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林熴章 遠東科技大學 材料系 kclin@cc.feu.edu.tw

物理發泡在塑膠加工之應用

2

大綱

永續材料技術中心簡介

發泡劑簡介

批次發泡製程

XPS單螺桿物理發泡螺桿特性

R-PET物理發泡

PP發泡反射板

模頭進氣物理發泡異型建材

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DSC TGA DMA

HDT IV, RV MI

FTIR UL-94 V0 Optical

4

Instron Impact Hardness

Capillary rheometer XRF GPC

5

高分子加工CAE軟體 射出成型 Moldex3D 押出成型 VEL/FLOW2000 吹塑成型 B-SIM 熱押成型 T-SIM 螺桿分析

6

Brabender D32 twin screw 3L Kneader

300oC Banbury mixer 50L Banbury mixer

300L Hansel Hot Die plate pelletizer 125T injection molding machine

7

D40單螺桿物理發泡板材機 W320mm

H0.3~1mm

D60單螺桿物理發泡實驗機

D19 Brabender單螺桿 W20mm D32雙螺桿押出機

W450mm 3層押板機

超臨界批次發泡系統

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種類

性質 PS塑木複材 傳統木頭 說明

吸水性 不吸水 會吸水 塑木中之木粉被塑膠包覆，因此不吸水。

防蟲性 不怕蟲蛀 會受蟲蛀 塑木中之木粉被塑膠包覆，因此不怕蟲蛀。

耐變形 不易撓曲 長期會撓曲 傳統木頭纖維，受長期日曬後會撓曲變形，而PS塑木不會。

PS塑木複合材料，不僅保有天然木材特性，且改善其易

受潮變形、蟲菌腐朽等缺點，既環保又健康，可用來完全取

代天然木材，比起市面現行之PE塑木複合材料，有更優異的

耐熱性與機械物性，絕對符合未來重要的綠色環保趨勢。

PS塑木複合材料

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項目 要求值 市售品 自行研發

Tensile Strength（MPa） 10 ↑ 13.7 14.5

Elongation（％） 100 ↑ 360 816.6

Aging

100℃×168hr

Tensile Strength

（MPa） 6.5 ↑ -- 13.1

Elongation（％） 70 ↑ -- 835.4

Aging

113℃×168hr

Tensile Strength

（MPa） 6.5 ↑ 11.6 11.7

Elongation（％） 70 ↑ 324 820.5

UL-94（1/8”） V0 V0 V0

UL-94（1/16”） -- -- V0

VW-1 PASS -- PASS

LOI -- 38 30

Hardness -- 52

( Shore D )

90

( Shore A )

Specific Gravity（g/cm3） -- 1.24 1.29

MI（190℃×2.16Kg） -- -- 9.4

RoHS PASS PASS PASS

Price( NTD/kg ) -- 330 250

符合RoHS、WEEE環保法規，具有燃燒時煙霧濃度低、無有害、腐蝕性氣體逸出的特點，再加上 TPU高耐磨耗、高強度及高強韌性質，可應用於高溫之高階線纜，原材料均為國內製造產品，具市場競爭性 。

高性能防火級TPU線纜材料

10

↓1013 order

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

2

4

6

8

10

12

14

16

log

(Su

rfa

ce R

esi

stiv

ity)

(/s

q.)

MWNT Contents ( phr )

LC-PLA / MWNT

HC-PLA / MWNT

LC-PLA / MA-g- MWNT

2.8×109 Ω/□

1.05×1013 Ω/□

2.61 × 102 Ω/□

藉由添加微量改質奈米碳管，製備出導電膠粒，經射出成型

後，可得具有防EMI遮蔽效果之產品，達到節省成本、成型容易、

產品之可變化彈性高且適合大量生產等優點，取代目前不環保的真

空蒸鍍、濺鍍、噴塗等製程，為地球的永續盡一份心力。

具EMI遮蔽效果材料

11

12

Double color

injection molding Hot runner co-

injection

FEU ABA co-inection A：PET B：PET , MXD6, EVOH A：PET

A

B

PET

ABA 3層瓶胚成型技術

13

• CFC(Chlorofluorocarbon)： R11(CCl3F), R12(CCl2F2), R114(CClF2ClF2), Methyl Chloride (CH3Cl), Methylene

