【正文】 ilanes、titanatesl 改善聚合物與纖維界面之鍵結(jié)力抗燃劑氯、溴、硫、金屬鹽l 降低燃燒發(fā)生率及擴散速度混合填充料碳酸鈣、硅、黏土l 降低材料成本塑化劑單體液體、低分子量材料l 改善熔膠的流動性l 加強撓曲性著色劑（色料或染料）金屬氧化物、鉻酸鹽、碳黑l 提供耐久的顏色l 防止熱裂解或紫外線造成裂解發(fā)泡劑氣體、氮復合物、聯(lián)氨衍生物l 造成孔穴組織以降低材料密度第四章 塑料如何流動？熔融的熱塑性塑料呈現(xiàn)黏彈性行為(viscoelastic behavior)，亦即黏性流體與彈性固體的流動特性組合。假設(shè)聚合物與纖維之間具有良好的結(jié)合力，則沿著纖維方向的強度會大幅提升。F)頂出溫度(176。表 34 常用樹脂的建議熔膠溫度與模具溫度材料名稱流動性質(zhì)熔膠溫度(176。? 改善耐熱性。通常，強化纖維可以提升聚合物的機械性質(zhì)，而特定的填充料則用來增加模數(shù)。環(huán)氧樹脂頁: 2酚醛樹脂都是常見的熱固性塑料。　　熱固性塑料通常以液態(tài)的單體—聚合物混合料，或部份聚合的成形復合物販售。在成形過程中，熱固性塑料以熱或化學聚合反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。33 熱固性塑料 　 熱固性塑料也稱為熱硬化塑料，于加熱之初會軟化，而后分子間產(chǎn)生化學鍵結(jié)，造成高度連聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖33所示。（半）結(jié)晶性塑料就像冰塊一樣具有明確的熔點，玻璃轉(zhuǎn)移溫度則不明顯，通常低于是溫，抗化學性及耐熱性佳、潤滑性良好、吸濕性低、收縮率高。當冷卻到熔點以下時，分子形成規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)，使其流動性變差?！　〕涮钅Ｑ〞r，不定形塑料的分子鏈會沿著熔膠流動方向拉伸，分子鏈與冷模壁接觸急冷而凍結(jié)；凝固層將塑件內(nèi)層與模壁隔離，使塑件內(nèi)層冷卻速率較慢，有足夠時間將分子鏈回復卷曲。不定形塑料維持這種糾纏雜亂的配向性而無視于狀態(tài)的改變。分子在液相呈現(xiàn)雜亂的配向性，在固相則形成緊密堆砌的晶體?！　崴苄运芰现杏挚梢詤^(qū)分為不定形塑料和結(jié)晶性塑料，其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)如表33。實用上，經(jīng)常會提及合金塑料和工程塑料等熱塑性塑料的術(shù)語。與熱固性塑料比較，熱塑性塑料通常具有較高的耐沖擊強度，容易加工，對復雜設(shè)計有較好的適應(yīng)性。線狀或分枝狀的長分子鏈有側(cè)鏈或官能基，而且不與其它聚合物分子相連接，結(jié)果，熱塑性塑料可以重復地加熱而軟化，冷卻而凝固。˙較好的機械強度。˙無裂解時，交聯(lián)后無法再軟化。添加物填充料和補強劑是直接與塑料性質(zhì)和性能相關(guān)的其它分類方法。表32列出熱塑性塑料與熱固性塑料相關(guān)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之整理。ABS是最早期的一種成功混合物，它結(jié)合了各個成分聚合物的耐化學性、韌性(toughness)以及剛性(rigidity)。表31 塑料材料與金屬、陶瓷材料之特性比較特性優(yōu)點缺點低熔點容易加工成形使用溫度范圍窄高拉伸率Low brittleness高潛變強度和低降伏強度低密度成品輕結(jié)構(gòu)強度低低熱傳導性隔熱性佳散熱性差低導電性優(yōu)良的絕緣體不導電著色容易不必在成品著色顏色比對不易溶劑之敏感性可應(yīng)用為溶液(solution)可能被溶劑(solvent)影響可燃性廢料可以燃燒可能產(chǎn)生煙害(fumes or fire hazards)透光性可以產(chǎn)生透明塑件因陽光照射而劣化　　將數(shù)種聚合物混合，或是將聚合物與其它材料、補強劑復合，可以改變其物理性質(zhì)、機械性質(zhì)和材料之成本。