Xiamen LFT Composite Plastic Co., LTD foi fundada em 2009, é uma marca fornecedora global de materiais termoplásticos reforçados com fibra longa que integra pesquisa e desenvolvimento de produtos (P&D), produção e marketing de venda. Nossos produtos LFT passaram pela certificação do sistema ISO9001 e 16949 e obtiveram muitas marcas e patentes nacionais, abrangendo os campos automotivo, peças militares e armas de fogo, aeroespacial, novas energias, equipamentos médicos, energia eólica, equipamentos esportivos, etc.

Termoplásticos reforçados com fibra longa (LFRT) estão sendo usados ​​para aplicações de moldagem por injeção de alto desempenho mecânico. Embora a tecnologia LFRT forneça boas propriedades de resistência, rigidez e impacto, a forma como esse material é processado desempenha um papel importante na determinação de quais propriedades podem ser alcançadas na peça final.

Para moldar LFRTs com sucesso, é essencial entender algumas de suas características únicas. Compreender as diferenças entre os LFRTs e os termoplásticos reforçados convencionais tem impulsionado o desenvolvimento de equipamentos, design e técnicas de processamento para maximizar o valor e o potencial dos LFRTs.

A diferença entre o LFRT e os compostos reforçados com fibra de vidro curta convencional é o comprimento das fibras. No LFRT, o comprimento das fibras é igual ao comprimento dos pellets. Isso se deve ao fato de que a maioria dos LFRT é produzida por meio de um processo de moldagem por pultrusão, em vez de mistura por cisalhamento.

Na fabricação de LFRT, fios contínuos de mecha não torcida de fibras de vidro são primeiro puxados para uma cabeça de matriz para revestimento e impregnação de resina e, depois de sair da cabeça de matriz, essa tira contínua de plástico de reforço é cortada ou peletizada, geralmente com comprimentos de 10 a 12 mm. Em contraste, os compósitos convencionais de fibra de vidro curto contêm apenas fibras curtas de 3 a 4 mm de comprimento, que são ainda reduzidas para tipicamente menos de 2 mm em uma extrusora de cisalhamento.

O comprimento da fibra nos grânulos LFRT ajuda a melhorar as propriedades mecânicas do LFRT - a resistência ao impacto ou tenacidade é aumentada, mantendo a rigidez. Desde que as fibras mantenham seu comprimento durante o processo de moldagem, elas formam um "esqueleto interno" que fornece excelentes propriedades mecânicas. No entanto, um processo de moldagem ruim pode transformar um produto de fibra longa em um material de fibra curta. Se o comprimento das fibras for comprometido durante o processo de moldagem, não é possível atingir o nível de desempenho desejado.

Para manter o comprimento da fibra durante o processo de moldagem LFRT, há três aspectos importantes a serem considerados: a máquina de moldagem por injeção, o design da peça e do molde e as condições de processamento.

I. Considerações sobre equipamentos

Uma pergunta frequente sobre o processamento de LFRT é se é possível moldar esses materiais com nosso equipamento de moldagem por injeção existente. Na maioria dos casos, o equipamento usado para moldar compósitos de fibras descontínuas também pode ser usado para moldar LFRT e, embora o equipamento típico de moldagem de fibras descontínuas seja adequado para a maioria das peças e produtos LFRT, algumas modificações no equipamento podem ser feitas para melhor ajudar a manter o comprimento da fibra .

Uma rosca de uso geral com uma seção típica de "medição de compressão de alimentação" é adequada para este processo, e o cisalhamento destrutivo da fibra pode ser reduzido diminuindo a taxa de compressão na seção de medição. Uma taxa de compressão de medição de aproximadamente 2:1 é ideal para produtos LFRT. A fabricação de parafusos, barris e outros componentes de ligas metálicas especiais não é necessária porque o LFRT não se desgasta tanto quanto os termoplásticos reforçados com fibra de vidro de corte curto convencional.

Outra peça do equipamento que pode se beneficiar de uma revisão do projeto é a ponta do bico. Alguns materiais termoplásticos são mais fáceis de processar com uma ponta de bico cônica reversa que cria um alto grau de cisalhamento à medida que o material é injetado na cavidade do molde. No entanto, esta ponta de bico pode reduzir significativamente o comprimento da fibra de compósitos de fibra longa. Portanto, recomenda-se usar um conjunto bico/válvula ranhurado com design 100% "fluxo livre", que permite que fibras longas passem facilmente pelo bico para a peça.

Além disso, os bicos e os orifícios do portão devem ter um diâmetro generoso de 5,5 mm (0,250 pol.) ou mais e sem arestas vivas. É importante entender como o material flui através do equipamento de moldagem por injeção e determinar onde o cisalhamento quebrará as fibras.

II. Design de componentes e moldes

Um bom design de peças e moldes também ajuda muito a manter o comprimento da fibra do LFRT. A eliminação de cantos agudos ao redor das arestas da peça, incluindo linhas de nervuras, abas e outros recursos, evita tensões desnecessárias na peça moldada e reduz o desgaste da fibra.

As peças devem ter um projeto de parede nominal com espessura de parede uniforme e consistente. Grandes variações na espessura da parede podem resultar em preenchimento inconsistente e orientação de fibra indesejada na peça. Onde as peças devem ser mais grossas ou mais finas, evite mudanças bruscas na espessura da parede para evitar a formação de áreas de alto cisalhamento que podem danificar as fibras e ser uma fonte de concentração de tensões. Normalmente tente abrir a comporta na parede mais grossa e escoe na parte mais fina, mantendo o final do preenchimento na parte mais fina.

