星期一, 5月 16

    新型扁纤填料射出模拟,新登场

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    ■Moldex3D/ 曾焕锠 博士

    前言

    纤维强化热塑性复合材料常被汽车产业用于提高产品的 机械性质,并降低翘曲变形问题。传统的纤维通常为杆状,且有圆形及不同形状的横切面。近来日本东京的纺 织品及玻璃纤维制造商Nitto Boseki (NITTOBO)研发出 扁平纤维技术[1],扁纤的横切面较接近长方形,其扁平 率(FR)的计算方式为长除以宽(图一)。

    图1:一般纤维及扁平纤维

    我们将圆形横切面的纤维称之为一般纤维。根据其公开 专利和报告[1],扁纤 (宽7 µm,长28 µm,FR = 4) 充 填的热塑性材料板,翘曲变形状况显然比添加一般纤维 还要轻微[2],其翘曲幅度改善了80%。
    然而目前的学术研究中,对于扁纤复材知之甚少,甚至 连现有的尖端技术也无法模拟扁纤填料的成型过程, 使其成为一个相当具挑战性的难题。因此目前的首要之 务是找出可预测扁纤复材强化产品效益的方法。现在 Moldex3D最新版本已可模拟先进的扁纤射出成型,以 观察其改善翘曲的情形。

    以下案例将进行分別含有圆纤和扁纤的复合材料来进行 观察,其玻纤/PP的浓度比皆为0wt%。其中圆纤的长 LF为0.3 mm,纤维直径为15 µm,展弦比为20;扁纤 的长 LF 为 0.5 mm,扁平率 FR=4,长 Lmin = 7µm , 宽 Lmax = 28µm 。

    由图二的结果可明显看出,与圆纤相较,扁纤的 翘曲变形可获得明显改善。此外图三也显示扁纤沿着 X轴流长的Y方向(厚度方向)位移,比圆纤的还要 减少了 60%。由此可见,Moldex3D 软体成功模拟出 了扁纤的翘曲变形现象,说明了添加扁纤的热塑性材 料在未来可以有更广泛的应用[3]。

     

    图2:圆纤(上图)和扁纤(下图)的翘曲模拟结果比较      图3:圆纤和扁纤的 Y 方向位移比较

    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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