鋼的模數(shù)為210 GPa?！?良好的絕緣性和隔熱性。 ☆ 易加工程復雜形狀。圖31 塑料之分類圖32 塑料之加工制程塑料通常具有下列特性： ? 低強度與低韌性（玻纖強化塑料則可以達到高強度與高韌性） ? 原料豐富，價格低廉。例如，聚合物熔膠的黏滯性（亦即流動阻力）隨著分子量增加而增加，隨著溫度上升而降低。雖然“塑料”可以泛指聚合物或樹脂，塑料一般是指添加了塑化劑、安定劑、填充料或是其它改善性能及成形性之聚合物系統(tǒng)，還包括橡膠、纖維、黏著劑與表面涂料。高分子材料依照分子量和分子結(jié)構(gòu)的差異，也造成不同物性的塑料。(3) 其它的二次加工　　其它的二次加工包括：l 上漆l 硬鍍l 金屬層／遮蔽層l 表面處理l 退火l 車削第三章 什么是塑料？塑料(plastics)是一種簡單的單體(monomers)經(jīng)由化學聚合反應(yīng)(polymerization)而成的長鏈狀高分子聚合物(polymers)。25 二次加工　　塑件頂出之后，切除熔膠輸送系統(tǒng)（豎澆道、流道、澆口）的加工稱為二次加工。改善dead time的方法包括：?統(tǒng)計法—例如control charts、田口法。(10) 開模時間（moldopening time，也稱為dead time）開模時間包括打開模具、頂出塑件和關(guān)閉模具的時間。兩段式加壓可以應(yīng)用在一些制程，第一階段的高壓進行充填，第二段則以較低壓力進行保壓。(7) 射出和保壓壓力射出壓力的上限是射出機的容量、鎖模力和模具的結(jié)構(gòu)。影響熔膠溫度和模具溫度的一些因素包括： ?射出量(shot size)—大射出量需要較高的模具溫度。有些射出成形需要冷卻或冷凝，有些則需要加熱模具以控制結(jié)晶度(crystallization)和熱應(yīng)力。所以，模具溫度應(yīng)該是在熔膠的流動性與模具溫度之間作折衷選擇。通常選擇高于軟化溫度、低于樹脂之熔點做為熔膠溫度，以免過熱而裂解。假如允許螺桿行程設(shè)為最大值，緩沖量為零，螺桿將前進至碰到噴嘴后才停止。新進的研究方向嘗試控制射出量，控制螺桿動作和止回閥(check valve)關(guān)閉的時間，以達到控制組件尺寸的目的。雖然最佳的充填速度取決于塑件的幾何形狀、澆口尺寸和熔膠溫度，但大多數(shù)情況會將熔膠盡速射入模穴。對于大部份的工程塑料，應(yīng)該在塑件設(shè)計的技術(shù)條件和制程允許的經(jīng)濟條件下，設(shè)定為最快的射出速度。當射出機準備要射出時，螺桿將前端的塑料推入模穴，射出的塑料在模具內(nèi)冷卻后，射出機再進入螺桿倒退階段，重新開始一個循環(huán)?！榱诉M一步說明制程循環(huán)中的射出機動作，圖29畫出不同階段的油壓缸壓力、模穴壓力、公母模分隔距離與螺桿位置的示意圖，其中編號表示：圖29 典型的射出成形機之動作循環(huán)和各動作所占的時間比例1 充填（射出階段）2 保壓與冷卻3 開啟模具4 頂出塑件5 關(guān)閉鎖具射出成形的周期時間根據(jù)制程的塑件重量、肉厚、塑料性質(zhì)、機器設(shè)定參數(shù)而改變。冷卻時間在整個成形周期占非常高的比例，大約80%，成形品的冷卻時間依照塑料性質(zhì)、成形品的形狀、大小、尺寸、精度而有不同。良好的充填決定于塑料組件設(shè)計、澆口位置和良好的排氣。(6) 開閉模具，以開始下一個循環(huán)，如圖28(f)。(2) 與柱塞式射出機相同地，推進回轉(zhuǎn)式螺桿以充填模穴，如圖28(b)。