Puntos de procesamiento de materiales reforzados con fibras largas
En comparación con las resinas rellenas de polvo granular o sin modificar, el moldeo de compuestos reforzados con fibra larga tiene ciertos requisitos en cuanto a moldes, entradas, 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 la fibra es la clave del éxito.Los factores que pueden causar el 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 colada.Para mantener la longitud de la fibra, hay 3 puntos clave de procesamiento a 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 fibra en forma de aguja que afectan el molde, el mismo tipo de acero para moldes es adecuado tanto para polímeros reforzados con fibra larga como con fibra corta, el más común. El primero 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 templado al aire A9 son mejores opciones.En general, los moldes endurecidos son la mejor opción para procesar termoplásticos reforzados con fibra.En el caso de moldes desgastados, se pueden restaurar mediante tecnología de galvanoplastia.Incluso se pueden usar moldes de aluminio si se deben producir prototipos para validar el diseño.
2. Equipo de formación
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 acomodar viscosidades más altas.Se recomienda un tornillo de uso general o de baja presión con un anillo de retención que permita el flujo libre en la parte superior.Se pueden usar 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 la abrasión de la fibra.Otro consejo para reducir el cizallamiento es evitar los diseños de boquillas de cono invertido.En general, los orificios de boquilla más grandes (mínimo 5,6 mm) facilitan el paso de resinas viscosas reforzadas con fibra.
Una buena regla general para cualquier máquina de inyección es inyectar solo el 60-70% del volumen.Demasiado tamaño de disparo aumenta el tiempo de reinicio, mientras que muy poco tamaño de disparo significa que el material permanece en el barril por más tiempo, lo que puede provocar una 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 fibra larga experimentan menos deformación que fibra de vidrio de hilo corto partes porque el bobinado del filamento reduce la contracción diferencial, pero las partes 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, mientras que mejoran la resistencia de la parte, lo que puede provocar anisotropía.Para evitar la deformación, se pueden utilizar ubicaciones de puertas o diseños de piezas alternativos para evitar una alineación excesiva de las fibras en áreas que no requieren una gran resistencia para soportar las cargas estructurales.

diseño de componentes
Las piezas deben diseñarse para proteger y mantener la longitud de la fibra y optimizar la resistencia y la dureza alineando las fibras en la dirección del flujo del material.Procurar un espesor de pared uniforme y evitar zonas de espesor excesivo (superior a 12,7 mm) para que las fibras queden alineadas en el sentido del flujo.La orientación aleatoria de las fibras o la esferoidización pueden conducir a una reducción de la resistencia estructural.
El grosor de pared mínimo recomendado es de 1,524 mm y el grosor de pared óptimo para promover la alineación de las fibras es de 3,175 mm.Cuando el grosor de la pared es superior a 5,08 mm, la alineación de las fibras comienza a disminuir y el grosor máximo de la pared es de 12,7 mm.Los materiales reforzados con fibra son diferentes de los metales, por lo que el engrosamiento de la pieza no siempre se traduce directamente en un aumento de la resistencia, las fibras no se alinean a lo largo del grosor de la pieza a medida que la pieza se vuelve más gruesa.
Evite diseñar longitudes de flujo muy largas y planas sin refuerzos, ya que es más probable que se deforme.Además, la alta viscosidad de los compuestos reforzados con fibras largas puede conducir a la solidificación del material cuando se deben rellenar piezas muy largas.
Las propiedades mecánicas pueden perderse cuando los frentes de flujo simplemente se encuentran sin cruzarse o las fibras se mezclan para formar un puente estructural.Para evitar este fenómeno, es importante configurar la línea de soldadura.Si la línea de soldadura carece de la resistencia y tenacidad añadidas de la fibra y, en cambio, depende por completo de las propiedades de la resina matriz, este es el punto débil.Por lo tanto, las líneas de soldadura deben mantenerse alejadas de las áreas estructurales críticas.
Mantenga la ventaja de las fibras largas
El moldeo exitoso de compuestos reforzados con fibra larga requiere alguna modificación de las pautas de diseño y los parámetros de procesamiento aplicables a la resina no reforzada y los compuestos de fibra corta.Para aprovechar al máximo los refuerzos de fibra larga (que cuestan más que los materiales sin relleno o refuerzo de hilos cortados de fibra de vidrio debido a su alto rendimiento), se deben seguir las mejores prácticas durante todo el proceso.Si las fibras largas se rompen o desalinean debido a un manejo, diseño de troquel o configuración del equipo incorrectos, sus beneficios de alta resistencia y dureza se verán disminuidos o incluso se perderán.