장 섬유 강화 열가소성 플라스틱 (LFRT)은 높은 기계적 성질을 가진 사출 성형 용도로 사용되고 있습니다. LFRT 기술은 우수한 강도, 강성 및 충격 특성을 제공 할 수 있지만이 소재의 가공은 최종 부품의 성능을 결정하는 데 중요한 역할을합니다.
LFRT를 성공적으로 형성하려면 고유 한 기능 중 일부를 이해해야합니다. LFRT와 전통적으로 강화 된 열가소성 수지의 차이점을 이해하면 LFRT의 가치와 잠재력을 극대화하기위한 장비, 설계 및 가공 기술 개발이 추진되었습니다.
LFRT와 전통적인 잘게 잘린 짧은 유리 섬유 강화 복합 재료의 차이점은 섬유 길이에 있습니다. LFRT에서 섬유의 길이는 펠렛의 길이와 동일합니다. 이것은 대부분의 LFRT가 전단 형 컴 파운딩보다는 풋 타설에 의해 생산되기 때문입니다.
LFRT 제조에서, 유리 섬유 로빙의 연속 스트랜드는 수지의 코팅 및 함침을 위해 먼저 다이로 인발됩니다. 다이를 빠져 나간 후, 연속 스트립은 잘게 썰어 지거나 펠릿 화되며, 일반적으로 10-12mm의 길이로 절단됩니다. 대조적으로, 전통적인 짧은 유리 섬유 복합 재료는 길이가 3 ~ 4mm 인 잘게 잘린 섬유만을 포함하며 전단 길이 압출기에서 그 길이가 2mm 미만으로 더욱 감소됩니다.
LFRT 펠릿의 섬유 길이는 LFRT의 기계적 성질을 향상시키는 데 도움이됩니다 - 강성을 유지하면서 내 충격성 또는 인성 증가. 섬유가 성형 공정 중에 길이가 유지되는 한, 우수한 기계적 특성을 제공하는 "내부 골격"을 형성합니다. 그러나 성형 공정이 좋지 않으면 장 섬유 제품이 단 섬유 재료로 변할 수 있습니다. 성형 과정에서 섬유의 길이가 손상되면 필요한 수준의 성능을 얻을 수 없습니다.
LFRT 성형 공정에서 섬유 길이를 유지하기 위해 고려해야 할 세 가지 중요한 측면이 있습니다 : 사출 성형기, 부품 및 금형 설계 및 가공 조건.
첫째, 장비 예방 조치
LFRT 가공에 관해 자주 제기되는 한 가지 질문은 기존의 사출 성형 장비를 사용하여 이러한 재료를 성형 할 수 있는지 여부입니다. 대다수의 경우 스테이플 섬유 복합 재료를 형성하기위한 장비를 사용하여 LFRT를 형성 할 수도 있습니다. 일반적인 단 섬유 성형 장비가 대부분의 LFRT 부품 및 제품에 적합하지만 장비를 일부 수정하면 섬유 길이를 유지하는 데 더 도움이됩니다.
전형적인 "피드 - 압축 - 미터링"섹션을 가진 범용 스크류는이 공정에 매우 적합하며, 미터링 섹션의 압축비를 줄임으로써 섬유 파괴 전단을 줄일 수 있습니다. LFRT 제품의 경우 2 : 1 미터 세그먼트 압축률이 최적입니다. LFRT 마모가 기존의 잘게 잘린 유리 섬유 강화 열가소성 수지만큼 크지 않기 때문에 나사, 배럴 및 기타 부품 제조에 특수 금속 합금을 사용하는 것은 필요하지 않습니다.
설계 검토의 혜택을 누릴 수있는 또 다른 장치는 노즐의 팁입니다. 일부 열가소성 재료는 역 테이퍼 노즐 팁으로 가공하기 쉽기 때문에 재료가 금형 캐비티에 주입 될 때 전단력이 높아집니다. 그러나, 이러한 노즐 팁은 장 섬유 복합체의 섬유 길이를 상당히 감소시킨다. 따라서 긴 섬유가 노즐을 통해 부품으로 쉽게 통과 할 수있게하는 100 % "자유 흐름"설계의 슬롯 형 노즐 팁 / 밸브 어셈블리를 사용하는 것이 좋습니다.
또한, 노즐 및 게이트 홀의 직경은 5.5mm (0.250 인치) 이상의 느슨한 크기 여야하며 날카로운 모서리가 없습니다. 재료가 사출 성형 장비를 통해 흐르는 방법을 이해하고 전단이 섬유를 파괴 할 위치를 결정하는 것이 중요합니다.
둘째, 부품 및 금형 설계
좋은 부품 및 금형 설계는 또한 LFRT의 섬유 길이를 유지하는 데 도움이됩니다. 가장자리 부분 (립, 보스 및 기타 피처 포함) 주변의 날카로운 모서리를 없앰으로써 성형 부품에 불필요한 응력을 피하고 섬유 마모를 줄입니다.
부품은 벽 두께가 균일 한 공칭 벽 설계이어야한다. 벽 두께가 크게 변경되면 패킹이 불완전하게되고 부품에서 섬유 방향이 원하지 않을 수 있습니다. 두께가 두꺼워 지거나 얇아 져야하는 경우, 섬유를 손상시키고 응력 집중의 원인이 될 수있는 고 전단 영역이 형성되는 것을 피하려면 벽 두께의 갑작스러운 변화를 피해야합니다. 일반적으로 두꺼운 벽에서 게이트를 열고 얇은 부분에 채우는 끝 부분을 유지하면서 얇은 부분으로 흐릅니다.
