LGF Vertaa SGF-komposiittia
Suorituskykyisten teknisten muovien{0}}muokkauksen alalla lasikuituvahvistus on epäilemättä kypsin ja laajimmin käytetty tekninen lähestymistapa. Monien suunnittelijoiden ja ostajien mielestä näennäisesti yksinkertainen parametri - kuidun pituus - on kuitenkin usein aliarvioitu.
Kun puhumme lasikuituvahvisteisista kestomuoveista, lyhyillä lasikuiduilla (SGF) ja pitkillä lasikuiduilla (LGF), vaikka niillä on samanlaiset koostumukset, niillä on hyvin erilaisia ominaisuuksia mikrorakenteesta makroskooppiseen suorituskykyyn. Tämä artikkeli vie sinut syvälle materiaalin sisustukseen vertaamaan näiden kahden materiaalin taustalla olevaa logiikkaa ja sovellusrajoja.
Alkuperä: Geneettiset erot
Erot näiden kahden välillä on ennalta määrätty tuotantolinjalla.
Lyhyt lasikuitu (SGF) on "perinteinen standardi" alalla. Sen valmistus tapahtuu yleensä kaksois-ruuviekstruuderissa, jossa lyhyiksi-leikatut kuidut sekoitetaan hartsin kanssa ja sulatetaan. Tämän prosessin aikana voimakas mekaaninen leikkausvoima rikkoo lasikuituja, jolloin kuidut loppuhiukkasissa ovat tyypillisesti hyvin lyhyitä (noin 0,2 mm - 0.4 mm). Tämä prosessi on erittäin tehokas ja kustannustehokas, joten SGF:stä on tullut suosituin valinta suurimmalle osalle muunnetuista muoveista.
Sitä vastoin pitkällä lasikuidulla (LGF) on "yleisempi" alkuperä. Se valmistetaan käyttämällä kaapeli-pinnoitettua pultruusioprosessia. Lasikuituniput upotetaan kokonaan sulaan hartsiin tietyssä muotissa ja vedetään sitten ulos kaapelin tavoin, minkä jälkeen jäähdytetään ja rakeistetaan. Tässä prosessissa hiukkaspituus on sama kuin kuidun pituus (tyypillisesti 10 mm - 12 mm tai jopa pidempi). Tämä erityinen prosessi on suunniteltu maksimoimaan kuitujen eheys ja luo pohjan myöhemmille suoritushyppyille.
GF Materiaali: Sisäinen rakenne
Jos lähennämme mikroskoopilla, näemme kaksi täysin erilaista kohtausta, jotka ovat perustavanlaatuinen syy näiden kahden suorituskyvyn eroille.
Lyhyissä lasikuitukomponenteissa hienot kuidut ovat hajallaan hammastikkujen tavoin hartsimatriisin sisällä. Vaikka kuidut voivat lisätä materiaalin jäykkyyttä, ne toimivat toisistaan riippumatta ja niiltä puuttuu keskinäisiä yhteyksiä. Stressin alla niillä on pääasiassa "täytön ja vahvistamisen" rooli.
Pitkien lasikuitukomponenttien sisällä tilanne on kuitenkin täysin toinen. Ruiskupuristuksen jälkeen, vaikka kuidun pituus pienenee jonkin verran, säilytyspituus voi silti olla yli 1 mm - 3 mm (yli 10 kertaa lyhyisiin lasikuituihin verrattuna). Vielä tärkeämpää on, että nämä pitkät kuidut taivutetaan ja kietoutuvat komponentin sisällä muodostaen kolmiulotteisen "luurankoverkoston". Tämä verkkorakenne on kuin teräspalkit betonissa, joka lukitsee koko materiaalin tiukasti yhteen.
Suorituskyky peli
Juuri tämän "runkoverkoston" ansiosta pitkät lasikuidut ovat kohdistaneet lähes kaiken kaikkiaan lyhyitä lasikuituja mekaanisten ominaisuuksien tukahduttamiseen, erityisesti äärimmäisissä olosuhteissa:
1. Iskunkestävyyden laadullinen muutos.Tämä on LGF-materiaalin tärkein etu. Kun lyhyt lasikuitumateriaali joutuu ulkoisen voiman vaikutuksen alaisena, halkeamat voivat helposti ohittaa lyhyet kuidut ja laajentua nopeasti, ja kuidut ovat alttiita vetäytymään ulos, mikä johtaa hauraan materiaalin suorituskykyyn. Pitkien lasikuitujen sisällä oleva käämitysverkko voi kuitenkin tehokkaasti absorboida ja hajottaa iskuenergian. Jotta halkeama laajenee, sen on voitettava pitkien kuitujen esto ja jopa kuitujen rikkominen. Siksi LGF-materiaalin iskulujuus on yleensä 2–3 kertaa suurempi kuin SGF:n, ja se pysyy sitkeänä myös alhaisissa lämpötiloissa.
