前言
從早期日本、德國的 IMD 模內裝飾技術，到目前廣泛被汽車業界採用的 OMD 模外裝飾技術，隨著設備、材料、配方、製程不斷革新，薄膜裝飾產業需求量日益增加，每年也仍持續有新的產品發表。

然而，儘管薄膜裝飾技術日新月異，目前在 3D 曲面高光表面裝飾的需求上，採用薄膜裝飾技術的成本，依無法降至市場可接受的價格，導致目前這塊市場，多數產品仍須仰賴電鍍、噴塗甚至水轉印等較具汙染疑慮的製程完成，這也是業界普遍在努力突破的議題之一。

創新的高光系列解決方案：Sirius
針對此市場需求，合泰材料科技提出「Sirius 高光系列解決方案」，提供客戶在傳統表面裝飾技術外的新選擇。茲簡單介紹如下：
名詞解釋
•Sirius：高光膜商品名，由 MdPE + HC 組成。
•MdPE：素膜商品名。
•HC：UV 硬化劑或客製配方。
•Sirius HC：經由 Sirius 轉印，表面猶如鏡面平坦的
HC 層。

MdPE
MdPE 膜優異的表面 Ra 值及伸長率，為 HTT Sirius高光解決方案，得以提高量產良率，降低成本的重要性能；此外，MdPE 膜的墨水印刷性亦佳，可直接印刷。

Sirius
高光膜 Sirius 為雙層結構設計，亦即在 MdPE 膜上，塗布 HC 即完成；合泰材料科技從材料研發開始，再著手減少影響製程變動的因子，從材料及產品設計上，提升量產良率。此外，合泰材料科技的 HC，成型前具備高延展、成型固化後則具高強度的特性；實際配方會根據客戶的產品及設備需求調整，此外，客戶亦可採用自行設計的 HC 配方搭配 MdPE 膜。

Sirius 應用：Hi-glossy
除透過現有的電鍍、噴塗、水轉印製程外，採 Sirius的 Hi-glossy 轉印製程亦可在鋁基材上，達到如圖 3中彷彿鏡面一般的效果。透過多次試作樣品之後，證實這項低汙染製程，可簡單且快速的在 3D 曲面開口基材上，大幅提高金屬及塑膠表面光澤度。

結語
長久以來，工業產品的表面裝飾技術，肩負產品化妝師及畫龍點睛的關鍵角色，成功的表面裝飾，既可大幅提升產品價值，吸引客戶目光，更能提高公司的獲利。然而，在表面裝飾應用技術的選擇上，除了評估附加價值提升程度、考量表面技術所增加的成本外，隨著近年來環保汙染議題逐步受到各國政府重視，採用高分子薄膜來裝飾產品表面的技術也就在這樣的需求下應運而生。而環保議題也是我們十分重視的一塊，故而推出了低汙染的「Sirius 高光系列解決方案」，合泰材料科技是一家具開創性的年輕公司，以誠懇務實的態度，竭誠歡迎各界先進指導交流。■

這篇文章 高光表面裝飾薄膜轉印解決方案 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

前言
德國「工業 4.0」和美國工業互聯網的核心特徵都是互聯，促進原料、生產和銷售的數據化、智慧化與系統化數據分析，實現工業自動化和工業數位化。為了滿足射出工業對設備互聯，以及生產智慧化、網路化和信息化的需求，威猛集團推出威猛 4.0，成為最早推進射出工業 4.0 的塑機廠商之一。

借助於模塊化「威猛 4.0」數據庫，威猛集團可以提供大量的 4.0 技術。重點在於各類輔機自優化的智慧化功能、射出機和周邊設備之間統一的數據傳輸平臺、維修保養的各種模塊，以及可輕鬆集成到 MES 系統。下面我們從「智慧射出機」、「智慧工作單元」、「智慧服務」和「智慧生產」等四大主題來介紹威猛4.0 及智慧射出工廠解決方案。

智慧射出機
在環境條件和設備不斷變化的情况下開展穩定注射成型的一個先決條件是精確、可重複且自適應的射出機及周邊設備。「HiQ- 包」為威猛巴頓菲爾現有的射出機 UNILOG B8 控制系統軟體提供附加功能。它具有額外的特點：為操作者提供更多的工藝信息，並輔助操作設備。HiQ- 包中含有「HiQ- 塑化」、「HiQ- 注射」、「HiQ- 計量」等功能。

「HiQ- 塑化」，可實現塑化質量監控。HiQ- 塑化是一種監控塑膠材料質量的工具。塑化時的能量損耗是一個工藝變量，在公差容許範圍內可通過螺杆在塑化過程中的轉矩進行測量、顯示及監控。這也使得塑膠質量的偏差檢測更簡單清晰。

「HiQ- 注射」，可實現黏度控制補償。HiQ- 注射工藝控制機制是基於沿注射行程分布的大量測量點的讀數。公差範圍由積分值決定，一旦超過公差範圍，可通過改變保壓壓力的轉換時間或大小，或雙管齊下將注射成型相應地調整到相同的注射周期。溫度及塑膠批次屬性的偏差能得到有效補償，也有助於部件質量的可靠性。

「HiQ- 計量」，可實現止逆閥主動關閉。HiQ- 計量是從計量結束到鬆退行程開始期間規劃的一個額外步驟，螺杆通過受控運動釋放並關閉止逆環。因此，當開始注射時止逆環已關閉。即使螺杆終點位置微小的偏差也會通過改變整個注射屬性而獲得補償。

智慧工作單元
截至目前，射出行業工業物聯網 (IIoT) 仍停留在射出機這一層級的水平。威猛集團是當前唯一可以從互聯的輔機上採集數據，並自動處理不斷變化的工作單元以及自動編譯有效數據集的國際化公司。

標準化接口是成功且廣泛引入工業 4.0 技術的先決條 件。 互 聯 網 的 全 球 擴 張 只 有 引 入 並 進 一 步 發 展IEEE 802 標準後才能施行。工業網路正經歷一個相似的發展過程。基於 OPC UA 工業 M2M 通信協議和EUROMAP 標準，適用塑料工業各種通信任務的標準正在研發當中。威猛集團在這一過程中起到主導作用，可提供下列類型的工作單元中單個設備和 MES 系統間的標準通信，其種類及一致性在全世界獨一無二。

輔機對生產工藝的結果有直接影響，進而影響產品質量。在智慧工作單元中，射出機能夠訪問周邊設備的參數和運行狀態，並對任何變化做出智慧響應。因此，智慧工作單元允許製造的部件具有較高的質量標準、完整的數據存儲和可追溯性。

在模具更換過程中，智慧工作單元的一個優勢是可提供最少的用戶交互。威猛 4.0 通過「即插即用」功能可精確實現用戶交互，並指導操作者在模具更換期間分 3 個簡單的步驟對工作單元完成正確的組合和設置操作。
射出過程中的現代化輔機伴隨著實現人機交互的高品質顯示器的使用。然而在大多數工况下，當顯示器牢牢連接在設備上時，這些顯示器必須在生產的安裝位置進行操作，即在操作側或射出機的兩個端面或注射單元頂部。因此，射出機使用者通常需要在射出機的操作終端和各種周邊設備的操作終端之間移動。而借助於威猛 4.0 技術，威猛集團現在可採用「單屏解決方案」改變這種狀况：射出機和所有的威猛周邊設備使用射出機 B8 這樣一個中央操作終端，使操作人員無需在射出機周圍奔走。

智慧服務
智慧服務的目標是使射出機和輔機運行時間最大化。這包含了快速安全的模具更換，以及持續的狀態監控以便發現異常現象。如果需要威猛集團的支持，也可以通過遠程服務獲取。

