top of page
  • 작성자 사진yelim

플랫 섬유 충전물 사출, 시뮬레이션 가능해져

섬유 강화 열가소성 복합재료는 일반적으로 자동차 산업에서 제품의 기계적 성질을 향상시키고 뒤틀림 변형 문제를 줄이기 위해 사용된다. 기존의 섬유는 일반적으로 막대 모양에 원형 및 다양한 모양의 횡단면을 가지는데, 최근 일본 도쿄의 방직품 및 유리섬유 제조업체 Nitto Boseki (NITTOBO)가 플랫 섬유 기술[1]을 개발하였다. 플랫 섬유의 횡단면은 직사각형에 근접하며, 그 편평율(FR)은 길이를 너비로 나누어 계산한다(그림 1).

그림 1 일반 섬유 및 플랫 섬유

원형 횡단면의 섬유는 일반 섬유로 불린다. 공개된 특허 및 보고서[1]에 따르면, 플랫 섬유(너비 7 µm, 길이 28 µm, FR = 4)로 충전된 열가소성 재료 플레이트의 뒤틀림 변형 상황은 일반 섬유보다 미세하고[2], 그 변형 정도 개선율은 80% 이다.


그러나 현재 플랫 섬유 복합재료에 대한 학술 연구가 매우 적고, 기존의 첨단 기술조차도 플랫 섬유 충전물의 성형 과정을 시뮬레이션할 수 없기 때문에  매우 도전적인 난제가 되었다. 따라서 현재 시급한 과제는 플랫 섬유 복합재료 강화 제품의 이점을 예측할 수 있는 방법을 찾아내는 것이다. Moldex3D 최신 버전은 첨단 플랫 섬유 사출 성형을 시뮬레이션하여 변형 상황을 관찰하고 개선할 수 있다.


다음 사례는 각각 원형 섬유와 플랫 섬유가 포함된 복합재료에 대한 관찰이며, 그 유리 섬유/PP의 농도비는 0wt%이다. 그 중 원형 섬유의 길이 LF는 0.3 mm이고, 섬유 직경은 15 µm, 종횡비는 20이다. 플랫 섬유의 길이 LF는 0.5 mm이고, 편평율FR=4, 길이 Lmin= 7µm , 너비 Lmax  = 28µm 이다.


그림 2의 시뮬레이션 결과에 따르면, 원형 섬유와 비교해서 플랫 섬유의 뒤틀림 변형이 분명하게 개선되었다는 것을 알 수 있다. 또한 그림 3도 플랫 섬유의 X축 유동 길이에 따른 Y방향(두께 방향)의 변위가 원형 섬유보다 60% 감소되었음을 나타낸다. 이를 통해, Moldex3D 소프트웨어가 플랫 섬유의 뒤틀림 변형 현상을 성공적으로 시뮬레이션함에 따라, 플랫 섬유가 첨가된 열가소성 재료가 앞으로 더 광범위하게 응용될 수 있다는 것을 설명하였다 [3].


그림 2 원형 섬유(상단 그림)와 플랫 섬유(하단 그림)의 뒤틀림 시뮬레이션 결과 비교

그림 3 원형 섬유와 플랫 섬유의 Y방향 변위 비교

Reference Source:


[1] Nitto Boseki (NITTOBO) Co., Ltd. in Japan https://www.nittobo.co.jp/business/glassfiber/frtp/hisff.htm



[3] Novel ‘Flat’ Fiberglass Enhances Injection Molded TP Composites https://www.ptonline.com/articles/novel-flat-fiberglass-enhances-injection-molded-tp-composites

 

쩡환창(曾煥錩) 박사 코어테크 시스템 (Moldex3D) 연구개발부 프로젝트 매니저


타이완교통대학 응용화학 박사로 폴리머 유변학, 고분자 복합재료 가공 및 분자 사뮬레이션 전공. 새로운 섬유 배향 방식 연구 성과로 미국 특허 획득 및 세계 유수의 고분자 유변학 저널Journal of Rheology® 2016에 게재.
 
조회수 89회댓글 0개

최근 게시물

전체 보기

Comentários


제품에 관심이 있으신가요?
bottom of page