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1
林熴章 遠東科技大學 材料系 [email protected]
物理發泡在塑膠加工之應用
2
大綱
永續材料技術中心簡介
發泡劑簡介
批次發泡製程
XPS單螺桿物理發泡螺桿特性
R-PET物理發泡
PP發泡反射板
模頭進氣物理發泡異型建材
3
DSC TGA DMA
HDT IV, RV MI
FTIR UL-94 V0 Optical
4
Instron Impact Hardness
Capillary rheometer XRF GPC
5
高分子加工CAE軟體 射出成型 Moldex3D 押出成型 VEL/FLOW2000 吹塑成型 B-SIM 熱押成型 T-SIM 螺桿分析
6
Brabender D32 twin screw 3L Kneader
300oC Banbury mixer 50L Banbury mixer
300L Hansel Hot Die plate pelletizer 125T injection molding machine
7
D40單螺桿物理發泡板材機 W320mm
H0.3~1mm
D60單螺桿物理發泡實驗機
D19 Brabender單螺桿 W20mm D32雙螺桿押出機
W450mm 3層押板機
超臨界批次發泡系統
8
種類
性質 PS塑木複材 傳統木頭 說明
吸水性 不吸水 會吸水 塑木中之木粉被塑膠包覆,因此不吸水。
防蟲性 不怕蟲蛀 會受蟲蛀 塑木中之木粉被塑膠包覆,因此不怕蟲蛀。
耐變形 不易撓曲 長期會撓曲 傳統木頭纖維,受長期日曬後會撓曲變形,而PS塑木不會。
PS塑木複合材料,不僅保有天然木材特性,且改善其易
受潮變形、蟲菌腐朽等缺點,既環保又健康,可用來完全取
代天然木材,比起市面現行之PE塑木複合材料,有更優異的
耐熱性與機械物性,絕對符合未來重要的綠色環保趨勢。
PS塑木複合材料
9
項目 要求值 市售品 自行研發
Tensile Strength(MPa) 10 ↑ 13.7 14.5
Elongation(%) 100 ↑ 360 816.6
Aging
100℃×168hr
Tensile Strength
(MPa) 6.5 ↑ -- 13.1
Elongation(%) 70 ↑ -- 835.4
Aging
113℃×168hr
Tensile Strength
(MPa) 6.5 ↑ 11.6 11.7
Elongation(%) 70 ↑ 324 820.5
UL-94(1/8”) V0 V0 V0
UL-94(1/16”) -- -- V0
VW-1 PASS -- PASS
LOI -- 38 30
Hardness -- 52
( Shore D )
90
( Shore A )
Specific Gravity(g/cm3) -- 1.24 1.29
MI(190℃×2.16Kg) -- -- 9.4
RoHS PASS PASS PASS
Price( NTD/kg ) -- 330 250
符合RoHS、WEEE環保法規,具有燃燒時煙霧濃度低、無有害、腐蝕性氣體逸出的特點,再加上 TPU高耐磨耗、高強度及高強韌性質,可應用於高溫之高階線纜,原材料均為國內製造產品,具市場競爭性 。
高性能防火級TPU線纜材料
10
↓1013 order
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
2
4
6
8
10
12
14
16
log
(Su
rfa
ce R
esi
stiv
ity)
(/s
q.)
