Table of Contents
Армированный длинным волокном термопласт относится к категории длинноволокнистых гранул. Он является современным материалом, предназначенным для производства разнообразных изделий.
Его часто называют LWRT, однако к данной группе также принадлежат гранулы ILC и D-LFT, представляющие собой системы прямого или встроенного компаундирования.
Существует ряд отличий от других распространенных технологий производства:
*длинноволокнистые композиты позволяют сократить расходы сравнительно с высокоэффективными полимерами;
*помогают соединять детали между собой.
*GMT препрег можно применять только в случае штампования или прессования в форме, в то время как армированные длинным волокном материалы открывают большую свободу благодаря литьевому формованию;
*более широкие возможности при проектировании и обработке.Есть три основных уровня гранул — подвергаемые предварительному компаундированию, материалы с высокой концентрацией, которая смешивается формовщиком с чистой смолой, а также отдельные смолы, красители, добавочные вещества, предназначенные для армирования. Последние из перечисленных служат при использовании прямой встроенной технологии.
Преимущественно концентраты и гранулы удается обрабатывать на обычном оборудовании для литьевого формования. Если используются прямые или встроенные системы требуется оснащение, которое поддается модернизации с добавлением прессов для литьевого формования. Иногда в системе сочетают экструдеры, прессы, камеры впрыска и гравиметрические питатели.
Развитие
Еще в 1980-х годах европейские и американские страны выдвинули концепцию LFT. Однако из-за относительно отсталой технологии пропитки волокон, процесса литья под давлением и формования, а также производственного оборудования для производства длинноволокнистых гранул в то время, а также большого прогресса в исследовании и применении технологий армирования, наполнения и других модификаций термопласта короткими волокнами в то время, исследовательский прогресс технологии LFT был медленным. В середине 1990-х годов, с быстрым развитием автомобильной промышленности и повышением осведомленности людей об охране окружающей среды и энергосбережении, особенно в условиях энергетического кризиса и роста цен на нефть, легкие автомобили стали тенденцией развития новых транспортных средств, и люди снова обратили свое внимание на исследования и разработки LFT.
Технология производства
При различных технологиях обработки длина волокон LFT также различна. Ударные свойства особенно зависят от длины волокна, поэтому процесс компрессионного формования значительно лучше литья под давлением с точки зрения механических свойств. В целом, волокна со средней длиной около 5 ~ 20 мм в части считаются длинными волокнами.
LFT-G(Long Fiber Reinforced Thermoplastic Granules). Смешанное сырье поступает в двухшнековый экструдер для пластификации. После предварительного диспергирования и разогрева стекловолокно одновременно вводится в специально разработанную форму для пропитки. Под действием специального диспергирующего устройства в пресс-форме, пучок стекловолокна равномерно пропитывается полимером, вытягивается через фильеру, охлаждается охлаждающим устройством, вытягивается тяговым устройством, и композитные гранулы с фиксированной длиной 6 ~ 15 мм разрезаются режущим устройством.
LFT-D(Long Fiber Reinforced Thermoplastics in Direct Processing). Смешанное сырье поступает в двухшнековый экструдер для пластификации, и расплавленная смесь образует водопад полимерной пленки через фильеру, которая непосредственно вводится в отверстие двухшнекового экструдера. Ровинг из стекловолокна вводится в верхнюю часть полимерной пленки через каркас для пряжи, проходит предварительный нагрев, диспергирование и другие процедуры и поступает в двухшнековый экструдер вместе с пленкой. Крупнозернистый песок измельчается шнеком, и они аккуратно смешиваются с предварительно расплавленным полимером, а затем напрямую отправляются в пресс для формовки.
Преимущества LFT по сравнению с термопластичными композитами, армированными короткими волокнами:
Длина волокна больше, что значительно улучшает механические свойства изделий.
Оно обладает высокой удельной жесткостью и прочностью, а также хорошей ударопрочностью. Он особенно подходит для применения в автомобильных деталях.
Сопротивление ползучести может быть улучшено, стабильность размеров хорошая, а точность формовки деталей высокая.
Отличная усталостная прочность.
Лучшая стабильность при высокой температуре и влажной среде.
Во время процесса формовки волокно может относительно перемещаться в формовочной матрице, и повреждение волокна невелико.
| Полимеры, армированные коротким волокном | Полимеры, армированные длинным волокном | |||
Длина волокон в детали | ＜1 | 1-5 | 5-25 | 5-25 | ＞10-∞ |
Сырье | Соединение короткого волокна | LFT-granules | LFT-granules | Direct-LFT | GMT |
Производственный процесс | литьевое прессование | Компрессионное формование | |||
Преимущества LFT по сравнению с металлом
По сравнению с металлическими материалами, материалы LFT имеют очень низкую плотность и высокую удельную прочность, гибкие методы обработки изделий, высокий коэффициент извлечения материала, низкую стоимость по сравнению с материалами, а также высокую функциональность и целостность компонентов. По сравнению с дорогим металлическим ударным оборудованием и пресс-формами, оборудование для обработки компонентов LFT, такое как экструдер, инжекционный или прессовый станок, оборудование для установки штамповки и пресс-формы, имеет очень низкую стоимость, особенно для моделей с небольшим объемом производства, LFT показывает отличную экономичность. Таким образом, по сравнению со стальными конструкционными деталями, LFT значительно снижает вес продукции и имеет производительность консолидации компонентов, что может снизить стоимость.
Дальнейшее развитие
Применение LFT в автомобилестроении стремительно растет. Помимо экономической привлекательности, их главным преимуществом является гибкость в смешивании материалов. Постоянно изменяемое содержание волокон, различные типы волокон и инженерные пластики открывают новые возможности применения.
