Xiamen LFT Composite Plastic Co.,LTD는 2009년에 설립되었으며 제품 연구 개발, R&D, 생산 및 판매 마케팅을 통합하는 장섬유 강화 열가소성 재료의 세계적인 브랜드 공급업체입니다. 당사의 LFT 제품은 ISO9001&16949 시스템 인증을 통과했으며 자동차, 군사 부품 및 총기, 항공우주, 신에너지, 의료 장비, 풍력 에너지, 스포츠 장비 등의 분야를 포괄하는 많은 국가 상표 및 특허를 획득했습니다.

장섬유 강화 열가소성 수지(LFRT)는 높은 기계적 성능의 사출 성형 분야에 사용되고 있습니다. LFRT 기술은 우수한 강도, 강성 및 충격 특성을 제공하지만 이 재료가 처리되는 방식은 최종 부품에서 어떤 특성을 얻을 수 있는지 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

LFRT를 성공적으로 성형하려면 고유한 특성 중 일부를 이해하는 것이 필수적입니다. LFRT와 기존 강화 열가소성 수지의 차이점을 이해함으로써 LFRT의 가치와 잠재력을 극대화할 수 있는 장비, 설계 및 가공 기술이 개발되었습니다.

LFRT와 기존의 짧은 유리섬유 강화 컴파운드의 차이점은 섬유의 길이입니다. LFRT에서는 섬유의 길이가 펠렛의 길이와 동일합니다. 이는 대부분의 LFRT가 전단 블렌딩이 아닌 인발 성형 공정을 통해 생산되기 때문입니다.

LFRT 제조에서는 꼬이지 않은 유리 섬유의 연속 토우가 먼저 코팅 및 수지 함침을 위해 다이 헤드로 유입되고, 다이 헤드에서 나온 후 이 강화 플라스틱의 연속 스트립은 일반적으로 짧게 자르거나 펠릿화됩니다. 길이는 10~12mm입니다. 이에 반해, 기존의 유리섬유 단섬유 복합재는 길이가 3~4mm인 단섬유만을 함유하고 있으며, 전단압출기에서 이를 2mm 미만으로 줄인다.

LFRT 펠릿의 섬유 길이는 LFRT의 기계적 특성을 개선하는 데 도움이 됩니다. 즉, 강성을 유지하면서 내충격성 또는 인성이 증가합니다. 성형 공정 중에 섬유가 길이를 유지하는 한, 섬유는 탁월한 기계적 특성을 제공하는 "내부 골격"을 형성합니다. 그러나 성형 공정이 좋지 않으면 장섬유 제품이 단섬유 소재로 바뀔 수 있습니다. 성형 공정 중에 섬유의 길이가 손상되면 원하는 수준의 성능을 달성할 수 없습니다.

LFRT 성형 공정에서 섬유 길이를 유지하기 위해 고려해야 할 세 가지 중요한 측면은 사출 성형기, 부품 및 금형 설계, 가공 조건입니다.

나. 장비 고려사항

LFRT 가공에 관해 자주 묻는 질문은 기존 사출 성형 장비로 이러한 재료를 성형할 수 있는지 여부입니다. 대부분의 경우 스테이플 섬유 복합재 성형에 사용되는 장비는 LFRT 성형에도 사용할 수 있으며 일반적인 스테이플 섬유 성형 장비는 대부분의 LFRT 부품 및 제품에 적합하지만 섬유 길이를 더 잘 유지하는 데 도움이 되도록 장비를 일부 수정할 수 있습니다. .

전형적인 "공급-압축-계량" 섹션을 갖춘 범용 스크류가 이 공정에 매우 적합하며, 계량 섹션에서 압축비를 낮춤으로써 파괴적인 섬유 전단을 줄일 수 있습니다. LFRT 제품에는 약 2:1의 계량 압축 비율이 최적입니다. LFRT는 기존의 단축 유리섬유 강화 열가소성 수지만큼 마모가 적기 때문에 나사, 배럴 및 기타 부품을 특수 금속 합금으로 제조할 필요가 없습니다.