MWNT Contents ( phr )
LC-PLA / MWNT
HC-PLA / MWNT
LC-PLA / MA-g- MWNT
2.8×109 Ω/□
1.05×1013 Ω/□
2.61 × 102 Ω/□
藉由添加微量改質奈米碳管,製備出導電膠粒,經射出成型
後,可得具有防EMI遮蔽效果之產品,達到節省成本、成型容易、
產品之可變化彈性高且適合大量生產等優點,取代目前不環保的真
空蒸鍍、濺鍍、噴塗等製程,為地球的永續盡一份心力。
具EMI遮蔽效果材料
11
12
Double color
injection molding Hot runner co-
injection
FEU ABA co-inection A:PET B:PET , MXD6, EVOH A:PET
A
B
PET
ABA 3層瓶胚成型技術
13
• CFC(Chlorofluorocarbon): R11(CCl3F), R12(CCl2F2), R114(CClF2ClF2), Methyl Chloride (CH3Cl), Methylene
Chloride (CH2Cl2); low MW, low b.p., low toxicity, non-flammability, low k, high chemical and thermal stability, low cost
• HCFC(Hydrochloroflurocarbon): R141a(CH3CCl2F), R22(CHClF2), R142b(CH3CClF2), R124(CHFClCF3);最少接一個氫在碳上,使得分子較不穩定而易於在大氣中降解。一般絕熱用的泡材使用141b取代11、22或142b取代12、124取代114。對於XPS,在美國偏好142b然而歐洲偏好142b/22(60:40)。
• HFC(hydrofluorocarbon): R134a(CH2FCH3), R235fa(CF3CH2CHF2), R365mfc(CF3CH2CF2CH3),
R152a(CHF2CH3);由於沒有氯原子,所以無ODP之虞。152a與134a在美國較被採用,使用時仍須注意專利問題,尤其是365mfc。
• HC(hydrocarbon): cyclopentane, n-pentane, iso-pentane, n-butane, iso-butane, propane;高溶解度、易燃、氣體密度大於空氣、VOC法規限制
• Inert gases:
CO2, N2, O2, H2O;價格便宜、無害、低溶解度
物理發泡劑種類
Source:梁明在教授
14
CFC的禁用時程(Montreal Protocol):
已開發國家:1996起全數禁用
開發中國家:
• 1999凍結在1995-1997的平均值
• 2005降至上述的50%
• 2007降至上述的15%
• 2010起全數禁用
CFC禁用時程
Source:梁明在教授
15
開發中國家:
2016.01.01 凍結基準
2040.01.01 全數禁用
已開發國家:
1996.01.01 使用量凍結基準
2004.01.01 降低35%
2010.01.01 降低65%
2015.01.01 降低90%
2020.01.01 降低99.5%
2030.01.01 全數禁用
歐盟標準:
2003.01.01 除了運輸用的冷凍設備外,全數禁用
2004.01.01 全數禁用
美國標準:
2003.01.01 141b國內使用的泡材除外
2010.01.01 2010前製造的設備仍可使用142b與22
2015.01.01 2020前製造的設備仍可使用142b與22
2020.01.01 142b與 22全數禁用
2030.01.01 HCFC全數禁用
HCFC禁用時程
Source:梁明在教授
16
Class Fluids ODP GWP
CFC R11 1 4600
R12 1 10600
HCFC R22 0.05 1700
R141b 0.11 700
R 123 0.014 90
HFC R32 0 550
R125 0 3400
R134a 0 1300
R143a 0 4300
R152a 0 120
Natural Refrigerants Ammonia 0 0
Carbon Dioxide 0 1
Isobutane 0 3
DOP & GWP
17
CFC幾乎已經停用
HCFC依年遞減
HFC依年遞增
HC成長最快
18
19
Supercritical fluid SCF
Low compressibility
High diffusivity , the viscosity like gas
The density like liquid, higher dissolving
Tc (℃) Tp
N2 -147 34 bar ( 500 psi)
CO2 31 71 bar (1050 psi)
H2O 374 218 bar (3224psi)
Density
(kg/m3)
Viscosity
(µPa∙s) Diffusivity
(mm²/s)
Gases 1 10 1–10
Supercritical
Fluids 100–1000 50–100 0.01–0.1
Liquids 1000 500–1000 0.001
20
批次微細發泡製程
21
批次微細發泡製程
“depressurization foaming process”
one-step
pressure-induced method
洩壓發泡
“solid-state foaming process”
two-step
temperature-induced method
升溫發泡
22 Source: www.atunas-foam.com
23
批次發泡成型