狀態監控的策略是保持對射出機組件運行狀態的持續監視，以便優化它們的可用性和效率、减少壽命成本，並保持在最佳狀態。威猛的狀態監控系統 (CMS) 將技術組件與人工診斷專業技術相結合，可實現在引發故障之前檢測到機器缺陷，幫助客戶制定預防性維修計劃，從而降低成本並提高生產率。

最大化射出機可用性，即最有效地預防機器故障，無需等待故障出現。這也是建立預防性維修概念的目標。為了達到預防性監控的目的，CMS 軟體持續監控用戶的射出機。這樣便可在導致生產故障之前檢測到任何異常行為。CMS 的傳感器和分析單元檢查多個
不同的參數值：振動、扭矩、壓力、流量、溫度和液壓油狀態等。此外，CMS 控制中心可以同時監控多達50 臺射出機，並通過郵件將預警傳遞給企業的維修人員，從而及時預防機器意外停機。

另外，威猛巴頓菲爾遠程服務團隊也隨時為客戶服務。除電話支持，威猛巴頓菲爾可提供大量的網路化服務，使用戶能夠直接聯繫威猛巴頓菲爾維護工程師。射出機配置的控制系統軟體，可便捷地通過互聯網執行衆多服務功能。如有需要，威猛巴頓菲爾服務
熱線可以訪問用戶系統以便提供在線支持、分析日志文件、執行診斷程序或在線直接解決故障。

智慧生產
傳統領域中的工業 4.0，是將機器和工作單元集成入高級軟體包，如 ERP 和 MES。這不僅能進行生產規劃和監控，也能進行生產參數可追溯性的數據採集。

MES 系統是現代化射出工廠生產工藝控制的基礎和支柱。借助於 TEMI+，威猛巴頓菲爾可提供易於操作的模塊化即時創新 MES 系統。該系統面向塑料加工業，滿足其工業 4.0 和數位化轉型的需求。TEMI+ 是包含所有的生產計劃、生產監控、數據管理
和 OEE KPI pro 等功能的標準包，由高級包、連接包、ERP 連接模塊、報警信號、QMS 模塊、生產監控器、生產計劃器及 KPI pro 模塊等組成。數據管理器可管理生產單元對射出機和威猛 4.0 周邊設備的設置，以及文檔、操作說明書和產品圖紙的 PDF 查看器。

TEMI+ 基於物聯網邏輯理念及網路瀏覽器架構開發而成，以便所有用戶能在企業任何位置使用他們的個人終端對保存在 TEMI+ 中的數據進行檢索和處理。借助威猛 4.0 製造單元提供的便利，TEMI+ 不僅能提供生產工廠內的所有射出機之間的網路並保存它們的數據，且能包含附加的周邊設備及其數據。

結語
威猛集團是在數位化時代為射出行業客戶的成功奠定基礎的全球性公司。諸如網路服務和 CMS 等服務，使大幅减少停機時間和提高生產效率成為可能。利用同步網路安全，威猛 4.0 為生產單元內部的無障礙數據交換提供基礎。TEMI+ 軟體模塊是一個低成本製
造執行系統，可以無延時地提供生產單元信息。現今已經可用的這些解決方案構成威猛集團專有的自主射出生產技術。得益於網路，生產單元未來將能夠在彼此間進行通信，實現設備相互通知並自動補償相關的干擾量。威猛集團推出的威猛 4.0 及各項網路數位化技術，使其智慧射出工廠解決方案又有了進一步的發展，客戶也會因此而受益。■

這篇文章 以威猛 4.0 打造智慧射出工廠 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

前言
疫情期間，作為口罩核心原料的駐極母粒成為熱門材料，母粒也因此備受關注。功能母粒作為一種塑料加工助劑，可以賦予材料更加豐富的性能，還具有降低原材料及工藝成本、提高生產效率、改善生產環境、避免環境污染等優點，因此受到越來越多的塑料加工企業的關注。

功能母粒是把塑料助劑超常量地載附於樹脂中而製成的濃縮體。製造塑料製品時，只需加入功能母粒即可實現相應的功能，它是目前塑料助劑應用的主要形式之一。不同功能的母粒產品可以賦予材料不同的功能，下面就幾種主要功能母粒產品的性能和應用領域
做進一步闡述。

消光系列母粒：讓材料高端有質感
消光系列母粒具有高效的消光作用。它主要通過兩個途徑實現消光效果：一是增加製品表面散射而消光；二是加强製品本體散射而消光。消光母粒以塑料樹脂（如共聚聚丙烯、聚乙烯等）為載體，把具有優質高效的消光助劑以穩定的形態均勻地分布到載體樹脂中，通過它生產出的消光膜具有表面觸摸舒適、外觀大氣有質感，印刷色彩逼真等諸多優點，有著「自然光澤膜」之稱。該產品主要應用於食品包裝、日用品包裝、電子產品包裝等領域。

以金暘消光母粒 FP6003 為例，它具有出色的消光性能，以及較低的起封溫度，可提高下游客戶的熱封效率。該款產品在 115℃左右即可達到 14N 的熱封强度，135℃即可達到封死效果。

爽滑開口系列母粒：讓材料爽滑不黏連
該款產品以樹脂為載體，把具有優質高效的開口劑和爽滑劑以穩定的形態均勻地分布到載體樹脂中，從而形成具有良好加工性能的母粒。它具有穩定性好、分散好等特點，是一款專為解决薄膜生產加工而設計的高效爽滑開口母粒。

爽滑開口的原理是通過添加開口劑，在薄膜表面產生細微突起，讓空氣進入到薄膜，從而防止薄膜在收卷時與薄膜製件的黏連；同時通過爽滑劑有效降低薄膜的摩擦係數，使薄膜具有良好的爽滑性。金暘生產的爽滑開口母粒和市場同類產品相比，對霧度的影響較小，可較好地保持薄膜的光學性能；該產品採用特殊的製造工藝，使其析出小，在最小添加量的情况下可以實現最大限度的效果。

透氣系列母粒：讓材料呼吸更暢快
透氣系列母粒由聚乙烯樹脂和碳酸鈣共混塑化而成，為透氣薄膜生產專用料。聚乙烯透氣膜是一種能讓水蒸氣擴散透過，同時阻隔液態水滲透的微孔膜，它適用於押出流延工藝，具有良好的加工性，用其生產的透氣性薄膜具有優良的透氣性能，突出的拉伸强度、抗衝擊性能、耐刺穿性以及優良的透濕性和柔軟性。該產品目前主要用於製造衛生防護用品和透氣雨布等製品，比如嬰幼兒紙尿褲、衛生巾等。

抗靜電系列母粒：讓材料安全又防塵
該款產品以塑料樹脂（如共聚聚丙烯、聚乙烯等）為載體，把具有抗靜電作用的助劑以穩定的形態均勻地分布到載體樹脂中，從而形成具有抗靜電作用的母粒。它具有穩定性好、安全性和耐熱性高、快速起效、抗靜電持續性長等特點，是一款專為生產抗靜電薄膜而設計的高效抗靜電母粒。將該產品添加至塑料中，可以避免由於高聚物本身的絕緣性能而產生的靜電，從而使其能够適應 IT 產品的包裝要求和特殊抗靜電製品的生產，對於製品的表面防塵具有良好效果。

對於不同品種的薄膜，由於受環境溫度、濕度、薄膜配方等因素的影響，抗靜電母粒的加入量均有所不同。使用時將抗靜電母粒添加至薄膜芯層，常規添加量在 1%~5% 之間，而對於抗靜電要求較高的產品或生產環境濕度低於 50% 的產品，以及生產更薄的產品時，建議增加添加量。

結語
隨著消費升級的推進，下游市場對產品的功能性、差異化需求日益增加，功能母粒迎來了更多的機遇和挑戰。功能母粒的發展不斷推陳出新，從簡單的色母粒、填充母粒等產品，發展到抗靜電母粒、耐老化母粒等新興產品，它的產品種類越來越豐富，應用範圍也越來越廣泛。■