Chloride (CH2Cl2)； low MW, low b.p., low toxicity, non-flammability, low k, high chemical and thermal stability, low cost

• HCFC(Hydrochloroflurocarbon)： R141a(CH3CCl2F), R22(CHClF2), R142b(CH3CClF2), R124(CHFClCF3)；最少接一個氫在碳上，使得分子較不穩定而易於在大氣中降解。一般絕熱用的泡材使用141b取代11、22或142b取代12、124取代114。對於XPS，在美國偏好142b然而歐洲偏好142b/22(60:40)。

• HFC(hydrofluorocarbon)： R134a(CH2FCH3), R235fa(CF3CH2CHF2), R365mfc(CF3CH2CF2CH3),

R152a(CHF2CH3)；由於沒有氯原子，所以無ODP之虞。152a與134a在美國較被採用，使用時仍須注意專利問題，尤其是365mfc。

• HC(hydrocarbon)： cyclopentane, n-pentane, iso-pentane, n-butane, iso-butane, propane；高溶解度、易燃、氣體密度大於空氣、VOC法規限制

• Inert gases:

CO2, N2, O2, H2O；價格便宜、無害、低溶解度

物理發泡劑種類

Source：梁明在教授

14

CFC的禁用時程(Montreal Protocol)：

已開發國家：1996起全數禁用

開發中國家：

• 1999凍結在1995-1997的平均值

• 2005降至上述的50%

• 2007降至上述的15%

• 2010起全數禁用

CFC禁用時程

Source：梁明在教授

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開發中國家：

2016.01.01 凍結基準

2040.01.01 全數禁用

已開發國家：

1996.01.01 使用量凍結基準

2004.01.01 降低35%

2010.01.01 降低65%

2015.01.01 降低90%

2020.01.01 降低99.5%

2030.01.01 全數禁用

歐盟標準：

2003.01.01 除了運輸用的冷凍設備外，全數禁用

2004.01.01 全數禁用

美國標準：

2003.01.01 141b國內使用的泡材除外

2010.01.01 2010前製造的設備仍可使用142b與22

2015.01.01 2020前製造的設備仍可使用142b與22

2020.01.01 142b與 22全數禁用

2030.01.01 HCFC全數禁用

HCFC禁用時程

Source：梁明在教授

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Class Fluids ODP GWP

CFC R11 1 4600

R12 1 10600

HCFC R22 0.05 1700

R141b 0.11 700

R 123 0.014 90

HFC R32 0 550

R125 0 3400

R134a 0 1300

R143a 0 4300

R152a 0 120

Natural Refrigerants Ammonia 0 0

Carbon Dioxide 0 1

Isobutane 0 3

DOP & GWP

17

CFC幾乎已經停用

HCFC依年遞減

HFC依年遞增

HC成長最快

18

19

Supercritical fluid SCF

Low compressibility

High diffusivity , the viscosity like gas

The density like liquid, higher dissolving

Tc (℃) Tp

N2 -147 34 bar ( 500 psi)

CO2 31 71 bar (1050 psi)

H2O 374 218 bar (3224psi)

Density

(kg/m3)

Viscosity

(µPa∙s) Diffusivity

(mm²/s)

Gases 1 10 1–10

Supercritical

Fluids 100–1000 50–100 0.01–0.1

Liquids 1000 500–1000 0.001

20

批次微細發泡製程

21

批次微細發泡製程

“depressurization foaming process”

one-step

pressure-induced method

洩壓發泡

“solid-state foaming process”

two-step

temperature-induced method

升溫發泡

22 Source： www.atunas-foam.com

23

批次發泡成型

批次發泡從實驗室到量產製程 Solid state microcellular foaming

24

批次發泡成型-Zotefoams

交聯押出片材 高壓N2注入 低壓發泡

LDPE 670bar 250℃ N2

LDPE 20bar

150℃ N2

25

傳統二段EVA交聯模壓發泡，ZㄟZotefoams一段交聯高壓氮氣發泡，押板110~125℃，21片於高壓槽內，N2增壓20bar, 200℃，持平45min，快速洩壓，交聯化學發泡泡孔不均

