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Journal of China University of Science and Technology Vol.53-2012.10 1 模內氣體反壓與 模內氣體反壓與 模內氣體反壓與 模內氣體反壓與動態 動態 動態 動態模溫 模溫 模溫 模溫協同 協同 協同 協同控制應用於 控制應用於 控制應用於 控制應用於 PS 超臨界微細發泡 超臨界微細發泡 超臨界微細發泡 超臨界微細發泡 射出成型 射出成型 射出成型 射出成型機械性 機械性 機械性 機械性質之研究 之研究 之研究 之研究 Mechanical Properties of PS Foams Made Through Microcellular Injection Molding via Control Mechanisms of Gas Counter Pressure and Dynamic Mold Temperature 1 2 3 4 1 2 3 4 在本研究中,我們發展出模內氣體反壓(GCP)與動態模溫協同控制系統,並將 其應用於超臨界微細發泡射出成型製程中。同時針對三種控制機制(包括氣體反 壓控制、模溫控制、氣體反壓與模溫協同控制)與不同製程參數所造成發泡高分 子之凝固層厚度、氣泡尺寸、與氣泡形態,來探討其對機械性質之影響。除此之 外,並對三種不同控制機制所發泡成型試片間之機械性質做一比較。實驗結果顯 示,不同氣體反壓壓力、持壓時間、與模具溫度等成型條件所造成之不同凝固層 厚度、氣泡尺寸、與氣泡形狀對試片之機械性質有顯著之影響。增加氣體反壓壓 力、持壓時間以及降低模具溫度,其拉伸強度會增加。而個別單獨增加氣體反壓 壓力、持壓時間、與模具溫度等成型條件則其衝擊強度會降低。但當氣體反壓與 動態模溫協同控制時,由於其同時受到凝固層厚度、氣泡尺寸、與氣泡形狀之影 響,造成衝擊強度與製程參數間並無明顯之關係。在我們所選取之實驗條件下, 模具溫度 60 o C 搭配適當之 GCP 控制系統成型條件下,可在較薄凝固層厚度、較小 且均勻之氣泡尺寸、以及良好之表面品質下得到最佳拉伸強度與衝擊性能之成品。

模內氣體反壓與動態模溫協同控制應用於 PS 超臨界微細發泡aca.cust.edu.tw/pub/custjournal/VOL.53/... · 質,但在應用上則尚未完全被接受。 另外可能增進表面品質的方法是反壓技術,特別是氣體反壓(GCP)

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Journal of China University of Science and Technology Vol.53-2012.10

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模內氣體反壓與模內氣體反壓與模內氣體反壓與模內氣體反壓與動態動態動態動態模溫模溫模溫模溫協同協同協同協同控制應用於控制應用於控制應用於控制應用於 PS超臨界微細發泡超臨界微細發泡超臨界微細發泡超臨界微細發泡

