ग्लास फाइबर की लंबाई और यांत्रिक शक्ति क्या निर्धारित करती है?

ग्लास फाइबर लंबाई नियंत्रण के चार प्रमुख मापदंडः तापमान, घूर्णन गति, पेंच विन्यास और प्रक्रिया क्षेत्र

कंपाउंडिंग प्लास्टिक उद्योग में, लघु ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलीप्रोपाइलीन (एसजीएफपीपी) को नई ऊर्जा वाहनों, स्मार्ट घरेलू उपकरणों,और इलेक्ट्रॉनिक्स इसकी हल्के संरचना के लिए धन्यवाद, उत्कृष्ट थकान प्रतिरोध, और लागत-प्रदर्शन लाभ।

फार्मूलेशन इंजीनियरों को अक्सर एक उलझन भरी समस्या का सामना करना पड़ता है: हम प्रतिस्पर्धियों की तरह ही 30% का ग्लास फाइबर लोडिंग का उपयोग करते हैं, फिर भी उनकी तन्यता शक्ति 100 एमपीए से अधिक है जबकि हमारा केवल 80 एमपीए तक पहुंचता है।मुख्य अपराधीग्लास फाइबर रिटेन की लंबाईअवशिष्ट शीशे के रेशों की लंबाई सीधे सामग्री के माध्यम से तनाव हस्तांतरण की दक्षता निर्धारित करती है।

इस लेख में चार महत्वपूर्ण कारकों को तोड़ दिया गया है- तापमान, पेंच घूर्णन गति, पेंच विन्यास, और एक्सट्रूज़न क्षेत्र, यह विश्लेषण करने के लिए कि प्रत्येक ग्लास फाइबर लंबाई और अंतिम यांत्रिक शक्ति को कैसे आकार देता है।

अत्यधिक पिघलने की चिपचिपाहट से बचें: एक ग्लास फाइबर ¢ स्क्रैडर ¢

कई लोग गलत तरीके से मानते हैं कि एक्सट्रूज़न तापमान केवल पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) को पिघलने के लिए काम करता है। हालांकि, एक बार ग्लास फाइबर पेश किए जाने के बाद, तापमान पिघलने के कतरने के तनाव के एक अदृश्य नियामक के रूप में कार्य करता है।

परीक्षणों को मानक पिसाई ब्लॉक (केबी) पेंच ज्यामिति और 500 आर / मिनट की पेंच गति के तहत किया गया था।सामग्री के भीतर प्रतिधारण ग्लास फाइबर की औसत लंबाई लगातार 496 μm से बढ़कर 547 μm हो गई, तन्यता में 4 एमपीए के मामूली सुधार के साथ। अंतर्निहित भौतिक सिद्धांत सीधा हैः उच्च तापमान पीपी पिघलने चिपचिपाहट को कम करते हैं। पिघलने से मोटी,पतला करने के लिए सीमेंट जैसी स्लरीग्लास फाइबर पर प्रवाह के दौरान किए जाने वाले कतरनी तनाव को काफी कम करता है। कम घर्षण घर्षण का मतलब है कि मैट्रिक्स में लंबे समय तक अखंड फाइबर रहते हैं।

क्या इसका मतलब यह है कि उच्च तापमान हमेशा बेहतर परिणाम देता है? बिल्कुल नहीं। अत्यधिक उच्च तापमान पीपी मैट्रिक्स के थर्मल गिरावट को ट्रिगर,आणविक भार को कम करने और कम आणविक भार वाले अंशों के अस्थिर होने का कारण, जो समग्र यांत्रिक प्रदर्शन को कम करता है।कांच के फाइबर की रक्षा के लिए चिपचिपाहट को कम करने और पॉलिमर थर्मल अपघटन से बचने के बीच इष्टतम संतुलन बनाना एक नाजुक शिल्प है.

पेंच की घूर्णन गति: एक दोधारी तलवार

थ्रूपुट बढ़ाने के लिए, कई कंपाउंडिंग प्लांट अपने एक्सट्रूडर को अधिकतम पेंच गति पर चलाते हैं। लेकिन उच्च उत्पादन बैरल के अंदर छिपे हुए लागत-गंभीर फाइबर परिशोधन के साथ आता है।

समान पेंच ज्यामिति पर 300 आर/मिनट से 1000 आर/मिनट तक की पेंच गति पर परीक्षण करने से रोटेशनल स्पीड बढ़ने के साथ ही बनाए हुए फाइबर की लंबाई में नाटकीय, तेज गिरावट सामने आईःफाइबर की लंबाई कम गति पर 633 μm से घटकर केवल 482 μm हो गईबढ़ी हुई पेंच गति से कतरनी की दर में रैखिक वृद्धि होती है, जिससे कठोर, दोहराए जाने वाले कतरनी बल उत्पन्न होते हैं जो कांच के फाइबर को तेजी से तोड़ते हैं।

दिलचस्प बात यह है कि फाइबर की लम्बाई में भारी कमी होने के बावजूद बल्क तन्यता शक्ति 100 एमपीए के आसपास स्थिर रही। फाइबर की लम्बाई में भारी कमी होने पर भी ताकत स्थिर क्यों रहती है?एसजीएफपीपी के लिएइसके अलावा, गंभीर टूटने के बाद भी, अधिकांश अवशिष्ट फाइबर अभी भी महत्वपूर्ण फाइबर लंबाई की सीमा से अधिक हैं।उच्च कतरनी मिश्रण बेहतर फाइबर अभिविन्यास और समान फैलाव प्रदान करता है.