技術諮詢：service@jinyoung.cn 

這篇文章 幾種常見功能母粒的特點與應用 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

前言
Toyota 北美研究中心成立於 2008 年，致力於研發混和動力車用電子、新世代鎂電池、自駕車等核心技術。因為目前市面上缺乏分析片狀複合材壓縮成型的商用軟體，北美 TOYOTA 研究中心 (TRINA) 團隊希望開發一個新的設計方法，來模擬分析由非連續長纖片材組成的 CFRP 複合產品的流動及翹曲行為。在本案例中，TRINA 團隊開發了一個創新 CAE 方法來模擬片材壓縮成型。此創新方法分為兩階段，結合 LS-DYNA及 Moldex3D，滿足捕捉鋪覆過程中的彈塑性結構行為及壓縮過程中的塑料流動行為，提供 TRINA 團隊更準確的纖維排向及翹曲模擬能力。

面臨的挑戰與應對
目前團隊所面臨的挑戰主要有二，一是「缺乏實用性高的商用片狀複合材壓縮成型分析」，二則是「標準結構或壓縮成型軟體均無法處理的片狀複合材料鋪覆成型過程」。對此，TRINA 工程師提出「利用兩階段方法進行壓縮成型模擬」。首先，利用 LS-DYNA 模擬片狀複合材料的鋪覆程序。接著，將鋪覆的形狀考量進 Moldex3D 壓縮成型模擬。透過上述做法，預期能分別帶來下列幾項效益：
•提供前所未有的兩階段 CAE 模擬方法，賦予業界模擬鋪覆及壓縮片狀複合材料的能力。
•精準的纖維排向預測能力。
•加速產品開發時程，降低成本。

案例研究
本案例中，北美 Toyota 研究中心 (TRINA) 針對含碳纖維的熱塑性片狀預浸材 (SMC) 進行研究。此片材由不連續長纖維所構成。由於片材在壓縮成型製程結束後，較容易維持原始長纖結構，因此受到 TRINA 研究員的青睞，此製程包含下列四個階段（如圖一）。

步驟一：將含 35% 碳纖的 PA6 片材加熱至熔點。
步驟二：將加熱後的片材以低壓方式鋪覆至模穴中，即為鋪覆程序。
步驟三：將片材壓縮至模穴中，並以高壓打孔至凝固。
步驟四：將凝固後的塑件從模具中頂出，並放置在空氣中冷卻。

片材的壓縮成型製程常伴隨著鋪覆和壓縮程序。鋪覆程序涉及塑料彈性結構行為；而壓縮製程則涉及流動行為。要在模擬中同時考量此兩種行為的交互作用，是一大挑戰。而透過 Moldex3D 與結構分析軟體的整合，即可完整模擬這兩種行為。此模擬流程分為兩階段（圖 2）：第一階段以有限元分析軟體 LS-DYNA 模擬鋪覆過程；第二階段則由 Moldex3D 進行流動和翹曲分析。

TRINA 基於汽車產業輕量化需求設計出三穴塑件產品（圖 4），其量測並輸入至 Moldex3D 的材料特性如圖 3 所示。

TRINA 團隊欲進一步比較翹曲及纖維排向之模擬結果與實際實驗差異。在 LS-DYNA 模擬中，於壓縮區域中的鋪覆行程距離在 60%、80% 和 100% 時停止，並將此時數據作為輸入 Moldex3D 的預浸料邊界條件。模擬結果顯示當鋪覆距離在 80% 停止，與實驗數據高度相符（圖 5），因此後續分析將以此條件進行。

TRINA 團隊比較翹曲、纖維排向及不同行程距離效應，這三種模擬結果與實際實驗之差異。翹曲的比較結果如圖 6 所示，以產品上的位置 A 作為測量點。不同模溫之下的翹曲預測，與實驗結果誤差均在 8% 以內。此外 Moldex3D 模擬及實驗結果都顯示，提高模溫會造成翹曲量增加。在纖維排向部分，TRINA 團隊則選擇 A、B、C 三個位置為基準，如圖 7(a) 所示。在標準化的厚度上，以 斷 層 掃 描 及 體 積 圖 形 分 析 法 之 量 測 結 果， 比 對Moldex3D 模擬，結果如圖 7(b)(c)(d) 所示，整體而言，Moldex3D 的預測結果與實驗數據相差不到 15%。

結果
透過 Moldex3D 整合其他結構分析軟體的功能，TRINA 得以使用此先進的兩階段模擬方法，預測不連續長纖片狀塑料在壓縮成型製程中的行為，並獲得與實際情形誤差很小的分析結果。藉由這樣的模擬能量，TRINA 將可進一步實現製造兼具輕量化且高強度的汽車複材產品需求。■

這篇文章 創新兩階段模擬，一手掌握片狀複材壓縮製程 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

何謂平坦度
平坦度的計算方式為：透過最小平方法，計算出指定區域形變後的近似平面；接著找出平行於近似平面、且能完整包含量測區域的兩個面；這兩個面之間的最小距離便是該量測區域的平坦度（圖 1）。平坦度是用以量測翹曲變形對平面的影響，以避免過大的變形造成產品瑕疵，降低未來量產時的潛在風險。若產品與其他物品的接觸面、對手件的裝配面平坦度量測數值過大，就表示平面變形嚴重，可能會造成產品無法水平放置，或是裝配無法密合。

平坦度預測之重要性
實際產品製造過程中，平坦度常用來評估產品品質。若連接器表面的平坦度過大，表示產品翹曲變形嚴重，表面的金屬端子在使用時可能會接觸不良；手機殼內部及內部零件表面的平坦度過大，造成安裝空間不足、零件互相干涉、零件鬆動等問題；鏡頭模組安裝面不平整，會影響照相品質；抬頭顯示器反光板之蒸鍍需要確保治具的平坦度，以降低製品在蒸鍍過程的變形量。由此可見，平坦度預測對於產品生產製造的重要性。

Moldex3D Studio 可清楚呈現平坦度的變形趨勢
Moldex3D Studio 支援平坦度量測功能，在產品設計前期評估平坦度是否符合標準，以提高產品製造良率、降低模具修改成本。以汽車天線罩為例，若希望產品邊框能貼合平面，可以量測邊框的平坦度，確保邊框翹曲變形在誤差範圍內（圖 2）。若天線罩以螺絲固定在平面上，則可以
量測所有配合的螺柱表面平坦度，檢視各螺柱面平坦度是否一致，確保所有接觸面不會偏離平面太多（圖3）。搭配 Moldex3D 變形功能 (Deformation) 放大變形倍率，使用者即可清楚看出平坦度的變形趨勢（圖4）。

結語
藉由 Moldex3D Studio 模流分析及便利的平坦度量測功能，比較各組別所產生的翹曲平坦度（圖 5），便能快速找出產品品質最佳的成型參數，有效降低產品生產成本。■

這篇文章 Moldex3D Studio 提供更便利的平坦度量測功能 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

前言
新冠疫情發生後，全民開始居家隔離。隔離的這段時間，手機是陪伴人們為數不多的「忠實伴侶」，它幫助我們瞭解世界、連接情感、溝通信息與消磨時光。在移動互聯網時代，手機的重要性越來越突顯。對大多數現代人來說，無論是生活還是工作，缺少了手機都是極為不便的一件事。手機，已經名副其實地成為人體之外最重要「器官」。

