휴대전화를 들거나 자동차 부품을 분해하거나 가전제품 케이스를 살펴보면 겉보기에 평범한 플라스틱 제품 안에 일종의 "보이지 않는 철근"이 숨겨져 있다는 사실을 깨닫지 못할 수도 있습니다. 유리섬유(GF) PP + 20% GF에서 PA + 60% GF까지, 이러한 강화 섬유는 콘크리트 내부의 강철 막대와 마찬가지로 플라스틱 매트릭스를 조용히 지지합니다.

오늘은 그 비밀을 밝혀보겠습니다. 긴 유리 섬유 , 짧은 유리 섬유 , 그리고 평평한 유리 섬유 그리고 플라스틱을 강도와 유연성의 완벽한 균형을 이루는 소재로 어떻게 변환하는지 살펴보세요.

유리 섬유: 플라스틱의 "강화 코드"

유리 섬유를 엔지니어링 플라스틱의 "황금 파트너"로 만드는 것은 순수 플라스틱의 본질적인 약점을 보완하는 섬유-수지 시너지 효과에 있습니다.

1. 기계적 보강: 플라스틱에 숨겨진 뼈대를 추가하는 것처럼 인장 강도는 20~100%까지 향상될 수 있으며, 충격 강도는 금속 수준에 근접할 수도 있습니다.

재료 데이터는 브랜드마다 다릅니다.

이 차트는 다음을 비교합니다. 강도 분포 ~의 순수한 폴리머 (파란색 점선) 및 유리 섬유 강화 폴리머 (빨간색 선). 순수한 폴리머는 주변에 집중된 낮은 강도 값을 보여줍니다. 70~90MPa 유리 섬유 강화 폴리머는 훨씬 더 높은 강도를 갖는 더 넓은 분포를 나타내며 최대까지 확장됩니다. 약 300MPa 이는 유리 섬유 강화가 재료의 기계적 성능을 크게 향상시킨다는 것을 나타냅니다.

2. 변형 저항성: 수지 수축을 억제하여 고온 및 응력 하에서 제품이 휘어지는 것을 방지하고 수축률을 최소로 제어할 수 있습니다. 0.15% .

3. 비용 균형: 순수 엔지니어링 플라스틱과 비교하여 섬유 강화 소재는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있습니다. 저렴한 비용으로 높은 성능 . 예를 들어, 사용 긴 유리 섬유 PA 에게 금속을 교체하다 ~에 자동차 부품 체중을 줄이다 ~에 의해 58% 비용을 30% 절감하는 동시에, 유리 섬유의 종류에 따라 플라스틱의 "광택"은 매우 다릅니다. 올바른 선택은 제품 성능을 두 배로 높일 수 있지만, 잘못된 선택은 섬유 노출 및 취성 등의 문제를 야기할 수 있습니다.

섬유 유형: 긴 섬유, 짧은 섬유 또는 평평한 섬유
가장 일반적으로 사용되는 유리 섬유는 장섬유, 단섬유, 그리고 평섬유입니다. 이들은 형태, 성능, 가공 방법 및 적용 분야가 상당히 다르며, 이는 구조적 특성에도 반영됩니다.

유리 섬유 비교표

긴 유리섬유는 수지 내부에 연속적인 네트워크를 형성하고 응력을 효율적으로 전달하는 "연속 강철 막대"와 같습니다. 충격 강도가 50%~100% 더 높습니다. 단섬유 유리섬유보다 더 높은 강도를 지닙니다. 단섬유 유리섬유는 "파쇄된 강철 슬래그"와 유사합니다. 균일하게 분산되어 있지만 길이가 제한되어 있어 높은 등방성이 요구되는 용도에 적합합니다. 편평한 유리섬유는 두께 3~10μm, 폭 50~200μm의 "얇은 강철판"과 같아 원형 유리섬유보다 수지와의 접촉 면적이 3~5배 더 넓어 표면 평활성을 한 단계 향상시킵니다.

퍼포먼스 대결: 당신의 "이상형"은 누구인가요?
유리 섬유를 선택할 때 다음과 같은 주요 성능 측면에 중점을 두십시오.

1. 외관
플레이크 유리 섬유 충전 PC:
평평한 리본 모양 구조 덕분에 PC 수지와의 접촉 면적은 같은 무게의 원형 유리 섬유보다 3~5배 더 넓습니다. 이로 인해 섬유와 수지의 경계면이 더욱 매끄러워집니다. 표면 거칠기를 줄이는 특수 연신 공정과 결합되어 성형품의 표면 광택(60° 각도에서 측정)은 80~90°에 도달하여 순수 PC의 거울과 같은 광택에 가깝고 섬유 비침이 거의 없습니다.