射出成型射出成型射出成型射出成型機械性機械性機械性機械性質質質質之研究之研究之研究之研究

Mechanical Properties of PS Foams Made Through

Microcellular Injection Molding via Control Mechanisms of

Gas Counter Pressure and Dynamic Mold Temperature ��� 1 ��� 2 ��� 3 � 4

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摘摘摘摘 要要要要

在本研究中,我們發展出模內氣體反壓(GCP)與動態模溫協同控制系統,並將

其應用於超臨界微細發泡射出成型製程中。同時針對三種控制機制(包括氣體反

壓控制、模溫控制、氣體反壓與模溫協同控制)與不同製程參數所造成發泡高分

子之凝固層厚度、氣泡尺寸、與氣泡形態,來探討其對機械性質之影響。除此之

外,並對三種不同控制機制所發泡成型試片間之機械性質做一比較。實驗結果顯

示,不同氣體反壓壓力、持壓時間、與模具溫度等成型條件所造成之不同凝固層

厚度、氣泡尺寸、與氣泡形狀對試片之機械性質有顯著之影響。增加氣體反壓壓

力、持壓時間以及降低模具溫度,其拉伸強度會增加。而個別單獨增加氣體反壓

壓力、持壓時間、與模具溫度等成型條件則其衝擊強度會降低。但當氣體反壓與

動態模溫協同控制時,由於其同時受到凝固層厚度、氣泡尺寸、與氣泡形狀之影

響,造成衝擊強度與製程參數間並無明顯之關係。在我們所選取之實驗條件下,

模具溫度 60oC 搭配適當之 GCP控制系統成型條件下,可在較薄凝固層厚度、較小

且均勻之氣泡尺寸、以及良好之表面品質下得到最佳拉伸強度與衝擊性能之成品。 *+, -./012345 678 9:;<= 9> ?@A 9�#BC 9:4DE 9F GHIJ

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Abstract

In this study we developed a foaming control system using Gas Counter Pressure

(GCP) combined with mold temperature control in the microcellular foaming (MuCell)

process. The effects of the skin thickness, cell size, and cell morphology resulting from

the three control mechanisms (including GCP control alone, mold temperature control

alone, and GCP combined with mold temperature control) and process parameters on the

mechanical properties of foamed polymer were investigate. In addition, the mechanical

properties of foamed specimens molded from these three control mechanisms were also

compared. It was found that skin thickness, cell size, and cell shape had significant

influences on the mechanical properties of specimens depending on the molding

conditions of gas counter pressure, holding time, and mold temperature. By increasing

gas counter pressure, holding time, and decreasing the mold temperature, the tensile

strength increased. In addition, by increasing gas counter pressure, holding time, and

mold temperature alone, impact strength decreased. But, there were no clear relationships

for processing parameters when GCP combined with dynamic mold temperature control

was used because the effects of the skin thickness, cell size, and cell shape on the impact

strength were unclear. Under experimental condition at mold temperature of 60oC

combined with appropriate GCP control system, better tensile strength and impact

performance were achieved and specimens with thin skin, small and uniform cell size as

well as better surface quality were produced.

Keywords: Microcellular injection molding, Gas counter pressure, Mold temperature control, Mechanical

property, Cell size, Skin thickness

一一一一、、、、前前前前 言言言言

超臨界微細發泡技術發展於 20多年前[1-3],而在 2001年,美國 Trexel公司則

成功發展超臨界微細發泡射出成型製程(MuCell)[4]。超臨界微細高分子發泡為藉由

利用均勻濃度氣體預飽和材料,使其產生具有約 5-30%比例以及 2-25 µm均勻大小

之氣泡。而高分子融膠之溫度與壓力必須控制以避免氣泡過早成核,同時在製程

中,亦必須控制壓力以避免其氣泡成核,等成型結束壓力釋放後,氣泡則在或接

近高分子玻璃轉移溫度下發生氣泡成核,之後藉由快速冷卻以保存其微細發泡結

構。用於超臨界微細發泡製程中之超臨界流體(SCF)具有與氣體類似之擴散係數、

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低黏度、以及與液體相近之密度等特性。MuCell 製程具有降低收縮率、減小翹曲

