共射成型中纖維配向的動態變化與其對產品品質影響之研究

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Title:	共射成型中纖維配向的動態變化與其對產品品質影響之研究
Authors:	陳宣瑋;黃招財;林國賡;徐志忠;周祐陞;許嘉翔;曾世昌
Keywords:	含纖維之強化塑膠;共射成型;纖維排向;皮/芯層比例
Date:	2019-08-22
Issue Date:	2020-04-07 12:10:33 (UTC+8)
Abstract:	近年來由於產業輕量化技術的快速進展，以纖維強化塑膠為基材之複合材料產品已經廣泛地應用於產業中，然而使用後含纖維之強化塑膠如何回收的問題已逐漸造成全球環境的衝擊。為此，能兼顧回收應用的共射成型技術(co-injection technology)持續受到許多人之關注，具體而言，我們可以利用內部芯層(core-layer)為回收之含纖維強化塑膠(fiber reinforced thermoplastics, FRT)材料，並使用純料為皮層(skin-layer)，以確保產品外觀特性。然而，共射技術如何有效控制皮層與芯層中間界面，以及材料內之玻璃纖維微結構特性如何變化並影響產品特性，至今仍是一項挑戰。為此，本研究之目的是希望透過模擬分析(Moldex3D)與實驗研究方法，以標準拉伸試片(ASTM D638 TYPE V)為系統，探討共射製程中內部纖維排向與機理的影響。研究結果顯示，透過基本共射充填分析，皮/芯層比例為60/40時具有良好之芯層滲透分佈；接著我們利用Moldex3D同時針對單射及共射系統進行纖維動態變化探討時發現，當固定在試片上游量測時，單射纖維排向變化並不明顯，然而共射系統之纖維排向變化相當大，特別是核心區段產生纖維完全亂排區域(A11=A22=A33) ，此等完全亂排區域隨著充填時間越長，將由40%擴增至70%，可見共射皮層之存在對纖維排向影響很大。另外，為進一步確認此等現象，我們也進行實驗試模驗證。首先進行共射芯層滲透變化行為確認；接著利用光學顯微鏡進行纖維排向檢視，我們發現共射試片之纖維排向行為定性上與模擬分析相當吻合；最後我們進行拉伸試驗發現利用共射製程之試片因具有較差之排向，導致拉伸應力下降約4%，然而此等較雜亂之纖維排向未來將有力於衝擊強度之需求。此項研究對於含纖維之強化塑膠回收，以及後續利用纖維排向調控產品不同機械強度將有非常正面之意義。
Relation:	2019模具暨應用產業技術論文發表會論文集
Appears in Collections:	[Graduate Institute & Department of Chemical and Materials Engineering] Proceeding

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