批次發泡從實驗室到量產製程 Solid state microcellular foaming
24
批次發泡成型-Zotefoams
交聯押出片材 高壓N2注入 低壓發泡
LDPE 670bar 250℃ N2
LDPE 20bar
150℃ N2
25
傳統二段EVA交聯模壓發泡,ZㄟZotefoams一段交聯高壓氮氣發泡,押板110~125℃,21片於高壓槽內,N2增壓20bar, 200℃,持平45min,快速洩壓,交聯化學發泡泡孔不均
26
JSP EPP泡珠
PP原料樹脂經過特殊處理,調配成可發泡之組成構造。
樹脂加上耐候劑與助發劑等藥品。
原料樹脂與藥品經過融解攪拌後,加工切割成約1~1.5mg的塑膠粒。
塑膠粒放入反應裝置,以高溫/高壓之條件,進行電腦控制管理。
利用反應裝置內的高溫/高壓,強制將發泡劑的空氣溶入塑膠粒中。
反應結束後,瞬間將條件之高溫/高壓,調整為常溫/大氣壓。
原膠粒中的空氣瞬間膨脹,軟化的塑膠粒亦因溫度降低而變硬。完成預備發泡。
發泡聚丙烯(EPP:Expanded Poly-
Propylene)與發泡聚乙烯型內成形品(EPE)和押出發泡聚乙烯比較,耐熱性和尺寸穩定性都較好,並且於重量上可大幅減輕。而與聚苯乙烯型內成形發泡體(EPS)相比,耐熱性、緩衝性、耐油性、耐化學品性和斷熱性等均特別優越。
27
JSP EPP泡珠
充填:藉由料槍,將EPP粒子送入模具內。
加熱:利用高溫高壓蒸氣,使粒子與粒子緊密黏合。
冷卻:藉由冷卻水噴頭,對模具灑水降溫。
取出:利用推桿,將成形品從模具推出。
28
FEU批次發泡製程
29
85A-AA 80A-E 85A-J12
70
℃
80
℃
90
℃
1
00
℃
11
0 ℃
TPU-scCO2批次發泡
30
PP-scCO2批次發泡
31
2500psi_0.5h
PLA-CO2批次發泡
2500psi_4h
32
物理發泡押出成品
Board Sheet
Tubes and profiles Bead
33
XPS物理發泡製程
34 34
Understand the
screw processing
condition (T, rpm,
BA%) to get stable
PS foam extrusion.
35 35
P8 P7 P6 P5 P4 (thermocouple+PT)
T8 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 (heater)
Static mixer D48 L192
Tube die
D32/10 L129.5
Injection hole 18.4D
HCFC-22 (R22)
D60
L=324/378/378/46/280/540/178/270/200=43D
Plasticating S1: T1~T3 L/D=18.8
Cooling S2: T4~T8 L/D=24.2
36 36
Screw configuration
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9
L (mm) 324 378 378 46 280 540 178 270 200
L/D 5.4 6.3 6.3 0.8 4.7 9.0 3.0 4.5 3.3
Pitch (mm) 54 54 54 0 70 120 120 120 120
Flight 1 1 1 0 5 6 4 4 4
Ds (mm) 43 54 54 44 56 43.8 43.8 48 52
H (mm) 8.5 3 3 8 2 8.1 8.1 6 4
37 37
PS: D32->D10 L=129.5mm喉管+D10->D3 L=4+8mm出料孔
NO NO rpm SV (oC) PV (oC) T4 T5 T6 T7 T8 P4 P5 P6 P7 P8
R22
(bar)
R22
(L/hr)
R22
wt%
Q
(kg/hr)
1 10 170/190/200/180/180/180/180/180 170/188/200/171/170/169/169/170 182 179 180 177 169 50 21 86 126 145 0 0 0 5.76
2 20 170/188/199/176/179/180/174/181 179 180 182 182 171 51 19 87 130 154 0 0 0 10.68
3 30 171/189/200/182/182/181/181/181 185 182 183 177 168 82 53 118 156 173 0 0 0 16.26
4 50 186 184 184 178 173 60 36 104 147 166 0 0 0 26.04
PS+R22 : D32->D10 L=129.5mm喉管+D10->D3 L=4+8mm出料孔
NO
取
樣
NO rpm SV (oC) PV (oC)
R22
(bar)
R22
(L/hr)
R22
wt%
Q
(kg/hr)
1 2 20 170/190/200/150/137/127/128/138 165/190/200/152/137/128/129/139 154 138 129 128 125 96 56 80 68 70 140 0.78 8.2% 11.4
2 1 30 171/189/200/153/138/128/121/140 156 140 129 119 124 97 59 83 70 78 140 0.9 6.2% 17.4
3 3 50 173/191/200/154/138/128/127/138 155 138 129 127 129 102 66 91 77 78 140 1.12 5.3% 25.32