變形、重量減輕、以及消除收縮凹陷等許多優點。同時,MuCell 經常可在縮短冷

卻時間情形下得到高精度尺寸之產品。目前有許多關於 MuCell製程和產品發泡特

性相關研究之報導[5-9],其中非常重要的是大量微細氣泡尺寸若能控制使其小於

高分子材料中已預存在之缺陷,即可在不危害機械性質之情況下降低塑料之使用

量[2]。事實上,微細發泡的存在也可鈍化裂縫尖端,阻礙裂縫成長,致使衝擊性

能提升[1, 5-6, 10-12]。

雖然 Mucell 射出成型具有許多優點,但在融膠充填過程中出現於成品表面之

銀絲流痕缺陷卻阻礙其被廣泛應用於市場上。而這因流動所引起之流痕一般相信

是因噴泉效應而將發泡氣泡帶至成品表面所引起。在發泡射出成型製程中,

Okamoto [13]認為成品表面粗糙度是因含氣體之融膠在模壁受剪應變作用所引

起,因為流體在波前處向外流動且漂移,致使高分子氣泡在模具內表面因剪切作

用而產生破壞。

目前有幾種方式已被提出可用以增進高分子發泡成型品之表面品質,包括控

制超臨界流體含量 [14]、材料改質、結合模內塗裝(IMD)製程使其在成品表面有一

裝飾薄膜、以及採用共射方式使其產生具有固態表層以及微細發泡之核心層[15]。

另外可能之方式為在模具表面利用鍍層或置放薄膜之方式來提供熱阻隔效果,使

其在融膠充填階段具有較高之模溫[16-18]。但是,在這些方法之中,除了 IMD 以

及共射出成型可在較高費用下防止表面缺陷外,其餘方法雖可部份增進表面品

質,但在應用上則尚未完全被接受。

另外可能增進表面品質的方法是反壓技術,特別是氣體反壓 (GCP)製程

[19-23],該項製程已被報導出能有效的改善成品的表面粗糙度。其中一重要的例

子是由 Bledzki [21]所提出,其可將成品表面粗糙度(Rz)由 23 µm下降至 0.85 µm。

利用氣體反壓於超臨界微細發泡射出成型時之操作程序包括:(1)關模且設定氣

體壓力;(2)將穩定高壓氣體導入;(3)將 PS/SCN2 融膠射入模穴中且用氣體釋

壓閥控制模穴壓力直到射出結束;(4)冷卻並開模。一般 MuCell 製程中當融膠開

始充填時,在融膠波前處之低壓將導致 SCF發泡且因為噴泉流效應使氣泡產生於

零件表面。當 SCF 溶解於高分子融膠中,且融膠波前受反壓作用時,隨著反壓壓

力大小不同時,可能會有三種情況產生(見圖一)。當沒有反壓壓力或其為一大氣

壓時,在融膠充填階段發泡將自然發生而導致有銀絲痕缺陷產生於成品表面。如

果反壓壓力大於一大氣壓但小於維持氮氣為 SCF所需之臨界壓力時,發泡將會受

到限制。而當氣體反壓壓力大於臨界壓力時,則融膠將在反壓作用期間維持為單

相而沒有發泡產生。近來,利用 GCP技術針對微細發泡射出成型品表面品質有更

詳盡之研究[24],其發現當 GCP大於某特定值時,將可得到完全沒有發泡之成品

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表面,而這些表皮層將呈現出平滑且具光澤度。除此之外,在融膠充填完之持壓

時間也會限制發泡形成,致使若持壓作用時間夠長時將無發泡產生 。現階段雖然

GCP運用於 MuCell成型已有初步之研究成果,但有系統性且更詳盡之研究則尚未

有完整之報導。

在本研究中,一種新的壓力-溫度協同控制方式用以控制 Mucell成型品發泡之

品質(圖二),而結果顯示同時利用控制壓力與溫度來影響其發泡過程是可行且有

效的。因此,乃建立氣體反壓與動態模溫協同控制系統,本系統如圖三所示包含

有 4個主要單元:(1)MuCell 射出系統;(2)具有氣體射出/洩壓閥之模具;(3)