26

JSP EPP泡珠

PP原料樹脂經過特殊處理，調配成可發泡之組成構造。

樹脂加上耐候劑與助發劑等藥品。

原料樹脂與藥品經過融解攪拌後，加工切割成約1～1.5mg的塑膠粒。

塑膠粒放入反應裝置，以高溫/高壓之條件，進行電腦控制管理。

利用反應裝置內的高溫/高壓，強制將發泡劑的空氣溶入塑膠粒中。

反應結束後，瞬間將條件之高溫/高壓，調整為常溫/大氣壓。

原膠粒中的空氣瞬間膨脹，軟化的塑膠粒亦因溫度降低而變硬。完成預備發泡。

發泡聚丙烯(EPP：Expanded Poly-

Propylene)與發泡聚乙烯型內成形品(EPE)和押出發泡聚乙烯比較，耐熱性和尺寸穩定性都較好，並且於重量上可大幅減輕。而與聚苯乙烯型內成形發泡體(EPS)相比，耐熱性、緩衝性、耐油性、耐化學品性和斷熱性等均特別優越。

27

JSP EPP泡珠

充填：藉由料槍，將EPP粒子送入模具內。

加熱：利用高溫高壓蒸氣，使粒子與粒子緊密黏合。

冷卻：藉由冷卻水噴頭，對模具灑水降溫。

取出：利用推桿，將成形品從模具推出。

28

FEU批次發泡製程

29

85A-AA 80A-E 85A-J12

70

℃

80

℃

90

℃

1

00

℃

11

0 ℃

TPU-scCO2批次發泡

30

PP-scCO2批次發泡

31

2500psi_0.5h

PLA-CO2批次發泡

2500psi_4h

32

物理發泡押出成品

Board Sheet

Tubes and profiles Bead

33

XPS物理發泡製程

34 34

Understand the

screw processing

condition (T, rpm,

BA%) to get stable

PS foam extrusion.

35 35

P8 P7 P6 P5 P4 (thermocouple+PT)

T8 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 (heater)

Static mixer D48 L192

Tube die

D32/10 L129.5

Injection hole 18.4D

HCFC-22 (R22)

D60

L=324/378/378/46/280/540/178/270/200=43D

Plasticating S1: T1~T3 L/D=18.8

Cooling S2: T4~T8 L/D=24.2

36 36

Screw configuration

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9

L (mm) 324 378 378 46 280 540 178 270 200

L/D 5.4 6.3 6.3 0.8 4.7 9.0 3.0 4.5 3.3

Pitch (mm) 54 54 54 0 70 120 120 120 120

Flight 1 1 1 0 5 6 4 4 4

Ds (mm) 43 54 54 44 56 43.8 43.8 48 52

H (mm) 8.5 3 3 8 2 8.1 8.1 6 4

37 37

PS: D32->D10 L=129.5mm喉管+D10->D3 L=4+8mm出料孔

NO NO rpm SV (oC) PV (oC) T4 T5 T6 T7 T8 P4 P5 P6 P7 P8

R22

(bar)

R22

(L/hr)

R22

wt%

Q

(kg/hr)

1 10 170/190/200/180/180/180/180/180 170/188/200/171/170/169/169/170 182 179 180 177 169 50 21 86 126 145 0 0 0 5.76

2 20 170/188/199/176/179/180/174/181 179 180 182 182 171 51 19 87 130 154 0 0 0 10.68

3 30 171/189/200/182/182/181/181/181 185 182 183 177 168 82 53 118 156 173 0 0 0 16.26

4 50 186 184 184 178 173 60 36 104 147 166 0 0 0 26.04

PS+R22 : D32->D10 L=129.5mm喉管+D10->D3 L=4+8mm出料孔

NO

取

樣

NO rpm SV (oC) PV (oC)

R22

(bar)

R22

(L/hr)

R22

wt%

Q

(kg/hr)

1 2 20 170/190/200/150/137/127/128/138 165/190/200/152/137/128/129/139 154 138 129 128 125 96 56 80 68 70 140 0.78 8.2% 11.4

2 1 30 171/189/200/153/138/128/121/140 156 140 129 119 124 97 59 83 70 78 140 0.9 6.2% 17.4

