בתחום של-פלסטיק עם שינוי ביצועים גבוהים, רוב החומרים שואפים ל"קשה יותר, חזק יותר ועמיד יותר- בחום", כגון LGF-PP או LGF-PA. עם זאת, הופעתו של LGF-TPU (Long Glass Fiber Reinforced Thermoplastic Polyurethane) שברה את הפרדוקס בחשיבה המסורתית לפיה לא ניתן להשיג "חוזק גבוה" ו"קשיחות גבוהה" בו-זמנית.
מדוע נוצר LGF TPU כדי לפתור בעיה מסוימת?
כדי להבין את גלולת הפלסטיק של LGF-TPU, יש להבין תחילה את חומר הבסיס שלו - TPU (פוליאוריתן תרמופלסטי). TPU ידוע בגמישות המעולה שלו, עמידות בפני שחיקה ועמידות בשמן, ונחשב בדרך כלל כחומר "רך".
עם זאת, בתרחישי יישומים רבים (כגון כובעי נעלי בטיחות, רכיבים מכניים, ציוד ספורט), TPU טהור רך מדי וחסר תמיכה מבנית; בעוד שפלסטיקים קשיחים מסורתיים (כגון ניילון, PP) קשים מספיק, הם נוטים להיסדק בטמפרטורות נמוכות וחסרים מרקם וגמישות.
שרף LGF-TPU (פוליאוריתן תרמופלסטי מחוזק בסיבי זכוכית ארוכים) הופיע בזמן הנכון. הוא משתמש ב"תהליך המשיכה" (Pultrusion) כדי לטבול סיבי זכוכית ארוכים רציפים ולאטום אותם בתוך מטריצת ה-TPU.
ההבדל העיקרי:בניגוד לסיבי זכוכית קצרים (SGF), אורך ה-LGF נשמר בדרך כלל ב-5-25 מ"מ (עם אורך ארוך יותר נשמר במוצר הסופי).
מבנה מיקרו:הסיבים הארוכים שזורים זה בזה בתוך מטריצת ה-TPU, ויוצרים "רשת שלד" תלת-ממדית.
רשת השלד הזו מעניקה לחומר קשיחות דומה לזו של מתכת, בעוד שמטריצת ה-TPU שומרת על הגמישות לספיגת אנרגיית ההשפעה. זה כמו השתלת עצמות חזקות (LGF) בתוך השרירים הרכים (פולימר TPU).
LGF TPU:-ניתוח מעמיק של ביצועים
בהחלפות בתעשייה, עלינו לא להתמקד רק בנתונים, אלא גם לשים לב להתנהגויות הפיזיות שמאחורי הנתונים. התחרותיות המרכזית של LGF-TPU באה לידי ביטוי באיזון של הממדים הבאים:
1. עמידות עייפות גבוהה במיוחד- וביצועים דינמיים
זוהי התכונה הייחודית ביותר של LGF-TPU בהשוואה ל-LGF-PP/PA. בסביבות עם כיפוף חוזר ורטט-תדירות גבוהה, חומרים בעלי קשיחות יתר נוטים לפתח מיקרו-סדקים ולהתרחב. עם זאת, LGF-TPU מנצל את הגמישות הגבוהה של המטריצה כדי לפזר ביעילות את הלחץ ולמנוע צמיחת סדקים.
2. עמידות בפני השפעה גבוהה בטמפרטורות נמוכות
פלסטיק הנדסי רגיל נוטה להיות שביר (כפוף למעבר זכוכית) בסביבות-טמפרטורות נמוכות ולהישבר בקלות בעת פגיעה. ל-TPU עצמו יש עמידות מעולה לטמפרטורה-נמוכה, ובשילוב עם אפקט החיזוק של סיבי זכוכית ארוכים, LGF-TPU עדיין יכול לשמור על קשיחות גבוהה במיוחד ועמידות בפני פגיעות בסביבות קפואות.
