ใช้เทอร์โมพลาสติกที่มีเส้นใยยาว (LFRT) ที่ใช้สำหรับงานฉีดขึ้นรูปที่มีสมบัติเชิงกลสูง แม้ว่าเทคโนโลยี LFRT จะให้ความแข็งแรงความแข็งแรงและคุณสมบัติในการรับแรงกระแทกได้การประมวลผลของวัสดุนี้มีบทบาทสำคัญในการกำหนดว่าส่วนสุดท้ายสามารถทำได้อย่างไร
เพื่อให้ประสบความสำเร็จในการออกแบบ LFRT จำเป็นต้องเข้าใจถึงคุณลักษณะเฉพาะบางอย่างของพวกเขา การทำความเข้าใจเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่าง LFRT และพลาสติกเทอร์โมพลาสติกที่ได้รับการเสริมด้วยตัวเองได้ผลักดันการพัฒนาอุปกรณ์การออกแบบและเทคโนโลยีการแปรรูปเพื่อเพิ่มมูลค่าและศักยภาพของ LFRT
ความแตกต่างระหว่าง LFRT กับวัสดุคอมโพสิตที่ผ่านการเจียระไนแบบสั้นที่ทำจากใยแก้วซึ่งอยู่ในความยาวของเส้นใย ใน LFRT ความยาวของเส้นใยจะเท่ากับความยาวของเม็ด นี่เป็นเพราะส่วนใหญ่ของ LFRT ผลิตโดย pultrusion มากกว่า shear-type compounding
ในการผลิตของ LFRT ชิ้นส่วนของเส้นใยแก้วที่ต่อเนื่องจะถูกนำมาห่อหุ้มเป็นครั้งแรกเพื่อเป็นตัวเคลือบสำหรับเคลือบและเคลือบของเรซิ่น หลังจากออกจากเครื่องแล้วแถบที่ต่อเนื่องจะถูกสับหรือเม็ดเล็ก ๆ มักตัดเป็นเส้นยาว 10-12 มม. ในทางตรงกันข้ามคอมโพสิตใยแก้วสั้นแบบดั้งเดิมมีเฉพาะเส้นใยสับที่มีความยาว 3 ถึง 4 มม. และความยาวของพวกเขาจะลดลงเหลือน้อยกว่า 2 มม. ในเครื่องอัดรีดประเภทเฉือน (shear-type extruders)
ความยาวของเส้นใยในเม็ด LFRT ช่วยปรับปรุงสมบัติเชิงกลของ LFRT - ทนต่อแรงกระแทกหรือความเหนี่ยวรั้งที่เพิ่มขึ้นในขณะที่ยังคงความแข็ง ตราบเท่าที่เส้นใยจะถูกเก็บไว้ในความยาวในระหว่างกระบวนการปั้นพวกเขาจะฟอร์ม "โครงกระดูกภายใน" ให้คุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตามกระบวนการขึ้นรูปที่ไม่ดีสามารถเปลี่ยนผลิตภัณฑ์เส้นใยยาวเป็นวัสดุเส้นใยสั้น ถ้าความยาวของเส้นใยถูกทำลายระหว่างขั้นตอนการขึ้นรูปจะไม่สามารถได้รับสมรรถนะที่ต้องการ
เพื่อที่จะรักษาความยาวของเส้นใยในระหว่างขั้นตอนการขึ้นรูป LFRT มีสามประเด็นสำคัญที่ต้องพิจารณาคือเครื่องฉีดขึ้นรูปและการออกแบบแม่พิมพ์และสภาวะการผลิต
ขั้นแรกให้ข้อควรระวังเกี่ยวกับอุปกรณ์
คำถามหนึ่งที่มักถามเกี่ยวกับการประมวลผลของ LFRT คือเราสามารถใช้อุปกรณ์ฉีดพลาสติกที่มีอยู่เพื่อกำหนดรูปร่างของวัสดุเหล่านี้ได้หรือไม่ ในส่วนใหญ่ของกรณีอุปกรณ์สำหรับการขึ้นรูปคอมโพสิตเส้นใยหลักยังสามารถใช้ในรูปแบบ LFRTs แม้ว่าอุปกรณ์การหล่อลื่นแบบสั้นทั่วไปจะเป็นที่น่าพอใจสำหรับชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์ LFRT ส่วนใหญ่ แต่การปรับเปลี่ยนอุปกรณ์บางอย่างอาจช่วยให้รักษาความยาวเส้นใยได้ดีขึ้น
สกรูสากลที่มีส่วน "การป้อน - อัด - การวัดแสง" โดยทั่วไปเหมาะสำหรับกระบวนการนี้มากและการตัดเฉือนแบบเส้นใยสามารถลดลงได้โดยการลดอัตราส่วนการอัดของส่วนวัดแสง อัตราส่วนการบีบอัดส่วน 2: 1 เมตรเหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ LFRT การใช้โลหะผสมพิเศษสำหรับการผลิตสกรูบาร์เรลและชิ้นส่วนอื่น ๆ ไม่จำเป็นเพราะการสึกหรอของ LFRT ไม่ใหญ่เท่ากับพลาสติกเทอร์โมพลาสติกที่ได้รับการเสริมด้วยใยแก้ว