3 3 50 173/191/200/154/138/128/127/138 155 138 129 127 129 102 66 91 77 78 140 1.12 5.3% 25.32

4 6 20 170/190/200/149/137/127/128/138 152 137 128 127 124 91 56 79 64 64 140 1.04 10.3% 12

5 5 30 164/191/200/151/137/127/128/138 154 137 128 127 125 97 62 86 73 72 140 1.1 7.2% 18.24

6 4 50 169/189/200/151/137/127/128/138 155 138 129 127 128 105 68 92 79 81 140 1.51 7.0% 25.68

7 7 30 170/190/200/150/137/152/128/138 170/189/200/152/137/151/128/138 154 137 152 127 125 95 60 85 72 73 140 0.9 6.8% 15.72

8 8 30 170/190/200/150/137/115/128/138 170/188/200/150/137/112/128/138 155 137 103 127 125 92 56 80 66 72 140 0.9 6.6% 16.32

9 30 170/190/200/170/157/147/148/138 170/189/200/170/157/147/148/137 172 157 147 146 138 90 58 83 69 69 140 0.9 6.5% 16.64

10 30 170/190/200/160/147/137/138/138 164/190/200/161/148/137/139/138 163 147 137 137 134 89 54 79 65 66 140 0.9 7.3% 14.76

11 30 170/190/200/170/157/107/108/138 170/188/200/170/157/107/107/138 172 157 108 106 115 96 64 87 104 120 140 0.9 6.7% 16.08

12 30 170/190/200/160/147/107/108/138 165/191/200/161/147/110/108/138 163 147 109 105 112 90 55 79 68 72 140 0.9 5.2% 20.76

13 30 170/190/200/130/117/107/108/138 165/191/200/130/118/107/108/138 130 118 107 106 110 85 45 69 55 63 140 0.9 7.1% 15.12

14 30 170/190/200/140/127/117/118/138 171/190/200/142/127/117/118/138 145 127 117 116 116 89 51 75 63 65 140 0.9 6.1% 17.76

15 30 170/190/200/130/117/147/148/138 169/190/200/131/118/147/148/138 134 118 147 147 135 93 51 76 63 64 140 0.9 6.4% 16.92

16 30 170/190/200/140/127/147/148/138 165/191/200/142/127/147/148/138 145 128 147 147 139 90 52 77 62 64 140 0.9 6.7% 16.08

PS, PS+R22 Experimental Results

38 38

EXP. PS, PS+R22 P profile

10

44

78

112

146

180

0 12 24 36 48L/D

Pre

ssu

re (

ba

r)

PS 10rpm

PS 20rpm

PS 30rpm

PS 50rpm

R22 20rpm

R22 30rpm

R22 50rpm

EXP. PS, PS+R22 Q-P

0

10

20

30

0 20 40 60rpm

M (

kg

/hr)

PS

PS+R22

PS, PS+R22 Exp. Q-P-rpm curves

5.0~4.0)181(

)138(22

C

Co

PS

o

RPS

39 39

EXP. PS+R22 30rpm Qg=0.9 L/min Pressure

40

70

100

0 12 24 36 48L/D

Press

ure (

ba

r)

170/157/107/108

160/147/107/108

140/127/147/148

130/117/147/148

EXP. PS+R22 30rpm Qg=0.9 L/min Pressure

40

70

100

0 12 24 36 48L/D

Press

ure (

ba

r)

170/157/147/148

160/147/137/138

140/127/117/118

130/117/107/108

Tb

PS+R22

40 40

EXP. PS+R22 30rpm Qg=0.9 L/min Pressure

40

70

100

0 12 24 36 48L/D

Press

ure (

bar)

140/127/147/148

140/127/117/118

130/117/147/148

130/117/107/108

EXP. PS+R22 30rpm Qg=0.9 L/min Pressure

40

80

120

0 12 24 36 48L/D

Press

ure (

ba

r)

170/157/147/148

170/157/107/108

160/147/137/138

160/147/107/108

T3, T4 have

more significant

effects on

pressure

profiles.

In general, the

higher barrel

temperature, the

higher pressure

profiles.