訊號量測系統;以及(4)GCP 系統。然後,針對三種控制機制(氣體反壓控制、

模溫控制、以及氣體反壓協同模溫控制系統)以及製程條件對凝固層厚度、氣泡

尺寸、氣泡形態、以及機械性質之影響進行研究。除此之外,由三種控制機制下

所成型之成型品的機械性質亦進行一比較。本研究希望能夠在此控制系統之下,

不僅可以得到良好之表面品質之外,亦可在凝固層厚度、氣泡尺寸與形狀等良好

之發泡品質控制之下得到較佳之機械性質。

二二二二、、、、實驗方法實驗方法實驗方法實驗方法

本研究使用搭配有 SCF超臨界流體產生器之之德國 Arburg 420C Allrounder

1000-350 Mucell專用射出機,來成型具有 3 mm厚之拉伸試片(如圖四所示,依照

ASTM D638標準試驗規範)以及尺寸為 64×12.7×3 mm3之矩形 PS發泡試片,以做

為研究其發泡品質與機械性質之用。同時,將具有高頻氣體控制閥之 GCP 氣體控

制單元連接至模具,用以調節和監控模穴內即時氣體壓力。實驗中使用氮氣作為

發泡劑(流入量比例為 0.5 wt%)以及 GCP氣體壓力源,另外氣體壓縮系統則包

括氣體供應系統以及壓力產生器(最高氣體壓力為 350 bars)。為量測具有氣體反

壓時之射出成型在模穴中之即時壓力與溫度,分別使用瑞士 Priamus公司所生產型

號為 6003A以及型號為 4004A之 2個壓力感測器以及 2個溫度感測器安置於母模

側與公模側。另外,使用 2個模溫控制單元,一個用以快速加溫(最高溫度 300 oC),

另一個則用於快速冷卻(最低溫 8 oC)。同時,可承受高溫之密封墊用於模具以防

止氣體由模穴中洩露出來。

本研究所使用之塑膠材料為奇美公司所生產無色透明之 PS 塑料(POLYREX

PG-33),透明塑料可使我們很容易觀察出成品之發泡情形。為了研究在不同控制機

制與製程參數下之成型特性與成品機械性質,經過測試之後止逆式射嘴延遲時間

設定為 5 秒。在氣體反壓實驗上,氣體反壓壓力分別設定為 50、100和 150 bars,

氣體持壓時間則為 0、5、10和 20 秒。在模溫控制機制中,則使用 60、90和 120 oC

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等不同模具溫度。 而在 GCP 協同模溫控制方法中,則分別使用氣體反壓壓力 50、

100、和 150 bars,持壓時間 0、3和 5 秒,模具溫度 60、90和 120 °C。

試片尺寸設計基本上採用 ASTM 之規範 [25],而拉伸與矩形試片則在穩定之

製程條件下來成型。Izod 衝擊試片之 V 型凹槽依 ASTM D256 [25]標準規範於凹槽

機來製作以作為衝擊試驗使用。拉伸試驗依照 ASTM D638 [25]針對每種製程條件

做 5次測試,然後取其平均值以作為後續之分析與探討使用。拉伸試驗使用弘達儀

器公司生產型號為 HT-9102且全荷重 50 kN之萬能試驗機來測試,且測試時拉伸荷

重速率為 10 mm/分鐘。而後利用下列方程式求出拉伸強度:

A

Ptt

maxmax =σ (1)

其中 maxtσ 為最大拉伸強度, maxtP 是最大拉伸負荷,而 A 則為試片之橫斷面積。

另外,如同拉伸試驗,針對每種製程參數亦依照 ASTM D256標準測試方法進

行 5次衝擊試驗,再將其量測結果求得其平均值以作為後續之分析與探討。衝擊試

驗則以弘達儀器公司生產型號為 HT-8041B之衝擊試驗機來進行。由衝擊試驗結果

我們可計算求得試片每單位橫斷面積所能吸收之衝擊能(即衝擊值)。另外,發泡

試片之微細發泡結構則以掃描式電子顯微鏡(SEM Hitachi, S-4800)來進行觀察。

三三三三、、、、結果與討論結果與討論結果與討論結果與討論

為了研究不同控制機制與製程參數對 PS發泡成品品質所造成之影響,因此在

三種控制機制以及各種不同條件下來成型試片。發泡試片多孔結構包括氣泡大

小、形狀與均勻度藉由 SEM來做觀察,其中圖五為典型發泡試片斷面之 SEM相

片圖,圖中亦特別標示出凝固層與核心層之範圍。而我們將藉由結構特性觀察量

測與性質檢測,來建立製程參數、發泡試片之結構(包括氣泡尺寸、均勻度以及

凝固層厚度)、以及機械性質間之關係。以下針對三種控制機制結果分別說明如下:

