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材料檢測的意義
隨著社會發展，越來越多的新型材料用在各個行業中，生產加工方式常運用射出、押出、熱壓等成型技術。高分子材料的複雜行為乃成型技術的瓶頸之一，其因產品功能需求以及工藝要求的多樣性，以致於每個型號塑膠的特性均是獨特且不同的。在成型過程經歷加熱熔融、形變、壓縮、冷卻固化等複雜過程，即使是同廠牌同系列的功能材料，細微的特性差異也將直接影響項目人員對於工藝技術和產品品質的掌控。
近些年，為了提高工廠競爭力，模具行業對產品品質要求越來越高，交期變得越來越短。這種情況之下，設計製造的容錯率就大大降低，工廠需要在保證產品的品質之外，還需要提高設計生產效率。因此越來越多的企業引入模流分析軟體，藉以幫助提高設計效率，減少試模次數。而影響模流分析準確性的一個重要的因素是分析的材料特性是否與實際相符。因此材料特性檢測成為模流分析的一個重要的部分。
材料在成型中的關鍵特性
影響高分子材料加工行為的重要物性，主要包括流變特性、PVT狀態特性、熱物性質以及機械性質等，若是熱固性(Thermosetting)高分子，則需多考慮其反應動力特性。隨著塑膠產業與高分子理論的應用之發展，大部份重要的物性已有發展成熟儀器可以作對應的量測。
流變特性通常以黏度高低作為流體流動阻力的度量。在注射成型中，有較高黏度的熔體，意味著充填較困難，易導致短射等問題。此外黏度越高的材料，所需的射出壓力越大。黏度曲線表明，塑膠的黏度隨剪切速率和溫度的不同而變化。這些曲線需要借助黏度計或流變儀進行測量。
PVT狀態特性指塑膠的比容或密度與溫度、壓力的函數，通過實驗並計算得到描述曲線。射出成型中，塑膠件會收縮，其內在原因是材料的熱力學行為。這種行為會在PVT圖中顯示，得知塑膠在某一溫度壓力下的比容或密度值，產品比容值在成型中變化差值即體積收縮率。PVT不同的行為還解釋了：與非結晶性材料相比，半結晶熱塑性塑膠收縮率更高的原因。
熱物性質主要分為比熱與熱傳導係數，比熱是指將單位塑膠溫度提高一度所需的熱量，是塑膠溫度容易改變與否的度量。比熱越高，塑膠溫度越不容易變化，反之亦然。熱傳導係數指塑膠熱傳導(thermal conduction)特性的度量。熱傳導係數越高，熱傳導效果越佳，塑膠於加工過程中溫度傾向均勻，較不會因熱量局部堆積而有熱點(hot spot)產生。熱傳導係數及比熱影響塑膠的熱傳、冷卻性質，也影響到冷卻時間長短。
機械眾多性質中，主要為彈性模數、泊松比、線性熱膨脹係數等特性，將影響塑膠在成型過程中的流動與後收縮行為。如彈性模數即反映應力和應變之間的比例關係，該屬性代表著材料抵抗變形的能力。
材料添加纖維前後所造成的產品變形趨勢與變形程度會不同甚至是完全相反。對於含纖維材料而言，沿著纖維方向的模數E1與沿著流動垂直方向的模數E2為模流軟體計算翹曲程度時所需的非等向材料性質的重要參數。如圖6中的案例，分別使用不含纖維與含纖維的材料進行分析，左圖不含纖維的變形趨勢為向上翹曲，變形量較大。而右圖含纖維的變形趨勢則相反的往下凹，變形量較小。從該案例可說明，對於含纖維材料進行量測是十分有必要的。
案例分享
如以下案例，分別使用不同來源的材料（圖7）進行分析並與實際對比。
前者使用網上材料商的材料數據進行分析；後者經過材料實驗室量測後再進行分析。通過數據對比可發現兩者無論在黏度、比容或熱傳導等屬性上都有差異。而這些差異將導致軟體分析的準確性大大降低。經過量測材料修正後，即可提高流動分析的準確性，這樣分析結果對使用者來說才有實際意義。
參考資料
- 圖1引用自https://ch.moldex3d.com/blog/industry-digital-twin,material-digital-twin/digital-twin-of-instrument-design-and-material-measurement/
- 圖3引用自https://www.plexpert.ca/zh/glossary/pvt%e5%9b%be%ef%bc%88pvt-diagram%ef%bc%89/
