Abstract
短纖強化熱塑性複合材料(SFRTP) 由於可使用傳統的押出機(Extruder)混練(Com-pounding)及射出成型加工而製成許多開關複雜的物件, 程序簡單且價廉的緣故, 因而有取代了許多熱固性材料及金屬材料應用的趨勢。SFRTP 的加工方法可分為混練及成型兩大部分, 混練方式一般常用的方式仍以押出機為主, 因其具有可將樹脂與纖維分散均勻的優點, 故仍成為混練方法的主流。射出成型法是成型法中最重要的一種, 其最大優點是生產周期(Injection Cycle) 短, 可提供較快的混合, 融料溫度容易控制且自動計量, 品質均一, 因而使得機械生產力大增, 產品成本降低。SFRTP 的混練過程中, 纖維切股最初的長度約6mm 左右, 受到螺桿(Screw) 的機械作用, 纖維長度可由小於纖維直徑的長度到數百倍於纖維的長度。射出成型加工中受到融料流動特徵影響, 纖維的配向可能由理想化的二維平面(Two-Dimension) 至三維(3-D) 隨機(Random)配向, 其間變化與加工過程有關。由於纖維長度分布與配向的複雜變化, 對成品機械性質的影響很大, 成品因而具有非均向(Anisotropic) 的力學性質。工程設計與應用上為確實掌握材料之機械性質, 實有必要在設計階段即對於成品機械性質預先評估, 從而設計成品的性能。本文主要探討SFRTP 之纖維長度分布(FLD) 與纖維配向分布(FOD) 對成品彈性模數的影響, 纖維長度分布以統計學上的邊疆分布密度函數來模擬, 纖維配向以修正後的指數密度函數來模擬, 配合模擬積層理論(Quasi-Laminate Theory) 來預測成品的彈性模數。在實驗方面將不同含量下的纖維與樹脂混練(Compounding) 後, 在雙軸滾輸(Two Roll-Mill) 上以熱壓方式制備單向薄層(Unidirectional Ply), 變化其角度方向性的組合後, 以熱壓成形機(Compression Molding) 制成積層(Laminate)試片後, 依ASTM標準下沒試其彈性模數, 配合理論預測結果與實驗值間比較, 以瞭解理論的適用性, 期而實際應用在SFRTP 射出成型品的彈性模數的預測上。