第三章 實驗設計及規劃
3.2 實驗裝置
◎ 雙螺桿擠製機
弘煜機械所生產之 PYSO-30-36-2V 型雙螺桿擠製機，功率 10H.P.，轉 速為0~400 rpm，料管具有精密八段溫控，以確保材料掺混之均質性。
◎ 熱壓成形機
實驗室自行設計開發組裝，加熱功率可達 2000W，最大工作壓力為 5000kgf。該機主要作為未受剪切操作之試片成形用，成形後的試片可供高
階形態觀察使用。本實驗所成形之圓形試片尺寸約為 ψ30×(1～1.5)mm。
◎ 射出成形機
本 實 驗 使 用 之 射 出 成 形 機 為 德 國 ARBURG 公司所生產，型號為 ALLROUNDER 270S，外觀如圖 8 所示。此射出成形機具有油壓閉迴路之 控制系統，操作者藉由電腦視窗可直接編輯成形時所設定之參數與程序，
由美國 GW INSTRUMENTS 公司所生產之#iNet100B 資料擷取盒，其 可以直接量測熱電偶、應變規、熱敏電阻、電流、電壓及電阻等訊號，並
(2) 分析儀器部份
◎ 廣角度X 射線繞射儀(WAXD)
係德國西門子(SIEMENS)公司製，Diffraktometer-D5000 型 X-ray 繞射 儀(X-Ray Diffractometer)，配合 PSD7KP6902-8AK 之快速偵測頭進行量測。
可掃瞄2θ 角度範圍介於 10°至 60°之間。
◎ 場發射掃描式電子顯微鏡
機型為HITACHI S-4000 冷場發射式，解析度可達 1.5nm，放大倍率為 30 倍至 300K 倍。
◎ 偏光顯微鏡
Axioskop 40，Zeiss 製，目鏡倍率為 10X，物鏡則有 5X、10X、20X、
50X、100X，配備偏光鏡、延遲板及 CCD 影像擷取系統，也可當作一般光
具。為了創造高剪切速率之成形機構，實驗設備包含大型油壓動力單元， 出模具（dynamic packing injection molding, DPIM），如圖 15 所示。本設計 不但簡化該模具需要二支油壓缸之機構與控制，亦能確保上下兩擠壓桿移
h 2 V
s•
=
γ
(17)其中，γ•：剪切速率，h：啞鈴形試片中央緊縮段斷面厚度，Vs：受剪 切斷面部位流體之速度
s s f
f
A V A
V =
(18) 其中，Vf：油壓缸速度，Af ：油壓缸出力斷面部位之面積，As：試片中央緊縮段斷面部位之面積
模具電熱管與冷卻水路位置設計上，除了必須考慮模具導梢、回位梢 及螺桿之孔位外，尚須以對稱性設計之考量來避免公、母模板在溫度控制 時之暫態溫度分佈不一，以達穩定及均勻之溫度分佈；另公、母模板厚度 尺寸亦須一致，以維持溫度控制時，合模面法線方向上的溫度梯度控制的 一致性。在射出成形過程中，為了迅速且確實地完成等溫與非等溫結晶之 實驗，冷卻水路設計在接近模穴的相互對稱位置上，以快速完成降溫控制。
模具冷卻水路與電熱管的位置詳如圖17 所示。
剪應變率量測部份，將位移計（potential meter）安裝於模具油壓缸上，
如圖18 所示。配合資料擷取裝置，同步記錄油壓桿位置相對於時間之數據 資料，並計算出在剪切操作時的實際剪應變率。
表 1 iPP 及 PC 材料性質表
表2 PEEK、PC1 及 PC2 材料性質表
Material Trade mark Trade name MFI Density Melting point iPP Yungsox 1120F 16 g/10min 0.9 g/㎝3 166℃ Material Trade mark Trade name MFI Density Melting point
PEEK Victrex 381G 3.9 g/10min 1.32 g/㎝3 340℃
PC1 Lupilon CLS1000 3 g/10min 1.2 g/㎝3 --- PC2 GE Plastics Lexan 4701R 2 g/10min 1.19 g/㎝3 ---
表4 壓電式壓力感測器規格
表6 油壓動力單元規格
品 名 規 格
馬 達 3HP x 4P
輪葉幫浦 HVP30，吐出量 30 l/min，
工作壓力140 bar 油壓缸 ψ50 x 300mm 雙心可調式
圖8 ARBURG ALLROUNDER 270S 射出成形機
圖9 模溫控制及油壓控制系統
圖10 模具溫度暨油壓控制系統電路圖
圖 11 壓力感測器外觀及尺寸圖 DC 24V AC 220V
溫度開關
水路開關
手動開關
SSR 繼電器
保險絲
電熱管加熱器
極限開關
啟動往復
極限開關 2
繼電器
強制頂出 油壓控制
電磁閥
圖 12 偏光顯微鏡
圖13 往復式剪切機構示意圖 支架
襯套
油壓缸
上擠壓桿
下擠壓桿
射嘴
熱澆道 橫澆道
試片
圖14 ASTM D638 TypeⅤ標準拉伸試片尺寸圖
圖15 動態保壓射出模具（DPIM）示意圖[13]
（1）射嘴、（2）豎澆道 A、（3）油壓缸 A、（4）橫澆道 A、
（5）接觸面、（6）試片模穴、（7）接觸面、（8）橫澆道 B、
（9）油壓缸 B、（10）豎澆道 B。
圖 16 油壓動力單元示意圖
圖 17 模具冷卻水路、電熱管及熱電偶位置示意圖 1. 油箱
2. 注油口 3. 油面計 4. 吸油網 5. 泵浦 6. 馬達 7. 止逆閥
隔熱板
電熱管 水路
熱電偶量測位置
模穴
圖18 位移計安裝位置圖