4 6 20 170/190/200/149/137/127/128/138 152 137 128 127 124 91 56 79 64 64 140 1.04 10.3% 12
5 5 30 164/191/200/151/137/127/128/138 154 137 128 127 125 97 62 86 73 72 140 1.1 7.2% 18.24
6 4 50 169/189/200/151/137/127/128/138 155 138 129 127 128 105 68 92 79 81 140 1.51 7.0% 25.68
7 7 30 170/190/200/150/137/152/128/138 170/189/200/152/137/151/128/138 154 137 152 127 125 95 60 85 72 73 140 0.9 6.8% 15.72
8 8 30 170/190/200/150/137/115/128/138 170/188/200/150/137/112/128/138 155 137 103 127 125 92 56 80 66 72 140 0.9 6.6% 16.32
9 30 170/190/200/170/157/147/148/138 170/189/200/170/157/147/148/137 172 157 147 146 138 90 58 83 69 69 140 0.9 6.5% 16.64
10 30 170/190/200/160/147/137/138/138 164/190/200/161/148/137/139/138 163 147 137 137 134 89 54 79 65 66 140 0.9 7.3% 14.76
11 30 170/190/200/170/157/107/108/138 170/188/200/170/157/107/107/138 172 157 108 106 115 96 64 87 104 120 140 0.9 6.7% 16.08
12 30 170/190/200/160/147/107/108/138 165/191/200/161/147/110/108/138 163 147 109 105 112 90 55 79 68 72 140 0.9 5.2% 20.76
13 30 170/190/200/130/117/107/108/138 165/191/200/130/118/107/108/138 130 118 107 106 110 85 45 69 55 63 140 0.9 7.1% 15.12
14 30 170/190/200/140/127/117/118/138 171/190/200/142/127/117/118/138 145 127 117 116 116 89 51 75 63 65 140 0.9 6.1% 17.76
15 30 170/190/200/130/117/147/148/138 169/190/200/131/118/147/148/138 134 118 147 147 135 93 51 76 63 64 140 0.9 6.4% 16.92
16 30 170/190/200/140/127/147/148/138 165/191/200/142/127/147/148/138 145 128 147 147 139 90 52 77 62 64 140 0.9 6.7% 16.08
PS, PS+R22 Experimental Results
38 38
EXP. PS, PS+R22 P profile
10
44
78
112
146
180
0 12 24 36 48L/D
Pre
ssu
re (
ba
r)
PS 10rpm
PS 20rpm
PS 30rpm
PS 50rpm
R22 20rpm
R22 30rpm
R22 50rpm
EXP. PS, PS+R22 Q-P
0
10
20
30
0 20 40 60rpm
M (
kg
/hr)
PS
PS+R22
PS, PS+R22 Exp. Q-P-rpm curves
5.0~4.0)181(
)138(22
C
Co
PS
o
RPS
39 39
EXP. PS+R22 30rpm Qg=0.9 L/min Pressure
40
70
100
0 12 24 36 48L/D
Press
ure (
ba
r)
170/157/107/108
160/147/107/108
140/127/147/148
130/117/147/148
EXP. PS+R22 30rpm Qg=0.9 L/min Pressure
40
70
100
0 12 24 36 48L/D
Press
ure (
ba
r)
170/157/147/148
160/147/137/138
140/127/117/118
130/117/107/108
Tb
PS+R22
40 40
EXP. PS+R22 30rpm Qg=0.9 L/min Pressure
40
70
100
0 12 24 36 48L/D
Press
ure (
bar)
140/127/147/148
140/127/117/118
130/117/147/148
130/117/107/108
EXP. PS+R22 30rpm Qg=0.9 L/min Pressure
40
80
120
0 12 24 36 48L/D
Press
ure (
ba
r)
170/157/147/148
170/157/107/108
160/147/137/138
160/147/107/108
T3, T4 have
more significant
effects on
pressure
profiles.
