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圖1：塑膠材料的收縮與翹曲材料種類對產品收縮的影響非結晶性塑料具有較低的收縮量值，所以非結晶性塑 膠相較于結晶性塑料會有較佳的均方向性。

塑膠材料的收縮與翹曲(二)■ 型創科技/ 劉文斌 技術總監纖維補強塑料纖維補強塑料由于其纖維具有高度纖維排向效果，所以 此材料射出件也會因纖維排向造成不同方向具有不同 的特性。對于一無補強材添加的純料塑料及一有纖維補 強的塑料，在相同產品設計下相互比較其翹曲方向，不 難發現可能對于相同射出件會產生出完全相反的翹曲趨 勢，如(圖1)所示。

塑料制品的尺寸結構以及模腔內熔體的流動情況受到溫度、壓力、剪切等多種因素的綜合影響，在這種復雜的加工環境下，極易產生收縮、翹曲、縮痕、氣孔等不良缺陷。而聚合物的 PVT 關系曲線，作為模塑成型制品品質控制的科學基礎，為解決這些問題提供了關鍵線索。以收縮和翹曲問題為例，在射出成型過程中，聚合物材料從高溫熔融態注入模具型腔后，會經歷冷卻和壓力變化的過程。

殘留應力對塑料成品的影響常見的有下列幾種：首先是成品的外觀尺寸變形及翹曲問題，由于剪切流動造成分子鏈的排向或是由于成品幾何造成流動的定向效果，在成品脫模時容易因應力松弛而造成尺寸發生變形，另外由于成品尺寸的不對稱性或在成品厚度方向冷卻收縮的不平衡性，所形成的熱應力都將造成成品在脫模后發生翹曲變形現象。此現象對于尺寸精密度有要求或有組裝搭接嵌扣性需求之塑膠射出成品，將會有尺寸配合度的問題發生。

大綱 要生產出高質量且一致性高的塑料射出產品，優良的產品設計、模具設計、優化成型參數及使用正確的材料都是不可或缺的因素。上述四項因素若有任何變動，都會對成型后的產品造成巨大影響。工程師若對模具內高分子聚合物行為的了解不足，往往就會忽略材料的重要性，而在制程中只針對產品尺寸進行調整。這些參數即便在制程中只有微小的變化，就可能使得產品尺寸出現瑕疵而無法達到客戶要求的規格，而必須不斷進行試誤。

大綱要生產出高質量且一致性高的塑料射出產品，優良的產品設計、模具設計、優化成型參數及使用正確的材料都是不可或缺的因素。上述四項因素若有任何變動，都會對成型后的產品造成巨大影響。工程師若對模具內高分子聚合物行為的了解不足，往往就會忽略材料的重要性，而在制程中只針對產品尺寸進行調整。這些參數即便在制程中只有微小的變化，就可能使得產品尺寸出現瑕疵而無法達到客戶要求的規格，而必須不斷進行試誤。

因此，在選擇填充物時，需要綜合考慮材料性能、外觀要求和成本效益。 溫度對成型過程的影響溫度是射出成型中的一個關鍵參數，對材料的熔融、流動和冷卻過程都有直接影響。過高或過低的溫度都可能導致成型缺陷，如翹曲、收縮和縫合線等。因此，確保適當的料溫以及溫度分布的均勻性至關重要。此外，不同類型的塑膠材料對溫度的敏感性也不同，因此需要根據具體材料的特性進行調整（圖2）。

收縮 　　射出成形塑件從制程溫度降到室溫，體積收縮率(shrinkage)可以高達 20％。當結晶材料和半結晶材料冷卻到玻璃轉移溫度以下，分子呈現比較規則的方式排列，并形成結晶，特別容易產生熱收縮；不定形材料于相變化時并沒有微結構變化，熱收縮比較小。所以結晶材料和半結晶材料在熔融相和固相（結晶）之間的比容差異比不定形材料的比容差異大，如圖7-7所示。

對于纖維填充材料而言，翹曲分析結合復合材料理論和纖維排向結果(使用Fiber模塊) 來預測非等向性收縮、殘余應力和材料粘彈性對翹曲的影響。此外，可以通過FEA接口模塊接軌其他結構性分析軟件，以執行更真實的結構分析。功能? 在實際成型之前預測最終產品形狀，并確定翹曲的根本原因。

，結構、溫度、玻纖，對于含玻纖和嵌入件的產品，翹曲原因分析中溫度場不均的影響因子一般都很小，從筆者分析的上千個分析案例看，一般情況下翹曲結果因子：產品設計本身結構收縮的和玻纖分布各占50%左右；Molded3D 2023版本對此類零件的翹曲分析做了增強，對于玻纖分布的影響因子分為了一致性影響和散亂性影響，對某些零件的翹曲計算結果更精確。

