几何平衡流道系统的流动不平衡问题与模具流道设计新专利技术.pdf

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1、幾何平衡流道系統的流動不平衡問題與模具流道設計最新專利技術蔡明宏楊文禮科盛科技股份有限公司(CoreTechSystemCo.,Ltd.)JohnP.Beaumont，DavidHoffmanBeaumontRunnerTechnologies,Inc.摘要多模穴模具(Multi-cavity)於幾何平衡(Geometricallybalanced)流道系統設計之下的流動不平衡問題，其原因長久以來被歸咎於模具溫度的變異，或模具於製程中撓曲變形所致。透過一系列的實驗與Moldex有限元素模流分析，已經證明此流動不平衡問題導因於射出充填時，熔融塑料於流道內所產生之不對稱剪切分佈現象。因此

2、所產生之後續各模穴彼此之間的變異包含壓力、熔融塑料溫度與成形品機械性質。此塑料剪切所造成的流動不平衡效應會因製程條件、材料、流道配置及流道尺寸的不同而更形顯著與複雜。本文專文介紹能完全解決多模穴模具流動不平衡問題的最新熔融塑料翻轉專利技術。經由翻轉流動中的熔融塑料可重新配置不同性質的熔融塑料，藉此提供平衡對等的流動至各模穴，達到各模穴具對等的壓力、溫度、粘度與材料機械性質分佈的平衡狀態。TM關鍵字詞（KeyWord）：Multi-cavity、Geometricallybalanced、Moldex3D、MeltFlipper、熔融塑料翻轉前言長久以來，射出成形業界都認為幾何平衡流生

3、。道設計(Geometricallybalanced)已提供多模穴在大部份八模穴“H”型或梯型配置的流道(Multi-cavity)模具最佳的自然平衡(Natural設計下，通常最內側(最靠近料頭)的模穴所成形Balanced)條件，因此各模穴彼此之間的性質可以的產品較大且較重。可以預期其機械性質必不同達到一致(Consistency)。相同的自然平衡流道系於外側模穴所成形的產品。在成形玻纖強化級材統觀念也同樣應用於單一模穴多澆口的狀況。然料時尤其是如此。此外，也常會發生當欲適當保而，儘管流道系統已是幾何平衡的狀態下，靠近壓外側模穴成品時，內側模穴成品已產生毛邊的中心的內側模穴與遠離

4、中心的外側模穴仍然會兩難狀況。多年以來，這個問題已被錯誤地認為有差異存在。在大部份情況下，此不平衡現象會是模具中心區域溫度較高或模板於射出成形時在四模穴以上的模具才會顯現(圖1~圖6)。實變形所致。際上此不平衡現象與流道系統分流數及流道配近幾年來隨著射出成形產品公差要求日趨置方式有關，且有可能在單一模穴的狀況下發1精密，且對多模穴生產的整體品質日趨重視，此高，另一邊溫度較低(圖11)。幾何平衡流道系統的流動不平衡現象也越來越當塑流繼續發展至進入第三流道時，模穴受到注意。而近來因節省材料而儘量縮小流道尺之間的不平衡流動現象於是產生。分流至內側模寸設計的做法已被發現將使此流動不平衡問題穴

5、及外側模穴之塑流特性差異將更形明顯。充填更形惡化。內側模穴的塑流溫度較高，粘度較低，流動阻力內容較低；充填外側模穴的塑流溫度較低，粘度較高，流動阻力較高；造成內側模穴充填較快，外塑料流動充填時的剪切現象：側模穴充填較慢。流動不平衡的狀況因此趨於明顯(圖12~圖13)。塑料在流道中流動的行為是非常複雜的，因為塑流延著流道路徑與截面的剪切率(ShearRate)與溫度，黏度均有差異。在任何流速之下，最大解決流動不平衡問題最新技術：剪切率發生於固化層稍內區域，在流道中心區域則趨近於零。在靠外層的高剪切區域對塑流黏度由美國BRT公司(BeaumontRunnerTM有複合的影響。黏度在此區域

6、會降低，因為(1)Technologies,Inc.)所研發的MeltFlipper多模塑料非牛頓流體(Non-Newtonian)的特性與(2)塑穴流道平衡專利技術，可藉由旋轉熔膠重新分配料剪切產生的摩擦生熱現象。此摩擦生熱現象會不同性質塑流位置，提供對等且平衡性質的塑流導致流道外層塑料溫度高於流道中心塑料(圖7~至各模穴。因此成形人員可以執行各模穴壓力，圖9)。在熱澆道與熱固性射出成形情況下，此流料溫，黏度與成形品的機械性質均真正平衡對等道外層摩擦生熱現象亦會受到高溫模具的影響。的射出成行製程。TM安裝MeltFlipper設計於主流道至次流道的流動不平衡肇因於塑料分流後流道截面

7、的物性分流處，可將塑料剪切所造成的性質差異分佈旋分佈不對稱現象：轉90度，達到重新分配塑流性質使其分佈重達對稱的狀態。原先流至第二流道會靠內側模壁流當流道系統多於兩個分流點時，模穴之間的動的較高溫，剪切較劇烈的塑料(圖14上，截面TM流動不平衡現象即會產生。然而，即使在少於兩B-B)，經過MeltFlipper設計之後，將被重新配個分流，甚至無分流情況下，單一模穴內仍然會置為靠流道下側模壁流動(圖14下，截面B-B)；有流動差異的現象存在。原先流至第二流道