In general, the
higher barrel
temperature, the
higher pressure
profiles.
41 41
Hybrid FEM/FDM Approximation-1
Extruder Die
42 42
FEM approximation for pressure
FDM approximation for temperature
Hybrid FEM/FDM Approximation-2
43 43
Material Modeling
Cross model
PS GP5500 MI=2.5
)1(1 nPS Tfr
TfA
rTTbeTf
Han’s VRF(viscosity reduction factor) approach
44 44
static mixer
FEM Mesh
Tube die Q-P simulation
45 45
Tube die experimental & CAE PS, PS+R22 P-rpm
0
50
100
150
200
0 20 40 60rpm
Pre
ssu
re (
ba
r)
PS+R22 exp
PS+R22 VRF=0.5
PS+R22 VRF=0.2
Pexp Qexp Pexp Qexp VRF=0.5 VRF=0.2
rpm PS (bar)
PS
(kg/hr)
PS+R22
(bar)
PS+R22
(kr/hr) PS (bar)
static
mixer total
PS+R22
(bar)
static
mixer total
PS+R22
(bar)
static
mixer total
10 145 5.76 52.8 47.4 100.2
20 154 10.68 70 11.4 65.73 56.346 122.08 77.04 28.692 105.73 31.77 11.477 43.247
30 173 16.26 72 18.24 72.76 63.384 136.14 85.22 32.728 117.95 35.44 13.091 48.531
50 166 26.04 82 25.68 81.17 72.318 153.49 91.45 36.018 127.47 38.38 14.407 52.787
PS+R22 VRF=0.3
46 46
PS Pressure profile
-50
0
50
100
150
200
0 12 24 36 48L/D
Pre
ssu
re (
ba
r)
PS 10rpmPS 20rpmPS 30rpmPS 50rpmPS 10rpmPS 20rpmPS 30rpmPS 50rpm
PS S2 Q-P-rpm Exp. and CAE
L
pBNAQQQ PD
PS Q-P
0
10
20
30
40
0 20 40 60rpm
M (
kg
/hr)
experimental
CAE
47 47
PS foam screw 5rpm
-10
-5
0
5
10
15
0 10 20 30 40L/D
Press
ure (
MP
a)
PS S 5rpm Preessure Profile
0PQ
Starved Region
DQQ
L
pBNAQQQ PD
Fully Filled Region
48 48
PS foam screw 5rpm
-10
-5
0
5
10
15
0 10 20 30 40L/D
Press
ure (
MP
a)
D60 螺桿S壓力曲線特性
塑料壓力須大於發泡劑量%於螺桿內之飽和蒸氣壓,以確保發泡劑不是氣體
49 49
PS Pressure profile
-50
0
50
100
150
200
0 12 24 36 48L/D
Pre
ssu
re (
ba
r)
PS 10rpmPS 20rpmPS 30rpmPS 50rpmPS 10rpmPS 20rpmPS 30rpmPS 50rpm
PS+R22 S2模擬 30rpm 18.24kg/hr VRF=0.1
PS+R22 Pressure profile
50
80
110
0 12 24 36 48L/D
Pre
ssu
re (
ba
r)
