LGF Primerjava s SGF Composite
Na področju modifikacije visokozmogljive inženirske plastike je ojačitev s steklenimi vlakni nedvomno najbolj zrel in široko uporabljen tehnični pristop. Vendar je za mnoge inženirje in kupce na videz preprost parameter - dolžina vlakna - pogosto podcenjen.
Ko govorimo o termoplastih, ojačanih s steklenimi vlakni, imajo kratka steklena vlakna (SGF) in dolga steklena vlakna (LGF) kljub podobnim sestavam zelo različne značilnosti od mikrostrukture do makroskopske učinkovitosti. Ta članek vas bo popeljal globoko v notranjost materiala, da boste primerjali osnovno logiko in meje uporabe teh dveh materialov.
Izvor: Genetske razlike
Razlike med obema so bile vnaprej določene na proizvodni liniji.
Kratka steklena vlakna (SGF) so "tradicionalni standard" v industriji. Njegova proizvodnja običajno poteka v dvo-polžnem ekstruderju, kjer se kratko{2}}rezana vlakna zmešajo s smolo in stopijo. Med tem postopkom intenzivna mehanska strižna sila zlomi steklena vlakna, zaradi česar so vlakna v končnih delcih običajno zelo kratka (približno 0,2 mm - 0.4 mm). Ta postopek je zelo učinkovit in stroškovno-učinkovit, zato je SGF postal prednostna izbira za večino modificirane plastike.
V nasprotju s tem imajo dolga steklena vlakna (LGF) bolj "vzvišen" izvor. Proizvaja se s postopkom pultruzije,-prevlečene s kablom. Snopi steklenih vlaken so popolnoma potopljeni v staljeno smolo v posebnem kalupu in nato izvlečeni kot kabel, čemur sledi hlajenje in granulacija. Pri tem postopku je dolžina delcev enaka dolžini vlaken (običajno 10 mm - 12 mm ali celo več). Ta poseben postopek je zasnovan tako, da maksimira celovitost vlaken in tako postavi temelje za kasnejše skoke v zmogljivosti.
Material GF: notranja struktura
Če približamo pod mikroskop, vidimo dva popolnoma različna prizora, ki sta temeljni razlog za razlike v izvedbi med obema.
V kratkih komponentah iz steklenih vlaken so fina vlakna razpršena kot zobotrebci znotraj smolne matrice. Čeprav lahko povečajo togost materiala, vlakna delujejo neodvisno druga od druge in nimajo medsebojnih povezav. Pod stresom imajo predvsem vlogo "polnila in krepitve".
Vendar pa je znotraj komponent dolgih steklenih vlaken situacija popolnoma drugačna. Čeprav se bo dolžina vlaken po brizganju nekoliko zmanjšala, lahko ohranjena dolžina še vedno doseže več kot 1 mm - 3 mm (več kot 10-krat več kot pri kratkih steklenih vlaknih). Bolj pomembno je, da so ta dolga vlakna upognjena in prepletena znotraj komponente ter tvorijo tri-dimenzionalno "skeletno mrežo". Ta mrežna struktura je kot jeklene palice v betonu, ki tesno povezujejo celoten material skupaj.
Igra Performance
Ravno zaradi te "ogrodne mreže" dolga steklena vlakna izvajajo skoraj-vsestransko zatiranje kratkih steklenih vlaken v smislu mehanskih lastnosti, zlasti pri ekstremnih pogojih:
1. Kvalitativna sprememba odpornosti na udarce.To je najpomembnejša prednost materiala LGF. Ko je material s kratkimi steklenimi vlakni izpostavljen vplivu zunanje sile, lahko razpoke zlahka obidejo kratka vlakna in se hitro razširijo, vlakna pa so nagnjena k izvlečenju, kar povzroči krhkost materiala. Vendar lahko vijugasta mreža znotraj dolgih steklenih vlaken učinkovito absorbira in razprši udarno energijo. Da se razpoka razširi, mora premagati oviro dolgih vlaken in celo zahtevati lomljenje vlaken. Zato je udarna trdnost materiala LGF na zarezo običajno 2–3-krat večja od SGF in ostane trden tudi v okoljih z nizko-temperaturo.
