第四章 匯合角、擠出速度、黏度等對於共擠特性的影響之初步結果
4.4 非等溫系統之共擠出模擬
較多，使擠出過程中塑料黏度比上升；而在擠出速度比V1: V2 =1:1時，界 面位置並未如預期的因黏度比下降而偏向支流路，如圖4.55所示，其原因 為當支流路擠出速度上升後，在支流路流道因剪切作用而產生的剪切熱較 多，溫度大幅上升而使得黏度會大幅度下降，在擠出過程中塑料的黏度比 會下降，如圖4.56與4.57剪切率分佈圖與溫度分佈等高線圖，但由於剪應
力已超過0.14MPa，如圖4.58(d)，而導致無法預測的界面位置產生。圖4.59
為界面之剪應力差分佈曲線圖。
η0
表4.1 Modified Cross Model材料參數表
支流路流體(PC) 內層流體(PMMA) Zero shear viscosity( )
at 280°C 1450 Pa-s 480 Pa-s
Cross-law index(m) 0.8 0.635
Natural time (λ) 0.002 0.081
(a)二維網格 (b)三維網格
圖4.1 (a)(b)共擠出匯合區之幾何形狀網格圖
(a)角度 20度，
V
1: V
2=2:1，η
1: η
2=3:1
(b)角度 30度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.2 (a)(b)(c)(d)匯合角度對界面分佈位置影響
(c)角度45度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1(d)角度 60度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.2 (a)(b)(c)(d)匯合角度對界面分佈位置影響
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1(b)角度 30度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.3 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其速度分佈曲線圖
(c)角度45度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1(d)角度60度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.3 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其速度分佈曲線圖
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1 (b)角度30度，V1:V2=2:1，η
1: η
2=3:1(c)角度45度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1 (d)角度60度，V1:V2=2:1，η
1: η
2=3:1圖4.4 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其速度等高線圖
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1
(b)角度 30度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.5 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其剪切率分佈曲線圖
(c)角度45度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1(d)角度 60度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.5 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其剪切率分佈曲線圖
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1
(b)角度 30度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.6 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其剪應力分佈曲線圖
(c)角度45度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1(d)角度 60度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.6 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其剪應力分佈曲線圖
圖4.7 V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1，不同匯合角度其界面剪應力差曲線圖
(a)角度20度，V1:V2=1:1，
η
1: η
2=3:1圖 4.8 (a)(b)(c)不同擠出速度其速度分佈曲線圖
Interfacial shear stress difference
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
Position(mm)
Shear stress difference (Mpa)
Angle = 20 ° Angle = 30 ° Angle = 45 ° Angle = 60 °
(Line of B-B)
(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1(c)角度20度，V1:V2=5:1，
η
1: η
2=3:1圖 4.8 (a)(b)(c)不同擠出速度其速度分佈曲線圖
(a)角度20度，V1:V2=1:1，
η
1: η
2=3:1(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.9 (a)(b)(c)不同擠出速度其剪切率分佈曲線圖
(c)角度20度，V1:V2=5:1，
η
1: η
2=3:1圖4.9 (a)(b)(c)不同擠出速度其剪切率分佈曲線圖
(a)角度20度，V1:V2=1:1，
η
1: η
2=3:1圖4.10 (a)(b)(c)不同擠出速度其剪應力分佈曲線圖
(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1(c)角度20度，V1:V2=5:1，
η
1: η
2=3:1圖4.10 (a)(b)(c)不同擠出速度其剪應力分佈曲線圖
圖4.11 角度為 20°，不同擠出速度比其界面剪應力差曲線圖
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=1:1圖4.12 (a)(b)不同黏度比其速度分佈曲線
Interfacial shear stress difference
0
Shear stress difference (Mpa)
=1:1
(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖 4.12 (a)(b)不同黏度比其速度分佈曲線圖
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=1:1圖 4.13 (a)(b)不同黏度比其剪切率分佈曲線
(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.13 (a)(b)不同黏度比其剪切率分佈曲線圖
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=1:1圖 4.14 (a)(b)不同黏度比其剪應力分佈曲線
(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.14 (a)(b)不同黏度比其剪應力分佈曲線圖
圖4.15 角度為20°，不同黏度比其界面剪應力差曲線圖
Interfacial shear stress difference
-0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16
-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
Position(mm)
Shear stress difference (Mpa)
=1:1
=3:1
2 1:η η
2 1:η η
(Line of B-B)