R22 20rpmR22 30rpmR22 50rpmR22 20rpmR22 30rpmR22 50rpm
PS Q-P
0
10
20
30
40
0 20 40 60rpm
M (
kg
/hr)
experimental
CAE
50
發泡押出成型
PE化學交聯發泡押出成型
溫度驅動
兩段式單螺桿物理發泡押出成型
兩段式雙螺桿-單螺桿物理發泡押出成型
一段式單螺桿物理發泡押出成型
壓力驅動
51
發泡押出成型-遠科FEU
D40單螺桿物理發泡板材(反射板) 物理發泡進氣模頭
(取代化學發泡異型押出)
交聯反應型雙螺桿發泡板材 PET, PLA,TPU發泡材
52
Recycle PET foam
綠色隔熱建材 高剛性、耐熱
53
遭遇的問題:
由於PET的熔融張力不足,R-PET在回收過程更進一步會降低其熔融張力,因此如何提升R-PET的熔融張力便成為本構想成功與否的重要關鍵。
PET是經過縮合反應後的塑膠產品,因此PET經過加工或是回收使用後,其分子鏈在雜質的作用下,尤其是具有酸性小分子的PVC以及水分,導致其分子量急速下降,因此IV(intrinsic viscosity)急劇降低。
upper limit for extrusion
lower limit for bubbling
operating region
PET
Branched PET
operating
window
Temperature
Vis
oci
sity
R-PET發泡可能遭遇問題
54
未乾燥含水率 : 2640ppm
乾燥過含水率 : 580ppm
P1.5C5A 時 間180s溶融張力41
AC5% 時發泡倍率為1.95
乾燥 r-PET 未乾燥 r-PET
含水率
吸水劑 / 發泡劑 / 擴鏈劑
塑譜儀 熱壓發泡
密度 發泡倍率
溶融張力
結論
R-PET熱壓發泡實驗流程
55
0
10
20
30
40
50
0 200 400 600
Torq
ue
(N.m
)
Time (s)
r-PET/CE/WA CE含量 Torque VS. Time
P
P0.5C
P1C
P1.5C
P5C1A
0
10
20
30
40
50
0 200 400 600
Torq
ue
(N.m
)
Time (s)
r-PET/CE/WA CE含量 WA 1phr Torque VS. Time
P0.5C P0.5C1A P1C P1C1A P1.5C P1.5C1A
有無添加WA的比較
CE含量的比較
55
乾燥後r-PET溶融張力實驗結果
56
乾燥r-PET Time Torque 未乾燥r-
PET Time Torque
P 180 4 P 180 3
P0.5C 180 14 P0.5C 180 10
P1C 180 26 P1C 180 21
P1.5C 176 35 P1.5C 180 32
180 34
P0.5C1A 180 13 P0.5C1A 180 13
P1C1A 180 28 P1C1A 180 24
P1.5C1A 180 36 P1.5C1A 180 33
P1.5C5A 180 41 P1.5C5A 172 37
56
R-PET溶融張力實驗結果
57
R-PET雙螺桿物理發泡實驗
58
Polymer rpm(錶示) 下料量(kg/hr)
CE(%) density
(g/cm3)
Expansion
ratio
r-PET 15 1.5 0.5 0.49 2.5
r-PET 30 1.5 0.5 0.29 4.40
r-PET 60 1.5 0.5 0.32 3.50
r-PET 15 1.5 1 0.55 2.26
r-PET 30 1.5 1 0.25 4.80
r-PET 60 1.5 1 0.26 4.80
R-PET雙螺桿物理發泡實驗
59
r-PET -15rpm r-PET -30rpm r-PET -60 rpm r-PET+1% AC -15rpm
r-PET+1%AC -30rpm r-PET+1%AC -60rpm r-PET+1%CE+1%KS500 -15rpm r-PET+1%CE+1%KS500 -30rpm
r-PET+1%CE+5%KS500 -15rpm r-PET+1%CE+5%KS500 -30rpm r-PET+1%CE+5%KS500 -60rpm r-PET+1%CE+1%KS3000 -15rpm
