در زمینه-پلاستیک های اصلاح شده با کارایی بالا، بیشتر مواد در تلاش برای "سخت تر، قوی تر، و مقاوم تر{1}}گرما" هستند، مانند LGF-PP یا LGF{3}}PA. با این حال، ظهور LGF-TPU (پلیاورتان ترموپلاستیک تقویتشده با الیاف شیشه بلند) این پارادوکس را در تفکر سنتی شکسته است که «استحکام بالا» و «چقرمگی بالا» را نمیتوان به طور همزمان به دست آورد.
چرا LGF TPU برای حل یک مشکل خاص ایجاد شد؟
برای درک گلوله پلاستیکی LGF-TPU، ابتدا باید مواد پایه آن - TPU (پلی اورتان گرمانرم) را درک کنید. TPU به دلیل خاصیت ارتجاعی عالی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر روغن مشهور است و معمولاً به عنوان یک ماده "نرم" در نظر گرفته می شود.
با این حال، در بسیاری از سناریوهای کاربردی (مانند درپوش کفش ایمنی، اجزای مکانیکی، تجهیزات ورزشی)، TPU خالص بیش از حد نرم است و فاقد پشتیبانی ساختاری است. در حالی که پلاستیک های سفت و سخت سنتی (مانند نایلون، PP) به اندازه کافی سخت هستند، در دماهای پایین مستعد ترک خوردن هستند و بافت و انعطاف پذیری ندارند.
رزین ترکیبی LGF-TPU (پلی اورتان گرمانرم تقویت شده با الیاف شیشه بلند) در زمان مناسب ظاهر شد. از "فرایند کشش" (Pultrusion) برای غوطه ور کردن الیاف شیشه ای طولانی و مهر و موم کردن آنها در ماتریس TPU استفاده می کند.
تفاوت کلیدی:بر خلاف الیاف شیشه کوتاه (SGF)، طول LGF به طور معمول بین 5-25 میلی متر (با طول طولانی تر در محصول نهایی) حفظ می شود.
ریزساختار:فیبرهای بلند در درون ماتریس TPU در هم تنیده شده اند و یک "شبکه اسکلتی" سه بعدی را تشکیل می دهند.
این شبکه اسکلتی به مواد دارای استحکامی مشابه فلز است، در حالی که ماتریس TPU انعطاف پذیری را برای جذب انرژی ضربه حفظ می کند. مانند کاشت استخوان های قوی (LGF) در ماهیچه های نرم (پلیمر TPU) است.
LGF TPU: تجزیه و تحلیل عمیق{0} عملکرد
در مبادلات صنعتی، ما نباید تنها روی داده ها تمرکز کنیم، بلکه باید به رفتارهای فیزیکی پشت داده ها نیز توجه کنیم. رقابت اصلی LGF-TPU در تعادل ابعاد زیر منعکس میشود:
1. مقاومت فوق العاده{1}}در برابر خستگی و عملکرد پویا
این متمایزترین ویژگی LGF-TPU در مقایسه با LGF-PP/PA است. در محیطهایی با خمش مکرر و ارتعاش با فرکانس بالا، مواد با استحکام بیش از حد مستعد ایجاد ترکهای ریز-و انبساط هستند. با این حال، LGF{6}}TPU از الاستیسیته بالای ماتریس برای دفع موثر تنش و جلوگیری از رشد ترک استفاده میکند.
2. مقاومت در برابر ضربه بالا در دماهای پایین
پلاستیکهای مهندسی معمولی در محیطهایی با دمای پایین-شکننده میشوند (در معرض انتقال شیشهای) و به راحتی در اثر ضربه میشکنند. TPU خود مقاومت بسیار خوبی در برابر دمای پایین دارد و همراه با اثر تقویت کننده الیاف شیشه ای بلند، LGF{3}}TPU همچنان می تواند چقرمگی و مقاومت ضربه ای بسیار بالایی را در محیط های یخ زده حفظ کند.
