聚氨酯泡沫塑料是汽車產業(yè)常用的熱固性塑料材料之一,其多孔、低密度且高強度的特性,非常適合作為制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(yōu)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。
盡管聚氨酯擁有上述優(yōu)點,但聚氨酯泡沫塑料的加工過程中,仍會面臨許多挑戰(zhàn)。在實務上,泡沫的位置并不容易觀察和掌握;同時在發(fā)泡過程中,溢流區(qū)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(tài)行為,并藉此優(yōu)化產品設計。為了得到更全面的發(fā)泡成型分析結果,Moldex3D在即將發(fā)行的Moldex3D R15版本中,不但將原有的熱塑性材料之微細發(fā)泡成型(MCIM)分析功能,擴充至熱固性材料,更可進一步模擬發(fā)泡動力學。透過聚氨酯發(fā)泡模擬分析,用戶就能夠了解制造過程中,塑料在充填和發(fā)泡階段的動態(tài)行為。
以下是聚氨酯泡沫塑料制程的案例說明(圖一)。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,并藉由發(fā)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(lián)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。
圖一 聚氨酯發(fā)泡射出成型過程的流動波前
透過Moldex3D針對聚氨酯發(fā)泡新推出的仿真功能,用戶對熱固性塑料在充填和發(fā)泡階段的動態(tài)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復試誤的過程,以省下可觀的時間和生產成本。