Lange glasvezelversterkte composieten voor de automobielindustrie: Optimalisatie van schroefgeometrie om vezelbreuk op te lossen

In de automobielindustrie's streven naar "lichtgewicht" en "hoge sterkte", zijn Long Glass Fiber Reinforced Thermoplastics (LFT-PP, LFT-PA) mainstream geworden voor de productie van instrumentenpaneeldragers, front-end modules en kofferbakbodems. De prestaties van Long Glass Fiber (LGF) zijn echter sterk afhankelijk van de behoudde lengte binnen de polymeermatrix. Tijdens de verwerking in een twin-screw extruder, kan een onjuiste schroefgeometrie leiden tot overmatige vezelfragmentatie, waardoor de slagvastheid van het eindproduct aanzienlijk afneemt.

Vezelbreuk treedt doorgaans op in de smelt- en mengzones van de extruder.

• Overmatige schuifkracht: Traditionele compacte knijpblokken genereren extreem hoge radiale schuifkracht. Voor glasvezels met een initiële lengte van 10 mm-25 mm kan overmatige schuifkracht de behoudde lengte verminderen tot minder dan 0,5 mm, waardoor het versterkingseffect teniet wordt gedaan.

• Onjuiste compressieverhouding: Plotselinge veranderingen in de schroefkanaaldiepte veroorzaken snelle fluctuaties in de materiaalstroomsnelheid, wat mechanische spanning creëert die de vezels breekt.

Om het behoud van vezels te verbeteren, moet het ontwerp van de schroef en cilinder verschuiven van "hoge schuifkracht" naar "flexibel mengen."

• Functie: In de stroomafwaartse secties na vezelinjectie, zorgt een toenemend gebruik van elementen met grote spoed voor meer ruimte binnen het stromingskanaal. Dit vermindert de vulgraad en minimaliseert botsingen tussen vezels en de metalen wanden.

• Technische parameter: De spoed wordt doorgaans ingesteld op 1,5 tot 2 keer de schroefdiameter.

• Brede knijpblokken: Het gebruik van knijpblokken met brede breedtes en kleinere verspringingshoeken (bijv. 30-graden of 45-graden voorwaartse verspringing) zorgt voor meer distributief mengen in plaats van dispergeerend (hoge schuifkracht) mengen.

• Excentrische elementen: Excentrische schroefelementen genereren een pulserend stromingsveld, waardoor een uniforme bevochtiging van de vezels door de polymeersmelt wordt bereikt zonder het vezelskelet te vernietigen.

• Parameterondersteuning: De eenzijdige speling tussen de schroef en de cilinder moet worden gehandhaafd tussen 0,05 mm en 0,10 mm te bereiken.

• Logica: Een speling die iets groter is dan die gebruikt wordt bij standaard compounding, biedt ruimte voor de vezels om te stromen, waardoor het "slijpeffect" dat LGF in krappe ruimtes verplettert, wordt voorkomen.

Lange glasvezel oefent aanzienlijke schurende kracht uit op metalen oppervlakken.

• Hardheidsvereiste: Schroefelementen moeten vacuümgehard worden om een hardheid van 58-64 HRC te bereiken.

• Materiaalaanbeveling: Hogevanaadium gereedschapsstaalsoorten of bimetaalcilinders met een binnenvoeringhardheid van meer dan 60 HRC worden aanbevolen om de schurende werking van LGF op de stromingskanalen te weerstaan. (Referentie: Materiaal Slijtage Vergelijkingsrapport - Ref: #QC-2024-EXP-08)

Voor fabrikanten van auto-onderdelen leidt elke 0,1 mm toename in vezelbehoud tot een kwalitatieve verbetering van de taaiheid van het materiaal. Door de schroefgeometrie te optimaliseren, de procestemperaturen binnen +/- 2°C te houden en onderdelen met hoge precisie te kiezen die compatibel zijn met Coperion of JSW normen, kunnen fabrikanten ervoor zorgen dat structurele componenten voldoen aan strenge veiligheidsnormen met behoud van een hoge doorvoer.