2. V bitkiodpornost na visoke temperature in vzdržljivostPod dolgotrajno-obremenitvijo je plastika nagnjena k "polzenju" (tj. sčasoma pride do trajne deformacije). Kratka vlakna so prekratka, da bi učinkovito preprečila drsenje polimernih verig. Vendar pa lahko mrežna struktura dolgih steklenih vlaken trdno "drži" smolno matriko, kar znatno zavira lezenje. Poleg tega v okoljih z visoko-temperaturo visoko{7}}temperaturna odpornost materialov LGF daleč presega trdnost SGF. Zaradi tega je LGF idealna izbira za sestavne dele avtomobilskih motorjev, strukturne dele itd., ki morajo vzdržati izmenična obremenitvena okolja.
3. Tekmovanje dimenzijske stabilnostiBrizgani deli se pogosto srečujejo s problemom deformacije zvijanja, ki je pogosto posledica anizotropije, ki je posledica poravnave (orientacije) vlaken vzdolž smeri toka. Usmerjenost kratkih steklenih vlaken je izjemno močna, zaradi česar so oblikovani deli nagnjeni k upogibanju. Vendar dolga steklena vlakna, čeprav so prav tako usmerjena zaradi medsebojnega zvijanja, zagotavljajo zadrževalno silo tudi v navpični smeri. Posledica tega je enakomernejša stopnja krčenja in manjše upogibanje za LGF oblikovane dele, zaradi česar so zelo primerni za proizvodnjo velikih komponent s strogimi zahtevami glede dimenzijske natančnosti.
Zakaj LGF in SGF sobivata?
Ker je zmogljivost dolgih steklenih vlaken tako vrhunska, zakaj niso popolnoma nadomestila kratkih steklenih vlaken? Razlog je v tem, da na področju materialov ni popolnega materiala; obstajajo samo najprimernejši materiali. Kratka steklena vlakna imajo še vedno prednosti v naslednjih vidikih:
Prvič, tu je vidik udobja obdelave in videza. Obdelava dolgih steklenih vlaken zahteva izjemno skrbno kontrolo postopka, da se prepreči lomljenje vlaken, in je nagnjena k "lebdečim vlaknom", kar ima za posledico grobo površino. Po drugi strani imajo kratka steklena vlakna dobro pretočnost in njihove površine je mogoče enostavno narediti gladke in sijoče. Pri izdelkih z visokimi zahtevami glede videza, zapletenimi strukturami in zmernimi zahtevami po trdnosti, kot so ohišja potrošniške elektronike, SGF ostaja vodilni.
Naslednji vidik je stroškovna-učinkovitost. Stroški surovin in predelave LGF so na splošno višji od stroškov SGF. Na tistih splošnih področjih, ki ne zahtevajo izjemne odpornosti na udarce ali odpornosti proti lezenju, je uporaba LGF nedvomno primer prevelike-zmogljivosti in izgube stroškov.
Zato tekmovanje med dolgimi steklenimi vlakni in kratkimi steklenimi vlakni ni preprosto stvar superiornosti ali manjvrednosti; bolj leži v razdelitvi aplikacijskih scenarijev. Če je vaš cilj "zamenjati jeklo s plastiko" in potrebujete material, da prenese znatne udarce, vzdrži dolgoročne-težke obremenitve ali zamenjate tlačno{2}}lite dele iz aluminijeve zlitine, da dosežete majhno težo, potem so dolga steklena vlakna (LGF) nepogrešljiva visoko-zmogljiva rešitev.
Če se vaš izdelek bolj osredotoča na izvrsten videz, zapleteno strukturo in je namenjen predvsem osnovni togi podpori z nizko zahtevo po ekstremni žilavosti, potem so kratka steklena vlakna (SGF) najboljša izbira, ki uravnoteži zmogljivost in stroške.
Stik s strokovnjakom za materiale