隨著 5G 時代的到來，以手機為代表的通訊設備將進行新一輪的迭代升級。摩爾定律下，芯片每隔 18 月左右就會更新換代。消費者對 5G 手機的消費需求只增不减。與此同時，為 5G 終端應用提供信號傳輸的基站等通訊設備，也將迎來新一輪增長。由於 5G 對通信傳輸速率和信號强度等方面的要求提高，因此手機、基站等硬件載體對材料有著更高的需求。通訊設備的升級，首先離不開材料的升級。譬如華為在 2020 年初推出的旗艦機 P40PRO，大尺寸OLED 曲面屏令人愛不釋手。這塊曲面屏採用了可彎曲的塑料材料。作為領先的高分子複合材料供應商，金暘開發了許多應用於日常生活場景的高性能材料，其中就有幾款可滿足日益提升的通訊設備應用需求。

阻燃 ABS，讓 5G 基站電源更安全
5G 的普及，首先需要建設大量的 5G 基站，這些基站將手機等終端設備無縫連接起來。為了保障基站設備安全穩定的運行，必須使用 UPS（不斷電供應系統）提供穩定、不間斷的電力供應，而蓄電池作為 UPS 的主要設備之一，對材料的阻燃、耐熱等性能要求較高。金暘開發了多個牌號的阻燃 ABS，如阻燃 ABS-S300-FR100、阻燃 ABS-S300-FR110、阻燃耐熱 ABS-S300-FR210HT 等，它們的阻燃級別達到 V0，具有高耐熱、高衝擊、高光澤等特點，可滿足 5G 通訊基站蓄電池殼體的應用需求。

PPA，讓手機中框輕薄且强大
在手機屏幕大屏化的趨勢下，窄邊框越來越成為主流。手機必須要有更為强大的中框結構，來保證屏幕的穩定性。PPA（耐高溫尼龍）具有較高的耐熱性和較低的吸水率，與金屬有良好的粘結强度，通過玻璃纖維增强的高溫尼龍材料可提供短時大於 260℃的高溫，適用於 SMT 工藝，是製造手機中框的上佳選擇。

金暘開發的 PPA 材料（例如圖 9 中的金暘 HG30E），具有高强度、高模量、高耐熱的特點，具有出色的機械强度及尺寸穩定性，應用於全塑手機中框性能出衆，熱膨脹係數與金屬相當，適用於奈米射出，可生産高强度手機中框。

增强 PC，讓手機支架輕薄且牢固
以金暘 C601 牌號為例，該款産品具有高剛性、玻纖填充、低收縮率、尺寸穩定、表面光澤性好等特點，在手機支架的薄壁化、外觀效果等方面均有出衆表現。C601 通過優化增韌劑，改善玻纖在基體樹脂的分散，在高性能的同時擁有更好的外觀。此外，為了適應産品薄壁化的要求，C601 通過優化潤滑的選擇，在保持性能的同時，賦予材料更高的流動性。

增韌 PC，讓手機外殼有顔且耐用
以金暘 C200 牌號為例，該款産品具有高韌性、耐化學開裂、易噴塗等特點，在熱穩定性、顔色穩定性、流動性等方面擁有比普通 PC 更强的性能。不僅如此，它在噴塗後也有著比普通 PC 更高的性能保持率。

這篇文章 5G 通訊設備更新換代下的材料創新 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

前言
位於德國 Neuenstein 的 Aurora Kunststoffe 公司，自2019 年底成為 MOL 集團的一員，他們正向我們示範了如何將塑料加工中產生的廢料進行回收和升級再造並創造收益的。

這家做回收改性的生產商將塑料部件加工過程中產生的不合格品當作原材料進行升級再造，加工成具有與新料同樣品質的改性塑料。在 2017 年生產基地經歷一場大火後，Aurora Kunststoffe 公司决定依舊信賴並購買科倍隆的 ZSK 雙螺杆押出機。從 2019 年年初以來，三臺 ZSK 45 Mc18 雙螺杆押出機運行良好，並憑藉其高產量和優秀的穩定可靠性，協助 Aurora Kunststoffe 公司成功實現其創新商業規劃中每一個需求。

生產加工優質改性塑料的訣竅
在功能性塑料部件的生產中，通常有 5% 左右的廢品率。Aurora Kunststoffe 公司將這些廢品收購回來，檢查它們的組成成分和含量。每一個被檢查合格的這種廢塑料零件會被破碎研磨，然後喂入改性造粒線中進行回收再造粒。塑料粒子的基料主要有 PA6、PA66、PA11、PA12、POM、PP、PC 和 PC-ABS。 為實現這一加工工藝，Aurora Kunststoffe 公司採用科倍隆的 ZSK 技術。在 ZSK 雙螺杆押出機裡，研磨後的材料與添加劑、填料和增强物料進行可靠的混合和脫揮。

根 據 Aurora Kunststoffe 公 司 的 生 產 要 求， 每 一 臺ZSK 45 押出機都是科倍隆為其量身定做的，並配備了ZS-EG 雙螺杆側向脫揮裝置，和物料接觸的表面都選用特殊的耐磨防腐材質。熔體從押出機加工段末端的機頭被押出，料條通過科倍隆切粒技術公司生產的半自動 SCP 200 輸送系統進行輸送。料條經過冷卻水槽和輸送帶然後進入拉條切粒機，切粒得到和新料品質相當的塑料粒子。科倍隆銷售經理 Norbert Büter 指出：「生產回收塑料時，工藝參數和配方需要適應種類繁多的原材料。具有高靈活性和高扭矩的 ZSK 雙螺杆押出機是回收料配混的理想選擇，即使是很難加工的原材料，也能生產出高品質的產品，並且達到非常高的產量從而實現非常可觀的經濟回報。使用 ZS-EG進行脫揮可以將不需要的氣體去除，並且提高整個真空系統的操作安全性。即使對於一些非常易揮發的物料也適用。」

重建生產線
雖然 2017 年的一場大火燒毀 Aurora Kunststoffe 公司的整個工廠，但 Aurora Kunststoffe 公司一直堅持其成功的可持續性發展理念，甚至在大火後深化了這一主旨。2019 年在面積更大的新廠房裡，新交付的雙螺杆押出機開始投入運行。Aurora Kunststoffe 公司依靠其與供應商的緊密合作，在如此短的時間裡實現生產線的重建。其生產經理 Alexander Schweinle 對於這一點非常驕傲：「科倍隆不僅僅為我們交付了量身定做的三臺 ZSK 45 押出機和配套的拉條切粒機，他們更在整個生產線的工程設計上為我們提供很大幫助。我們兩個公司合作非常默契，對於我們的任何疑問科倍隆總是非常快速地從專業角度提供支持，這在我們生產線的重建階段起到至關重要的作用。」

成功的回收理念
如今原材料價格上漲， 環境污染日益嚴重， 因而塑料生產中產生的廢料變得越來越有價值。Aurora Kunststoffe 公司買入這些工業副產品，將他們變成可用於汽車、建築、家具和電子產品行業的高質量原材料。

Aurora 擁有一套獨特的精益物流理念，60 個半拖掛車和一個箱子組成的車隊可以完美地實現單一供應渠道的收集，對塑料的廢料進行回收生產是其精益物流理念的一部分。在 Aurora Kunststoffe，物料經過研磨，然後通過回收改性並押出。通過這種工藝，ZSK 45 雙螺杆押出機為 Aurora Kunststoffe 實現高達650 kg/h 的產量。每天生產超過 50 噸的改性塑料。Aurora 預計將來這方面的需求會劇增。Schweinle 說：「我確信將來會有相關法律來規定回收必須要達到的比例。」

科倍隆回收和直接押出業務單元銷售經理 Jochen Schofer 補充道：「我們堅信在塑料行業實現可循環 經濟發展是大勢所趨。為了實現這個目標，還有很大的發展空間。在德國，2017 年在塑料加工中使用的回收料占比僅略高於 12%。Aurora Kunststoffe 公司完全在為我們充當先行者的角色。他們公司的理念不僅僅是獲取可觀利潤，同時也注重可持續發展！能夠用我們的配混和工程設計的專業知識為 Aurora Kunststoffe 公司提供支持，我們感到很驕傲！」■

