長繊維強化ポリマー（LFRP） - 原理とベストプラクティス

この記事では、長繊維強化ポリマー (LFRP) を処理するための基本原理とベスト プラクティスを紹介します。これには、繊維の長さを維持し、要求の厳しいアプリケーションでパフォーマンスを最大化するための実用的なヒントも含まれます。

繊維強化の概要

ガラス繊維や炭素繊維、長繊維や短繊維を添加することで、熱可塑性プラスチックの機械的および構造的性能が向上します。短繊維と長繊維の主な違いは、繊維の加工度にあります

• 短繊維： 加工が容易ですが、強度と重量の比は低くなります。 長繊維：
• 慎重な取り扱いが必要ですが、強度、靭性、耐疲労性、寸法安定性が大幅に向上します。 繊維の長さを維持し、完璧を期待しない

複合材料の性能を最適化するには、繊維の長さが非常に重要です。繊維が破断すると強度と靭性が低下し、長繊維の利点が損なわれる可能性があります。繊維の破断の原因には以下が含まれます。

不適切な取り扱い

• 設計不良の工具または金型
• 最適化されていない加工設備と条件
• 長繊維材料

は、通常、プルトルージョン法で製造されます。 連続繊維ロービングを含浸ダイに通します

• 樹脂が繊維を完全にコーティングして結合します。
• 繊維は一方向に強化されたペレット（約 12 mm）に切り刻まれます。
• 左：樹脂除去後の短繊維｜中央：射出成形品｜右：長繊維構造

長繊維強化複合材料の利点

高い強度対重量比

• 耐衝撃性の向上
• 疲労寿命の延長
• より広い熱安定性
• 優れた寸法安定性
• 炭素繊維複合材

金属の代替が可能 鋼鉄より70%軽量

• アルミニウムより40%軽量
• 一般的なベース樹脂：

PA/ナイロン、PP、ETPU、PEEK、PPA、PEI 繊維含有量：

ガラスの場合は最大70％、カーボン（PP、PA、TPU）の場合は最大60％ 半結晶性樹脂は非晶質樹脂よりも繊維強化に適しています。

LFRPの処理に関する重要な考慮事項

1. 金型材料と設計

標準金型鋼 (P20) が適しています。耐久性をさらに高めるには、H13 または A9 鋼を使用してください。

• 繊維せん断を低減するため、小径ゲートの使用は避けてください。幅広の扇形ゲートまたは円形ゲートの使用を推奨します。
• ランナーの鋭角を避けてください。より大きな通気口は許容されます。
• 2. 成形装置

標準的な射出成形機は、わずかな調整でLFRPを成形できます

• 推奨: 低圧/汎用ネジ、最小 5.6 mm のノズル、テーパー/ナイロン ノズルは避けてください。
• 過度のせん断や滞留時間を防ぐため、ショット容量の 60 ～ 70% のみを充填します。
• 3. 成形条件

反り変形とクリープ

• 長繊維は短繊維に比べて反り変形とクリープ変形を低減します。ゲート配置と部品設計を最適化し、歪みを最小限に抑えます 乾燥：
• 露点-40℃の除湿乾燥機を使用してください。 供給：
• フィルター付きの空気輸送。急な曲がりは避けてください 成形：
• スクリューせん断と背圧を最小限に抑え、粉砕された再生材を避けてください。 射出速度と圧力：
• 繊維含有量が多い場合は低速（25.4～50.8 mm/秒）で、サプライヤー推奨の範囲内で調整してください。 部品設計ガイドライン

Part Design Guidelines

• 流れ方向に沿って繊維の配列を促進します。
• 均一な壁の厚さ: 最小 1.524 mm、最適 3.175 mm、5.08 mm を超えると位置合わせが減少します。
• リブのない長くて平らな部分は避けてください。
• 溶接ラインを戦略的に配置します。繊維によって溶接ラインが強化されます。

長繊維の利点を維持

標準的な樹脂／短繊維処理ガイドラインを調整してください。不適切な取り扱い、金型設計、または装置のセットアップは、高強度および高靭性の利点を低下または消失させる可能性があります。ベストプラクティスに従うことで、長繊維材料の高コストを正当化し、性能を確保できます。