关于玻璃纤维取向性和异向性.docVIP

關於玻璃纖維的取向性和異向性 眾所周知，工程塑料中有許多玻璃纖維增強品級製品，這種玻璃纖維的取向性和異向性會影響成型品的機械物性和變形。關於玻璃纖維的取向性和異向性，務請各位參照。 ■成型品中的玻璃纖維 　首先請看右圖。這是PBT樹脂 ―― “Duranex3300”的、將其成型品表面放大的電子顯微鏡照片。照片中的白色部分是玻璃纖維，灰色部分是樹脂。在象Duranex 3300這樣的玻璃纖維增強材料中，玻璃纖維以這種形式分散於樹脂內，增強了樹脂的機械特性，特別是強度和剛性。 （附帶說明一下，Duranex 3300配合了30%的玻璃纖維） ※ 白色、細長的物品就是玻璃纖維 ■樹脂的流動與填充料的取向 　下面，對代表性填充料之一的取向 ―― “玻璃纖維的取向”進行說明。所謂取向就是樹脂分子或具有縱橫比（異向性）的填充等材料沿某一特定方向有序排列之意。眾所周知：在右圖那樣的成型品中，如果從左下方的澆口部分澆入，則樹脂幾乎會流成一條直線，玻璃纖維也容易沿著這個方向排列。 ? ※ 因為是細長形狀，所以從澆口出來的樹脂直線前進。 　下面，實際切開成型品，觀察一下它的斷面。從下圖可見：多數玻璃纖維沿著流動方向取向 。 　照片中從長到短呈現有各種玻璃纖維，如下圖所示：這些玻璃纖維沿著多個方向。它表明：雖然是取向，也並非玻璃纖維完全沿著同一個方向，充其量只是沿著同一個方向的比例多而已。 ■影響玻璃纖維取向的因素 　玻璃纖維的取向基本上是沿著樹脂的流向，但是，取向性的強弱受多種因素的影響。人們已知，一般有下列幾種因素： ?注射速度越快，取向性就越強。?厚度越薄，取向性就越強。?厚度厚到一定程度，取向性就發生逆轉。?從寬廣處進入狹窄處的部分，取向性增強。?成型品的表面附近部分取向性強，中心層部分取向性弱。 ■成型收縮率的異向性 　下圖將成型品內部的斷面進行了模式化，其樹脂自左至右流動。　由於澆口位於端末、形狀薄而細長，所以玻璃纖維自左至右沿流動方向取向。在樹脂的流動方向上，由於玻璃纖維的伸張使成型品的收縮受到抑制而導致成型收縮率降低。另一方面，在樹脂流動方向的橫向垂直方向上，由於玻璃纖維的伸張效果小，致使成型收縮率不是很低，從而使成型品收縮率在樹脂流動方向上與樹脂流動方向的橫向垂直方向上產生異向性。 　除了樹脂流動方向和樹脂流動方向的橫向垂直方向之外，在其厚度方向上也會產生異向性。　在上述細長的薄板形狀中，厚度方向上的成型收縮率比樹脂流動方向的橫向垂直方向上還要大。　那麼，各方向上的異向性究竟有多大程度的差異呢？下面的圖表列出了奪鋼GH-25和Fortron 1140A6的成型收縮率數據。我想大家可以看出：樹脂流動方向的成型收縮率比樹脂流動方向的橫向垂直方向小得多。有些材料使用了玻璃纖維一類長徑比較大的填充物，在這種中材料因上述取向而導致的成型收縮率異向性較大，它往往成為變形的一大要素。 ※ 請點擊。 ※ 請點擊。 〈試片形狀〉 ※這裏匯總了其他各品級製品的成型收縮率資料，請參照。 　在實際製品中，樹脂的流動情況非常複雜。由於成型條件會與成型品形狀一同產生影響，請您在設計時預測樹脂的流動情況，在過去經驗和知識的基礎上來判斷強度和收縮率。 ■械物性的異向性 　與成型收縮率一樣，成型品機械方面的特性也受玻璃纖維取向的影響。下面的2個圖表表示了奪鋼GH-25拉伸強度和彎曲強度的異向性。從中可以看出：在流動方向的橫向垂直方向上，成型品的強度（橫向）只有流動方向的80%。如果成型品更薄或更細長，則異向性可能會更強。當然，其結果還因試片的形狀和成型條件的不同而異。 〈試片的切取部位〉 ※ 以薄片澆口製作120×120×3的平板、並使用按圖示角度切取的試片。 下面再向您介紹一個例子。這是由PBT樹脂Duranex3300得到的資料，從中可以看出玻璃纖維取向的角度與拉伸強度和拉伸率之間的關係。 　如上所述，取向不同則物性會有很大不同，所以要考慮取向來進行澆口位置和製品的設計。另外，如果是本公司材料Vectra那樣的結晶聚合物，則不但玻璃纖維會取向，而且樹脂本身也會強烈取向，所以其異向性更加明顯。對於結晶聚合物，在設計時要特別注意。 在實際製品中，樹脂的流動情況非常複雜。由於成型條件與成型品形狀一同產生影響，請您在設計時預測樹脂的流動情況，在以往經驗和知識的基礎上判斷強度和收縮率。