這篇文章 ZSK 押出機助客戶實現利潤可觀的常規回收和升級回收 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

前言
積層製造 (Additive Manufacturing, AM)，可實現快速原型製造、高度客製化設計、材料多元使用等特性，可將產品開發及工序由現有時程大幅壓縮至一半以下，讓製造商在「產品設計→製造工序→功能測試→產品出貨」流程中，達到省工序、省時間、省成本等「三省」之高效率製造紅利。已在模具、半導體、汽機車零組件、航太及醫療等產業均具有大量的實績運用。

全球知名 AM 廠商與研發單位，皆如火如荼地勾勒積層製造在工業 4.0 未來工廠之情境，搭配物聯網、智慧機器人及巨量資料分析，朝開放架構、模組化可擴充、與前後段多站式連結，實現跨場域之智能化整線彈性製造之新里程碑。

傳統加工多樣少量高值需求與加工極限之挑戰逐漸浮現，如對於深槽、深孔、高曲率與高深寬比的特殊需求，以及複雜形貌加工，甚至內部複雜水路或特殊結構均非常難以製作或實現。積層製造技術，以逐層堆積製造之加法式製造方法加工，解決傳統加工之瓶頸與限制，減少廢料產生，更可縮短複雜工件之工期，免除多道製程以及轉換加工機所需的時間，大幅提升製造效率。

顛覆造物原則，帶動製造升級
積層製造技術，由塑膠桌上型製造系統的普及化，帶動許多文創業者的實踐與商品化，技術上更由塑膠打樣進展到金屬直接成型（如圖 1）。功能性零組件的實踐，帶動新一波積層製造工業材料與應用的發展，未來除了成為金屬加工不可或缺重要一環，更將引領產業邁入下世代製造。

積層製造技術分成七大類 [1][2]，其詳細的定義以及技術說明如圖 2 所示。其中，粉床熔融成型技術(Powder Bed Fusion, PBF) 與雷射金屬沉積技術 (Laser Metal Deposition, LMD) 所製作的成型品質接近傳統塊材緻密度，甚至成品機械強度已超過傳統鑄造元件，對於工業上直接應用的價值性更高，本文主要針對粉床熔融成型技術之創新應用作介紹。

根據 Wohlers Report 2019[3] 報告，2018 年全球積層製造市場產值（包括設備與服務）年成長率 33.5% 達到美金 97.95 億美金（圖 3 左）。同時預估積層製造產業將持續性地快速成長（圖 3 右上），在 2020 年產值將達 158 億美元，到 2024 年攀升至 356 億美元。圖 3 右下可看出近年來金屬設備安裝量急劇增加，目前全世界已有 2297 臺金屬設備。臺灣設備也成長到60 多臺，包含由工研院、中科院及東臺精機（工研院技轉）投入自主設備 20 多臺。圖 4 顯示積層製造應用方式之比例，功能性產品及終端產品應用比例達56.3%，可看出應用轉變為功能性產品實際應用為最大比例。

金屬積層製造技術與特色
粉床熔融成型 (PBF) 與雷射金屬沉積 (LMD) 技術，加工方式均是使用雷射能量將金屬粉末熔融後固化成型，兩者間的技術差異為，PBF 其成品尺寸擁有較佳的精度與粗糙度，且其製程因有粉床支撐可成型較複雜形貌，但缺點是成型尺寸必須遷就腔體尺寸，建立成型必須由工作平面起始；LMD 則可直接進行大尺寸零組件成型，並可在三維空間曲面上批覆或進行修補，缺點為設備成本較為昂貴，成品尺寸精度與粗糙度較差；若以尺寸區分使用時機，建議小於 50cm3體積或要求細節之產品使用粉床熔融成型，反之或曲面之接續製作則建議使用雷射金屬沉積。

金屬積層製造 (AM) 特色，實踐複雜形貌、複雜流道及內部結構，與傳統加工相比，AM 可複雜少量及客製化批量製造，傳統加工量產會優先選擇開發模具鑄造生產方式，量產的總量多寡會直接影響到開發模具的成本效益，如複雜金屬零組件快速打樣、3C 模具快速製作、牙冠客製化量產與手術器械製造等，即為本技術切入應用的機會。此外，製造複雜零組件若以傳統加工形貌越複雜製作成本相對越高，如異形水路模具、具散熱內流道葉片、輕量化零組件、高散熱面積元件，甚至特殊結構之功能性醫材等，傳統加工方法可能需要透過特定的機密加工設備，如五軸數值控制加工機，生產過程中設備機臺間的轉換同時也會造成時間成本增加，積層製造技術在複雜成型上具有相當大的優勢。

積層製造創新應用，突破低成本代工瓶頸
工研院投入金屬積層製造專用材料與製程設備之研發，擁有完整的設計、分析、模擬、設備開發、製造、後處理經驗。工研院具備完整研發能量，且在試量產工場可協助產業新創產品，透過提供完整試量產及研發服務，以期促進臺灣更前瞻、更全面的創新應用，引領臺灣突破低成本代工之瓶頸。

(1) 模具應用
以塑膠射出成型模具應用為例，現有水路製作皆以鑽頭直進直出鑽出直孔，水路很難順著產品形貌貼近模仁表面，亦常遭遇複雜形貌或模具肉厚較薄處無法建立水路問題，導致產品可能因為熱不均勻的影響，造成產品變形翹曲、表面紋理缺陷、尺寸精度不良、肉厚處內部產生氣泡或冷卻時間過長等問題。藉金屬積層製造所產生之內部水路流道可貼近模仁表面，建立長條斷面或其他更適合產品形貌之特殊斷面水路，製作出三維立體更高效率之近形水路，以提高冷卻效率減少產品缺陷；圖 6 為 LED 燈殼模具應用案例，藉本技術製作之水路模具其冷卻時間從 390 秒縮短到 110秒，且內部幾乎無氣泡生成之問題。

(2) 岐管應用
岐管應用範圍非常廣泛，現有的傳統製造方式多以精密切割與焊接完成多管合一的製作過程，程序複雜需要耗費大量的時間與製造成本，尺寸精度掌控不易，考慮空間與重量限制下許多設計更是無法製造，尤其在航太等嚴苛環境下許多非一體成型之元件將隱藏很多潛在破壞風險；圖 7 所示，許多相關產品藉金屬積層製造一次完成多件合一，達到更流暢管路設計效果。透過金屬積層製造的方式，在岐管的設計上，能夠以岐管的空間限制以及性能設計為主要考量，而不必受傳統加工條件限制，侷限岐管的設計變化與性能。圖 8 所示，利用金屬積層製造岐管，能夠讓岐管角度與管路變化有最大自由度，進一步透過模擬分析設計出最佳效能的理想岐管管路。

(3) 醫材應用
醫材是最符合多樣少量之需求，目前國際上投入研發與應用的產品，如圖 9 所示，包括：頭部、顏面與口顎彌補物、客製化牙冠、牙根與骨釘、脊椎植入物與固定板、關節植入物及客製化器械等，皆以金屬積層製造複雜形貌之特色，或結構製作特色實踐仿生結構增加骨整合效果，國外已有多項產品取得終端 FDA 與CE 認證，證明此技術製作之醫材產品已可商品化。

工研院在臺南科學園區之高雄園區，建置 3D 列印醫材智慧製造示範場域 (FoiAM)，擁有全方位 3D 列印醫材智慧製造流程與設備，提供從設計、試製到商品化製作一站式服務，如圖 10 所示。2019 年 FoiAM 已完成工廠登記及 ISO 13485 2016 最新版之認證，藉由實體場域結合南科醫材產業群聚，協助廠商開發符合ISO 13485 認證之 3D 列印醫材，加速臺灣 3D 列印醫材產品產業化。