설계 검토를 통해 이점을 얻을 수 있는 또 다른 장비는 노즐 팁입니다. 일부 열가소성 재료는 재료가 금형 캐비티에 주입될 때 높은 전단력을 생성하는 역 테이퍼 노즐 팁을 사용하여 가공하기가 더 쉽습니다. 그러나 이 노즐 팁은 장섬유 복합재의 섬유 길이를 크게 줄일 수 있습니다. 따라서 긴 섬유가 노즐을 통해 부품으로 쉽게 통과할 수 있도록 하는 100% "자유 흐름" 설계의 슬롯형 노즐 팁/밸브 어셈블리를 사용하는 것이 좋습니다.

또한, 노즐과 게이트 구멍의 직경은 5.5mm(0.250in) 이상이고 날카로운 모서리가 없어야 합니다. 재료가 사출 성형 장비를 통해 어떻게 흐르는지 이해하고 전단이 섬유를 분해하는 위치를 결정하는 것이 중요합니다.

II. 부품 및 금형설계

좋은 부품과 금형 설계도 LFRT의 섬유 길이를 유지하는 데 큰 도움이 됩니다. 리브 라인, 탭 및 기타 기능을 포함하여 부품 가장자리 주변의 날카로운 모서리를 제거하면 성형 부품에 불필요한 응력이 가해지는 것을 방지하고 섬유 마모가 줄어듭니다.

부품은 균일하고 일관된 벽 두께를 갖는 공칭 벽 설계이어야 합니다. 벽 두께의 큰 변화로 인해 부품의 충전이 일관되지 않고 원치 않는 섬유 방향이 발생할 수 있습니다. 부품이 더 두껍거나 얇아야 하는 경우 벽 두께의 갑작스러운 변화를 피하여 섬유를 손상시키고 응력 집중의 원인이 될 수 있는 고전단 영역의 형성을 방지하십시오. 일반적으로 두꺼운 벽의 게이트를 열고 얇은 부분으로 흘러 들어가도록 하되, 채우기 끝 부분은 얇은 부분에 유지하십시오.

일반적으로 우수한 플라스틱 설계 원칙에 따르면 벽 두께를 4mm(0.160인치) 미만으로 유지하면 흐름이 균일하고 움푹 들어가거나 찌그러질 가능성이 줄어듭니다. LFRT 복합재의 경우 최적의 벽 두께는 일반적으로 약 3mm(0.120in)이고 최소 두께는 2mm(0.080in)입니다. 벽 두께가 2mm 미만인 경우 재료가 금형에 들어갈 때 섬유가 파손될 가능성이 높습니다.

부품은 디자인의 한 측면일 뿐입니다. 재료가 금형에 어떻게 들어가는지 고려하는 것도 중요합니다. 러너와 게이트가 재료를 캐비티 안으로 안내할 때 적절한 설계 없이는 해당 영역에서 상당한 양의 섬유 파손이 발생할 수 있습니다.

LFRT 복합재 성형용 금형을 설계할 때 최소 직경이 5.5mm(0.250in)인 완전히 둥근 러너가 최적입니다. 완전히 둥근 러너가 아닌 모든 형태의 러너는 모서리가 날카로우며 성형 과정에서 응력을 추가하여 유리 섬유 강화재를 손상시킬 수 있습니다. 개방형 게이트가 있는 핫 러너 시스템이 허용됩니다.

게이트의 최소 두께는 2mm(0.080in)여야 합니다. 가능하다면 캐비티 안으로의 재료 흐름을 방해하지 않는 가장자리를 따라 게이트를 배치하십시오. 부품 표면의 게이트는 기계적 특성을 저하시키는 섬유 파손의 시작을 방지하기 위해 90° 회전해야 합니다.

