LGF se compara ao composto SGF
No campo da modificação de plásticos de engenharia de alto-desempenho, o reforço de fibra de vidro é, sem dúvida, a abordagem técnica mais madura e amplamente aplicada. No entanto, para muitos engenheiros e compradores, um parâmetro aparentemente simples - comprimento da fibra - é frequentemente subestimado.
Quando falamos em termoplásticos reforçados com fibra de vidro, as fibras de vidro curtas (SGF) e as fibras de vidro longas (LGF), apesar de possuírem composições semelhantes, apresentam características muito diferentes desde a microestrutura até o desempenho macroscópico. Este artigo irá levá-lo profundamente ao interior do material para comparar a lógica subjacente e os limites de aplicação desses dois materiais.
Origem: diferenças genéticas
As diferenças entre os dois foram predeterminadas na linha de produção.
A fibra de vidro curta (SGF) é o “padrão tradicional” na indústria. Sua produção geralmente é realizada em extrusora de dupla-rosca, onde fibras-cortadas são misturadas à resina e fundidas. Durante este processo, uma intensa força de cisalhamento mecânico rompe as fibras de vidro, fazendo com que as fibras nas partículas finais sejam tipicamente muito curtas (cerca de 0,2 mm - 0.4 mm). Esse processo é altamente eficiente e- econômico, por isso o SGF se tornou a escolha preferida para a maioria dos plásticos modificados.
Em contrapartida, a fibra de vidro longa (LGF) tem uma origem mais “exaltada”. Ele é produzido usando o processo de pultrusão revestido-de cabo. Os feixes de fibra de vidro são totalmente imersos na resina fundida em um molde específico e depois puxados como um cabo, seguido de resfriamento e granulação. Neste processo, o comprimento da partícula é igual ao comprimento da fibra (normalmente 10 mm - 12 mm ou até mais). Este processo especial foi concebido para maximizar a integridade das fibras, estabelecendo as bases para saltos de desempenho subsequentes.
Material GF: Estrutura Interna
Se ampliarmos ao microscópio, veremos duas cenas completamente diferentes, que são a razão fundamental para as diferenças de desempenho entre as duas.
Em componentes curtos de fibra de vidro, as fibras finas são dispersas como palitos dentro da matriz de resina. Embora possam aumentar a rigidez do material, as fibras operam independentemente umas das outras e carecem de conexões mútuas. Sob estresse, desempenham principalmente o papel de “preenchimento e reforço”.
Porém, dentro dos componentes longos de fibra de vidro, a situação é completamente diferente. Após a moldagem por injeção, embora o comprimento da fibra seja um pouco reduzido, o comprimento retido ainda pode atingir mais de 1 mm - 3 mm (mais de 10 vezes o das fibras de vidro curtas). O mais importante é que essas fibras longas sejam dobradas e entrelaçadas dentro do componente, formando uma "rede esquelética" tri-dimensional. Essa estrutura de rede é como as barras de aço do concreto, prendendo firmemente todo o material.
Jogo de desempenho
É precisamente por causa dessa "rede estrutural" que as fibras de vidro longas exerceram uma supressão quase total-nas fibras de vidro curtas em termos de propriedades mecânicas, especialmente ao lidar com condições extremas:
1. A mudança qualitativa na resistência ao impacto.Esta é a principal vantagem do material LGF. Quando o material curto de fibra de vidro é submetido a impacto de força externa, as rachaduras podem facilmente contornar as fibras curtas e se expandir rapidamente, e as fibras tendem a ser arrancadas, resultando em um desempenho de material frágil. No entanto, a rede sinuosa dentro das longas fibras de vidro pode absorver e dispersar eficazmente a energia do impacto. Para que a fissura se expanda, ela deve superar a obstrução das fibras longas e até mesmo exigir a quebra das fibras. Portanto, a resistência ao impacto do material LGF é geralmente 2 a 3 vezes maior que a do SGF e permanece resistente mesmo em ambientes-de baixa temperatura.
2. Na batalhacontra alta temperatura e durabilidadeSob carga-de longo prazo, os plásticos são propensos a "deslocamento" (ou seja, a deformação permanente ocorre ao longo do tempo). As fibras curtas são demasiado curtas para impedir eficazmente o deslizamento das cadeias poliméricas. No entanto, a estrutura de rede de longas fibras de vidro pode "segurar" firmemente a matriz de resina, inibindo significativamente a fluência. Além disso, em ambientes-de alta temperatura, a resistência à fadiga-de alta temperatura dos materiais LGF excede em muito a do SGF. Isso torna o LGF a escolha ideal para componentes de motores automotivos, peças estruturais, etc., que precisam suportar ambientes de tensões alternadas.
3. A competição da estabilidade dimensionalAs peças moldadas por injeção frequentemente enfrentam o problema de deformação por empenamento, que geralmente é causado pela anisotropia resultante do alinhamento (orientação) das fibras ao longo da direção do fluxo. A orientação das fibras de vidro curtas é extremamente forte, tornando as peças moldadas propensas a dobrar. No entanto, as fibras de vidro longas, embora também orientadas devido ao seu enrolamento entre si, também proporcionam força de restrição na direção vertical. Isso resulta em uma taxa de encolhimento mais uniforme e empenamento menor para peças moldadas LGF, tornando-as altamente adequadas para a fabricação de componentes grandes com requisitos rigorosos de precisão dimensional.
Por que LGF e SGF coexistem?
Como o desempenho das fibras de vidro longas é tão superior, por que elas não substituíram completamente as fibras de vidro curtas? A razão é que no campo dos materiais não existe material perfeito; existem apenas os materiais mais adequados. As fibras de vidro curtas ainda apresentam vantagens nos seguintes aspectos:
Primeiro, há o aspecto da conveniência e aparência do processamento. O processamento de fibras de vidro longas requer um controle de processo extremamente cuidadoso para evitar a quebra das fibras e é propenso a "fibras flutuantes", resultando em uma superfície áspera. Por outro lado, as fibras de vidro curtas têm boa fluidez e suas superfícies podem ser facilmente lisas e brilhantes. Para produtos com altos requisitos de aparência, estruturas complexas e demandas moderadas de resistência, como invólucros eletrônicos de consumo, a SGF continua sendo a líder.
O próximo aspecto é o custo-efetivo. Os custos das matérias-primas e dos custos de processamento do LGF são geralmente mais elevados do que os do SGF. Nos campos gerais que não exigem extrema resistência ao impacto ou à fluência, o uso de LGF é, sem dúvida, um caso de super-desempenho e desperdício de custos.
Portanto, a competição entre fibras de vidro longas e fibras de vidro curtas não é uma simples questão de superioridade ou inferioridade; em vez disso, reside na divisão dos cenários de aplicação. Se seu objetivo é "substituir o aço por plástico" e você precisa que o material resista a impactos significativos, suporte cargas pesadas de longo-prazo ou substitua peças fundidas-de liga de alumínio para obter peso leve, então as fibras de vidro longas (LGF) são uma solução indispensável de alto-desempenho.
Se o seu produto se concentra mais na aparência requintada, estrutura complexa e visa principalmente suporte rígido básico, com baixa exigência de resistência extrema, então as fibras de vidro curtas (SGF) são a melhor escolha que equilibra desempenho e custo.
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