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1(b)角度 30度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖4.16 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其速度分佈曲線圖(Z=15mm)
(c)角度45度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1(d)角度60度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖4.16 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其速度分佈曲線圖(Z=15mm)
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1(b)角度 30度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.17 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(c)角度45度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1(d)角度60度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.17 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1(b)角度 30度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.18 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
(c)角度45度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1(d)角度60度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.18 (a)(b)(c)(d)不同匯合角度其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
圖4.19 V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1，不同匯合角度其界面剪應力差曲線圖圖4.20 二維與三維模擬出口界面之差異
Interfacial shear stress difference
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
Position(mm)
Shear stress difference (Mpa)
Angle = 20 ° Angle = 30 ° Angle = 45 ° Angle = 60 °
(Line of B-B)
圖4.21 匯合角度對出口界面分佈位置影響
(a)角度20度，V1:V2=1:1，
η
1: η
2 =3:1圖4.22 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其速度分佈曲線圖(Z=15mm)
(b)角度 20度，V1:V2=1.2:1，
η
1: η
2 =3:1(c)角度20度，V1:V2=1.5:1，
η
1: η
2 =3:1圖4.22 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其速度分佈曲線圖(Z=15mm)
(d)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖4.22 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其速度分佈曲線圖(Z=15mm)
(a)角度20度，V1:V2=1:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.23 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(b)角度 20度，V1:V2=1.2:1，
η
1: η
2 =3:1(c)角度20度，V1:V2=1.5:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.23 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(d)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.23 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(a)角度20度，V1:V2=1:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.24 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
(b)角度 20度，V1:V2=1.2:1，
η
1: η
2 =3:1(c)角度20度，V1:V2=1.5:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.24 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
(d)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2 =3:1圖 4.24 (a)(b)(c)(d)不同擠出速度其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
圖4.25 角度為20°，不同擠出速度比其界面剪應力差曲線圖
Interfacial shear stress difference
0
Shear stress difference (Mpa)
= 1:1
圖4.26 擠出速度對出口界面分佈位置影響
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=1:1圖4.27 (a)(b)不同黏度比其擠出速度分佈曲線圖(Z=15mm)
(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.27 (a)(b)不同黏度比其擠出速度分佈曲線圖(Z=15mm)
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=1:1圖4.28 (a)(b)不同黏度比其擠出速度分佈曲線圖(Z=15mm)
(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.28 (a)(b)不同黏度比其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(a)角度20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=1:1圖4.29 (a)(b)不同黏度比其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
(b)角度 20度，V1:V2=2:1，
η
1: η
2=3:1圖4.29 (a)(b)不同黏度比其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
圖4.30 角度為20°，不同黏度比其界面剪應力差曲線圖
Interfacial shear stress difference
-0.02
Shear stress difference (Mpa)
= 1:1
圖4.31 黏度比對出口界面分佈位置影響
(a) V1:V2=1:1，d1:d2=1:1
圖4.32 (a)(b)(c)不同厚度比其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(b)V1:V2=1:1，d1:d2=0.33:1
(c)V1:V2=1:1，d1:d2=0.2:1
圖4.32 (a)(b)(c)不同厚度比其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(a) (b)
(c)
V1:V2=1:1 (a)d1:d2= 1:1 (b)d1:d2= 0.33:1 (c)d1:d2= 0.2:1