60
61
M-PET2上列由左而右依序為265~240℃,下列為235~220℃,M-PET1最右側 M-PET1與模溫愈低發泡密度愈低,壓力較高;M-PET2與模溫愈低發泡密度愈高,壓力低
62
Gas loss與高溫下BA擴散係數太大有關,此與熔融張力、材料與BA之擴散係數有關,在氣泡成長階段,氣泡壁變薄擴散係數更大,降低BA之擴散係數可提昇此區域發泡倍率,當gas loss太大,泡孔由六角型轉為聯通圓型 結晶會導致泡孔凍結無法成長,厚氣泡壁,出模頭低溫導致結晶,會使BA在成核內無發成長,提高材料Tc有助提昇此區域發泡倍率
63
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
220 230 240 250 260
密度
(g/c
c)
模頭溫度(oC)
G/S=25/30 發泡密度與模頭溫度
M-PET1+1% talc
M-PET2+1%talc
CH609+1%talc
0
20
40
60
220 230 240 250 260
壓力
(bar)
模頭溫度(oC)
G/S=25/30 模頭壓力與模頭溫度
M-PET1+1% talc
M-PET2+1%talc
CH609+1%talc
64
1.0
3.0
5.0
7.0
220 230 240 250 260
發泡
倍率
模頭溫度(oC)
G/S=25/30 發泡倍率與模頭溫度
M-PET1+1% talc
M-PET2+1%talc
CH609+1%talc
M-PET1發泡明顯是Gas loss控制,結晶控制區看不到 M-PET2模壓太低,可能模頭內預發泡,須調查PET-CO2溶解度壓力曲線,Gas loss可能相對不重要,此須檢討材料特性,了解低溫不易發泡之原因 CH609發泡明顯Gas loss太嚴重
65
食品容器材質,Material Paper PS foam PP PP foam
熱變型溫度,HDT (℃) - < 80℃ < 135℃ < 135℃
可微波,Microwaveable Χ Χ ◎ ◎
隔熱保溫保冷,Hot or cold insulation
Χ ○ Χ ◎
耐油脂耐化性,Grease and Chemical resistant
○ Χ ◎ ◎
可回收再利用,Recyclable Χ ○ ◎ ◎
燃燒毒性,Non toxic, hygienic, sturdy
◎ Χ ◎ ◎
可降解性,Degradable Χ Χ ○ ○
PP發泡可微波食品容器
66
67
奈米反光罩:奈米鏡面鍍膜光反射率85%~95%,防塵、清洗容
易、持久性、耐溫達 200℃
照明燈具一般採用磨光鋼板白色烤漆或鏡面(或霧面)鋁反射板,以薄鋁或塗佈具反射之化學物質(如氧化鋁、硫酸鋇等),
作為光源反射之用,金屬或化學塗層與空氣接觸後有氧化、化學腐蝕、卡灰塵、塗層剝落等問題,一般燈具無光學設計,燈源上方均屬無效光
目前燈具常用材質
68
微細發泡反射板
MCPETの全反射率:99.1% 鏡面反射成分: 2.7% 拡散反射成分:96.4%
(測定波長:555nm)
微細気泡
鏡面反射成分(光沢)
拡散反射成分(色合い:白色化)
69
FEU extrusion foam
MCPET Reflector
diffuse reflectance 95%
total reflectance 99%
微細發泡反射板應用
70
反射板反射率與波長關係
20
40
60
80
100
350 450 550 650 750 850nm
反射
T%
Reflector__ 84.3%MCPET__ 95.8%PP foam t=1mm__ 63.2%PP foam t=0.8mm__ 49.3%
MCPET 10μm具全波段高反射率;奈米光反射板在高波長區域反射率衰減,PP泡孔50~100μm,光反射率有待提升,目前已達90%
71
0
20
40
60
80
100
350 400 450 500 550 600 650 700 750
Ref
lect
ivit
y (
%)
wave length (nm)
Reflectivity of PP-3005 +TiO2