(4) 其他應用
除上述應用案例外，在文創、熱交換器及輕量化等方面皆有許多具體實施案例，積層製造帶來的變革與製造突破逐漸浮現。

快速成型技術再突破，兼顧品質、速度與安全
隨積層製造技術成熟及各產業應用，對於快速成型技術需求也急遽增加，積層製造技術生產品質、速度及安全方面亦成為重要提升方向。

(1) 智慧監控
工研院已俱備多參數監控補償虛實整合技術，在工研院積層製造示範場域，已建置 Portal-SCADA 至專用雲平臺，包含：氧氣濃度、氣場流速、溫度、壓力等製程生產數據可遠端掌握即時數據以及生產稼動率，連網後遠端預警診斷可 <10sec 可更新場內最新生產資訊。圖 13 與圖 14 即說明工研院目前具備的跨場域智慧監控能量。

(2) 粉末處理
積層製造技術製作過程所使用之金屬粉末可回收再使用為其一大特色。以 PBF 粉床熔融成型技術為例，回收過程粉末蒐集、過篩、運送供粉等，粉末粒徑小、流動性強容易形成周邊環境的擴散，對人體造成危害。此外，鋁、鈦等高活性金屬粉末接觸空氣易氧化而影響粉末品質，以及粉末處理過程中靜電的產生與粉末揚塵等，處理不當會有火災及塵爆的風險。因此目前各大廠商皆注重於粉末處理系統自動化之開發改善。工研院開發自動化整合粉末處理系統，完成所需之粉末處理程序，減少粉末處理所需時間及人力，提升製程效率，並解決目前粉末處理所遇到之困難。

(3) 量產提升
隨 3D 列印技術不斷提升，快速、精密、量產製造成為 3D 列印及市場應用追求的方向。美國 Desktop Metal 之 Production System 與 HP 之 Metal Jet 等，使用黏合劑噴塗成型技術 (Binder Jetting)，用金屬粉末和黏合劑來列印金屬零件，此技術有效降低製造成本，並提供更快的生產速度，需再透過高溫鍛燒成型。工研院開發大面積列印設備，搭配四支雷射同步製作，提升近四倍生成率。解決大型工件的複雜製造及小尺寸的多樣量產需求。

單機生產到跨場域整合，打造未來工廠新面貌
知名 AM 大廠已開始勾勒對工業 4.0 未來工廠與積層製造情境之連結，朝開放架構、可擴充模組化、與前後段連結。工業 4.0 與積層製造串聯的核心精神是「工業資訊化」，搭配物聯網、智慧機器人及巨量資料分析。目前智慧化生產策略由點、線、面逐步拓展，並更進一步邁向多場域多點對應之製造生產型態。由單機獨立生產，到多機集中式協同生產，進化到整線一站式生產，最終達到多線跨場域整合生產，已是現在進行式。相信不久即可看到積層製造與減法製造整合之彈性生產模式，大幅降低零件製作成本與時間。

積層製造技術的發展日趨成熟，產品強度與緻密度已超過傳統鑄造元件，讓積層製造跳脫早期僅使用於快速原型打樣之瓶頸，如今已可直接作為工業用功能性零組件，由實驗室走入真實工廠，進入到實兵作戰之新紀元。現今包含工研院與世界上各知名 AM 廠商，皆如火如荼地勾勒積層製造在工業 4.0 未來工廠之情境，搭配物聯網、智慧機器人及巨量資料分析，朝開放架構、模組化可擴充、與前後段多站式連結，實現跨場域之智能化整線彈性製造之新里程碑。■

參考文獻
[1].ASM International. Specialized Laser and New Titanium Powder to Build Large Aerospace Parts. ASM International 2012. Available from http://www.asminternational.org/portal/site/www/NewsItem/?vgnextoid=4e40e25 e724d5310VgnVCM100000621e010aRCRD.
[2].ASTM Standard F2792. 2012. Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies. In ASTM F2792 – 10e1. West Conshohocken, PA: ASTM International.
[3].Terry Wohlers，”Wohlers Report 2019“ Wohlers Associates 2019 .
[4].https://www.google.com.tw/#q=High-speed+Laser+Additive+ Manufacturing+LAM+filetype:pdf

本篇文章由台灣區工具機暨零組件工業同業公會提供，原文出自MA 工具機與零組件雜誌第 120 期。

這篇文章 決勝先進製造時代：臺灣金屬積層製造產業應用 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

前言
影響塑膠射出的流動阻力，可以從產品設計、原料選擇、模具設計、射出參數等四個面向來探討。而射出成型穩定的關鍵，也來自於塑料流動阻力的大小與變化。換句話說，塑料在射出過程中的順暢度，與流動阻力的大小有著密不可分的關係。造成流動阻力增加的原因可分為 6 大類，分別為：料溫太低、模溫太低、射速太慢、澆口太小、排氣不良、流長比太長。

料溫設定
塑膠流動的六大阻力中，「料溫設定」的影響程度最大。塑膠原料在料管裡熔融的狀態，可以想像成塑膠的分子鏈變鬆散的狀態，假設原料在料管中的溫度為200 度，當溫度升高至 220 度時，分子鏈糾纏的狀況會更為蓬鬆。簡單來說，當溫度上升時，塑料的黏度就會下降，而當黏度下降時，流動性就會提高。舉個例子，假設將 ABS 原料分別用 200 度及 220 度充填，料溫 220 度的 ABS 會跑得比較快。因此，適度地提高料溫，能改善流動性，進而降低流動阻力。不過，在使用高料溫生產時，需注意以下 3 點：原料種類、產品顏色、生產週期。

1. 原料種類：在射出成型時，如使用的原料為「防火料」、「熱穩定性較差的料」及「酸性料」，在進行料溫加熱時，反而能低就不要高。由於這三類的原料，容易因為高溫造成「原料裂解」或「物性降低」等風險。此外，也容易在加工過程中，揮發有毒氣體，對人體產生傷害。
2. 產品顏色：當射出的產品顏色為白色、透明色或淺色時，容易因為料溫較高的因素導致成品出現色差、或是有輕微黃化的現象。因此，在使用高料溫時，也需要特別注意。
3. 生產週期：為確保生產品質，任何一種原料都不能在料管中停留太久，建議塑料在料管中停留的時間，以不超過 3 至 5 分鐘為原則，熱敏感度愈高的原料，能停留的時間會愈短。

模溫設定
增加流動阻力的第二個因素：「模溫太低」。當模具的溫度較低時，皮膚層增厚的速度快，流動阻力的增加也快。反之，使用高模溫時，流動阻力增加慢，塑料較容易充填模腔，也就是比較容易射出。一般來說，原料的加工溫度愈高，或加工溫度範圍愈小時，經常會使用高模溫來射出，比方說，塑膠尼龍 (Nylon) 或PC 料，在生產時大多需要使用高模溫；另外，當產品肉厚太薄時，為了降低流動阻力，往往也會使用高模溫進行生產。而在射出成型過程中常見的三種水式冷卻方式，分別為常溫水、冷凍水及模溫水。

1. 常溫水：所謂常溫水，顧名思義就是接近當下環境溫度的水，水溫大約在 28 至 35° C 左右。大多數的射出廠，為了節省成本，最常使用「常溫水」來作為模具冷卻的循環水。但常溫水容易因為氣候因素導致溫度上的落差，當水溫不穩定時，塑料在模具內產生的皮膚層的速度就會不同，射出時的流動阻力也會不同，最終影響生產品質的穩定性。
2. 冷凍水：冷凍水指的是經過冷凍機降溫後的水，水溫大約為 12 至 17° C。冷凍水的優點，則是可以幫助射出時快速地建立皮膚層，並縮短生產週期，但射出阻力會較大，需要看產品的肉厚設計，以及產品是否可以符合外觀要求。
3. 模溫水：模溫水指的是經過模溫機加熱後的水，水溫大約為 60 至 120° C。雖然水溫提高有助於射出成型，但溫度上限最好是設在該原料「熱變形溫度」下 10° C，以避免頂出變形或冷卻時間過長。

