Apresentando o material LGF TPU no campo GF TPU
O-poliuretano termoplástico reforçado com fibra de vidro (GF TPU) é um material composto de alto-desempenho que combina engenhosamente a excelente elasticidade, resistência ao desgaste e flexibilidade do poliuretano termoplástico (TPU) com a alta resistência, rigidez e estabilidade dimensional das fibras de vidro (GF). O surgimento deste material expandiu significativamente os limites de aplicação dos plásticos de engenharia, especialmente em condições exigentes onde “rigidez e flexibilidade” são necessárias. O composto GF TPU está agora se tornando uma solução chave para substituir metais tradicionais, borracha e outros plásticos de engenharia.
Fibra de vidro curta (SGF) vs. fibra de vidro longa (LGF)
Este é um importante ponto de distinção da indústria:
SGF TPU (fibra de vidro curta):O comprimento da fibra é geralmente inferior a 1 mm. É fácil de processar e possui melhor acabamento superficial, mas a melhoria de desempenho é limitada. Melhora principalmente a rigidez.
LGF TPU (fibra de vidro longa):O comprimento da fibra pode ser mantido em 5 mm ou até mais de 25 mm (no componente final). O LGF forma uma estrutura tri-dimensional dentro do componente, melhorando significativamente a resistência ao impacto (Resistência ao Impacto), a resistência à fluência (Resistência à fluência) e a durabilidade à fadiga (Durabilidade à fadiga). O material LGF TPU é a principal força para alcançar a "substituição do metal".
Para que serve o GF TPU?
Excelente resistência ao impacto: quando o componente é submetido a impacto, essa estrutura de fibra tri-dimensional pode dispersar a energia do impacto em um volume maior para transmissão e absorção, além de prevenir efetivamente a expansão de microfissuras.
Excelente desempenho-antiferrugem: sob cargas contínuas-de longo prazo (como pré-carga de parafuso ou suporte de carga contínua-), a matriz de fibra do LGF pode efetivamente "suportar" toda a estrutura, inibindo significativamente o fluxo da matriz polimérica, permitindo que o componente mantenha sua forma e força de pré-carga por um longo tempo.
Excelente resistência à fadiga e durabilidade: Quando submetida a milhões de ciclos de carga (como vibração, flexão), a rede de fibra do LGF pode inibir eficazmente o início e a propagação de fissuras por fadiga, permitindo que a sua vida útil exceda a dos materiais compósitos SGF. É altamente adequado para componentes de transmissão dinâmica ou ambientes de vibração.
Menor empenamento e maior estabilidade dimensional: embora todas as fibras de vidro reduzam o coeficiente de expansão térmica (CLTE), as fibras longas do LGF se interligam de maneira mais tridimensional e aleatória dentro da cavidade do molde, resultando em taxas de contração semelhantes nas direções FD e TD. Isto reduz significativamente o empenamento dos componentes, tornando-o particularmente adequado para a fabricação de componentes estruturais grandes e precisos.
Para brilhar intensamente em vários setores
Indústria Automotiva:
NVH e Chassis: Coxins do motor (suportes do motor), buchas do sistema de suspensão, tampas dos amortecedores, isoladores de vibração das molas.
Trem de força e fluidos: conectores de cabos de transmissão, caixas de sensores, clipes do sistema de combustível, juntas de tubos de combustível de alta-pressão.
Estrutura e interior/exterior: atuadores de fechadura de porta, componentes de sistema de suspensão a ar, juntas pneumáticas de tubos para caminhões-pesados.
Fabricação Industrial e Automação:
Componentes-para serviços pesados: rodízios-para serviços pesados (industriais/médicos), rolos industriais, raspadores de correia transportadora.
Transmissão de potência: Acoplamentos, engrenagens industriais, pinças pneumáticas (Grippers).
Ambientes agressivos: Redes de mineração, componentes de máquinas agrícolas, vedações e juntas hidráulicas.
Eletrônicos e elétricos:
Ferramentas elétricas: os invólucros de ferramentas elétricas-de última geração (especialmente LGF TPU).
Cabos e conectores: as bainhas dos cabos transportadores de robôs e de automação, bem como invólucros de conectores de alta{0}}durabilidade.
Esportes e Lazer:
Equipamento de esqui: Fivelas, solas e suportes traseiros de botas de esqui alpino.
Aeronaves não tripuladas e equipamentos: Braço da estrutura da aeronave não tripulada, trem de pouso, componentes estruturais de câmeras esportivas.
LGF TPU: Desafios e Controle de Técnicas de Processamento
Absolutamente Crítico: Secagem
TPU tem uma forte propriedade higroscópica. Se a umidade não for removida adequadamente antes do processamento, durante o processo de fusão em alta-temperatura, a umidade hidrolisará as cadeias de polímero de TPU, resultando em:
Degradação por hidrólise: O peso molecular diminui e as propriedades mecânicas são severamente danificadas.
Defeitos nos componentes: Aparecem bolhas e até (no LGF TPU) as fibras podem ficar expostas. Portanto, usar uma máquina de secagem por desumidificação eficiente durante várias horas de pré-secagem é uma etapa obrigatória do processo.
Desgaste e cisalhamento
Desgaste do parafuso: A fibra de vidro é um material altamente abrasivo. Ao processar resina composta GF TPU, deve-se usar um parafuso endurecido e uma válvula reversa (como um parafuso bimetálico); caso contrário, a vida útil da linha de produção será extremamente curta.
Cisalhamento de controle: A velocidade excessiva de rotação do parafuso e a contrapressão podem gerar uma forte força de cisalhamento, que é fatal no processamento do composto LGF TPU - pois irá romper excessivamente as fibras longas, fazendo com que percam as vantagens de desempenho do LGF. Portanto, uma janela de processamento de "baixo cisalhamento e baixa contrapressão" deve ser adotada.
Projeto e injeção de moldes
Projeto da porta: A posição e o tamanho da porta determinam diretamente o padrão de enchimento do fundido, que por sua vez determina a orientação final das fibras no componente (como mencionado anteriormente, esta é a anisotropia). A ventilação adequada do molde deve ser implementada para evitar queima ou enchimento insuficiente causado por gases aprisionados (incluindo umidade residual no material).
Aparência da superfície: O pellet de plástico GF TPU geralmente exibe um fenômeno de "fibra flutuante", resultando em uma superfície áspera. Isso limita sua aplicação direta em componentes de aparência de grau A-e geralmente requer pós-pulverização ou o uso de modificações especiais (como adição de lubrificantes de superfície).
O pellet de plástico LGF TPU é um material altamente projetado, longe de ser um simples "plástico com fibras de vidro adicionadas". Seu valor reside no equilíbrio preciso entre rigidez, resistência, amortecimento e durabilidade. Uma compreensão completa das diferenças químicas entre o poliéster e o poliéter, a microestrutura do LGF/SGF, as restrições de projeto causadas pela anisotropia e as rigorosas condições de processamento é crucial para que as empresas utilizem com sucesso esse material de alto-desempenho como alternativa aos metais, reduzam custos e obtenham inovação de produtos.
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