Points de traitement des matériaux renforcés de fibres longues
Par rapport aux résines remplies de poudre non modifiées ou granulaires, le moulage de composites renforcés de fibres longues a certaines exigences sur les moules, les portes, l'équipement de moulage et la conception des pièces.Les procédés utilisés pour traiter ces matériaux diffèrent également de ceux des polymères renforcés de fibres courtes.
Comme mentionné précédemment, le maintien de la longueur des fibres est la clé du succès.Les facteurs pouvant entraîner un raccourcissement de la longueur des fibres comprennent la pression élevée et le cisaillement de la vis d'injection, tout comme les angles vifs du moule et du système de canaux.Pour maintenir la longueur de la fibre, il y a 3 points de traitement clés à connaître :
1. Matériau et conception du moule
Bien que les fibres longues s'usent moins sur le moule que les fibres courtes car il y a moins d'extrémités de fibres en forme d'aiguille qui affectent le moule, le même type d'acier de moule convient à la fois aux polymères renforcés à fibres longues et à fibres courtes, les plus courants. Le premier est un acier moulé P20, qui peut supporter plus de 100 000 injections en continu.Si une plus grande durabilité est requise (plus de 100 000 cycles d'injection), l'acier au chrome-molybdène H13 ou l'acier trempé à l'air A9 sont de meilleurs choix.En général, les moules durcis sont le meilleur choix pour le traitement des thermoplastiques renforcés de fibres.Pour les moules usés, ils peuvent être remis à neuf en utilisant la technologie de galvanoplastie.Des moules en aluminium peuvent même être utilisés si des prototypes doivent être réalisés afin de valider la conception.
2. Équipement de formage
Les thermoplastiques renforcés de fibres longues peuvent être traités à l'aide d'un équipement de moulage par injection standard avec seulement quelques modifications non permanentes pour préserver la longueur des fibres et s'adapter à des viscosités plus élevées.Une vis à basse pression ou à usage général avec un anneau anti-retour qui permet un écoulement libre au sommet est recommandée.Des buses à usage général peuvent être utilisées, mais les buses en nylon doivent être évitées car leur forme de sablier (conçue pour empêcher la bave) limite le débit, crée un cisaillement et provoque une abrasion des fibres.Une autre astuce pour réduire le cisaillement consiste à éviter les conceptions de buses à cône inversé.En général, des trous de buse plus grands (minimum 5,6 mm) facilitent le passage des résines visqueuses renforcées de fibres.
Une bonne règle de base pour toute machine à injection est de n'injecter que 60 à 70 % du volume.Une taille de tir trop importante augmente le temps de réinitialisation, tandis qu'une taille de tir trop petite signifie que le matériau reste plus longtemps dans le canon, ce qui peut entraîner une dégradation.
3. Conditions de traitement
En ce qui concerne le traitement, il est important de traiter deux problèmes : le gauchissement et le fluage.En général, les pièces thermoplastiques renforcées de fibres longues subissent moins de déformation que fibre de verre à brins courts car l'enroulement du filament réduit le retrait différentiel, mais les pièces moulées par injection à fibres longues se déforment toujours, l'une des raisons étant que les fibres s'écoulent le long de l'alignement d'orientation, tout en améliorant la résistance de la pièce, peuvent entraîner une anisotropie.Pour éviter le gauchissement, des emplacements de porte ou des conceptions de pièces alternatifs peuvent être utilisés pour éviter un alignement excessif des fibres dans les zones qui ne nécessitent pas une résistance élevée pour résister aux charges structurelles.

Conception de composants
Les pièces doivent être conçues pour protéger et maintenir la longueur des fibres et optimiser la résistance et la ténacité en alignant les fibres dans le sens du flux de matière.S'efforcer d'obtenir une épaisseur de paroi uniforme et éviter les zones d'épaisseur excessive (supérieure à 12,7 mm) afin que les fibres soient alignées dans le sens de l'écoulement.L'orientation ou la sphéroïdisation aléatoire des fibres peut entraîner une réduction de la résistance structurelle.
L'épaisseur de paroi minimale recommandée est de 1,524 mm et l'épaisseur de paroi optimale pour favoriser l'alignement des fibres est de 3,175 mm.Lorsque l'épaisseur de paroi est supérieure à 5,08 mm, l'alignement des fibres commence à diminuer et l'épaisseur de paroi maximale est de 12,7 mm.Les matériaux renforcés de fibres sont différents des métaux, de sorte que l'épaississement de la pièce ne se traduit pas toujours directement par une augmentation de la résistance, les fibres ne s'alignent pas sur l'épaisseur de la pièce à mesure que la pièce devient plus épaisse.
Évitez de concevoir des longueurs d'écoulement très longues et plates sans raidisseurs car cela est plus sujet au gauchissement.De plus, la viscosité élevée des composites renforcés de fibres longues peut entraîner une solidification du matériau lorsque des pièces très longues doivent être remplies.
Les propriétés mécaniques peuvent être perdues lorsque les fronts d'écoulement se rencontrent sans se croiser ou que les fibres se mélangent pour former un pont structurel.Pour éviter ce phénomène, il est important de mettre en place le cordon de soudure.Si la ligne de soudure n'a pas la résistance et la ténacité supplémentaires de la fibre et repose entièrement sur les propriétés de la résine de matrice, c'est le point faible.Par conséquent, les lignes de soudure doivent être tenues à l'écart des zones structurelles critiques.
Conserver l'avantage des fibres longues
Le moulage réussi de composites renforcés de fibres longues nécessite une certaine modification des directives de conception et des paramètres de traitement applicables aux résines non renforcées et aux composés de fibres courtes.Pour tirer le meilleur parti des renforts en fibres longues (qui coûtent plus cher que les matériaux non chargés ou renfort de brins coupés en fibre de verre en raison de leur haute performance), les meilleures pratiques doivent être suivies tout au long du processus.Si les fibres longues sont cassées ou mal alignées en raison d'une manipulation, d'une conception de matrice ou d'une configuration d'équipement incorrectes, leurs avantages de haute résistance et de haute ténacité seront diminués ou même perdus.