熱流道（Hot runner或無流道runnerless）成形制程維持流道于高溫，使其內(nèi)之熔膠維持在熔融狀態(tài)。圖27 射出成形系統(tǒng)包括熔膠輸送系統(tǒng)及成形塑件。215 鎖模系統(tǒng)鎖模系統(tǒng)用來開啟／關(guān)閉模具，支撐與移動模具組件，產(chǎn)生足夠的力量以防止模具被射出壓力推開。油壓系統(tǒng)的組件包括幫浦、閥、油壓馬達、油壓管件、油壓接頭及油壓槽等。(2) 三板模三板模通常應(yīng)用于澆口遠離塑件邊緣的設(shè)計，其流道是設(shè)計在分隔公模與母模的脫料板(stripper plate))上，如圖26所示。固定安裝板連接到成形機料筒一側(cè)，并經(jīng)由導桿與移動模板相接。212 模具系統(tǒng)模具系統(tǒng)包括了導桿(tie bars)、固定模板(stationary platen)、移動模板(movable platen)、和容納模穴、豎澆道、流道系統(tǒng)、頂出銷和冷卻管路的模板(molding plates)，如圖25所示。當料筒移到最前端的成形位置，其噴嘴外徑必須包覆在豎澆道定位環(huán)內(nèi)，構(gòu)成密封。圖23 回轉(zhuǎn)式螺桿之進料區(qū)、壓縮區(qū)、和計量區(qū)。(1) 料斗熱塑性塑料通常以小顆粒供應(yīng)成形廠。21 射出機組件典型的射出成形機如圖21所示，主要包括了射出系統(tǒng)(injection system)、模具系統(tǒng)(mold system)、油壓系統(tǒng)(hydraulic system)、控制系統(tǒng)(trol system)、和鎖模系統(tǒng)(clamping system)等五個單元。第二章 射出成形機　　就熱塑性塑料(thermoplastics)而言，射出成形機將塑料顆粒材料經(jīng)由熔融、射出、保壓、冷卻等循環(huán)，轉(zhuǎn)變成最終的塑件。使用此法的軟件如MPI。3D模流分析技術(shù)的主要問題在于計算量非常大、計算的穩(wěn)定性問題和網(wǎng)格品質(zhì)造成數(shù)值收斂性的問題。目前，市面上可以看到的塑料射出成形仿真軟件如下表：軟件名稱開發(fā)單位CMOLD. (美國)MOLDFLOWMoldflow PTY (澳洲)SIMUFLOWGratfek Inc. (美國)TM ConceptPlastics amp。加以90%的塑料成品都是所謂的薄件，佐以應(yīng)用的實務(wù)經(jīng)驗，再結(jié)合專家系統(tǒng)。塑料射出模流分析所需的專業(yè)知識包括： ?材料特性—塑料之材料科學與物理性質(zhì)、模具材料和冷卻劑等相關(guān)知識。13 模流分析及薄殼理論塑料射出成形之模流分析系應(yīng)用質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒方程式，配合高分子材料的流變理論和數(shù)值求解法所建立的一套描述塑料射出成形之熱力歷程與充填／保壓行為模式，經(jīng)由人性化接口的顯示，以獲知塑料在模穴內(nèi)的速度、應(yīng)力、壓力、溫度等參數(shù)之分布，塑件冷卻凝固以及翹曲變形的行為，并且可能進一步探討成形之參數(shù)及模具設(shè)計參數(shù)等關(guān)系。圖11 回轉(zhuǎn)式螺桿射出機　　射出成形制程最初僅僅應(yīng)用于熱塑性塑料，隨著人類對于材料性質(zhì)的了解、成形設(shè)備的改良、和工業(yè)上特殊需求等因素，使射出成形制程大大地擴張了應(yīng)用范圍?，F(xiàn)今的射出機，除了控制系統(tǒng)與機器功能有顯著改善以外，從柱塞式機構(gòu)改變?yōu)榛剞D(zhuǎn)式螺桿是射出成形機最主要的發(fā)展。