Moldex3D獨家專利- 壓力相依性的黏度量測服務 預測翹曲更精準

在製造超薄射出成型產品的過程中,為了完整充填,必須使用高射出速度,可能產生高充填壓力;在高壓下,高分子鏈的自由體積受到壓縮,導致黏度上升,造成流動阻力上升。在產品保壓階段,熔膠處於高壓、低剪切率的狀態,壓力對黏度的影響會更重要。此時的壓力分佈將影響黏度分佈,而黏度也會影響壓力傳遞能力,因此在進行模流分析時,必須準確掌握壓力對黏度的影響,才能準確地模擬保壓行為及產品的收縮翹曲量值。

Moldex3D材料量測實驗室已於2014年取得獨特的專利技術,提供壓力相依性的黏度量測服務,藉由「毛細管流變儀(圖一)」,可幫助使用者在CAE分析前即掌握材料特性。該儀器操作方式,是在毛細管出口處利用閥的不同開度施予不同的背壓,以量測不同壓力下的黏度(圖二)。常用的兩個黏度模型如圖三所示,Modified Cross Model(2)中的D,及Modified Cross Model (3)中的D3為壓力依存係數,代表壓力對黏度的敏感度。而根據毛細管流變儀在不同壓力下量測出的黏度數據(圖二),即可求得黏度模型中的壓力依存係數以及外插出壓力為零時的黏度。壓力對黏度效應的理論與模型,可參考專利US 8,768,662 B2(註1)。

moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-1 圖一 毛細管流變儀內壓力腔示意圖
moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-2圖二 塑料在不同壓力下的黏度變化
moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-3圖三 二種不同黏度模型中的壓力依存係數

以下為射出成型實例測試:產品為約1.0mm的薄件,材料為PC,圖四為考量黏度壓力效應與否兩個模擬結果的射壓曲線,與實驗結果對照圖。在低壓範圍因壓力效應尚不明顯,因此是否考量壓力效應,對射壓曲線並無太大差異;然而當充填至中後期、壓力越來高時,兩者差異就越來越顯著,並顯示考量黏度的壓力效應和實驗值較吻合。

moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-4圖四 射壓曲線

壓力使黏度上升的效應不只反應在射壓上,也會改變壓力傳遞阻力,而影響保壓階段模內的壓力分佈,進而影響產品的翹曲行為。如圖五所示,將黏度的壓力效應納入考量,可以精準模擬材料的實際行為,使模內的壓力分佈預測較準確,帶來更精準、更貼近實務的翹曲模擬分析。

moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-5圖五 翹曲預測與實驗比對

由以上案例可得知,要精準模擬翹曲行為,必須要先掌握壓力對黏度的影響,對於高射壓的成型模擬尤其重要。透過Moldex3D取得的專利與材料量測實驗室所提供的黏度效應量測,能夠幫助客戶順利取得所需的資訊,提高後續模擬分析的真實性和可靠度。若有興趣進一步了解Moldex3D材料量測服務,請洽:chiaoliu@moldex3d.com,或上官網查詢:http://www.moldex3d.com/ch/support/professional-services/material-characterization

註1.  Rong Yeu Chang, Chia Hsiang Hsu, Hsien Sen Chiu, Shih Po Sun, Chen Chieh Wang, Huan Chan Tseng, Predicting shrinkage of injection molded products with viscoelastic characteristic, U.S. Patent (2014)


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