PP-3005__26.2%
PP-3005+1%TiO2__92.5%
PP-3005+3%TiO2__92.4%
PP-3005+5%TiO2__93%
PP-3005+15%TiO2__93%
PP-3005+30%TiO2__92.9%
0
20
40
60
80
100
350 400 450 500 550 600 650 700 750
Ref
lect
ivit
y (
%)
wave length (nm)
Reflectivity of PP-WB135 +TiO2+AC
WB135__13.2%
WB135+0.3%TiO2__41.9%
WB135+0.6%TiO2__48.5%
WB135+1.2%TiO2__65.4%
WB135+3%AC__44.3%
WB1356+1.2%TiO2+AC__82.8%
72
模頭 齒輪前 換網前 料管3 料管2 料管1
齒輪 換網
圓模->管模
方模->平模
模頭可否改為圓棒、環管、平模等三類
73
R=77.2% R=72.8%
R=87.9% R=88.2%
74
R=87% R=88.1%
R=88.3% R=92.1%, 57.7%
75
配比 密度(g/cm^3) 倍率 反射率 WB135+25wt.%talc (1:1) 0.178 5.06 77.16
WB135+25wt.%talc (2:1) 0.263 3.42 72.84
25wt.%talc + 25wt.%TiO2 (1:1) 0.37 2.43 87.88
WB135+25wt.%talc (1:1)+5phr TiO2 0.205 4.39 88.18
WB135+5wt.%TiO2+1phr AC 0.118 7.63 87.04
WB135+5wt.%TiO2+1phr talc 0.382 2.36 88.12
WB135+10wt.%TiO2+1phr talc 0.594 1.52 88.27
WB135+10wt.%TiO2 0.528 1.70 92.13
TPU 85A 0.808 1.55 57.73
76
燈管二支+PP發泡柔光板
燈管六支 燈管六支+PP發泡柔光板 燈管五支+PP發泡柔光板
照度 639 Lux
照度 798 Lux 照度 682 Lux
(測試地點:遠東科技大學研發處會議室 / 測定位置:燈下180CM處取五點平均值)
PP發泡反射板照度應用
77
德國IKV Optifoam發泡射出成型製程
遠東科大M421226發泡裝置之界面模結構專利
本計畫透氣鋼作流體發泡劑進入界面,採購市面35um之透氣鋼,在接觸塑料表面以
放電加工,製作多個50~500um之出料孔洞做為液體發泡劑之進料孔,透氣鋼內部35um孔洞做為氣體發泡劑之進氣孔,如此可作為雙發泡劑聯用之物理發泡成型
模頭進氣物理發泡-遠科大FEU
A B
C D
E AD1 AD2 F
78
化學發泡 物理發泡
發泡劑 AC, NT100~250/kg, 單價高 C4(NT60/kg), 冷媒(NT120/kg), CO2(NT30/kg), N2,單價低
缺點 化學發泡有約70%化學殘留、化學物質釋放(影響金屬腐蝕)、刺鼻味、發泡劑分解降低塑料物性、變色、腐蝕、汙染模具、低發泡倍率(比重約0.4~0.9)、VOC釋放,偶氮AC發泡劑分解除產生N2及CO2,另約有32%CO及1%氨
設備投資高、無標準發泡機、須改裝設備
適用性 不適用於食品級、精密電子、醫療儀器、半導體、晶圓等包裝材應用
低發泡(0.4以下),中發泡(0.1~0.4),高發泡(0.1以下)調整空間大
發泡驅動力 溫度驅動、泡孔不均 壓力驅動、泡孔較均勻
成本
化學發泡/物理發泡特性比較
79
AD1 AD2
A B
C
E
A
B
E
內層透氣鋼
外層透氣鋼
80
模頭進氣異型押出窗簾片
可應用於射出成型、押出成型、異型押出、中空成型,建立物理發泡異型押出製程設備,比重0.55(發泡倍率1.6)之50mmX3mm PS/CO2物理發泡窗簾片,比重0.2(發泡倍率4.5)之50mmX3mm PP/CO2物理發泡窗簾片產品
81
物理發泡押出產品應用
PS/CO2物理發泡相框、PP/CO2物理發泡相框產品、PS仿木物理發泡建材
PLA/CO2發泡片、PP仿木物理發泡相框產品、PP發泡片材