마지막으로 융착선의 위치에 주의를 기울이고, 부품을 사용할 때 하중(또는 응력)을 받게 되는 부위에 융착선이 어떤 영향을 미치는지 아는 것이 중요합니다. 적절한 게이트 레이아웃을 통해 응력 수준이 더 낮을 것으로 예상되는 영역으로 융합 라인을 이동해야 합니다.

컴퓨터화된 금형 충진 분석은 이러한 융합 라인의 위치를 ​​결정하는 데 도움이 될 수 있습니다. 구조 유한 요소 분석(FEA)을 사용하면 높은 응력 위치와 금형 충진 분석에서 식별된 융합선 위치를 비교할 수 있습니다.

이러한 부품 및 금형 설계는 단지 권장 사항일 뿐입니다. 좋은 성능을 달성하기 위해 LFRT 복합체를 활용하는 얇은 벽, 벽 두께 변화, 섬세하거나 미세한 특징을 가진 부품의 예가 많이 있습니다. 그러나 이러한 권장 사항에서 벗어나면 LFRT의 모든 이점을 실현하는 데 더 많은 시간과 노력이 소요됩니다.

III. 가공조건

가공 조건은 LFRT의 성공에 매우 중요합니다. 올바른 가공 조건이 있으면 범용 사출 성형기와 적절하게 설계된 금형을 사용하여 우수한 LFRT 부품을 준비하는 것이 가능합니다. 즉, 장비와 금형 설계가 적절하더라도 가공 조건이 좋지 않으면 섬유 길이가 손상될 수 있습니다. 이를 위해서는 성형 과정에서 섬유가 무엇을 접하게 되는지 이해하고 과도한 섬유 전단을 일으키는 영역을 식별해야 합니다.

먼저 배압을 모니터링하십시오. 배압이 높으면 재료에 큰 전단력이 발생하여 섬유 길이가 줄어듭니다. 0 배압에서 시작하여 공급 중에 스크류가 균일하게 복귀하는 지점까지만 증가시키는 것을 고려하면 일반적으로 1.5~2.5bar(20~50psi)의 배압이면 일관된 공급을 얻기에 충분합니다.

높은 스크류 속도도 해로운 영향을 미칩니다. 스크류 회전 속도가 빠를수록 고형물과 녹지 않은 재료가 스크류의 압축 부분으로 들어가 섬유 손상을 일으킬 가능성이 높아집니다. 배압에 대한 권장 사항과 유사하게 속도는 충전된 나사를 안정화하는 데 필요한 최소 수준까지 가능한 한 낮게 유지되어야 합니다. LFRT 복합재를 성형할 때는 일반적으로 30~70r/min의 스크류 속도를 사용합니다.

사출 성형 중에 용융은 전단력과 열이라는 두 가지 요인이 함께 작용하여 발생합니다. 목표는 전단력을 줄여 LFRT의 섬유 길이를 보존하는 것이므로 더 많은 열이 필요합니다. 수지 시스템에 따라 LFRT 컴파운드가 처리되는 온도는 일반적으로 기존 성형 컴파운드보다 10~30°C 더 높습니다.

그러나 단순히 배럴 온도를 전반적으로 높이기 전에 역 배럴 온도 분포에 유의하십시오. 일반적으로 재료가 호퍼에서 노즐로 이동함에 따라 배럴 온도가 상승합니다. 그러나 LFRT의 경우 호퍼 ​​온도를 더 높이는 것이 좋습니다. 온도 분포를 반전시키면 LFRT 펠릿이 고전단 스크류의 압축 섹션에 들어가기 전에 부드러워지고 녹게 되어 섬유 길이 유지가 용이해집니다.

처리에 대한 마지막 참고 사항은 재사용된 재료의 활용과 관련됩니다. 성형 부품이나 스프루를 연삭하면 일반적으로 섬유 길이가 짧아지므로 재사용 재료를 추가하면 전체 섬유 길이에 영향을 미칠 수 있습니다. 기계적 특성을 크게 저하시키지 않기 위해 권장되는 재생 재료의 최대량은 5%입니다. 재생량이 많을수록 충격 강도와 같은 기계적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.