2019年11月雜誌專題

新型扁纖填料射出模擬,新登場

■Moldex3D/ 曾煥錩 博士

 

前言

纖維強化熱塑性複合材料常被汽車產業用於提高產品的 機械性質,並降低翹曲變形問題。傳統的纖維通常為桿狀,且有圓形及不同形狀的橫切面。近來日本東京的紡 織品及玻璃纖維製造商Nitto Boseki (NITTOBO)研發出 扁平纖維技術[1],扁纖的橫切面較接近長方形,其扁平 率(FR)的計算方式為長除以寬(圖一)。

我們將圓形橫切面的纖維稱之為一般纖維。根據其公開 專利和報告[1],扁纖 (寬7 µm,長28 µm,FR = 4) 充 填的熱塑性材料板,翹曲變形狀況顯然比添加一般纖維 還要輕微[2],其翹曲幅度改善了80%。
然而目前的學術研究中,對於扁纖複材知之甚少,甚至 連現有的尖端技術也無法模擬扁纖填料的成型過程, 使其成為一個相當具挑戰性的難題。因此目前的首要之 務是找出可預測扁纖複材強化產品效益的方法。現在 Moldex3D最新版本已可模擬先進的扁纖射出成型,以 觀察其改善翹曲的情形。

以下案例將進行分別含有圓纖和扁纖的複合材料來進行 觀察,其玻纖/PP的濃度比皆為0wt%。其中圓纖的長 LF為0.3 mm,纖維直徑為15 µm,展弦比為20;扁纖 的長 LF 為 0.5 mm,扁平率 FR=4,長 Lmin = 7µm , 寬 Lmax = 28µm 。

由圖二的結果可明顯看出,與圓纖相較,扁纖的 翹曲變形可獲得明顯改善。此外圖三也顯示扁纖沿著 X軸流長的Y方向(厚度方向)位移,比圓纖的還要 減少了 60%。由此可見,Moldex3D 軟體成功模擬出 了扁纖的翹曲變形現象,說明了添加扁纖的熱塑性材 料在未來可以有更廣泛的應用[3]。

 

Reference Source

[1] Nitto Boseki (NITTOBO) Co., Ltd. in Japan https:// www.nittobo.co.jp/business/glassfiber/frtp/hisff.htm [2] Flat glass fiber developed for reinforcement of thermoplastic resins https://www.plasticstoday.com/ materials/flat-glass-fiber-developed-reinforcementthermoplastic-resins/96856545057602 [3] Novel ‘Flat’ Fiberglass Enhances Injection Molded TP Composites https://www.ptonline.com/ articles/novel-flat-fiberglass-enhances-injectionmolded-tp-composites■

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SMARTMolding編輯部

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