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聚氨酯發泡模擬技術大進化
 

【作者: 科盛科技】   2017年02月07日 星期二

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聚氨酯泡沫塑料是汽車產業常用的熱固性塑膠材料之一,其多孔、低密度且高強度的特性,非常適合作為製造汽車零配件的材料,因此受到廣泛應用。最常見的應用包括汽車座椅、引擎蓋內零件和內飾件等。聚氨酯具有成型性佳、重量輕及使用壽命長等優點,且比其他的熱固性材料更容易轉換為原始單體,同時因為熱固性的特點,也能夠耐高溫而不易熔融。



圖一 : 聚氨酯泡沫塑料是汽車產業常用的熱固性塑膠材料之一
圖一 : 聚氨酯泡沫塑料是汽車產業常用的熱固性塑膠材料之一

儘管聚氨酯擁有上述優點,但聚氨酯泡沫塑料的加工過程中,仍會面臨許多挑戰。在實務上,泡沫的位置並不容易觀察和掌握;同時在發泡過程中,溢流區域會產生許多聚氨酯廢料,必須設法減少和回收。


為解決上述問題,可利用CAE模擬技術事先了解充填過程中的模內動態行為,並藉此優化產品設計。為了得到更全面的發泡成型分析結果,Moldex3D在即將發行的Moldex3D R15版本中,不但將原有的熱塑性材料之微細發泡成型(MCIM)分析功能,擴充至熱固性材料,更可進一步模擬發泡動力學。透過聚氨酯發泡模擬分析,使用者就能夠了解製造過程中,塑料在充填和發泡階段的動態行為。


以下是聚氨酯泡沫塑料製程的案例說明(圖二)。設定模溫為60 oC,入口塑料的溫度為30 oC。塑料剛開始會受到重力影響而開始充填,當充填到模穴的四分之一時入口不再進料,並藉由發泡膨脹充滿模穴。在此過程中聚氨脂會因化學反應釋出二氧化碳,熔膠的黏度也會因交聯反應而提高。而其導致的放熱效應,也會使模內溫度增高,進一步使二氧化碳在相對高溫的狀況下不斷釋入熔膠中,直到模穴內充滿聚氨脂泡沫為止。



圖二 : 聚氨酯發泡射出成型過程的流動波前
圖二 : 聚氨酯發泡射出成型過程的流動波前

透過Moldex3D針對聚氨酯發泡新推出的模擬功能,使用者對熱固性塑料在充填和發泡階段的動態行能夠為有全盤的了解。此外,Moldex3D所提供的深入分析,也可幫助使用者避免重複試誤的過程,以省下可觀的時間和生產成本。


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