อุปกรณ์อื่นที่อาจได้รับประโยชน์จากการทบทวนการออกแบบคือปลายหัวฉีด วัสดุเทอร์โมพลาสติกสามารถทำได้ง่ายกว่าด้วยปลายหัวฉีดแบบย้อนกลับซึ่งจะสร้างแรงเฉือนในระดับสูงเนื่องจากวัสดุถูกฉีดเข้าไปในโพรงแม่พิมพ์ อย่างไรก็ตามหัวพ่นหัวฉีดดังกล่าวช่วยลดความยาวเส้นใยของเส้นใยไฟเบอร์แบบยาว ดังนั้นจึงขอแนะนำให้ใช้ปลายหัวพ่นหัวฉีด / วาล์วแบบเสียบปลายแหลมที่ออกแบบมาเพื่อให้เส้นใยยาวไหลผ่านหัวฉีดเข้าไปในส่วนประกอบได้อย่างอิสระ 100%
นอกจากนี้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวฉีดและรูประตูควรมีขนาด 5.5 มิลลิเมตร (0.250 นิ้ว) หรือมากกว่าและไม่มีขอบคม สิ่งสำคัญคือต้องทำความเข้าใจว่าวัสดุไหลผ่านอุปกรณ์ฉีดขึ้นรูปและกำหนดตำแหน่งที่เส้นเฉือนจะทำลายเส้นใย
ประการที่สองการออกแบบชิ้นส่วนและแม่พิมพ์
ชิ้นส่วนที่ดีและการออกแบบแม่พิมพ์ยังเป็นประโยชน์ในการรักษาความยาวเส้นใยของ LFRT การขจัดมุมที่คมโดยรอบส่วนขอบ (รวมถึงซี่โครงหัวหน้าและคุณลักษณะอื่น ๆ ) ช่วยหลีกเลี่ยงความเครียดที่ไม่จำเป็นในส่วนที่เป็นแม่พิมพ์และลดการสึกหรอของเส้นใย
ชิ้นส่วนต้องมีการออกแบบผนังที่ระบุโดยมีความหนาของผนังสม่ำเสมอ การเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ของความหนาของผนังอาจส่งผลให้บรรจุภัณฑ์ไม่สม่ำเสมอและการวางแนวเส้นใยที่ไม่พึงประสงค์ในส่วนนี้ ในกรณีที่ความหนาต้องหนาขึ้นหรือทินเนอร์ควรหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงความหนาของผนังอย่างฉับพลันเพื่อหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีแรงเฉือนสูงซึ่งอาจทำให้เส้นใยเสียหายและกลายเป็นแหล่งความเข้มข้นของความเค้น มักจะพยายามเปิดประตูในผนังที่มีความหนาขึ้นและไหลลงสู่ส่วนที่บาง
หลักการทั่วไปของการออกแบบพลาสติกที่ดีแสดงให้เห็นว่าการรักษาความหนาของผนังน้อยกว่า 4 มม. (0.160 นิ้ว) จะช่วยให้การไหลเวียนที่ดีและสม่ำเสมอและลดความเป็นไปได้ของอ่างล้างมือและช่องว่าง สำหรับวัสดุ LFRT ความหนาของผนังที่เหมาะสมที่สุดคือประมาณ 3 มม. (0.120 นิ้ว) และความหนาขั้นต่ำ 2 มม. (0.080 นิ้ว) เมื่อความหนาของผนังน้อยกว่า 2 มม. ความเป็นไปได้ที่เส้นใยจะแตกหักหลังจากใส่แม่พิมพ์
ชิ้นส่วนเป็นเพียงแง่มุมหนึ่งของการออกแบบและเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาว่าวัสดุจะเข้าสู่แม่พิมพ์อย่างไร เมื่อนักวิ่งและประตูนำวัสดุเข้าไปในโพรงความเสียหายของเส้นใยจำนวนมากอาจเกิดขึ้นได้ในพื้นที่เหล่านี้หากไม่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม
เมื่อออกแบบแม่พิมพ์สำหรับการขึ้นรูปเป็นสารประกอบ LFRT รัศมีวิ่งอย่างเต็มที่จะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางต่ำสุด 5.5 มิลลิเมตร (0.250 นิ้ว) นอกเหนือจากช่องแบบเต็มรูปแบบรูปแบบอื่น ๆ ของช่องทางการไหลจะมีมุมที่คมชัดซึ่งจะเพิ่มความเครียดในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปและทำลายผลเสริมแรงของเส้นใยแก้ว สามารถใช้ระบบวิ่งร้อนกับนักวิ่งแบบเปิดได้
ความหนาขั้นต่ำของประตูควรเป็น 2 มม. (0.080 นิ้ว) ถ้าเป็นไปได้ให้วางประตูตามแนวขอบที่ไม่กีดขวางการไหลของวัสดุเข้าไปในโพรง ประตูบนพื้นผิวของชิ้นส่วนจะต้องหมุน 90 °เพื่อป้องกันการริ้วรอยของเส้นใยและลดสมบัติทางกล