射出成形所生產(chǎn)的塑件通常只須少量的二次加工／組合、甚至不需要二次加工／組合?！　∷芰仙涑龀尚?injection molding)是將熔融塑料材料壓擠進入模穴，制作出所設(shè)計形狀之塑件的一個循環(huán)制程。?相關(guān)技術(shù)人員的養(yǎng)成。應(yīng)用CAE軟件必須注意到其分析結(jié)果未必能夠百分百重現(xiàn)所有的問題，其應(yīng)用重點在于有效率地針對問題提出可行之解決方案，以爭取改善問題的時效。求解器讀取前處理器的結(jié)果檔，根據(jù)輸入條件，運用數(shù)值方法求解答案。數(shù)值方法可以解決許多在純數(shù)學所無法求解的問題，應(yīng)用層面相當廣泛。射出機成形條件之設(shè)定附錄B 常用塑料之性質(zhì)附錄 C 檔案格式第一章 計算機輔助工程與塑料射出成形11 計算機輔助工程分析計算機輔助設(shè)計(ComputerAided Design, CAD)是應(yīng)用計算機協(xié)助進行創(chuàng)造、設(shè)計、修改、分析、及最佳化一個設(shè)計的技術(shù)。 Post Filling 最佳化 65 模具冷卻系統(tǒng) 651 冷卻孔道的配置 652 其它的冷卻裝置 66 冷卻系統(tǒng)之相關(guān)方程式 661 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計規(guī)則第七章 收縮與翹曲71 殘留應(yīng)力 711 熔膠流動引發(fā)的殘留應(yīng)力 712 熱效應(yīng)引發(fā)之殘留應(yīng)力 713 制程引發(fā)殘留應(yīng)力與模穴殘留應(yīng)力 72 收縮73 翹曲 74 收縮與翹曲的設(shè)計規(guī)則第八章 問題排除81 包風82 黑斑、黑紋、脆化、燒痕、和掉色83 表面剝離84 尺寸變化 85 魚眼 86 毛邊 87 流痕 88 遲滯效應(yīng) 89 噴射流 810 波紋 811 短射 812 銀線痕 813 凹陷與氣孔 814 縫合線與熔合線第九章 CMOLD軟件介紹 (暫缺)附錄A 有效地應(yīng)用CAE，能夠在建立原型之前或之后發(fā)揮功能： ?協(xié)助設(shè)計變更(design revision) ?協(xié)助排除困難(troubleshooting) ?累積知識經(jīng)驗，系統(tǒng)化整理Knowhow，建立設(shè)計準則(design criteria)CAE使用近似的數(shù)值方法(numerical methods)來計算求解，而不是傳統(tǒng)的數(shù)學求解。前處理器的任務(wù)是建立幾何模型、切割網(wǎng)格元素與節(jié)點、設(shè)定元素類型與材料系數(shù)、設(shè)定邊界條件等?；蛘咛峁〤AD接口，以便將2D或3D的CAD圖文件直接匯入CAE軟件，再進行挑面與網(wǎng)格切割，以便執(zhí)行分析模擬。影響CAE技術(shù)推廣的主因有三：?分析的準確性。 ?數(shù)值解法(numerical Solver) ?幾何模型(geometry model) ?錯誤的輸入數(shù)據(jù)12 塑料射出成形塑料制品依照其材料性質(zhì)、用途和成品外觀特征而開發(fā)了各種加工的方法，例如押出成形(extrusion)、共押出成形(coextrusion)、射出成形(injection molding)、吹袋成形(blown film)、吹瓶成形(blow molding)、熱壓成形(thermoforming)、輪壓成形(calendering molding)、發(fā)泡成形(Foam molding)、旋轉(zhuǎn)成形(rotational molding)、氣體輔助射出成形(gasassist