Eine der am häufigsten gestellten Fragen zur LFRT-Verarbeitung ist, ob vorhandene Spritzgießanlagen zur Verarbeitung dieser Materialien verwendet werden können. In den meisten Fällen können Anlagen, die für die Verarbeitung von kurzfaserverstärkten Compounds ausgelegt sind, auch für LFRT verwendet werden. Während Standard-Spritzgießanlagen für Kurzfasern für die meisten LFRT-Teile und -Produkte ausreichen, können bestimmte Modifikationen an der Ausrüstung dazu beitragen, die Faserlänge während der Verarbeitung besser zu erhalten.

Eine Mehrzweckschnecke mit der typischen Einzugs-, Kompressions- und Dosierkonfiguration ist für diesen Prozess gut geeignet. Eine Verringerung des Kompressionsverhältnisses im Dosierbereich kann dazu beitragen, die Scherung zu minimieren, die die Fasern beschädigen könnte.

Ein Kompressionsverhältnis im Dosierbereich von etwa 2:1 gilt als optimal für LFRT-Produkte. Es besteht im Allgemeinen keine Notwendigkeit, spezielle Metalllegierungen für die Schnecke, den Zylinder oder andere Komponenten zu verwenden, da LFRT weniger Verschleiß verursacht als herkömmliche kurzfaserverstärkte Thermoplaste.

Eine weitere Komponente, die von einer Designüberprüfung profitieren könnte, ist die Düsenspitze. Einige thermoplastische Materialien lassen sich leichter mit einer Düsenspitze mit umgekehrtem Konus verarbeiten, die ein hohes Maß an Scherung erzeugt, wenn das Material in den Formhohlraum eingespritzt wird. Diese Art von Düsenspitze kann jedoch die Faserlänge von langfaserverstärkten Verbundwerkstoffen erheblich reduzieren.

Darüber hinaus sollten die Düsen- und Angussöffnungen großzügig bemessen sein, mit einem Durchmesser von mindestens 5.5 mm (0.250 in.), und keine scharfen Kanten aufweisen. Es ist wichtig zu verstehen, wie das Material durch die Spritzgießanlage fließt, und Bereiche zu identifizieren, in denen übermäßige Scherung zu Faserbruch führen kann.

Eine dreiteilige Schneckenspitze und ein Rückstromsperrring mit einem „100% freien Durchfluss“-Design können den Bruch langer Fasern minimieren.

Ein korrektes Teil- und Werkzeugdesign kann ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Faserlänge bei LFRT spielen. Das Eliminieren scharfer Ecken um Teilmerkmale, einschließlich Rippen, Domen und anderen Details, kann dazu beitragen, unnötige Spannungen im Formteil zu vermeiden und Faserschäden zu reduzieren.

Bauteile sollten ein nominales Wandstärken-Design mit relativ gleichmäßiger Wandstärke aufweisen. Große Schwankungen der Wandstärke können zu ungleichmäßiger Füllung und unerwünschter Faserausrichtung innerhalb des Bauteils führen.

Wo dickere oder dünnere Abschnitte erforderlich sind, sollten plötzliche Änderungen der Wandstärke vermieden werden. Solche Übergänge können Bereiche mit hoher Scherung erzeugen, die die Fasern beschädigen und zu Quellen von Spannungskonzentrationen werden können. Als allgemeine Regel gilt: Versuchen Sie, den Anschnitt im dickeren Bereich zu positionieren und das Material in Richtung des dünneren Bereichs fließen zu lassen, sodass sich das Ende der Füllung im dünneren Bereich befindet.

Allgemeine Richtlinien für das Kunststoffdesign empfehlen, die Wandstärke unter 4 mm (0.160 in.) zu halten, um einen gleichmäßigen, stetigen Fluss zu fördern und die Wahrscheinlichkeit von Einfallstellen und Hohlräumen zu verringern. Für LFRT-Compounds liegt die optimale Wandstärke typischerweise bei etwa 3 mm (0.120 in.), mit einer Mindeststärke von etwa 2 mm (0.080 in.).

Das Bauteil selbst ist nur ein Aspekt des Designs. Es ist ebenso wichtig zu berücksichtigen, wie das Material in die Form gelangt. Erhebliche Faserschäden können in den Anguss- und Anschnittbereichen auftreten, wenn diese Merkmale nicht ordnungsgemäß ausgelegt sind, um das Material in die Kavität zu leiten.