41 41

Hybrid FEM/FDM Approximation-1

Extruder Die

42 42

FEM approximation for pressure

FDM approximation for temperature

Hybrid FEM/FDM Approximation-2

43 43

Material Modeling

Cross model

PS GP5500 MI=2.5

)1(1 nPS Tfr

TfA

rTTbeTf

Han’s VRF(viscosity reduction factor) approach

44 44

static mixer

FEM Mesh

Tube die Q-P simulation

45 45

Tube die experimental & CAE PS, PS+R22 P-rpm

0

50

100

150

200

0 20 40 60rpm

Pre

ssu

re (

ba

r)

PS+R22 exp

PS+R22 VRF=0.5

PS+R22 VRF=0.2

Pexp Qexp Pexp Qexp VRF=0.5 VRF=0.2

rpm PS (bar)

PS

(kg/hr)

PS+R22

(bar)

PS+R22

(kr/hr) PS (bar)

static

mixer total

PS+R22

(bar)

static

mixer total

PS+R22

(bar)

static

mixer total

10 145 5.76 52.8 47.4 100.2

20 154 10.68 70 11.4 65.73 56.346 122.08 77.04 28.692 105.73 31.77 11.477 43.247

30 173 16.26 72 18.24 72.76 63.384 136.14 85.22 32.728 117.95 35.44 13.091 48.531

50 166 26.04 82 25.68 81.17 72.318 153.49 91.45 36.018 127.47 38.38 14.407 52.787

PS+R22 VRF=0.3

46 46

PS Pressure profile

-50

0

50

100

150

200

0 12 24 36 48L/D

Pre

ssu

re (

ba

r)

PS 10rpmPS 20rpmPS 30rpmPS 50rpmPS 10rpmPS 20rpmPS 30rpmPS 50rpm

PS S2 Q-P-rpm Exp. and CAE

L

pBNAQQQ PD

PS Q-P

0

10

20

30

40

0 20 40 60rpm

M (

kg

/hr)

experimental

CAE

47 47

PS foam screw 5rpm

-10

-5

0

5

10

15

0 10 20 30 40L/D

Press

ure (

MP

a)

PS S 5rpm Preessure Profile

0PQ

Starved Region

DQQ

L

pBNAQQQ PD

Fully Filled Region

48 48

PS foam screw 5rpm

-10

-5

0

5

10

15

0 10 20 30 40L/D

Press

ure (

MP

a)

D60 螺桿S壓力曲線特性

塑料壓力須大於發泡劑量%於螺桿內之飽和蒸氣壓，以確保發泡劑不是氣體

49 49

PS Pressure profile

-50

0

50

100

150

200

0 12 24 36 48L/D

Pre

ssu

re (

ba

r)

PS 10rpmPS 20rpmPS 30rpmPS 50rpmPS 10rpmPS 20rpmPS 30rpmPS 50rpm

PS+R22 S2模擬 30rpm 18.24kg/hr VRF=0.1

PS+R22 Pressure profile

50

80

110

0 12 24 36 48L/D

Pre

ssu

re (

ba

r)

R22 20rpmR22 30rpmR22 50rpmR22 20rpmR22 30rpmR22 50rpm

PS Q-P

0

10

20

30

40

0 20 40 60rpm

M (

kg

/hr)

experimental

CAE

50

發泡押出成型

PE化學交聯發泡押出成型

溫度驅動

兩段式單螺桿物理發泡押出成型

兩段式雙螺桿-單螺桿物理發泡押出成型

一段式單螺桿物理發泡押出成型

壓力驅動

51

發泡押出成型-遠科FEU

D40單螺桿物理發泡板材(反射板) 物理發泡進氣模頭

(取代化學發泡異型押出)

