長繊維強化熱可塑性プラスチックをどのように成形するか?

長繊維強化熱可塑性プラスチック (LFRT) は、高い機械的特性を備えた射出成形用途に使用されています。LFRT テクノロジーは優れた強度、剛性、衝撃特性を提供できますが、この材料の加工方法は、最終部品がどのような性能を達成できるかを決定する上で重要な役割を果たします。

LFRT の成形を成功させるには、LFRT の独特の特性のいくつかを理解する必要があります。LFRT と従来の強化熱可塑性プラスチックの違いを理解することで、LFRT の価値と可能性を最大化するための装置、設計、加工技術の開発が促進されました。

LFRT と従来のショートカットおよび短ガラス繊維強化複合材料との違いは、繊維の長さです。LFRT では、繊維の長さはペレットの長さと同じです。これは、ほとんどの LFRT がせん断配合ではなく引抜成形によって製造されるためです。

LFRT の製造では、ガラス繊維撚りを解いたロービングは、まずコーティング用のダイスに引き込まれ、樹脂が含浸されます。この連続強化プラスチックストリップは、金型から出た後、細断またはペレット化され、通常は 10 ～ 12 mm の長さに切断されます。対照的に、従来の短ガラス繊維複合材料には長さ 3 ～ 4 mm のチョップドファイバーのみが含まれており、その長さはせん断押出機でさらに 2 mm 未満に短縮されます。

LFRT ペレットの繊維長は、LFRT の機械的特性の向上に役立ちます。剛性を維持しながら耐衝撃性や靭性が向上します。繊維が成形プロセス中にその長さを維持している限り、超高度な機械的特性を提供する「内部骨格」を形成します。ただし、成形プロセスが不十分だと、長繊維製品が短繊維材料になってしまう可能性があります。成形時に繊維の長さが損なわれると、必要な性能を発揮できなくなります。

LFRT 成形中に繊維の長さを維持するには、射出成形機、コンポーネントと金型の設計、および加工条件という 3 つの重要な側面を考慮する必要があります。

1. 設備に関する注意事項

LFRT 加工に関してよく聞かれる質問の 1 つは、「既存の射出成形装置を使用してこれらの材料を成形することは可能ですか」というものです。ほとんどの場合、短繊維複合材料の形成に使用される装置は、LFRT の形成にも使用できます。一般的な短繊維成形装置は、ほとんどの LFRT コンポーネントおよび製品に十分対応できますが、装置をいくつか変更すると、繊維の長さを維持するのに役立ちます。

典型的な「供給-圧縮-計量」セクションを備えた汎用スクリューは、このプロセスに非常に適しており、計量セクションの圧縮率を下げることによってファイバーの破壊せん断を軽減できます。計量部の圧縮率は約 2:1 で、LFRT 製品に最適です。LFRT の摩耗は従来のチョップド グラスファイバー強化熱可塑性プラスチックほど大きくないため、ネジ、バレル、その他の部品を製造するために特殊な合金を使用する必要はありません。

設計の見直しから恩恵を受ける可能性のあるもう 1 つの機器は、ノズル チップです。一部の熱可塑性樹脂材料は、逆テーパーのノズル チップを使用すると加工しやすく、材料が金型キャビティに射出されるときに高度のせん断が発生する可能性があります。しかし、このノズルチップは長繊維複合材料の繊維長を大幅に短縮することができる。したがって、100%「フリーフロー」設計の溝付きノズルチップ/バルブアセンブリを使用することをお勧めします。これにより、長い繊維がノズルを通過して部品に流入しやすくなります。

また、ノズルとゲート穴の直径は5.5mのルーズサイズが必要です。

m (0.250 インチ) 以上であり、鋭いエッジがあってはなりません。材料が射出成形機内をどのように流れるかを理解し、せん断によって繊維が破壊される場所を判断することが重要です。

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