輕量化、高強度、平價化的完美結合,纖維複合材料開創新商機
複合材料一般的定義為,兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成,
其可將不同材料的優點保留,並增加材料的一些特性。
有關複合材料的原理、性能及應用可參考這篇文章:
近年來因節能與環保的需求,輕量化成為必然的趨勢,纖維複合材料成為主流,
因此,這篇要跟你分享「纖維複合材料」是高強度、輕量化、平價化的最佳材料選擇!
在塑膠產業上,由於高分子纖維複合材料具有優異性能,應用範圍非常廣泛,
纖維複合材料因其密度低、剛性高、耐腐蝕且具高度方向性,可依力學需求進行設計,
應用領域從傳統的 運動器材高爾夫球桿、羽毛球拍、腳踏車,
也擴展至航太、風機葉片、鞋材、汽車內裝飾、智慧機械、3C組件、建材、高壓容器等 工業產品。
纖維複合材料優良的成型性、可做出複雜幾何變化的結構以及便宜親民的價格,
還具備了和輕金屬競爭的能力。
一、什麼是纖維複合材料?
纖維複合材料主要由補強材料(Reinforcement)與基材(Matrix)所組成,
「補強材料」通常擁有高強度與高勁度,負責承受整體複合材料之外加負載;
「基材」則負責傳遞負載並將補強材料黏著固定。
1. 「補強材料」的型態有顆粒、纖維等,最常用的為纖維補強材料,
如玻璃纖維(Glass Fiber)、克維拉纖維(Kevlar)及碳纖維(Carbon Fiber),
2.「基材」則包括熱固性及熱塑性的高分子材料,
熱固性樹脂:環氧樹脂(Epoxy)、酚醛樹脂(Phenolic)、不飽和聚酯樹脂(Unsaturated Polyester);
熱塑性樹脂:聚丙烯(PP)、聚碳酸脂(PC)、尼龍(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚二醚酮(PEEK)等。
二、纖維複合材料的優點
纖維複合材料具有強度高、質量輕、耐酸鹼、耐候性佳的特性,
與樹脂基材搭配後其比強度(密度與拉伸強度之比)比鋼高5倍、
比鋁合金高4倍,比鈦合金高3.5倍,
逐漸有取代輕金屬(鋁、鎂、鈦合金)的趨勢。
如:碳纖維在未含浸樹脂前,和一般織布一樣柔軟,
與樹脂結合後,堅硬程度甚至可以取代鋼筋作為建築材料。
因此碳纖維作為汽車材料,最大的優點是質量輕、強度大,
重量僅相當於鋼材的20%~30%,硬度卻是鋼材的10倍以上。
三、環保問題,讓「熱塑性複合材料」成為未來主流
目前大多纖維複合材料都是以「熱固性的環氧樹脂」為基材,
但回收問題,長久以來受到忽視,
都以堆置或掩埋為主,其他處理方式如燃燒或再分解,
有可能產生有毒廢氣、廢液。
在國際上包括德國巴斯夫、日本東麗也在發展「熱塑性複合材料」,
跟熱固性的複合材料不同!
熱塑性不會加入環氧樹脂等化學原料,
靠的是加工技術以及化學配方,把不同材質的材料複合在一起,
循環回收再利用性相對比較高。
根據美國市調公司MarketsandMarkets發布的《熱塑性複合材料市場》報告,
從2015到2020年,熱塑性複合材料年成長率將達到6.5%,
到了2020年,熱塑性複合材料製品市場將達到99億美元,
複合材料循環經濟正在蓬勃發展。
現階段台灣,對於熱塑性複合材料的經驗較欠缺、以及材料開發技術也較缺少,
因此本公司開發出一款「熱塑性的纖維貼合膜」,
適合與各種纖維熱壓貼合,成為一體成型的複合材料
讓複合材料達到輕量化、高強度、平價化的最佳完美結合。
此「熱塑性的纖維貼合膜」有哪3大優勢呢?
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✔ 適用於和纖維熱壓貼合。
✔ 輕量化高強度。
✔ 環保可回收。
✔ 優異的耐衝擊與韌性。
1. PP纖維貼合膜
2. 玻璃纖維貼合膜
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引述資料來源:
1.纖維複合材料—輕量化高強度的最佳選擇 (工業材料雜誌363期 技術主編:邱秋燕)
2.台灣橡膠輸送帶隱形冠軍,為何改賣行李箱?(天下雜誌,文:呂國禎 , 責任編輯:黃韻庭)
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