3.1 僅僅僅僅使用使用使用使用 GCP 控制控制控制控制發泡發泡發泡發泡

由實驗觀察,可發現氣體反壓可有效抑制熔膠波前區域之噴泉流現象所造成

發泡存在於皮層之現象。當融膠充填結束,反壓壓力突然釋放後,發泡則立即開

始發生,然而,因為成品表面已固化,氣泡發泡與膨脹現象僅發生於融膠內部區

域。圖六為在 GCP單一控制下,凝固層厚度和氣泡尺寸大小與氣體反壓壓力以及

氣體持壓時間間之關係。圖中顯示 GCP愈大以及持壓時間愈長可得到較厚之凝固

層厚度以及內部較小之氣泡尺寸。另外,在氣體反壓壓力大於 100 bars且氣體持壓

時間夠長(20秒),由於成品已完全固化,致使幾乎沒有發泡現象產生。在沒有氣

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體持壓時間下,當 GCP 由 50 bar增加至 150 bars時,凝固層厚度可由 475 µm 增加

至 577 µm,且其平均氣泡尺寸下降至 43 µm。圖六亦同時顯示在 GCP單獨控制之

下,發泡試片包括拉伸強度與衝擊強度等機械性質受成型參數(包括氣體反壓壓

力與持壓時間)影響之關係圖。而圖中之各種性質是以相對於未發泡之 PS數值來

呈現。未發泡 PS試片的拉伸與衝擊強度值大約分別為 39.59 MPa 與 25.27 J/m。除

此之外,發泡試片之拉伸與衝擊強度值大約分別為 31.78 MPa 與 31.51 J/m,而此

值相對於未發泡之 PS,其相對值大約分別為 80.3%和 124.7%。很明顯由於較大之

GCP和較長之持壓時間將使凝固層厚度增加以及縮小中心發泡氣泡尺寸,致使其

拉伸強度增加。然而,大的凝固層厚度以及較小之內部發泡氣泡尺寸,會降低在

衝擊時阻礙裂縫成長之能力,致使衝擊強度下降。

3.2 僅僅僅僅使用使用使用使用動態模溫控制動態模溫控制動態模溫控制動態模溫控制發泡發泡發泡發泡

由圖七與發泡試片橫斷面之 SEM顯微結構結果可明顯看出,增加模具溫度可

使凝固層厚度變薄,但是氣泡尺寸卻變大以及大小分佈變的極不均勻。圖七亦同時

顯現拉伸以及衝擊強度受模具溫度影響之情形,由圖可看出當模具溫度由 60 °C 增

加至 120 °C 時其相對拉伸與衝擊強度值隨模具溫度增加而明顯下降。當模具溫度

增加至 120 °C 時,其相對拉伸與衝擊強度值分別下降至 70% 和 85%。其原因為氣

泡尺寸增大之後可能會促使氣泡與鄰近氣泡接合在一起,而降低了其在衝擊試驗時

阻止裂縫成長之能力。

3.3 GCP 與動態模溫與動態模溫與動態模溫與動態模溫協同協同協同協同控制控制控制控制發泡發泡發泡發泡

由 GCP單獨控制實驗結果,發現藉由 GCP與持壓時間的控制雖可增進成品表

面品質與拉伸強度,但卻具有使凝固層厚度增大之缺點。另外,動態模溫控制可有

效降低凝固層厚度,但有氣泡尺寸難以控制以及機械強度明顯降低等問題。因此,

我們結合兩種控制方法之優點並將其應用於超臨界微細發泡射出成型。圖八與圖九

為在氣體反壓與動態模溫協同控制下,於不同 GCP與持壓時間下,模具溫度變化

分別對凝固層厚度與氣泡尺寸所造成之變化情形。由圖六-九可發現在氣體反壓與

動態模溫協同控制下(P-T同時控制),其可提供較 GCP單獨控制時較小凝固層厚

度,以及動態模溫單獨控制時較均勻且較小之氣泡以及較高之氣泡密度。同時,發

泡試片之凝固層厚度同時隨氣體反壓壓力與持壓時間增加而增加,但卻隨模具溫度

增加而降低。而氣泡尺寸則隨氣體反壓壓力與持壓時間增加而降低,隨模具溫度增

加而增加。另外,結合兩種控制方式所產生之氣泡尺寸明顯小於僅使用動態模溫控

制時。圖十(a)(b)(c) 為模具溫度分別為 60 、90和 120 °C 搭配不同氣體反壓壓力與

持壓時間時之發泡試片的斷面 SEM圖,由圖中可看出氣泡尺寸與形狀明顯隨模具

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溫度而改變。當 60 °C低模具溫度時以及高模具溫度 90 和 120 °C搭配適當之氣體