짧은 유리 섬유로 채워진 PC:
짧은 섬유는 고르게 분산되어 빛의 산란이 미미합니다. 그러나 둥근 섬유 단면은 섬유-수지 계면에서 여전히 약간의 반사를 일으킵니다. 표면 광택은 플레이크 유리 섬유보다 약간 낮으며, 일반적으로 70~80 정도입니다. 섬유의 부유 가시성은 성형 공정에서 더욱 엄격한 관리가 필요합니다.

긴 유리 섬유로 채워진 PC:
장섬유(6~12mm)는 가공 과정에서 국소적인 응집을 형성하는 경향이 있습니다. "골격 효과"로 인해 섬유와 수지의 경계면에 미세한 틈이 생겨 이 부분에서 빛이 난반사됩니다. 표면 광택도는 50~60에 불과하여 약간 무광택 마감이 됩니다. 이 유형은 외관보다 성능이 중요한 엔지니어링 기계 하우징과 같은 기능성 부품에 더 적합합니다.

2. 내면의 힘: 기계적 성능 연구
긴 유리 섬유는 의심할 여지 없이 "강도 챔피언"입니다. 데이터에 따르면 동일한 함량에서 긴 유리 섬유로 강화된 PA는 인장 강도가 20~30% 더 높음 짧은 유리 섬유 복합재보다 노치 충격 강도는 50~60% 더 높습니다. 특히 장기간 하중을 지탱하는 구성품에 적합합니다. 자동차 범퍼 및 풍력 터빈 블레이드 LFT-G의 Verton 장유리섬유 복합소재는 -40°C에서도 충격 강도를 유지할 수 있는데, 이는 단유리섬유로는 달성하기 어려운 성능 수준입니다.

단섬유 유리섬유는 "균형"이 뛰어납니다. 강도는 다소 낮지만 등방성이 우수하여 모든 방향에서 부품의 성능이 균일합니다. 따라서 기어나 커넥터와 같은 정밀 부품에 적합합니다.

플레이크(평평한) 유리 섬유는 측면 인성을 약간 향상시킵니다. 예를 들어, 스마트폰 하우징용 Si-PC 블렌드를 강화하는 데 플레이크 유리 섬유를 사용하면 섬유 돌출과 같은 결함을 방지하면서 낙하 내구성을 40% 높일 수 있습니다.

3. 치수 안정성: 휨 제어의 핵심
긴 유리 섬유: "골격 효과"로 수지를 단단히 고정하여 흐름 방향을 따라 수축을 최소로 줄입니다. 0.15% 그러나 수직 방향의 수축 차이가 상당할 수 있으므로 대형 평판 패널이 뒤틀리기 쉽습니다.

짧은 유리 섬유: 수축이 더 균일하므로 소형에서 중형 부품에 적합합니다.

플레이크(평평한) 유리 섬유: 평평한 구조 덕분에 평면 수축에 대한 균형 잡힌 제어가 가능하므로 자동차 내부 패널에 이상적인 선택입니다.

4. 처리 어려움
장섬유: 섬유가 엉키는 경향이 있어 고성능 사출 성형 장비가 필요합니다. 금형에는 대형 러너와 게이트(≥3mm)가 필요하며, 복잡한 부품에는 사출 압축 성형(ICM), 구조용 폼 성형(SFM), 가스 보조 사출 성형(GAIM)과 같은 저압 공정이 필요할 수 있습니다. 그렇지 않으면 섬유 파손으로 인해 성능이 크게 저하될 수 있습니다.

단섬유 유리섬유 및 플레이크(평평한) 유리섬유: 기존에 확립된 가공 방식을 사용하면 가공이 더 쉽습니다. 표준 사출 성형기로 성형할 수 있으며, 고유동 등급은 0.5mm 두께의 얇은 벽도 충진할 수 있습니다. 플레이크 유리섬유는 표면 외관이 우수하여 높은 금형 온도 없이도 단섬유 유리섬유보다 더 나은 미관을 구현할 수 있습니다.

적용 시나리오: 적절한 유리 섬유를 적절한 위치에 배치
"최고"의 유리 섬유는 없으며, 가장 적합한 선택만이 있을 뿐입니다. 다양한 유형의 유리 섬유가 사용되는 주요 분야를 살펴보겠습니다.

긴 유리 섬유: 산업용 애플리케이션의 "강력한 챔피언"입니다.
자동차 섀시 브래킷, 엔지니어링 기계 하우징, 스키 바인딩 고정 장치처럼 장기간 충격과 하중을 견뎌야 하는 부품에는 장유리섬유가 가장 적합합니다. 케이블 브래킷에 사용되는 장유리섬유 복합재는 지하에서 10년 동안 부식 없이 사용할 수 있어 금속 브래킷의 녹 문제를 완전히 해결합니다. 장유리섬유 강화 플라스틱은 자동차 페달에도 적합합니다.