■健行科技大學 / 黃世欣 教授
發泡材充填不平衡現象探討
作者最近的計畫（也是國科會計畫）在探討一模8穴充填不平衡的問題，想藉由發泡來看看充填不平衡是否有減緩的現象，約在10年前請專題生用模流分析來探討一模多穴充填不平衡問題，學生告訴我，流道直徑愈小，不平衡問題愈嚴重。所以去做了一個一模8穴的拉伸試片模具，流道直徑有3和6mm二種，試了聚丙烯和加纖的聚丙烯（未發泡和發泡二種實驗），聚丙烯流動性非常好，不用模溫機也可以射出。
射出界的華陀──徐昌煜老師曾說過射出的塑膠件的設計，流道愈大愈好，但冷卻時間也會增長。現實情況中，業界為了產品美觀和操作方便，都用針點澆口來射出。
在文章首圖中，從未發泡的實驗圖中，可看出在直徑為3mm的流道中，聚丙烯有充填不平衡現象，靠中間豎澆道(Sprue)那4穴充填較多，那是因為流道內剪切熱因轉了90度所引起，剪切熱最大的地方在靠近模壁的1/10~2/10流道直徑左右，而加入玻纖的聚丙烯不平衡現象更明顯，在加入玻纖後（還要看玻纖比例）流動性變差（在同樣料溫下），用氮氣發泡後，未加玻纖的聚丙烯也是有充填不平衡現象，反而是靠豎澆道(Sprue)那4穴充填較少，這是二個不一樣的地方，值得細加探討，加玻纖後的聚丙烯不平衡現象更明顯，也就是說流動性愈不好的塑膠，充填不平衡現象愈明顯。
流動長度表如圖1所示（統計10模的結果），模穴號碼1~4是從文章首圖的左至右編排。模擬的結果則如圖2所示，可發現和圖１的實驗結果有落差。
聚碳酸酯的未發泡和發泡的流動長度如圖3所示，從圖中可以發現聚碳酸酯的流動差異更大，因其流動性不好。
發泡材之應用案例
於廢水中重金屬吸附之應用
作者曾於幾年前和中原大學化學系蔡宗燕老師執行科技部和南非的雙邊合作計畫，探討高分子發泡複材用於廢水中重金屬的吸附研究，在未與南非合作之前，不太了解南非的生態，到了之後，才了解南非因有很多的礦產，挖出來的礦產都是用水來洗滌，故導致水源受到汙染。
工業廢水中的重金屬如鉛、鎘、染料、人為的丟棄廢棄物等。重金屬的定義是原子量高於鈉且比重高於5。汙染水純化的技術有離子交換、薄膜過濾、光催化、臭氧化、凝聚、絮凝、吸附等。
其中成本最便宜的是用吸附方式，再把吸附物收集起來，根據不同的汙染物，有不同的吸附物，土壤中蚯蚓是天然的吸附土壤汙染最佳例子。一般的吸附物有殼聚醣、奈米蒙脫土、PCL、環糊精、石墨烯、（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷。而塑膠發泡也可用於廢水中重金屬的吸附。一般來說，發泡材會比沒發泡的材料對廢水中的重金屬吸附能力還好。氣泡的孔洞可以吸附廢水中的重金屬，氣泡孔洞愈大愈利於重金屬的吸附。
以PEEK做為發泡材之應用
最近有業界朋友提起，想用PEEK來做地熱發電的渦輪葉片，PEEK可耐高溫，熔點接近400度，已經是射出機的極限了，塑膠發泡可用於風的葉片解決葉片重量不平均的問題。
最近曾幫業界射PEEK料，發現PEEK不好射，第一模可以射，但第2模時冷料堵在射嘴射不出來了，學生便用斜口鉗把堵住射嘴的料夾出就可以繼續射出了（會有凸出來的棒狀物，如圖4），目前業界大多是用熱澆道來射PEEK。我個人認為PEEK發泡是一件有挑戰性的實驗，因料管溫度很高，熔膠對超臨界流體的溶解度可能不高。目前業界有射PEEK料給航空器使用，其射出機的加熱片要用陶瓷加熱器，使加熱溫度可到450度。