纖維強化材料選項 (Fiber-Reinforced Material Option) Moldex3D可進步地分析纖維強化材料（由塑料和纖維復合而成）的翹曲變形。唯有所選材料包含纖維時，才能選擇翹曲(Warp) 標簽中的 纖維強化材料選項(Fiber-Reinforced Material Option)。

圖６: 模收縮率 模收縮率 從圖６中可以看出，Flow 方向因有條狀物支撐收縮，此方向的收縮率會較小；而X Flow 方向，某些填充物在X Flow 方向的支撐雖沒有Flow 方向的體積大，但還是會降低一部分的收縮率。模收縮率的變化會引起變形或翹曲，當模收縮率越低，則變形的可能性越低。

玻璃纖維增強材料與未增強材料的收縮特性存在本質差異。未增強材料在流動方向的收縮大于垂直方向，這是由定向分子鏈收縮導致的；而玻纖增強材料則相反，流動方向的收縮小于垂直方向，這是受定向玻纖影響的結果。因此，在原料選用方面，應優先考慮低翹曲的原材料，特別要關注原材料的收縮率、流動性、玻纖含量及耐溫性能對產品翹曲的影響。

curve of resin material 塑膠材料的應力- 應變曲線??塑膠材料的收縮與翹曲(一)??塑膠材料基本特性介紹??透明塑膠光學產品的殘留應力定性分析??高分子材料檢測的應用與發展...

拔模斜度大小的決定因素：1）成型材料的特性（硬質塑料比軟質塑料拔模斜度大，軟膠甚至可以存在倒扣強脫）2）收縮率（因收縮率大的塑膠對型芯的包緊力越大，收縮率大的塑膠應比收縮率小的塑膠拔模斜度大）3）摩擦系數（對于某些摩擦系數低的材料，如PA、POM，拔模斜度的取值可以比其他普通塑膠小，制品表面摩擦系數越大拔模斜度大，如曬紋面需拔模斜度大）4）壁厚（壁厚增加時塑膠包緊型芯的力大，拔模斜度也應取大些

對于纖維填充材料而言，翹曲分析結合復合材料理論和纖維排向結果(使用Fiber模塊) 來預測非等向性收縮、殘余應力和材料粘彈性對翹曲的影響。此外，可以通過FEA接口模塊接軌其他結構性分析軟件，以執行更真實的結構分析。功能? 在實際成型之前預測最終產品形狀，并確定翹曲的根本原因。

近年來，有許多關于具氣泡結構之塑膠發泡射出成型研究論文與技術報告出現，其目的是利用各種發泡方式，使溶入氣體之熔融塑膠在射出充填過程中，透過氣泡成長，使原料的用量或產品的重量達到原料減量與輕量化之產品設計，并且在產品頂出后能得到較佳之產品質量（包含：改善翹曲變形、改善收縮與凹陷……等缺陷），同時達到縮短成型周期、降低生產成本、提高生產率之目標。

殘留應力對塑料成品的影響常見的有下列幾種：首先是成品的外觀尺寸變形及翹曲問題，由于剪切流動造成分子鏈的排向或是由于成品幾何造成流動的定向效果，在成品脫模時容易因應力松弛而造成尺寸發生變形，另外由于成品尺寸的不對稱性或在成品厚度方向冷卻收縮的不平衡性，所形成的熱應力都將造成成品在脫模后發生翹曲變形現象。此現象對于尺寸精密度有要求或有組裝搭接嵌扣性需求之塑膠射出成品，將會有尺寸配合度的問題發生。

案例成型問題本次案例的產品為車燈透鏡，過去是使用玻璃材質，由于節能減碳、車輛輕量化趨勢，以及產能等因素，近來開始使用塑膠材質。車燈透鏡的肉厚，通常較一般塑膠產品厚，此案例最厚區域約20mm，塑膠材料為熱漲冷縮性質，在傳統射出成型過程當中，高溫熔融塑膠射入模穴內，經過冷卻收縮后，較厚區域會收縮較大。靠近澆口與遠離澆口區域，因壓力分布差異，而產生收縮差異，進而導致形變問題。

他們發現添加玻纖之后，纖維配向會沿著流動方向(X軸方向)，可抵抗產品收縮，有效減少翹曲，使產品符合所需的規格(圖五)。圖四 原始材料的翹曲結果圖五 添加不同玻纖比率的材料之翹曲結果比較最后階段中，和碩進行產品結構強度的檢驗。他們使用Moldex3D FEA接口來進行應力分析，并考慮成型過程中產生的各項變因。