射出成型中長纖維微結構變化與其對翹曲和機械性質影響之研究

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題名:	射出成型中長纖維微結構變化與其對翹曲和機械性質影響之研究
作者:	朱家豪;傅韋文;黃招財;黃聖杰;彭信舒;杜俊毅;許暐勳
關鍵詞:	射出成型;纖維強化塑膠;纖維微結構;流道與澆口幾何效應;電腦斷層掃瞄
日期:	2019-08-22
上傳時間:	2020-04-07 12:10:29 (UTC+8)
摘要:	由於纖維強化熱塑性塑膠(fiber reinforced thermoplastics, FRT) 具有非常優異之特性，近年來已成為產業中主要的輕量化技術之一，尤其是在汽車及航太產業中。然而，因為纖維在塑膠內部的微結構非常複雜且很難掌握，更無法了解其對成品翹曲收縮的影響。為此，本研究主要透過產學研合作，初步完成新式之長纖射出機台，同時應用CAE模擬分析與實驗研究兩種方式，針對我們設計之具有三種不同澆口型態(Model I為側邊入料、Model II為直接入料、Model III為雙邊入料)標準拉伸試片(ASTM D638)的複合幾何模型，藉此複合幾何改變纖維微結構之變化，進而探索對產品品質之影響。結果顯示，應用短纖維複合PP材料在原始操作條件下，因為流道與澆口幾何效應的影響，三個試片模型呈現非常不同之翹曲變形之行為，其中一個試片下翹並內彎，一個試片上翹，另一個些微上翹。此等模擬預測之翹曲行為經過實驗驗證十分吻合。接著，我們針對整體射出成品翹曲的變化進行探討，結果顯示，纖維長度的增加可以有效降低整體之翹曲量值。再則，我們也利用萬能拉力機(弘達儀器HT-9102M)進行三種不同試片之拉伸強度實驗：當使用短纖維之強化塑料時，Model I之標準試片拉伸強度大於Model II，其原因我們推估是由熔膠經流道及澆口之入口效應導致；接著，當我們考慮不同纖維配方之強化塑料時，不同試片之拉伸強度都與纖維長度成正比，而且Model I之標準試片拉伸強度都大於Model II，此部份可能與纖維排向變化差異有關。再則，纖維微結構之有效表徵是目前產業最困難的部份，為此，我們初步利用CT Scanner對試片進行電腦斷層掃瞄，再利用Avizo軟體進行纖維排向變化之重建，初步結果與我們模擬預測吻合，此等結果初步證明我們產學合作建立之新穎特殊長纖系統可有效保留適量之纖維長度，並提供較優異之產品特性，後續將可做為商業化之基礎。
關聯:	2019模具暨應用產業技術論文發表會論文集
顯示於類別:	[化學工程與材料工程學系暨研究所] 會議論文

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