สุดท้ายต้องให้ความสนใจกับตำแหน่งของเส้นฟิวชันและวิธีที่จะส่งผลกระทบต่อพื้นที่ที่ชิ้นส่วนต้องได้รับภาระ (หรือความเครียด) เมื่อใช้ สายฟิวชั่นควรจะย้ายไปยังบริเวณที่มีระดับความเครียดที่คาดว่าจะลดลงตามรูปแบบที่มีเหตุผลของประตู
การวิเคราะห์การเติมข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์สามารถช่วยกำหนดตำแหน่งของเส้นฟิวชั่นเหล่านี้ได้ การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด (FEA) สามารถใช้เพื่อเปรียบเทียบตำแหน่งของความเค้นสูงและตำแหน่งของเส้นบรรจบกันตามที่กำหนดในการวิเคราะห์การเติม
ควรสังเกตว่าชิ้นส่วนเหล่านี้และการออกแบบแม่พิมพ์เป็นเพียงคำแนะนำเท่านั้น มีส่วนประกอบหลายอย่างที่มีผนังบางรูปแบบความหนาของผนังและคุณสมบัติที่ละเอียดหรือละเอียดซึ่งใช้สารประกอบ LFRT เพื่อให้ได้สมรรถนะที่ดี อย่างไรก็ตามจากคำแนะนำเหล่านี้จะมีเวลาและความพยายามมากขึ้นเพื่อให้มั่นใจว่าจะได้รับประโยชน์อย่างเต็มที่จากเทคโนโลยีใยยาว
ประการที่สามเงื่อนไขการประมวลผล
เงื่อนไขการดำเนินการเป็นกุญแจสู่ความสำเร็จของ LFRT ตราบเท่าที่มีการใช้เงื่อนไขการประมวลผลที่ถูกต้องคุณสามารถใช้เครื่องฉีดขึ้นรูปแบบทั่วไปและแม่พิมพ์ที่ออกแบบมาเพื่อเตรียมชิ้นส่วนของ LFRT ได้ กล่าวคือแม้ว่าจะมีการใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสมและการออกแบบแม่พิมพ์ นี้ต้องเข้าใจสิ่งที่เส้นใยจะพบในระหว่างกระบวนการปั้นและระบุพื้นที่ที่จะทำให้เส้นใยมากเฉือน
ก่อนอื่นให้ตรวจสอบความดันย้อนกลับ แรงดันย้อนกลับสูงแนะนำแรงเฉือนขนาดใหญ่บนวัสดุที่จะลดความยาวเส้นใย พิจารณาจากค่าความดันย้อนกลับเป็นศูนย์และเพิ่มขึ้นเท่านั้นจนกว่าสกรูจะถูกดึงกลับอย่างสม่ำเสมอในระหว่างกระบวนการให้อาหารโดยใช้แรงดันย้อนกลับ 1.5 ถึง 2.5 บาร์ (20 ถึง 50 psi) มักจะเพียงพอที่จะได้อาหารที่สม่ำเสมอ
ความเร็วของสกรูสูงยังมีผลเสีย ยิ่งสกรูหมุนเร็วเท่าไรก็ยิ่งมีแนวโน้มทำให้วัสดุที่เป็นของแข็งและไม่ละลายจะเข้าสู่ส่วนการบีบอัดสกรูและทำให้เส้นใยเสียหาย คล้ายกับคำแนะนำสำหรับแรงดันย้อนกลับควรเก็บให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้มีค่าคงที่ต่ำสุดที่จำเป็นสำหรับการเติมสกรู เมื่อทำแม่พิมพ์สาร LFRT ความเร็วสกรู 30 ถึง 70 รอบ / นาทีเป็นเรื่องปกติ
ในกระบวนการฉีดขึ้นรูปการหลอมเกิดขึ้นจากสองปัจจัยที่กระทำร่วมกันคือเฉือนและความร้อน เนื่องจากเป้าหมายคือการปกป้องความยาวของเส้นใยใน LFRT โดยการลดแรงเฉือนจึงจำเป็นต้องใช้ความร้อนมากขึ้น ตามระบบเรซินอุณหภูมิของสารประกอบ LFRT ที่ได้รับการประมวลผลมักจะสูงกว่าของแม่พิมพ์ทั่วไปที่สูงกว่า 10-30 องศาเซลเซียส
อย่างไรก็ตามก่อนที่จะเพียงเพิ่มอุณหภูมิถังตลอดเวลาให้ความสนใจกับการกลับรายการของการกระจายอุณหภูมิของถัง โดยปกติอุณหภูมิของกระบอกสูบจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากวัสดุเคลื่อนย้ายจากถังไปยังหัวฉีด แต่สำหรับ LFRT ขอแนะนำให้ให้อุณหภูมิสูงขึ้นที่ถัง การพลิกกลับของการกระจายอุณหภูมิช่วยให้เม็ด LFRT นุ่มและละลายก่อนเข้าสู่ส่วนการบีบอัดด้วยแรงเฉือนแบบ High Shear ดังนั้นจึงช่วยรักษาความยาวของเส้นใย