除了常溫水的溫度會隨氣候變化之外，模溫水和冷凍水都是屬於定溫式，如果非常在意模具溫度變化的產品，也可以透過這兩種冷卻設備控制模具溫度，如此一來也能提高生產穩定的精度。

射出速度
增加流動阻力的第三個主要因素：「射速太慢」。因為塑膠屬於「非牛頓流體」，會呈現「剪切致稀」的狀態。不同的產品設計與不同的原料，對於射速的需求都不一樣。但只要射出的速度太慢時，就不容易產生剪切致稀，也不容易有剪切熱，這會造成塑料的流動性較差，加上模具的溫度相對於塑料較為冰冷，因此，所產生的冷卻固化層就會比較厚。

原料一旦進入模具，開始接觸到模面時，也就是冷卻時間的開始。當接觸時間愈久，成品的皮膚層就愈厚，流動的芯層就愈狹小，進而造成流動阻力的增加。換句話說，模內流動的剪切熱與冷卻水在持續競爭，流動愈慢時，則熱源流失愈快。但在使用高射速時，建議可以用三段射速作為基本設定概念，以慢、快、中三種射速作為調機的參數模型。第一段的「慢速」，主要以緩慢通過進澆口位置，可避免剪切熱過高或噴流痕；第二段的「快速」，以快速充填 70 至 80% 模穴空間為主，避免皮膚層太厚；第三段的「中慢速」，目的是降速緩衝和排氣，可提升生產的穩定度和精度。而三段射速的概念，也可依產品結構與外觀要求，降為兩段或增加為四段。

流道與澆口
增加流動阻力的第四個因素：「澆口或流道過小」。一般來說，流道分為半圓形、圓形、梯形以及改良式梯形等，其中以圓形與改良式梯形的設計較佳。相較之下，圓形的流道，能讓塑料在形成皮膚層後，其流道仍保有較大的流動空間，而半圓形的流動空間則顯得較為狹小。在進行模具設計時，流道與澆口大小並不是愈大就愈好。流道的大小適中就好，當流道愈粗，料頭的重量愈重，原料的損耗與成本就會提高。

而原料經過流道在進入成品前的入口，就是「澆口」。當澆口的截面積愈小，塑料可以流動的空間就會愈小，此時就會產生流動阻力，也可以視為射出壓力的損失。常見的進澆方式有直接進澆、側進澆、搭接進澆、潛伏式進澆、扇形進澆、環狀進澆等。澆口愈大，則射出的壓力損失愈少，且澆口凝固封閉的時間較慢，對於需要長時間保壓或 L/T 比較大的產品，有明顯的效果。但大澆口的缺點則是成品與料頭的分離往往需要人工修剪，不容易做到自動料頭分離，也耗費更長的工時。

排氣不良
影響塑膠流動阻力的第五個因素就是「排氣不良」。模具排氣的良好與否，與射出末段的流動阻力有絕對的關係。模具每一次在進行合模時，即使公母模內是空的，但也會將空氣包覆進去。模具裡的空氣體積等同於整模成品的體積，因此，射出多少塑料，就應該要排出多少氣體。當塑料進到模具後會壓縮模腔內的空氣，導致模腔內壓增高，進而增加流動阻力。當模具排氣不良時，到了射出末段，流動阻力就會急速上升，甚至會因為過度壓縮熱空氣，造成最終產品出現高溫裂解或焦黑的狀況。當模具排氣的效率愈好，射出時的流動阻力就會愈低，也會愈容易成型。此外，除了模具本身的排氣要好，在生產過程中，定期地清潔模面也很重要。由於塑膠原料是由石油提煉出來的化合物，在遇到高溫時，會產生微量的氣體與油漬，也就是俗稱的「瓦斯氣」，在生產一段時間後，模具上的排氣溝會被瓦斯氣阻塞，造成氣體殘留在模具中，進而影響日後生產品質的穩定性。

流長比過長或肉厚太薄
影響塑膠流動阻力的第六個的因素便是「流長比過長或肉厚太薄」。流長比 (L/t) 就是塑料的「流動長度(T)」除以「流動厚度 (t)」。流長比的計算方式如下：L/t=L1/t1+L2/t2+L3/t3 流動比愈長，充填到成品末端時的阻力愈大。當射膠壓力小於流動阻力時，塑料就可能無法順利前進，導致成品末端出現短射的情形；而肉厚太薄時，也會有同樣的影響，因為肉厚 t 太小時，即使是短距離，其流長比也會大大地增加。皮膚層建立後，中間可流動的芯層就會相對狹小，射出阻力自然增大。流長比過長的成品，對於射出機臺的射速和射壓負擔大，容易造成生產不穩定的現象。

如果成品與模具本身的設計，已經造成較大的流長比，該如何以調機的方式來改善呢 ? 在此提供幾個簡易的方法：(1) 提高料溫，增加原料的流動性；(2) 提高射速，增加剪切熱，並與凝固層搶快；(3) 提高模溫，延緩凝固層增厚的速度。假使已經無法透過調機來克服難題，則建議可以考慮從流道、澆口、排氣等三方面調整模具狀況。

總結
影響射出成型穩定的關鍵，可以從很多面向來探討，筆者僅以流動阻力的角度，簡易地提供相關的經驗與看法。產品設計、原料選擇、模具設計、射出參數等四個方面，都會交互影響著流動阻力，因此如果可以在產品設計及模具開發階段，就降低可能產生的流動阻力，則可以有效地加大加工成型的視窗範圍，並提高量產的穩定性。■

這篇文章 射出成型穩定的關鍵：淺談塑料流動阻力 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。

摘要
最近因為新型冠狀病毒的肆虐，醫療口罩與N95防護口罩已變成了各國的戰略物資，且一片難求；為因應口罩的爆量需求，許多相關供應鏈廠家都相繼投入口罩與防護產品的相關生產，其中包括聚丙烯(PP)加工原料、押出模具與押出相關加工設備、模具精密加工等產業需求大幅增加且供不應求。醫療防護口罩的核心材質是PP熔噴不織布（非編織布），而其生產方式是藉由押出機將高流動性PP塑膠塑化後，再經過衣架型押出平板模頭展流至所需的不織布產品寬度，最後PP熔膠通過押出模頭出口處模唇上數目極多的毛細管熔噴孔洞噴出，經冷卻後形成最終的熔噴不織布。在連續押出生產PP熔噴不織布製程中，押出模具是生產產量、良率與產品品質與功能性的最大影響因素。所以押出衣架模頭的設計攸關最終熔噴PP不織布的產品品質，本研究利用Moldex3D模流分析軟體，來協助進行衣架型押出模具設計，藉由CAE分析結果來評定押出模具流道系統的尺寸設計優劣，並由PP熔膠在衣架型押出模具出口所表現的性質均勻性與一致性，來調整模具設計參數與押出成型加工參數，並協助縮短產品與模具的開發時程，並提升生產產品的品質。

前言
防護口罩的核心材質是具有過濾細菌病毒效果的熔噴PP不織布；具有微細孔洞的PP不織布，是以非織造法的熔噴不織布連續式押出生產技術製造，生產出比頭髮更細的極細PP纖維不織布。熔噴不織布的加工生產方法，利用高速高溫的熱空氣對押出模頭出口噴絲孔流出的PP極細纖維進行噴氣擾動牽引，PP極細纖維在高速空氣噴吹下，受到極度拉伸而產生極微細纖維，之後在模具外部後段製程上的多孔性滾輪表面或是透氣織布表面上進行自身凝固黏合作用而生成熔噴PP不織布產品。