Bei der Konstruktion einer Form für LFRT-Compounds werden vollrunde Angusskanäle bevorzugt, mit einem Mindestdurchmesser von 5.5 mm (0.250 in.). Jedes Angussdesign, das keine vollrunde Konfiguration aufweist, hat Ecken, die die Spannung während des Formprozesses erhöhen und die Glasfaserverstärkung beschädigen können. Heißkanalsysteme mit offenen Anschnitten sind akzeptabel.

Die minimale Anschnittstärke sollte 2 mm (0.080 in.) betragen. Positionieren Sie den Anschnitt nach Möglichkeit entlang einer Kante, die den Materialfluss in die Kavität nicht behindert. Bei Anschnitten, die sich auf der Oberfläche des Bauteils befinden, kann eine 90°-Umlenkung erforderlich sein, um Faserbruch und die daraus resultierende Verringerung der mechanischen Leistung zu verhindern.

Schließlich sollte auf die Lage von Bindenähten geachtet werden und darauf, wie diese Bereiche des Bauteils beeinflussen könnten, die während des Betriebs Lasten oder Spannungen ausgesetzt sind. Eine korrekte Anschnittplatzierung sollte verwendet werden, um Bindenähte in Bereiche zu verschieben, in denen geringere Spannungsniveaus erwartet werden.

Computergestützte Formfüllanalysen können helfen zu bestimmen, wo sich diese Bindenähte befinden werden. Eine strukturelle Finite-Elemente-Analyse (FEA) kann dann verwendet werden, um Bereiche mit hoher Spannung mit den durch die Formfüllanalyse identifizierten Bindenähten zu vergleichen.

Ordnungsgemäße Verarbeitungsbedingungen sind entscheidend für das erfolgreiche Formen von LFRT. Mit den richtigen Verarbeitungsparametern können hochwertige LFRT-Bauteile unter Verwendung einer universellen Spritzgießmaschine und einer ordnungsgemäß konstruierten Form hergestellt werden.

Mit anderen Worten: Selbst bei geeigneter Ausrüstung und Formkonstruktion können schlechte Verarbeitungsbedingungen dennoch zu Faserschäden und einem Verlust der Faserlänge führen. Dies macht es unerlässlich zu verstehen, was die Fasern während des Formprozesses erfahren, und Bereiche zu identifizieren, in denen übermäßige Scherung auftreten kann.

Zunächst Staudruck sollte sorgfältig überwacht werden. Ein zu hoher Staudruck führt zu hohen Scherkräften im Material, was die Faserlänge verringern kann. Erwägen Sie, mit einem Staudruck von null zu beginnen und diesen nur so weit wie nötig zu erhöhen, um sicherzustellen, dass die Schnecke während des Plastifizierens gleichmäßig zurückfährt.

Ein Staudruck von etwa 1,5–2,5 bar (20–50 psi) ist im Allgemeinen ausreichend, um eine gleichmäßige Einzugsförderung zu erreichen.

Hohe Schneckendrehzahlen können sich ebenfalls negativ auswirken. Je schneller sich die Schnecke dreht, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass festes oder unzureichend geschmolzenes Material in die Kompressionszone der Schnecke gelangt, was möglicherweise zu Faserschäden führt.

Ähnlich wie bei der Empfehlung für den Staudruck sollte die Schneckendrehzahl so niedrig wie möglich gehalten werden, während gleichzeitig eine stabile und gleichmäßige Schneckenrückstellung gewährleistet bleibt. Eine Schneckendrehzahl von 30–70 U/min wird beim Spritzgießen von LFRT-Compounds häufig verwendet.

Beim Spritzgießen erfolgt das Schmelzen durch die kombinierten Effekte von Scherung und Wärme. Da das Ziel bei der Verarbeitung von LFRT darin besteht, die Faserlänge durch Minimierung der Scherung zu schützen, ist im Allgemeinen mehr Wärme erforderlich. Abhängig vom Harzsystem liegt die Verarbeitungstemperatur für LFRT-Compounds typischerweise 10–30 °C höher als bei herkömmlichen verstärkten Compounds.

Der letzte zu berücksichtigende Verarbeitungspunkt ist die Verwendung von Mahlgut. Das Mahlen von Formteilen oder Angüssen führt typischerweise zu kürzeren Faserlängen, daher kann die Zugabe von Mahlgut die Gesamtfaserlänge des Materials beeinflussen.