Polipropylen wzmocniony długim włóknem szklanym to modyfikowany materiał kompozytowy polipropylenowy o długości włókien szklanych 10-25 mm, formowany w trójwymiarową strukturę poprzez formowanie wtryskowe i inne procesy, w skrócie LGFPP. Ze względu na doskonałe właściwości, polipropylen wzmocniony długim włóknem szklanym jest coraz szerzej stosowany w branży motoryzacyjnej.
Charakterystyka i zalety polipropylenu wzmocnionego długim włóknem szklanym
- Dobra stabilność wymiarowa
- Doskonała odporność na zmęczenie
- Mała wydajność pełzania
- Mała anizotropia, niskie odkształcenie deformacyjne
- Doskonałe właściwości mechaniczne, szczególnie odporność na uderzenia
- Dobra płynność, odpowiednia do przetwarzania produktów cienkościennych
Polipropylen wzmocniony włóknem szklanym (LGFPP) o długości 10–25 mm charakteryzuje się wyższą wytrzymałością, sztywnością, wytrzymałością, stabilnością wymiarową i niskim odkształceniem w porównaniu ze zwykłym polipropylenem wzmocnionym włóknem szklanym (GFPP) o długości 4–7 mm. Ponadto, polipropylen wzmocniony włóknem szklanym nie wykazuje znaczącego pełzania, nawet w wysokiej temperaturze 100°C, i ma lepszą odporność na pełzanie niż polipropylen wzmocniony włóknem szklanym o długości 10–25 mm.
W produkcie formowanym wtryskowo, długie włókna szklane są ułożone schodkowo, tworząc trójwymiarową strukturę sieciową. Nawet po wypaleniu podłoża polipropylenowego, sieć długich włókien szklanych nadal tworzy szkielet z włókien szklanych o określonej wytrzymałości, podczas gdy krótkie włókna szklane po wypaleniu stają się zazwyczaj włóknami o niskiej wytrzymałości. Sytuacja ta wynika głównie z faktu, że stosunek długości do średnicy włókna wzmacniającego determinuje efekt wzmacniający. Wypełniacze i krótkie włókna szklane o krytycznym współczynniku kształtu mniejszym niż 100 nie mają wzmocnienia, natomiast długie włókna szklane o krytycznym współczynniku kształtu większym niż 100 pełnią rolę wzmacniającą.
W porównaniu z materiałami metalowymi i kompozytami termoutwardzalnymi, tworzywo sztuczne z długim włóknem szklanym charakteryzuje się niską gęstością, a waga tego samego elementu może zostać zmniejszona o 20–50%. Tworzywo sztuczne z długim włóknem szklanym zapewnia projektantom większą elastyczność projektowania, na przykład w przypadku formowalnych kształtów o złożonych kształtach. Liczba zastosowanych komponentów i zintegrowanych części pozwala obniżyć koszty form (zwykle koszt form wtryskowych z długim włóknem szklanym stanowi około 20% kosztu form do tłoczenia metalu) oraz zmniejszyć zużycie energii (energochłonność produkcji tworzyw sztucznych z długim włóknem szklanym stanowi zaledwie 60% energii zużywanej przez wyroby stalowe, w tym 80%, 35–50% w przypadku wyrobów aluminiowych), co upraszcza proces montażu.
Zastosowanie polipropylenu wzmocnionego długim włóknem szklanym w częściach samochodowych
Wzmocniony długimi włóknami polipropylen jest stosowany w ramie nadwozia deski rozdzielczej samochodu, uchwycie akumulatora, module przednim, skrzynce sterowniczej, ramie podtrzymującej fotel, zapasowym łożysku, błotniku, pokrywie podwozia, ekranach akustycznych, ramie tylnych drzwi itp.
Moduł przedni: W przypadku modułów przednich do samochodów, wykorzystujących materiał LGFPP (zawartość LGF 30%), można zintegrować w jedną całość ponad 10 tradycyjnych części metalowych, takich jak radiatory, głośniki, kondensatory i wsporniki; jest on bardziej odporny na korozję niż części metalowe. Charakteryzuje się niewielką gęstością, masą zredukowaną o około 30% i większą swobodą projektowania. Nadaje się do bezpośredniego recyklingu bez konieczności sortowania i przetwarzania; obniża to koszty produkcji i ma oczywiste zalety w zakresie redukcji kosztów.
Szkielet deski rozdzielczej: W przypadku miękkich materiałów szkieletu deski rozdzielczej, zastosowanie materiału LGFPP charakteryzuje się wyższą wytrzymałością, wyższym modułem sprężystości i lepszą płynnością niż materiały PP z wypełniaczem. Przy tej samej wytrzymałości, grubość konstrukcji deski rozdzielczej można zmniejszyć, co przekłada się na redukcję masy. Ogólny efekt utraty masy wynosi około 20%. Jednocześnie tradycyjny, wieloelementowy wspornik deski rozdzielczej można przekształcić w pojedynczy moduł. Ponadto, materiał, z którego wykonano przedni kanał odmrażający i środkową ramę deski rozdzielczej, jest zasadniczo taki sam, jak materiał ramy głównej deski rozdzielczej, co dodatkowo przyczynia się do redukcji masy.
Oparcie siedzenia: Może zastąpić tradycyjną stalową ramę, co pozwala na redukcję masy o 20%. Charakteryzuje się dużą swobodą projektowania i wydajnością mechaniczną, a także takimi cechami jak większa przestrzeń do siedzenia.
Znaczenie zastosowania polipropylenu wzmocnionego długim włóknem szklanym w branży motoryzacyjnej
Pod względem substytucji materiałów, produkty z polipropylenu wzmocnionego długim włóknem szklanym pozwalają jednocześnie zmniejszyć masę i koszt. W przeszłości materiały wzmocnione krótkim włóknem szklanym zastępowały materiały metalowe. W ostatnich latach, wraz z zastosowaniem i rozwojem lekkich materiałów, polipropylen wzmocniony długim włóknem szklanym stopniowo zastępuje tworzywa sztuczne wzmocnione krótkim włóknem szklanym w coraz większej liczbie części samochodowych, co jest nadal promowane. Badania i zastosowanie materiałów LGFPP w motoryzacji.
Czas publikacji: 13.09.2021