3. דו קיום של קשיחות ומגע רך
בדרך כלל, פני השטח של חומרים עם תוספת סיבי זכוכית הופכים מחוספסים וקשים (בעיית ציפה של פיברגלס). עם זאת, LGF-TPU, בשל המאפיינים של המטריצה שלו, יכול לשמור על מודולוס גבוה (התנגדות לדפורמציה) תוך שהוא מאפשר למשטח הזרקה-למוצרים יצוקים לשמור על מגע רך יחסית, ויש לו גם פונקציות של הפחתת רעשים ובלימת זעזועים.
4. התנגדות זחילה יוצאת דופן
בהשוואה ל-TPU ללא שינוי, סיבי הזכוכית הארוכים מעכבים באופן משמעותי את החלקה של מקטעי שרשרת פולימר. המשמעות היא שכאשר הם נתונים לנושא-משקל מתמשך, החלקים העשויים מ-LGF-TPU לא יעברו עיוות קבוע לאורך זמן, בניגוד לגומי או פלסטיק רגילים.
מיצוב השוק של חומר GF TPU
כאשר מציגים ללקוחות את שרף ה-LGF-TPU, אנחנו לא רק מוכרים חומר, אלא מספקים פתרון חלופי לחומרים.
1. החלפת מתכות (פלסטיק במקום פלדה/אלומיניום)
אתגרים: מתכות כבדות, יש להן עלויות עיבוד גבוהות ואינן עמידות בפני קורוזיה-.
היתרונות של LGF-TPU: הצפיפות שלו נמוכה מזו של פלדה, וניתן ליצוק אותו באמצעות הזרקה בשלב אחד, תוך הפחתת עלויות הייצור והמשקל באופן משמעותי, תוך שהוא עדיין בעל חוזק מבני מספיק כדי להחליף כמה יציקות מסגסוגת אלומיניום.
2. חלופה לתהליך הדפוס המשני של "פלסטיק קשיח + גומי עטיפה רך"
אתגרים: התהליך המסורתי דורש תחילה הזרקת מסגרת קשיחה (כגון ניילון), ולאחר מכן כיסויה בשכבה של גומי רך (TPE/TPU). התהליך מורכב, וההדבקה נוטה לכישלון. היתרונות של LGF-TPU: זהו מטבעו "חומר רך עם קשיחות אינהרנטית" או "חומר קשה עם קשיחות אינהרנטית", וניתן ליצוק ישירות בתהליך אחד, מה שמפשט את תהליך הייצור.
למה משמש GF TPU?
היישום של LGF-TPU Composite אינו מוגבל לתעשייה מסוימת. ניתן למצוא אותו בכל תחום הכולל "כוח ואיזון":
חומרי נעליים-מתקדמים (שוק הליבה):
בוהן בטיחות (Safety Toe): תחליף לבוהן פלדה. גלולת פלסטיק LGF-TPU לא רק עברה את מבחן ההתנפצות נגד-היא, אלא היא גם קלה יותר מאצבע פלדה, אינה מוליכה חום (שומרת על כפות הרגליים חמות בחורף), ובשל הקשיחות שלה, יש לה מרחב ריבאונד לאחר שהייתה בלחץ כבד ולא צפויה ללכוד את אצבעות הרגליים.
לוחית תמיכה בסוליית הביניים (Shanks): מספקת תמיכה לקשת ועמידה בפני שברי עייפות.
תעשיית הרכב:
רכיבים מבניים פנימיים: בסיס ידית הילוכים, מסגרת ידית הדלת. הם חייבים להיות בעלי חוזק מבני והם לא צריכים לייצר שברים חדים שעלולים לגרום לפציעה במקרה של שבר.
מערכת שלדה: בלוק חיץ בלימת זעזועים, מהדק כיסוי אבק.
תעשיות וכלים:
גלגלים כבדים-: הם יכולים לשאת משקל גדול יותר בהשוואה לגלגלי TPU טהורים, והם שקטים יותר ופחות סבירים לפגוע ברצפות בהשוואה לגלגלי ניילון. ידית כלי חשמלי: עמידה בפני שבירה בעת פגיעה, מציעה אחיזה נוחה ומפחיתה את העברת רעידות המנוע.