反壓壓力與持壓時間將可得到較均勻、小、以及良好各自獨立分開之球狀的氣泡,

但當模具溫度增加至 90以及 120 °C 搭配較小氣體反壓壓力以及教短持壓時間時,

氣泡將會膨脹且逐漸與鄰近氣泡連結在一起而變成一多面體之氣泡結構。

圖十一為在 GCP與動態模溫協同控制下所得試片之拉伸強度,此強度值明顯

高於僅使用動態模溫控制時。拉伸強度因為凝固層厚度以及氣泡尺寸之關係,而使

其值隨GCP以及持壓時間增加而增強,但卻隨模具溫度增加而降低。在模具溫度 60

°C 時,由於有較厚之凝固層以及較小之氣泡尺寸,使得其相對拉伸強度可高達一

般未發泡時之 81–87%。至於衝擊強度 (圖十二),此值因為同時受凝固層厚度,氣

泡大小以及均勻度所影響,因此其與各個製程參數間並沒有很清楚之關係。同時,

在 GCP協同動態模溫控制下除部份持壓時間較長外,其餘所得之發泡試片的衝擊

強度,皆高於僅使用動態模溫控制時。在模具溫度 60 °C時之模溫控制協同 GCP

控制可得到極佳之衝擊強度。同時,綜合比較圖六、七、十一與十二,我們可發現

相較於氣體反壓控制,GCP協同動態模溫控制所得之試片可在較薄之凝固層厚度

下,獲得與單獨使用氣體反壓時幾乎相同之拉伸與衝擊強度。最後,值得一提的是

GCP 控制協同模溫 60 °C可同時在具有良好表面品質與較薄的凝固層厚度下,得到

較佳之拉伸與衝擊強度。此時與未發泡之 PS試片之拉伸與衝擊強度相較,其相對

值可分別達到 81-87%和 113-124%。

四四四四、、、、結論結論結論結論

本研究中,我們發展出模內氣體反壓(GCP)與動態模溫協同控制系統,並將其

應用於超臨界微細發泡射出成型製程中,藉以提升超臨界微細發泡成型品表面品質

與發泡狀態。文中針對包括運用氣體反壓控制、模溫控制、以及氣體反壓協同模溫

控制系統等三種不同控制機制來探討其對凝固層厚度、氣泡尺寸、與氣泡形態等相

關影響性,同時亦針對三種控制機制與製程參數對機械性質之影響進行研究。實驗

結果發現因氣體反壓壓力、持壓時間、以及模具溫度等成型條件所造成之凝固層厚

度、氣泡尺寸與氣泡形態對機械性質有很明顯之影響。拉伸強度基於凝固層厚度與

氣泡尺寸影響,使其會隨 GCP與持壓時間之增加而增加,但卻隨模具溫度增加而

降低。至於衝擊強度,由於其同時受凝固層厚度,氣泡大小與均勻度所影響,因此

其與製程參數並沒有很清楚之關係。我們同時發現相較於氣體反壓控制, GCP 控

制協同模溫 60°C可同時在具有良好表面品質與薄的凝固層厚度下,得到較佳之拉

伸與衝擊強度。在此條件之下,其與未發泡之 PS試片之拉伸與衝擊強度相較,相

對值可分別達到 81-87%和 113-124%。

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圖一、氣體反壓應用於超臨界流體成型發泡控制情形示意圖

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U VWXYZ[\]U^_`abc d e

PSfghijklm nopqrs tuv w

10

Control foaming by temp. control

Control foaming by both temp. and pressure

Control foaming bypressure control

圖二、 超臨界流體發泡控制示意圖

圖三、具有 GCP與模溫控制系統之超臨界微細發泡射出成型示意圖

圖四、拉伸試片尺寸圖(單位 mm)

