เทคโนโลยีจดสิทธิบัตรพิเศษเฉพาะของ Moldex3D สำหรับการวัดความหนืดที่ขึ้นกับความดันของวัสดุซึ่งช่วยให้การทำนายการบิดเบี้ยว (Warp) ถูกต้องมากขึ้น

on 12/29/2016

เมื่อขึ้นรูปชิ้นงานพลาสติกแบบผนังบางพิเศษต้องใช้ความเร็วในการฉีดสูงเพื่อให้แน่ใจคาวิตี้ถูกเติมจนเต็ม อย่างไรก็ตามความเร็วในการฉีดที่สูงมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความดันในการฉีดที่สูงตามไปด้วยซึ่งจะทำให้เกิดการบีบอัดตัวของปริมาตรอิสระ(free volume) ของสายโซ่พอลิมเอร์ ดังนั้นความหนืดจะสูงขึ้นและความต้านทานการไหลจะเพิ่มขึ้น ในกระบวนการอัดย้ำ (packing) พอลิเมอร์หลอมเหลวจะอยู่ภายใต้สภาวะความดันสูงและอัตราการเฉือนต่ำ ดังนั้นผลของความดันต่อความหนืดจะกลายเป็นสิ่งที่สำคัญมากขึ้น ภายใต้สถานการณ์ดังกล่าวนี้ การกระจายตัวของความดันจะส่งผลกระทบต่อความหนืดเฉพาะที่ซึ่งจะมีผลต่อการกระจายตัวของความดันอัดย้ำในภายหลัง ดังนั้นผลของความดันที่มีต่อความหนืดในกระบวนการขึ้นรูปจำเป็นต้องมีการวัดอย่างถูกต้องก่อนที่จะทำการจำลองสถานการณ์เพื่อให้แน่ใจว่าจะทำการจำลองพฤติกรรมของการอัดย้ำ การหดตัวและการบิดเบี้ยวได้อย่างถูกต้องในขั้นตอนต่อมา

 

ในปี 2014 ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของวัสดุของ Moldex3D ได้รับสิทธิบัตร U.S. ในเรื่องของโมเดลความหนืดที่ขึ้นกับความดันและ CAE simulation ผู้ใช้สามารถได้ข้อมูลสมบัติความหนืดก่อนทำการวิเคราะห์ทาง CAE จากเครื่อง capillary rheometer(รูปที่ 1)  การเปลี่ยนแปลงความหนืดภายใต้ความดันที่แตกต่างกันสามารถวัดได้โดยการควบคุมระดับการเปิดวาล์วที่ทางออกของ capillary และให้ค่า back pressure ที่ต่างกัน รูปที่ 3 แสดงโมเดลความหนืดทั่วไป 2 โมเดล ซึ่ง “D” ในโมเดล Modified Cross (2) และ “D3” ใน Modified Cross (3) คือ ค่าสัมประสิทธิ์ที่ขึ้นกับความดัน ค่า D หรือ D3 ที่สูงขึ้นหมายถึงความหนืดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามความดันที่สูงขึ้น  จากค่าความหนืด(รูปที่ 2) ที่วัดโดย capillary rheometer ภายใต้ความดันต่างกัน จะได้ค่าสัมประสิทธิ์ที่ขึ้นกับความดันในโมเดลความหนืดและความหนืดที่เกิดจากการประมาณค่านอกช่วง (extrapolated viscosity) ภายใต้ความดันศูนย์ นอกจากนี้โมเดลทางทฤษฎีของผลของความดันและความหนืดสามารถอ้างอิงสิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 8,768,662 B2 (Ref. 1) ได้

 

moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-1

รูปที่ 1 ท่อความดัน (pressure chamber) ภายใน capillary rheometer

 

moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-2

รูปที่ 2 การเปลี่ยนแปลงความหนืดของพลาสติกภายใต้ความดันต่างๆ

 

moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-3

รูปที่ 3 ค่าสัมประสิทธิ์ที่ขึ้นกับความดันของ 2 โมเดลความหนืดที่ต่างกัน

 

ในกรณีต่อไปนี้เป็นผลิตภัณฑ์แบบชิ้นงานบาง 1.0 mm ผลิตจาก PC รูปที่ 4 แสดงการเปรียบเทียบเส้นโค้งความดันการฉีดระหว่างผลการทดลองจริงและผลการจำลองซึ่งประกอบด้วยความหนืดที่ไม่ขึ้นกับความดันและความหนืดที่ขึ้นกับความดัน ผลของความดันจะไม่ชัดเจนภายใต้ความดันต่ำโดยความดันการฉีดเกือบจะเหมือนกันระหว่างการจำลองทั้ง 2 แบบ อย่างไรก็ตามขณะที่ความดันเพิ่มขึ้นตามเวลาในการฉีด ความแตกต่างระหว่างการจำลองทั้ง 2 แบบจะมีนัยยะสำคัญมากขึ้น จากรูปที่ 4 พบว่าผลการจำลองความหนืดที่ขึ้นกับความดันมีความสอดคล้องกับผลการทดลองมากกว่า

 

moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-4

รูปที่ 4 เส้นโค้งความดันการฉีด

 

ผลของความดันกับความหนืดไม่เพียงแต่ส่งผลต่อความดันการฉีดแต่ยังส่งผลต่อความต้านทานต่อการไหลซึ่งมีอิทธิพลต่อการกระจายความดันในแม่พิมพ์ ณ ขั้นตอนการอัดย้ำ พฤติกรรมการบิดเบี้ยวก็ได้รับผลกระทบต่อไปเช่นกัน จากรูปที่ 5 เมื่อการพิจารณาผลของความหนืดที่ขึ้นกับความดัน เราสามารถจำลองการกระจายตัวของความดันในแม่พิมพ์ได้ถูกต้องมากขึ้น ดังนั้นการทำนายการบิดเบี้ยวที่ได้จากการจำลองจึงมีความสอดคล้องกับผลการทดลองจริงมากขึ้น

 

moldex3ds-exclusive-patented-technology-for-material-pressure-dependency-viscosity-measurement-helps-obtain-a-more-accurate-warp-prediction-5

รูปที่ 5 การเปรียบเทียบระหว่างการทำนายการบิดเบี้ยวและผลการทดลองจริง

 

จากกรณีข้างต้นทำให้เราเข้าใจว่าผลของความหนืดกับความดันเป็นสิ่งสำคัญที่จะทำให้การทำนายการบิดเบี้ยวนั้นถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการจำลองกระบวนการขึ้นรูปแบบใช้ความดันในการฉีดสูง ความหนืดที่วัดโดยเทคโนโลยีการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะของวัสดุที่ได้รับการจดสิทธิบัตรของ Moldex3D สามารถช่วยให้ลูกค้าได้ข้อมูลที่สำคัญซึ่งช่วยเพิ่มความถูกต้องและความน่าเชื่อถือของผลการจำลอง

 

หากคุณสนใจ Moldex3D Material Characterization Service กรุณาติดต่อเราที่ chiaoliu@moldex3d.com หรือเยี่ยมชม: https://www.moldex3d.com/support/professional-services/material-characterization

 

Ref. 1  Rong Yeu Chang, Chia Hsiang Hsu, Hsien Sen Chiu, Shih Po Sun, Chen Chieh Wang, Huan Chan Tseng, Predicting shrinkage of injection molded products with viscoelastic characteristic, U.S. Patent (2014)

 


Test drive Moldex3D

Join the thousands of companies using Moldex3D

Talk to Sales

Schedule a product demo with our sales team