熔噴不織布的押出生產製程中最重要的核心是押出模具的設計與製作，目前業界熔噴PP不織布的寬度可以從254mm到4米多，不織布產品寬度也就決定了單座押出模頭的寬度要求。熔噴PP不織布的衣架型押出模具最關鍵的部分包含寬度展開的流場分配歧管流道系統與模具出口的模脣毛細管微孔部分；衣架型押出模頭主要是由進口區、分配歧管、狹縫區、鬆弛區、調節區及模唇區所構成。分配歧管展流區主要是藉由展開角度、流道厚度與流動長度等參數來控制熔膠流經此區域後的展流與整流的效果；當熔膠進入押出模頭出口段的模唇區域時，熔膠在寬度方向上的每一個出料孔洞，需要達到有相同料溫、相同流率與相同壓力。這樣出料才能達到穩定與均勻，所生產的產品也才能有良好的產品品質。

本研究利用Moldex3D模流分析軟體，使用高流動性PP塑膠在不同溫度與不同押出量條件下，探討押出模具流場的流動分析及特性；如熔膠的流量均勻度、壓力分佈、溫度變化、滯留時間、剪切速率分佈…等，在流動過程中與模具出口處所顯示的熔膠參數差異程度與流動趨勢都會影響最終之產品品質；當建立一個衣架型押出模頭，並利用CAE分析軟體工具來探討該不同的模型設計參數與不同的押出成型加工參數，在觀察與比對軟體分析結果，將可以評定較優化的模頭設計參數與加工成型條件。最後也可以與實際模具在押出加工的現場狀況加以分析比對。押出模頭設計重點包括：熔膠在出口處的流量均勻度、整體的壓力損失、各出料孔的均勻壓力損失、釋放應力程度、賦予押出時適當的產品形狀、足夠的模頭背壓等。在製程條件的調整方面，應在不影響產能與品質的情況下，使熔膠的溫度盡可能均勻，不要有過多的剪切溫升現象、並減少熔膠在模具內的滯留時間。

針對塑膠產品與模具的開發，隨著多元化產品之需求，原料經製程到最後的產品分析，複雜度更勝以往，過去只鎖定單一製程下手，或利用嘗試-錯誤-嘗試(trial-and-error)方法，雖可提供部份之開發與結果；然而因整體產品製程有時須要牽涉到不同之加工製程，另外塑膠材料之黏彈特性也相當複雜，產品與模具設計的需求繁多，押出機台條件的設定多變化，加上產品精度要求日益嚴苛與複雜，此種採用摸索式的方式，在效率及功能上已無法滿足實際產品與加工製程需求。另一方面，過去仰賴之單一製程的CAE技術也不能全然掌握整體製程；為此本文以衣架型押出模具產品製程為例，藉由不同衣架型押出模具的流道設計參數與押出加工成型參數變化，來進行CAE模擬分析，可藉由分析結果提供模具設計參數與押出加工成型參數優化的參考依據。

數值模型

假設高分子熔膠行為為黏彈性流體，非恆溫的三維流 動之數學方程式可以表示如下：

其中， u為速度向量、 T為溫度、 t為時間、 ρ為壓力、 σ為總應力張量、 ρ為密度、 τ 為額外應力張量、 k 為熱傳導係數、 CP為比熱。 在本文中， τ由White-Metzner 模型的本質方程式可得：

其中， λ 為鬆弛時間而η為黏度，兩者皆式溫度與剪切率的函數。 體積分率函數 f ，用來追蹤波前的移動。 f=0 代表為空氣， f=1 為高分子熔膠，而波前的位置就是落在格點中體積分率為 0 < f <1 的區域。體積分率隨著時間的推進可以表示為下列的傳輸方程式：

在模穴入口處之進膠面給定充填流率或者射出壓力， 在模壁給定無滑移邊界條件，而特別需要注意是， 在體積分率的傳輸方程式中，由於是雙曲線式之方 程式，只需給定入口邊界條件。本文利用有限體積法(Finite Volume Method )求解各流場與應力相關之統 馭方程式，而數值核心在許多文獻已經被驗證可以成 功的應用在射出成型充填模擬，而許多實驗與測試也確認了此數值核心在可靠度上與效率上的表現。
如何應用CAE模流分析技術，有效且完整地協助業者解決許多過去無法瞭解之疑難雜症，一直都是業界殷切期盼。為此，本文將就如何應用CAE模流分析技術，有效且完整地進行產品設計及開發。

結果與討論
本設計分析研究以一寬度為1200mm衣架型熔噴模頭厚度不同進行CAE分析，判斷厚度差異對噴頭處溫度和壓力的影響。押出熔噴布成型製程開發中，押出模具的設計考量上，主要是要讓熔膠從押出機料管出口進入到衣架型平板模頭，押出模頭的流道設計上如何能讓熔膠在寬度上有效展開，經過展流區後抵達模頭出口的模唇位置時，各點位置的熔膠品質，例如流率、溫度與壓力都可以達到一致性。押出平板模具從入料點開始展開到出模模脣位置的流道厚度與流動長度尺寸參數設計的調動，則是衣架押出模具設計影響最終產品品質一致性最重要的因素。著重產品之均勻度外，如何有效分析預測衣架型押出模頭中熔膠溫度均勻的控制，常常深切地影響產品之品質。具體說來，正確的熔膠溫度常常是主導優良品質的不二法門。

如圖1為PP材料的黏度曲線，MFI是1500g/10min，通過黏度曲線可知，成型過程中，剪切越大，黏度越低，流動性越好，在不同溫度下，阻力不同，溫度越高阻力越小，反之，溫度越低阻力越大。
如圖2、圖3通過Moldex3D數值分析可知，熔體到達噴頭的時間相近，並在噴頭處熔體的溫度、壓力相同的情況下，模頭噴出的流量方能均勻。

圖4，通過流動波前及等值線，判斷模頭出口的模唇板瞬間的熔膠均勻度分佈情況，此資訊可讓我們預估最終由每個毛細管孔洞流出的PP熔膠，是否在流率與溫度壓力分佈上可以有較佳的一致性。另外製程中我們也須解析模頭內部各部位的暫態與穩態的壓力、溫度、滯留時間等情況。

如圖3、圖5、圖6顯示模頭內流動場壓力分佈及溫度和剪切應力分佈情況，透過此等可視化機制讓我們能進一步深入掌握成型系統，以判斷衣架型熔噴模頭幾何設計的重要性。優良的設計可以提供穩定均勻的噴線流量，較低的壓力損失、均勻的滯留時間。

結論
衣架型熔噴模頭設計重點是厚度的分佈使其噴頭處熔 膠的壓力、溫度及滯留時間相同，依靠高溫、高速的 氣流噴吹聚合物熔體，使其得到迅速拉伸而細化的纖 維絲均勻的收集在凝網簾或滾筒（如圖7）。如圖6， 衣架型熔噴模頭厚度分布不同，對波前、型腔內的溫 度分布和壓力分布影響較大，而影響噴絲的均勻性。

如果熔噴模頭厚度設計不合理，會導致熔膠到達噴頭 的時間不同（如圖8所示），以及噴頭的溫度和噴頭 的剪切應力差異（如圖9）。在熔噴設備中，熔噴模 頭是實現高聚物拉絲成型的核心組件之一，模頭幾何 厚度設計和加工精度直接影響拉絲的長度、均勻性、 韌性、細度等諸多方面，從而對最終的卷材品質產生 決定性影響。■

參考文獻
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這篇文章 熔噴布押出模具CAE分析 最早出現於 CAE模具成型技術雜誌。