LGF в сравнении с композитным SGF
В области модификации высокоэффективных-конструкционных пластиков армирование стекловолокном, несомненно, является наиболее зрелым и широко применяемым техническим подходом. Однако многие инженеры и покупатели часто недооценивают, казалось бы, простой параметр - длина волокна -.
Когда мы говорим о термопластах, армированных стекловолокном, короткие стекловолокна (SGF) и длинные стекловолокна (LGF), несмотря на схожий состав, демонстрируют совершенно разные характеристики - от микроструктуры до макроскопических характеристик. Эта статья познакомит вас с внутренней сущностью материала, чтобы сравнить основную логику и границы применения этих двух материалов.
Происхождение: генетические различия
Различия между ними были предопределены на производственной линии.
Короткое стекловолокно (SGF) является «традиционным стандартом» в отрасли. Его производство обычно осуществляется в двухшнековом-экструдере, где коротко-волокна смешиваются со смолой и плавятся. Во время этого процесса интенсивная механическая сила сдвига разрушает стекловолокна, в результате чего волокна в конечных частицах обычно очень короткие (около 0,2 мм - 0.4 мм). Этот процесс очень эффективен и экономически выгоден,-поэтому SGF стал предпочтительным выбором для большинства модифицированных пластмасс.
Напротив, длинное стекловолокно (ЛГФ) имеет более «возвышенное» происхождение. Он производится методом пултрузии с кабельным-покрытием. Пучки стекловолокна полностью погружаются в расплавленную смолу в специальной форме, а затем вытягиваются, как кабель, с последующим охлаждением и грануляцией. В этом процессе длина частиц равна длине волокна (обычно 10 мм - 12 мм или даже больше). Этот специальный процесс предназначен для обеспечения максимальной целостности волокон и закладывает основу для последующего повышения производительности.
Материал GF: Внутренняя структура
Если мы увеличим масштаб изображения под микроскопом, мы увидим две совершенно разные сцены, которые являются основной причиной различий в производительности между ними.
В компонентах из короткого стекловолокна тонкие волокна распределены, как зубочистки, в матрице смолы. Хотя они могут повысить жесткость материала, волокна работают независимо друг от друга и не имеют взаимных связей. При стрессе они в основном играют роль «наполняющего и закрепляющего».
Однако внутри компонентов из длинного стекловолокна ситуация совершенно иная. После литья под давлением, хотя длина волокна несколько уменьшится, оставшаяся длина все равно может достигать более 1 мм - 3 мм (более чем в 10 раз больше, чем у коротких стекловолокон). Что еще более важно, эти длинные волокна изогнуты и переплетены внутри компонента, образуя трехмерную-"скелетную сеть". Эта сетчатая структура подобна стальным стержням в бетоне, плотно скрепляющим весь материал вместе.
Производительность игры
Именно благодаря этой «каркасной сети» длинные стекловолокна практически полностью-подавляют короткие стекловолокна с точки зрения механических свойств, особенно при работе в экстремальных условиях:
1. Качественное изменение ударопрочности.Это главное преимущество материала LGF. Когда материал из короткого стекловолокна подвергается воздействию внешней силы, трещины могут легко обходить короткие волокна и быстро расширяться, а волокна склонны к выдергиванию, что приводит к хрупкости материала. Однако намоточная сеть внутри длинных стеклянных волокон может эффективно поглощать и рассеивать энергию удара. Чтобы трещина расширилась, она должна преодолеть препятствие в виде длинных волокон и даже потребовать разрыва волокон. Таким образом, ударная вязкость материала LGF обычно в 2–3 раза выше, чем у SGF, и он остается жестким даже в условиях низких-температур.
2. В боюпротив высокой температуры и долговечностиПри длительной-нагрузке пластик склонен к «ползучести» (т. е. со временем происходит необратимая деформация). Короткие волокна слишком коротки, чтобы эффективно предотвращать скольжение полимерных цепей. Однако сетчатая структура длинных стекловолокон может прочно «удерживать» матрицу смолы, существенно препятствуя ползучести. Более того, в условиях высоких-температур прочность материалов LGF при высоких-температурах намного превосходит прочность материалов SGF. Это делает LGF идеальным выбором для компонентов автомобильных двигателей, деталей конструкций и т. д., которым необходимо выдерживать переменные нагрузки.
3. Конкурс размерной стабильностиДетали, отлитые под давлением, часто сталкиваются с проблемой деформации деформации, которая часто вызвана анизотропией, возникающей в результате выравнивания (ориентации) волокон вдоль направления потока. Ориентация коротких стекловолокон чрезвычайно сильная, что делает формованные детали склонными к изгибу. Однако длинные стеклянные волокна, хотя и ориентированы за счет взаимной намотки, обеспечивают удерживающую силу и в вертикальном направлении. Это приводит к более равномерной скорости усадки и меньшему короблению формованных деталей LGF, что делает их очень подходящими для производства крупных компонентов со строгими требованиями к точности размеров.
Почему LGF и SGF сосуществуют?
Поскольку характеристики длинных стекловолокон настолько превосходны, почему они не полностью заменили короткие стекловолокна? Причина в том, что в области материалов не существует идеального материала; есть только самые подходящие материалы. Короткие стекловолокна по-прежнему имеют преимущества в следующих аспектах:
Во-первых, это удобство обработки и внешний вид. Обработка длинных стеклянных волокон требует чрезвычайно тщательного контроля процесса, чтобы предотвратить поломку волокна, и оно склонно к «плавающим волокнам», что приводит к шероховатой поверхности. С другой стороны, короткие стекловолокна обладают хорошей текучестью, и их поверхность легко сделать гладкой и блестящей. Для продуктов с высокими требованиями к внешнему виду, сложной структурой и умеренными требованиями к прочности, таких как корпуса бытовой электроники, SGF остается лидером.
Следующий аспект – экономическая-эффективность. Затраты на сырье и обработку LGF обычно выше, чем у SGF. В тех общих областях, где не требуется экстремальная ударопрочность или сопротивление ползучести, использование LGF, несомненно, является случаем чрезмерной-производительности и напрасной траты средств.
Таким образом, конкуренция между длинными и короткими стекловолокнами не является простым вопросом превосходства или неполноценности; скорее, оно заключается в разделении сценариев применения. Если ваша цель — «заменить сталь пластиком» и вам нужен материал, способный выдерживать значительные удары, выдерживать длительные-большие нагрузки или заменять детали из алюминиевого сплава, отлитые под давлением,-чтобы добиться легкого веса, то длинное стекловолокно (LGF) — незаменимое высокоэффективное-решение.
Если ваш продукт больше ориентирован на изысканный внешний вид, сложную структуру и в основном нацелен на базовую жесткую опору с низкими требованиями к чрезвычайной прочности, то короткое стекловолокно (SGF) является лучшим выбором, который сбалансирует производительность и стоимость.
Свяжитесь с экспертом по материалам