2. Taistelussakorkeita lämpötiloja ja kestävyyttä vastaanPitkäaikaisessa-kuormituksessa muovit ovat alttiita "virumaan" (eli pysyvää muodonmuutosta tapahtuu ajan myötä). Lyhyet kuidut ovat liian lyhyitä estämään tehokkaasti polymeeriketjujen liukumista. Pitkien lasikuitujen verkkorakenne voi kuitenkin "pitää" tiukasti hartsimatriisin, mikä estää merkittävästi virumista. Lisäksi korkeissa-lämpötiloissa LGF-materiaalien väsymislujuus korkeassa lämpötilassa ylittää huomattavasti SGF:n. Tämä tekee LGF:stä ihanteellisen valinnan autojen moottorikomponenteille, rakenneosille jne., joiden on kestettävä vaihtelevia rasitusympäristöjä.
3. Kilpailu mittojen stabiilisuudestaRuiskuvaletut osat kohtaavat usein vääntymisen muodonmuutoksen ongelman, joka johtuu usein anisotropiasta, joka johtuu kuitujen kohdistamisesta (orientaatiosta) virtaussuunnassa. Lyhyiden lasikuitujen suuntaus on äärimmäisen vahva, jolloin muovatut osat ovat taipuvaisia. Kuitenkin pitkät lasikuidut, vaikka ne ovat myös suuntautuneita niiden keskinäisen käämityksen vuoksi, tarjoavat pidättävän voiman myös pystysuunnassa. Tämä johtaa tasaisempaan kutistumisasteeseen ja pienempään vääntymiseen LGF-muovattujen osien osalta, mikä tekee niistä erittäin sopivia suurten komponenttien valmistukseen, joissa on tiukat mittatarkkuuden vaatimukset.
Miksi LGF ja SGF ovat rinnakkain?
Koska pitkien lasikuitujen suorituskyky on niin ylivoimainen, miksi ne eivät ole korvanneet lyhyitä lasikuituja kokonaan? Syynä on se, että materiaalien alalla ei ole täydellistä materiaalia; on vain sopivimmat materiaalit. Lyhyillä lasikuiduilla on edelleen etuja seuraavissa asioissa:
Ensinnäkin on käsittelyn mukavuus ja ulkonäkö. Pitkien lasikuitujen käsittely vaatii erittäin huolellista prosessin valvontaa kuitujen rikkoutumisen estämiseksi, ja se on altis "kelluville kuiduille", mikä johtaa karkeaan pintaan. Toisaalta lyhyillä lasikuiduilla on hyvä juoksevuus ja niiden pinnat voidaan helposti tehdä sileiksi ja kiiltäviksi. Tuotteissa, joissa on korkeat ulkonäkövaatimukset, monimutkaiset rakenteet ja kohtalaiset lujuusvaatimukset, kuten kulutuselektroniikkakuoret, SGF on edelleen johtava.
Seuraava näkökohta on kustannus{0}}tehokkuus. LGF:n raaka-ainekustannukset ja jalostuskustannukset ovat yleensä korkeammat kuin SGF:n. Niillä yleisillä aloilla, joilla ei vaadita äärimmäistä iskunkestävyyttä tai virumiskestävyyttä, LGF:n käyttö on epäilemättä yli-suorituskyvyn ja kustannusten hukkaa.
Siksi pitkien lasikuitujen ja lyhyiden lasikuitujen välinen kilpailu ei ole yksinkertaista paremmuudesta tai alemmuudesta; pikemminkin se on sovellusskenaarioiden jakamisessa. Jos tavoitteesi on "korvaa teräs muovilla" ja tarvitset materiaalia kestämään merkittäviä iskuja, kestämään pitkäaikaisia-raskaita kuormituksia tai vaihtamaan alumiiniseoksesta valmistetut painevaletut osat saavuttaaksesi kevyen painon, pitkät lasikuidut (LGF) ovat korvaamaton korkean -suorituskyvyn ratkaisu.
Jos tuotteesi keskittyy enemmän upeaan ulkonäköön, monimutkaiseen rakenteeseen ja tähtää pääasiassa jäykkääseen perustukeen, ja äärimmäisen sitkeyden vaatimus on alhainen, lyhyet lasikuidut (SGF) on paras valinta, joka tasapainottaa suorituskykyä ja kustannuksia.
Ota yhteyttä materiaaliasiantuntijaan