Os princípios genéricos de bom design de plástico sugerem que manter a espessura da parede abaixo de 4 mm (0,160 pol.) promoverá um bom fluxo uniforme e reduzirá a probabilidade de amassados ​​e vazios. Para compósitos LFRT, a espessura ideal da parede é geralmente em torno de 3 mm (0,120 pol.), com uma espessura mínima de 2 mm (0,080 pol.). Com espessuras de parede inferiores a 2 mm, o material tem maior probabilidade de quebrar suas fibras ao entrar no molde.

A peça é apenas um aspecto do projeto; também é importante considerar como o material entra no molde. Quando canais e portas guiam o material para dentro da cavidade, uma quantidade significativa de quebra de fibra pode ocorrer nessas áreas sem um projeto adequado.

Ao projetar um molde para moldar compósitos LFRT, um canal totalmente arredondado com um diâmetro mínimo de 5,5 mm (0,250 pol.) é o ideal. Qualquer forma de canal que não seja um canal totalmente arredondado terá cantos afiados e pode danificar o reforço de fibra de vidro adicionando tensão durante o processo de moldagem. Sistemas de canais quentes com portas abertas são aceitáveis.

O portão deve ter uma espessura mínima de 2 mm (0,080 pol.). Se possível, posicione a porta ao longo de uma borda que não impeça o fluxo de material para dentro da cavidade. Os portões na superfície da peça precisarão ser girados 90° para evitar o início de quebras de fibras que degradariam as propriedades mecânicas.

Finalmente, é importante prestar atenção à posição das linhas de fusão e saber como elas afetam as áreas que estarão sujeitas a cargas (ou tensões) quando a peça for utilizada. As linhas de fusão devem ser movidas para áreas onde se espera que os níveis de estresse sejam mais baixos por meio do layout adequado do portão.

A análise computadorizada do preenchimento do molde pode ajudar a determinar onde essas linhas de fusão serão posicionadas. A Análise Estrutural de Elementos Finitos (FEA) pode ser usada para comparar os locais de altas tensões com os locais das linhas de fusão identificadas na análise de preenchimento do molde.

Deve-se observar que esses designs de peças e moldes são apenas recomendações. Existem muitos exemplos de peças com paredes finas, variações de espessura de parede e recursos delicados ou finos que utilizam complexos LFRT para obter um bom desempenho. No entanto, quanto mais se desviar dessas recomendações, mais tempo e esforço serão necessários para garantir que todos os benefícios do LFRT sejam alcançados.

III. Condições de processamento

As condições de processamento são críticas para o sucesso do LFRT. Com as condições de processamento adequadas, é possível preparar boas peças LFRT usando uma máquina de moldagem por injeção universal e um molde projetado adequadamente. Em outras palavras, mesmo com equipamento e projeto de molde adequados, o comprimento da fibra pode ser comprometido se forem usadas condições de processamento inadequadas. Isso requer uma compreensão do que as fibras encontrarão durante o processo de moldagem e a identificação de áreas que causarão cisalhamento excessivo das fibras.

Primeiro, monitore a contrapressão. A alta contrapressão introduz grandes forças de cisalhamento no material que reduzirão o comprimento da fibra. Considerando começar com contrapressão zero e aumentá-la apenas até o ponto em que a rosca retorne uniformemente durante a alimentação, uma contrapressão de 1,5 a 2,5 bar (20 a 50 psi) costuma ser suficiente para obter uma alimentação consistente.

Altas velocidades de parafuso também têm um efeito prejudicial. Quanto mais rápido o parafuso girar, mais sólidos e materiais não derretidos entrarão na seção de compressão do parafuso, causando danos à fibra. Semelhante às recomendações para contrapressão, a velocidade deve ser mantida o mais baixa possível para o nível mínimo necessário para estabilizar um parafuso preenchido. Velocidades de parafuso de 30 a 70 r/min são comuns ao moldar compósitos LFRT.

Durante a moldagem por injeção, a fusão ocorre por meio de dois fatores que atuam em conjunto: cisalhamento e calor. Como o objetivo é preservar o comprimento das fibras em LFRT reduzindo o cisalhamento, mais calor será necessário. Dependendo do sistema de resina, a temperatura na qual os compostos LFRT são processados ​​normalmente será de 10 a 30°C mais alta do que os compostos moldados convencionais.

No entanto, antes de simplesmente aumentar a temperatura do barril em toda a linha, esteja ciente da distribuição inversa da temperatura do barril. Normalmente, as temperaturas do barril sobem à medida que o material se move da tremonha para o bocal; no entanto, para LFRT, temperaturas mais altas são recomendadas na moega. Inverter a distribuição de temperatura faz com que o grânulo LFRT amoleça e derreta antes de entrar na seção de compressão da rosca de alto cisalhamento, facilitando assim a retenção do comprimento da fibra.

Uma nota final sobre o processamento diz respeito à utilização de material reaproveitado. A retificação de peças moldadas ou sprues normalmente resulta em comprimentos de fibra menores, portanto, a adição de material de reutilização pode afetar o comprimento total da fibra. Para não degradar significativamente as propriedades mecânicas, a quantidade máxima recomendada de material recuperado é de 5%. Quantidades maiores de recuperação podem afetar negativamente as propriedades mecânicas, como a resistência ao impacto.