좋은 플라스틱 설계의 일반적인 원칙은 4mm (0.160 인치) 미만의 벽 두께를 유지하면 좋고 균일 한 흐름을 촉진하고 싱크 및 보이드 가능성을 줄임을 의미합니다. LFRT 화합물의 경우 최적의 벽 두께는 일반적으로 약 3mm (0.120 인치)이고 최소 두께는 2mm (0.080 인치)입니다. 벽 두께가 2 ㎜ 미만일 때, 금형에 들어가서 섬유가 파단 될 확률이 증가한다.
부품은 설계의 한 측면 일 뿐이며 재료가 금형에 들어가는 방법을 고려하는 것도 중요합니다. 러너와 게이트가 재료를 공동 안으로 유도 할 때, 적절히 설계되지 않으면 이러한 영역에서 많은 양의 섬유 손상이 발생할 수 있습니다.
LFRT 컴파운드를 성형하기위한 금형을 설계 할 때 반경 러너는 최소 직경 5.5mm (0.250 인치)에서 최적입니다. 전체 원형 채널 외에도, 다른 형태의 유동 채널은 날카로운 모서리를 가지며, 이는 성형 공정 중 응력을 증가시키고 유리 섬유의 보강 효과를 파괴합니다. 오픈 러너가있는 핫 러너 시스템을 사용할 수 있습니다.
게이트의 최소 두께는 2mm (0.080 인치) 여야합니다. 가능한 경우 캐비티로 들어가는 재료의 흐름을 방해하지 않는 가장자리를 따라 게이트를 배치하십시오. 부품 표면의 게이트는 섬유 파손의 시작을 방지하고 기계적 특성을 저하시키기 위해 90 ° 회전해야합니다.
마지막으로, 융합 선의 위치와 사용시 부품이 하중 (또는 응력)에 영향을받는 영역에 미치는 영향에주의하십시오. 융합 선은 합리적인 레이아웃의 게이트로 인해 응력 수준이 낮을 것으로 예상되는 영역으로 이동해야합니다.
컴퓨터 충진 분석은 이러한 융합 선의 위치를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 구조 유한 요소 분석 (FEA)은 충진 분석에서 결정된 고 응력 위치와 합류 선의 위치를 비교하는 데 사용할 수 있습니다.
이러한 부품 및 금형 설계는 권장 사항 일뿐입니다. 얇은 벽, 벽 두께 변형 및 양호한 성능을 얻기 위해 LFRT 화합물을 사용하는 정밀 또는 미세 기능을 갖춘 구성 요소의 예가 많이 있습니다. 그러나 이러한 권장 사항에서 더 멀리 있으면 장 섬유 기술의 모든 이점을 실현하는 데 더 많은 시간과 노력이 필요합니다.
셋째, 가공 조건
처리 조건은 LFRT의 성공의 열쇠입니다. 올바른 공정 조건이 사용되는 한 범용 사출 성형기와 적절하게 설계된 몰드를 사용하여 LFRT 부품을 준비 할 수 있습니다. 즉, 적절한 장비 및 금형 설계로도 가공 조건이 좋지 않으면 섬유 길이가 줄어들 수 있습니다. 이를 위해서는 성형 과정에서 섬유가 겪게되는 것을 이해하고 과도한 섬유 전단을 일으킬 영역을 확인해야합니다.
먼저 배압을 모니터하십시오. 높은 배압은 재료에 큰 전단력을 가하여 섬유 길이를 줄입니다. 제로 배압에서 시작하여 사료 공급 과정에서 스크류가 고르게 수축 될 때까지 높이를 높이는 것을 고려할 때 일관된 공급을 얻으려면 일반적으로 1.5 ~ 2.5 bar (20 ~ 50 psi)의 배압을 사용하는 것으로 충분합니다.
높은 스크류 속도는 또한 악영향을 미친다. 스크류가 회전하는 속도가 빠를수록 고체 및 미 융착 물질이 스크류 압축 부로 들어가 섬유 손상을 입을 가능성이 높아집니다. 배압 권장 사항과 마찬가지로 나사를 채우는 데 필요한 최소값을 안정화하려면 최대한 빨리 유지해야합니다. LFRT 컴파운드를 성형 할 때 30-70 r / min의 스크루 속도가 일반적입니다.
사출 성형 공정에서 용융은 함께 작용하는 두 가지 요인, 전단 및 열을 통해 발생합니다. 목표는 전단을 줄임으로써 LFRT의 섬유 길이를 보호하기위한 것이므로 더 많은 열이 필요합니다. 수지계에 따르면, 처리 된 LFRT 화합물의 온도는 통상적으로 종래의 성형 된 화합물의 온도보다 10 ~ 30 ℃ 높다.
그러나 단순히 배럴 온도를 올리기 전에 배럴 온도 분포의 역전에주의하십시오. 일반적으로 원료가 호퍼에서 노즐로 이동함에 따라 배럴 온도가 상승하지만 LFRT의 경우 호퍼에서 온도가 더 높을 것을 권장합니다. 온도 분포의 역전은 고 전단 스크류 압축 섹션에 들어가기 전에 LFRT 펠릿이 연화되고 용융되어 섬유 길이의 유지를 용이하게한다.