3. همزیستی سفتی و لمس نرم
به طور کلی، سطح مواد با الیاف شیشه ای اضافه شده زبر و سخت می شود (مشکل شناور فایبرگلاس). با این حال، LGF{1}}TPU، به دلیل ویژگیهای ماتریس خود، میتواند مدول بالا (مقاومت در برابر تغییر شکل) را حفظ کند و در عین حال اجازه میدهد سطح محصولات قالبگیری شده{2}}تزریق شده، لمس نسبتاً نرمی را حفظ کند، و همچنین عملکردهای کاهش نویز و جذب ضربه خاصی دارد.
4. مقاومت خزش استثنایی
در مقایسه با TPU اصلاح نشده، الیاف شیشه بلند به طور قابل توجهی از لغزش بخش های زنجیره پلیمری جلوگیری می کند. این بدان معناست که قطعات ساخته شده از LGF{1}}TPU بر خلاف لاستیک معمولی یا پلاستیک، وقتی تحت فشار مداوم وزن قرار می گیرند، در طول زمان دچار تغییر شکل دائمی نمی شوند.
موقعیت بازار مواد GF TPU
هنگام معرفی رزین ترکیبی LGF-TPU به مشتریان، ما صرفاً یک ماده را نمی فروشیم، بلکه یک راه حل جایگزین برای مواد ارائه می دهیم.
1. جایگزینی فلزات (پلاستیک به جای فولاد/آلومینیوم)
چالشها: فلزات سنگین هستند، هزینههای پردازش بالایی دارند و در برابر خوردگی-مقاوم نیستند.
مزایای LGF-TPU: چگالی آن کمتر از فولاد است و میتوان آن را از طریق قالبگیری تزریقی در یک مرحله قالبگیری کرد و هزینههای تولید و وزن را بهطور قابلتوجهی کاهش داد، در حالی که هنوز استحکام ساختاری کافی برای جایگزینی برخی از ریختهگریهای آلیاژ آلومینیوم دارد.
2. جایگزینی برای فرآیند قالب گیری ثانویه "پلاستیک سخت + لاستیک کپسوله سازی نرم"
چالش ها: فرآیند سنتی ابتدا نیاز به تزریق یک چارچوب سخت (مانند نایلون) و سپس پوشاندن آن با لایه ای از لاستیک نرم (TPE/TPU) دارد. این فرآیند پیچیده است و چسبندگی مستعد شکست است. مزایای LGF-TPU: ذاتاً یک "مواد نرم با استحکام ذاتی" یا "ماده سخت با چقرمگی ذاتی" است و میتواند مستقیماً در یک فرآیند واحد قالبگیری شود و فرآیند تولید را سادهتر کند.
GF TPU برای چه مواردی استفاده می شود؟
کاربرد کامپوزیت LGF{0}}TPU به هیچ صنعت خاصی محدود نمی شود. این را می توان در هر زمینه ای یافت که شامل "قدرت و تعادل" باشد:
مواد{0}}بالا کفش (بازار اصلی):
پنجه ایمنی (Safety Toe): جایگزین انگشت فولادی. گلوله پلاستیکی LGF-TPU نه تنها تست ضد شکستگی را گذرانده، بلکه از پنجه فولادی نیز سبکتر است، گرما را هدایت نمیکند (پا را در زمستان گرم نگه میدارد) و به دلیل چقرمگی، پس از قرار گرفتن در فشار زیاد، فضای برگشتی دارد و به احتمال زیاد انگشتان پا را به دام نمیاندازد.
صفحه تکیه گاه میانی (Shanks): پشتیبانی از قوس را فراهم می کند و در برابر شکستگی های ناشی از خستگی مقاومت می کند.
صنعت خودرو:
اجزای ساختاری داخلی: پایه اهرم تعویض دنده، قاب دستگیره در. آنها باید استحکام ساختاری داشته باشند و نباید قطعات تیز ایجاد کنند که در صورت شکستگی باعث آسیب شود.
سیستم شاسی: بلوک بافر جذب شوک، گیره پوشش گرد و غبار.
صنایع و ابزار:
چرخهای{0}سنگین: میتوانند وزن بیشتری را در مقایسه با چرخهای TPU خالص تحمل کنند و در مقایسه با چرخهای نایلونی کمصداتر هستند و کمتر به کفها آسیب میرسانند. دسته ابزار برقی: در برابر شکستگی در اثر ضربه مقاومت می کند، گرفتن راحت را ارائه می دهد و انتقال ارتعاشات موتور را کاهش می دهد.