यह कहते हुए, यांत्रिक गुणों में एक विनाशकारी पतन होता है जब कतरनी की तीव्रता फाइबर की लंबाई को महत्वपूर्ण सीमा से नीचे काट देती है।

पेंच तत्व विन्यास में व्यापार

पेंच ज्यामिति दो पेंच वाले एक्सट्रूडरों का धड़कन दिल है।फाइबर फ़ीड के नीचे मिश्रण अनुभाग में कांच के फाइबर पर उनके प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए छह अलग-अलग पेंच विन्यासों का परीक्षण किया गया.

ZME1 ज्यामिति ने सबसे कम अवशिष्ट कांच के फाइबर का उत्पादन किया, जो 500 μm से नीचे गिर गया। ZME तत्व स्थानीय चरम कतरनी के साथ तीव्र वितरण मिश्रण प्रदान करते हैं;ग्लास फाइबर अक्सर अचानक रीडायरेक्शन और टकराव से गुजरते हैंइसके विपरीत, एसएफवी और एसएमई स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन ने उत्कृष्ट परिणाम दिए, परीक्षणों में मापी गई फाइबर लंबाई 935 μm तक बरकरार रखी।

यह मिश्रण प्रक्रिया इंजीनियरिंग के एक मुख्य सिद्धांत को उजागर करता हैः लंबी फाइबर लंबाई स्वचालित रूप से बेहतर यांत्रिक प्रदर्शन के बराबर नहीं होती है; समान फाइबर फैलाव समान रूप से महत्वपूर्ण है।

जबकि एसएफवी ज्यामिति कोमल कतरनी कार्रवाई के साथ फाइबर टूटने को कम करती है, इसकी सीमित मिश्रण क्षमता गंभीर ग्लास फाइबर संचय, खराब गीला-आउट और असमान फैलाव का कारण बनती है।जब सामग्री भार सहन करती है तो ये घने फाइबर बंडल तनाव एकाग्रता बिंदुओं के रूप में कार्य करते हैं, जिससे समय से पहले विफलता होती है।

आदर्श पेंच संयोजन एक संतुलित समझौता करता हैः स्वीकार्य अवशिष्ट फाइबर लंबाई को संरक्षित करते हुए पूर्ण फाइबर पृथक्करण और फैलाव प्राप्त करने के लिए पर्याप्त नियंत्रित कतरनी।अनुकूलित पिसाई ब्लॉक (केबी) और एसएमई तत्व उद्योग के अग्रणी डिजाइन हैं जो इस स्वीट स्पॉट को हिट करते हैं.

अक्षीय एक्सट्रूडर क्षेत्रों के साथ ग्लास फाइबर एट्रोफी का पता लगाना

यह पता लगाने के लिए कि ग्लास फाइबर को सबसे गंभीर क्षति कहां होती है, फाइबर फीड पोर्ट से मर आउटलेट तक एक्सट्रूडर बैरल की अक्षीय लंबाई के साथ क्रमशः नमूने एकत्र किए गए,फाइबर के पूर्ण जीवनचक्र का मानचित्रण.

बैरल में प्रवेश करने पर, कांच के फाइबर मिश्रण कतरन तत्वों के पहले सेट (केवल 4 बैरल व्यास, 4D की दूरी) से गुजरते हैं।4000 माइक्रोन मीटर की मूल फाइबर की लंबाई 2680 माइक्रोन मीटर तक गिर गई 33% का नुकसान, भले ही पीपी पहले से ही पूरी तरह से पिघल चुका होताजा लाए गए शीशे के रेशों को प्राथमिक मिश्रण क्षेत्र के भीतर क्रूर प्रारंभिक संपीड़न और कतरनी का सामना करना पड़ता है।कतरन तत्वों के दूसरे और तीसरे बैंक क्रमशः 20% और 24% द्वारा फाइबर लंबाई कटौतीएक्सट्रूडर आउटलेट पर स्क्रू टिप द्वारा, शेष फाइबर लंबाई केवल 561 μm तक कम हो गई, केवल 14% मूल इनपुट फाइबर लंबाई को बरकरार रखा।

महत्वपूर्ण बातें

• मानसिकता को फिर से तैयार करें: लंबे ग्लास फाइबर मजबूत कम्पोजिट की गारंटी नहीं देते हैं। एसजीएफपीपी में अधिकतम तन्यता शक्ति के लिए कैलिब्रेटेड कतरनी मिश्रण तत्वों के साथ तर्कसंगत पेंच डिजाइन पर निर्भर करता है।अत्यधिक कतरन से बचें जो फाइबर को तोड़ देता है, फिर भी केवल फाइबर की लंबाई बनाए रखने के लिए फैलाव का त्याग न करें।
• ज़ोन तापमान नियंत्रणः शीसे के फाइबर फ़ीड पोर्ट के नीचे मिश्रण क्षेत्रों में बैरल तापमान को 5 ̊10°C बढ़ाएं।कम पिघलने चिपचिपाहट कांच के फाइबर के लिए एक चिकनी प्रवाह वातावरण बनाता है और कण टकराव से टूटने को कम करता है.
• पेंच तत्व लेआउट को अनुकूलित करें: एसएमई (पेंच मिश्रण तत्व) घटकों की अत्यधिक अनुशंसा की जाती है। वे अनुकूल अवशिष्ट फाइबर लंबाई बनाए रखते हुए एक समान फाइबर फैलाव प्रदान करते हैं,उन्हें फाइबर प्रतिधारण और समरूप मिश्रण को संतुलित करने के लिए एक इष्टतम विकल्प बनाना.

जब आप ग्लास फाइबर प्रबलित पीपी कर रहे हैं, यदि आपको कोई समस्या होती है, तो कृपया पेशेवर समाधान के लिए हमसे संपर्क करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें!