาะสม อาจทำให้เกิดการแตกหักของเส้นใยได้

ต่างจากพลาสติกเสริมใยสับ วัสดุเสริมใยยาวมักทำโดยการพัลทรูชันกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการยืดกล้ามเนื้อกระจกs การท่องเที่ยวชุบด้วยเทอร์โมพลาสติกเรซินผ่านแม่พิมพ์เคลือบแบบพิเศษ (เพื่อให้เรซินสามารถพันรอบและยึดติดเส้นใยได้) จากนั้นจึงตัดเกลียวที่อัดออกมาเป็นเม็ด เส้นใยในเม็ดโดยทั่วไปจะมีขนาด 12 มม. การเสริมแรงเส้นใยแบบยาวและเต็มความยาวมีทิศทางเดียว และความยาวนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำให้โพลีเมอร์สามารถถ่ายโอนความเครียดไปยังเส้นใยที่แข็งแกร่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อใช้เม็ดเหล่านี้ในการฉีดขึ้นรูป เส้นใยยาวจะถูกจัดเรียงและพันกันแน่นเพื่อสร้างโครงกระดูกภายในที่ให้ความแข็งแรงและความเหนียวเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเติมเส้นใยสั้น วัสดุคอมโพสิตจะเสริมด้วยเส้นใยยาวหรือไม่ก็ตามเส้นใยไฟเบอร์กลาสหรือคาร์บอนไฟเบอร์ ให้อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูงกว่า ความทนทานต่อแรงกระแทก อายุความล้าแบบวงจรที่ยาวนานขึ้น และทนความร้อนได้กว้างขึ้นและมีเสถียรภาพในมิติที่ดีขึ้น

วัสดุที่ทนทานเหล่านี้ให้สมรรถนะทางโครงสร้างเทียบได้กับโลหะ แต่มีน้ำหนักเบากว่าโลหะ และสามารถใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพการประมวลผลของการฉีดขึ้นรูปได้ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ 1kมีคุณค่าอย่างยิ่งในการทดแทนโลหะ เนื่องจากมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กถึง 70% และเบากว่าเหล็กกล้าอลูมิเนียมมีน้ำหนักเบากว่า 40% ดังนั้นวัสดุคอมโพสิตที่เสริมด้วยเส้นใยยาวจึงสามารถนำไปใช้ในการผลิตส่วนประกอบที่มีความต้องการสูงในยานยนต์ สินค้ากีฬา การบินและอวกาศ สินค้าอุปโภคบริโภค และอุปกรณ์อุตสาหกรรมเรซินพื้นฐานทั่วไปประกอบด้วยโพลีเอไมด์ (PA หรือไนลอน), โพลีโพรพีลีน (PP), เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทนชนิดแข็ง (ETPU) และเรซินที่มีอุณหภูมิสูง เช่น โพลีอีเทอร์อีเทอร์คีโตน (PEEK), โพลีพทาลาไมด์ (PPA) และโพลีเอไมด์อีเทอร์อิไมด์ (PEI) เป็นต้น แม้ว่าเทอร์โมพลาสติกทุกชนิดสามารถเสริมด้วยเส้นใยได้ แต่มีเพียงบางชนิดเท่านั้นที่ให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าเพราะเสริมได้ดีกว่าเรซินกึ่งผลึกได้รับการเสริมแรงด้วยเส้นใยได้ดีกว่าเรซินอสัณฐาน ซึ่งหมายความว่าความแข็งและความแข็งแรงของเรซินจะเพิ่มขึ้นมากยิ่งขึ้น

จุดแปรรูปของวัสดุเสริมใยยาว

เมื่อเปรียบเทียบกับเรซินที่เติมผงหรือเรซินที่ไม่มีการแปรรูป การขึ้นรูปคอมโพสิตเสริมด้วยเส้นใยยาวมีข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับแม่พิมพ์ ประตู อุปกรณ์การขึ้นรูป และการออกแบบชิ้นส่วนกระบวนการที่ใช้ในการประมวลผลวัสดุเหล่านี้ยังแตกต่างจากกระบวนการของโพลีเมอร์เสริมใยสั้นอีกด้วย

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น การรักษาความยาวของเส้นใยเป็นกุญแจสู่ความสำเร็จปัจจัยที่อาจทำให้ความยาวของเส้นใยสั้นลง ได้แก่ แรงดันสูงและแรงเฉือนจากสกรูฉีด เช่นเดียวกับมุมที่แหลมคมในแม่พิมพ์และระบบรันเนอร์เพื่อรักษาความยาวของเส้นใย มีจุดประมวลผลหลัก 3 จุดที่ต้องระวัง:

1. วัสดุและการออกแบบแม่พิมพ์

แม้ว่าเส้นใยยาวจะสึกหรอบนแม่พิมพ์น้อยกว่าเส้นใยสั้นเนื่องจากมีปลายเส้นใยคล้ายเข็มน้อยกว่าที่ส่งผลต่อแม่พิมพ์ แต่เหล็กกล้าแม่พิมพ์ชนิดเดียวกันนั้นเหมาะสำหรับโพลีเมอร์เสริมใยยาวและเส้นใยสั้นซึ่งพบมากที่สุด ครั้งแรก เป็นเหล็กแม่พิมพ์ P20 ทนการฉีดต่อเนื่องได้มากกว่า 100,000 ครั้งหากต้องการความทนทานสูงกว่า (มากกว่า 100,000 รอบการฉีด) เหล็กโมลิบดีนัมโครเมียม H13 หรือเหล็กชุบแข็งด้วยอากาศ A9 เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าโดยทั่วไป แม่พิมพ์ชุบแข็งเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการแปรรูปเทอร์โมพลาสติกเสริมเส้นใยสำหรับแม่พิมพ์ที่สึกหรอ สามารถซ่อมแซมใหม่ได้โดยใช้เทคโนโลยีการชุบด้วยไฟฟ้าแม่พิมพ์อะลูมิเนียมสามารถใช้ได้หากต้องผลิตต้นแบบเพื่อตรวจสอบการออกแบบ

2. อุปกรณ์การขึ้นรูป

เทอร์โมพลาสติกเสริมใยยาวสามารถแปรรูปได้โดยใช้อุปกรณ์ฉีดขึ้นรูปมาตรฐาน โดยมีการปรับเปลี่ยนแบบไม่ถาวรเพียงไม่กี่ครั้งเพื่อรักษาความยาวของเส้นใยและรองรับความหนืดที่สูงขึ้นแนะนำให้ใช้สกรูแรงดันต่ำหรือสำหรับงานทั่วไปที่มีวงแหวนกันกลับซึ่งช่วยให้มีการไหลอย่างอิสระที่ด้านบนสามารถใช้หัวฉีดอเนกประสงค์ได้ แต่ควรหลีกเลี่ยงหัวฉีดไนลอนเนื่องจากรูปทรงนาฬิกาทราย (ออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำลายไหล) จำกัดการไหล สร้างแรงเฉือน และทำให้เกิดการเสียดสีกับเส้นใยเคล็ดลับอีกประการหนึ่งในการลดแรงเฉือนคือการหลีกเลี่ยงการออกแบบหัวฉีดทรงกรวยกลับหัวโดยทั่วไป รูหัวฉีดที่ใหญ่ขึ้น (ขั้นต่ำ 5.6 มม.) ช่วยให้เรซินเสริมเส้นใยหนืดผ่านได้สะดวก

กฎทั่วไปที่ดีสำหรับเครื่องฉีดคือฉีดเพียง 60-70% ของปริมาตรเท่านั้นขนาดช็อตที่มากเกินไปจะทำให้เวลาในการรีเซ็ตเร็วขึ้น ในขณะที่ขนาดช็อตที่น้อยเกินไปหมายความว่าวัสดุจะอยู่ในกระบอกปืนนานขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การย่อยสลายได้

3. เงื่อนไขการประมวลผล

ในส่วนของการประมวลผล สิ่งสำคัญคือต้องแก้ไขปัญหาสองประการ: การบิดเบี้ยวและการคืบโดยทั่วไป ชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกเสริมใยยาวจะเกิดการบิดเบี้ยวน้อยกว่าไฟเบอร์กลาสเส้นสั้นเนื่องจากการพันของเส้นใยช่วยลดการหดตัวที่แตกต่างกัน แต่ชิ้นส่วนเส้นใยยาวที่ฉีดขึ้นรูปยังคงเปลี่ยนรูป เหตุผลหนึ่งก็คือเส้นใยไหลไปตามการจัดตำแหน่ง Orientation ในขณะที่เพิ่มความแข็งแรงของชิ้นส่วน ก็สามารถนำไปสู่ภาวะแอนไอโซโทรปีได้เพื่อป้องกันการบิดงอ สามารถใช้ตำแหน่งประตูทางเลือกหรือการออกแบบชิ้นส่วนเพื่อหลีกเลี่ยงการจัดตำแหน่งไฟเบอร์มากเกินไปในพื้นที่ที่ไม่ต้องการความแข็งแรงสูงในการรับน้ำหนักของโครงสร้าง

คงข้อดีของเส้นใยยาว

การขึ้นรูปคอมโพสิตเสริมใยยาวที่ประสบความสำเร็จจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนแนวทางการออกแบบและพารามิเตอร์การประมวลผลที่ใช้กับเรซินที่ไม่เสริมแรงและสารประกอบใยสั้นเพื่อให้ได้รับประโยชน์สูงสุดจากการเสริมเส้นใยยาว (ซึ่งมีราคาสูงกว่าวัสดุที่ไม่ได้บรรจุหรือการเสริมแรงด้วยเส้นใยสับด้วยไฟเบอร์กลาสเนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง) จึงต้องปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดตลอดกระบวนการหากเส้นใยยาวขาดหรือจัดเรียงไม่ตรงเนื่องจากการจัดการที่ไม่ถูกต้อง การออกแบบแม่พิมพ์ หรือการตั้งค่าอุปกรณ์ ข้อดีด้านความแข็งแรงและความเหนียวสูงจะลดลงหรือสูญเสียไปด้วยซ้ำ

#การท่องเที่ยวแก้ว#ใยแก้วสั้น#ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ 1k#ไฟเบอร์กลาสเส้นสั้น#การเสริมแรงด้วยเส้นใยสับด้วยไฟเบอร์กลาส