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圖五、微細發泡成品橫斷面圖(表面凝固層與中心發泡層亦標示於圖中)

Rel

ativ

eT

ensi

le S

tren

gth

(%)

80

82

84

86

88

90

Tensile Strength of Pure PSis 39.59 MPaMuCell Without GCP (31.78 MPa)

R

elat

ive

Impa

ct V

alue

(%

)

100

105

110

115

120

125

130

Impact Value of Pure PSis 25.27 Joule/m

MuCell Without GCP (31.51 Joule/m)

Gas Counter Pressure Control Alone

Cel

l Siz

e (µ

m)

010203040506070

Without Foaming

Gas Holding Time (sec)

0 5 10 15 20

Ski

n T

hick

ness

(µm

)

400

600

800

1000

1200

1400

1600GCP 150 barGCP 100 bar GCP 50 bar Without Foaming

圖六、在氣體反壓控制下,發泡品質與機械性質隨氣體反壓壓力與持壓時間之變

化情形

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U VWXYZ[\]U^_`abc d e

PSfghijklm nopqrs tuv w

12

Cel

l Siz

e (µ

m)

100110120130140150160

R

elat

ive

Impa

ct V

alue

(%

)

80

90

100

110

120 MuCell under Mold Temperature 40oC

R

elat

ive

Ten

sile

Str

engt

h (%

)

6870727476788082

Mucell under Mold Temperature 40oC

Mold Temperature (oC)

60 90 120

Ski

n T

hick

ness

(µm

)

200

250

300

350

400

Dynamic Mold Temperature Control

圖七、在動態模溫控制下,發泡品質與機械性質隨模溫之變化情形

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Mold Temperature (oC)

60 90 120

Ski

n T

hick

ness

(µ m

)

200

300

400

500

600

700GCP 150 barGCP 100 barGCP 50 barHolding Time 0 secHolding Time 3 secHolding Time 5 sec

Dynamic Mold Temperature Control Alone

Gas Counter Pressure Control+Dynamic Mold Temperature Control

圖八、氣體反壓與動態模溫協同控制下,在不同 GCP與持壓時間下凝固層厚度隨

模溫之變化情形

Mold Temperature (oC)

60 90 120

Cel

l Siz

e (µ

m)

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

GCP 150 barGCP 100 barGCP 50 bar

Holding Time 0 secHolding Time 3 secHolding Time 5 sec

Gas Counter Pressure Control+Dynamic Mold Temperature Control

Dynamic Mold Temperature Control Alone

圖九、氣體反壓與動態模溫協同控制下,在不同 GCP與持壓時間下氣泡尺寸隨模

溫之變化情形

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U VWXYZ[\]U^_`abc d e

PSfghijklm nopqrs tuv w

14

(a) (b)

(c)

圖十、在不同模具溫度(a) 60、(b) 90和 (c) 120 °C下分別搭配各氣體反壓壓力與持

壓時間下之發泡試片的 SEM橫斷面圖(圖中之數字分別表示氣體反壓壓力

與持壓時間)

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Mold Temperature (oC)

60 90 120

Rel

ativ

e T

ensi

le S

tren

gth

(%)

65

70

75

80

85

90

GCP 150 barGCP 100 barGCP 50 bar

Holding Time 0 secHolding Time 3 secHolding Time 5 sec

Gas Counter Pressure Control + Dynamic Mold Temperature Control

Dynamic Mold Temperature Control Alone

圖十一、氣體反壓與動態模溫協同控制下,在不同 GCP與持壓時間下相對拉伸強

度隨模溫之變化情形

Mold Temperature (oC)

60 90 120

Rel

ativ

e Im

pact

Val

ue (

%)

70

80

90

100

110

120

130

140

150

GCP 150 barGCP 100 barGCP 50 bar

Holding Time 0 secHolding Time 3 secHolding Time 5 sec

Gas Counter Pressure Control + Dynamic Mold Temperature Control

Dynamic Mold Temperature Control Alone

圖十二、氣體反壓與動態模溫協同控制下,在不同 GCP與持壓時間下相對衝擊值

隨模溫之變化情形