圖4.33 (a)(b)(c)厚度比對出口界面分佈位置影響
(a) V1:V2=1:1，d1:d2=1:1
圖4.34 (a)(b)(c)不同厚度比其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
(b)V1:V2=1:1，d1:d2=0.33:1
(c)V1:V2=1:1，d1:d2=0.2:1
圖4.34 (a)(b)(c)不同厚度比其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
圖 4.35 V1 :V2=1:1，
η
1: η
2=3:1，不同厚度比其界面剪應力差曲線圖(a) V1:V2=0.2:1，d1:d2=1:1
圖4.36 (a)(b)(c)不同厚度比其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
Interfacial shear stress difference
0
Shear stress difference (Mpa)
= 1:1
(b)V1:V2=0.2:1，d1:d2=0.33:1
(c)V1:V2=0.2:1，d1:d2=0.2:1
圖4.36 (a)(b)(c)不同厚度比其剪切率分佈曲線圖(Z=15mm)
(a) V1:V2=0.2:1，d1:d2=1:1
(b)V1:V2=0.2:1，d1:d2=0.33:1
圖4.37 (a)(b)(c)不同厚度比其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
(c)V1:V2=0.2:1，d1:d2=0.2:1
圖4.37 (a)(b)(c)不同厚度比其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
圖 4.38 V1 :V2=0.2:1，
η
1: η
2=3:1，不同厚度比其界面剪應力差曲線圖 Interfacial shear stress difference0
Shear stress difference (Mpa)
= 1:1
(a) (b)
(c)
V1:V2=0.2:1 (a)d1:d2= 1:1 (b)d1:d2= 0.33:1 (c)d1:d2= 0.2:1
圖4.39 (a)(b)(c)厚度比對出口界面分佈位置影響
(a) d1:d2= 0.2:1
圖4.40 (a)(b)(c)厚度比於擠出速度0.2:1 時對於包覆位置影響性
(b) d1:d2= 0.33:1
(c) d1:d2= 1:1
圖4.40 (a)(b)(c)厚度比於擠出速度0.2:1 時對於包覆位置影響性
(a) (b)
(c)
(a)d1:d2= 1:1 (b)d1:d2= 0.33:1 (c)d1:d2= 0.2:1
圖4.41 (a)(b)(c)支流路速度對不同厚度比出口界面分佈位置影響
(a)V1:V2=1.3:1，d1:d2=1:1
圖4.42 (a)(b)(c)支流路速度對不同厚度比其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
(b) V1:V2=0.7:1，d1:d2=0.33:1
(c)V1:V2=0.68:1，d1:d2=0.2:1
圖4.42 (a)(b)(c)支流路速度對不同厚度比其剪應力分佈曲線圖(Z=15mm)
圖4.43 支流路速度對不同厚度比其界面剪應力差曲線圖
圖4.44 非等溫流動時，流速比 0.2比1，厚度比1比1之出口界面圖
Interfacial shear stress difference
0
Shear stress difference (Mpa)
= 1:1
圖 4.45 非等溫流動時，流速比0.2 比1，厚度比 1比 1之剪切率曲線圖 (Z=15mm)
圖4.46 非等溫流動時，流速比 0.2比1，厚度比1比1之溫度分佈圖
圖4.47 非等溫流動時，流速比1比1，厚度比1比1之出口界面圖
圖4.48 非等溫流動時，流速比 1比1，厚度比1比1之剪切率圖(Z=15mm)
圖4.49 非等溫流動時，流速比1比1，厚度比1比1之溫度分佈圖
(a) V1:V2=0.2:1 (等溫)
圖 4.50 (a)(b)(c)(d)厚度 1比1時，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖
(Z=15mm)
(b) V1:V2=0.2:1 (非等溫)
(c) V1:V2=1:1 (等溫)
圖 4.50 (a)(b)(c)(d)厚度 1比1時，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖
(Z=15mm)
(d) V1:V2=1:1 (非等溫)
圖 4.50 (a)(b)(c)(d)厚度 1比1時，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖
(Z=15mm)
(a) V1:V2=0.2:1
圖 4.51 (a)(b)厚度 1比 1，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖(Z=15mm)
Interfacial shear stress difference
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Position(mm)
Shear stress difference (Mpa) Isothermal
Non-isothermal
(Line of B-B)
(b) V1:V2=1:1
圖 4.51 (a)(b)厚度 1比 1，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖(Z=15mm)
圖4.52 非等溫流動時，流速比0.2 比1，厚度比0.33比1之出口界面圖
Interfacial shear stress difference
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Position(mm)
Shear stress difference (Mpa)
Isothermal
Non-isothermal
(Line of B-B)
圖4.53 非等溫流動時，流速比0.2比 1，厚度比0.33比 1之剪切率曲線圖 (Z=15mm)
圖4.54 非等溫流動時，流速比0.2 比1，厚度比0.33比1之溫度分佈圖
圖4.55 非等溫流動時，流速比1比1，厚度比0.33比1之出口界面圖
圖4.56 非等溫流動時，流速比1比1，厚度比 0.33比1之剪切率曲線圖
(Z=15mm)
圖4.57 非等溫流動時，流速比1比1，厚度比0.33比1之溫度分佈圖
(a) V1:V2=0.2:1 (等溫)
圖4.58 (a)(b)(c)(d) 厚度0.33比 1時，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖
(Z=15mm)
(b) V1:V2=0.2:1 (非等溫)
(c) V1:V2=1:1 (等溫)
圖4.58 (a)(b)(c)(d) 厚度0.33比 1時，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖
(Z=15mm)
(d) V1:V2=1:1 (非等溫)
圖4.58 (a)(b)(c)(d) 厚度0.33比 1時，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖
(Z=15mm)
(a) V1:V2=0.2:1
圖4.59 (a)(b)厚度0.33比1，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖(Z=15mm)
Interfacial shear stress difference
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Position(mm)
Shear stress difference (Mpa)
Isothermal
Non-isothermal
(Line of B-B)
(b) V1:V2=1:1
圖4.59 (a)(b)厚度0.33比1，等溫與非等溫共擠出之剪應力曲線圖(Z=15mm)
Interfacial shear stress difference
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Position(mm)
Shear stress difference (Mpa)
Isothermal
Non-isothermal
(Line of B-B)