交聯反應型雙螺桿發泡板材 PET, PLA,TPU發泡材

52

Recycle PET foam

綠色隔熱建材 高剛性、耐熱

53

遭遇的問題：

由於PET的熔融張力不足，R-PET在回收過程更進一步會降低其熔融張力，因此如何提升R-PET的熔融張力便成為本構想成功與否的重要關鍵。

PET是經過縮合反應後的塑膠產品，因此PET經過加工或是回收使用後，其分子鏈在雜質的作用下，尤其是具有酸性小分子的PVC以及水分，導致其分子量急速下降，因此IV(intrinsic viscosity)急劇降低。

upper limit for extrusion

lower limit for bubbling

operating region

PET

Branched PET

operating

window

Temperature

Vis

oci

sity

R-PET發泡可能遭遇問題

54

未乾燥含水率 : 2640ppm

乾燥過含水率 : 580ppm

P1.5C5A 時 間180s溶融張力41

AC5% 時發泡倍率為1.95

乾燥 r-PET 未乾燥 r-PET

含水率

吸水劑 / 發泡劑 / 擴鏈劑

塑譜儀 熱壓發泡

密度 發泡倍率

溶融張力

結論

R-PET熱壓發泡實驗流程

55

0

10

20

30

40

50

0 200 400 600

Torq

ue

(N.m

)

Time (s)

r-PET/CE/WA CE含量 Torque VS. Time

P

P0.5C

P1C

P1.5C

P5C1A

0

10

20

30

40

50

0 200 400 600

Torq

ue

(N.m

)

Time (s)

r-PET/CE/WA CE含量 WA 1phr Torque VS. Time

P0.5C P0.5C1A P1C P1C1A P1.5C P1.5C1A

有無添加WA的比較

CE含量的比較

55

乾燥後r-PET溶融張力實驗結果

56

乾燥r-PET Time Torque 未乾燥r-

PET Time Torque

P 180 4 P 180 3

P0.5C 180 14 P0.5C 180 10

P1C 180 26 P1C 180 21

P1.5C 176 35 P1.5C 180 32

180 34

P0.5C1A 180 13 P0.5C1A 180 13

P1C1A 180 28 P1C1A 180 24

P1.5C1A 180 36 P1.5C1A 180 33

P1.5C5A 180 41 P1.5C5A 172 37

56

R-PET溶融張力實驗結果

57

R-PET雙螺桿物理發泡實驗

58

Polymer rpm(錶示) 下料量(kg/hr)

CE(%) density

(g/cm3)

Expansion

ratio

r-PET 15 1.5 0.5 0.49 2.5

r-PET 30 1.5 0.5 0.29 4.40

r-PET 60 1.5 0.5 0.32 3.50

r-PET 15 1.5 1 0.55 2.26

r-PET 30 1.5 1 0.25 4.80

r-PET 60 1.5 1 0.26 4.80

R-PET雙螺桿物理發泡實驗

59

r-PET -15rpm r-PET -30rpm r-PET -60 rpm r-PET+1% AC -15rpm

r-PET+1%AC -30rpm r-PET+1%AC -60rpm r-PET+1%CE+1%KS500 -15rpm r-PET+1%CE+1%KS500 -30rpm

r-PET+1%CE+5%KS500 -15rpm r-PET+1%CE+5%KS500 -30rpm r-PET+1%CE+5%KS500 -60rpm r-PET+1%CE+1%KS3000 -15rpm

60

61

M-PET2上列由左而右依序為265~240℃，下列為235~220℃，M-PET1最右側 M-PET1與模溫愈低發泡密度愈低，壓力較高；M-PET2與模溫愈低發泡密度愈高，壓力低

62

Gas loss與高溫下BA擴散係數太大有關，此與熔融張力、材料與BA之擴散係數有關，在氣泡成長階段，氣泡壁變薄擴散係數更大，降低BA之擴散係數可提昇此區域發泡倍率，當gas loss太大，泡孔由六角型轉為聯通圓型 結晶會導致泡孔凍結無法成長，厚氣泡壁，出模頭低溫導致結晶，會使BA在成核內無發成長，提高材料Tc有助提昇此區域發泡倍率

63

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

220 230 240 250 260

密度

(g/c

c)

模頭溫度(oC)

G/S=25/30 發泡密度與模頭溫度

M-PET1+1% talc

M-PET2+1%talc

CH609+1%talc

0

20

40

60

220 230 240 250 260

壓力

(bar)

模頭溫度(oC)

G/S=25/30 模頭壓力與模頭溫度

M-PET1+1% talc

M-PET2+1%talc

CH609+1%talc

64

1.0

3.0

5.0

7.0

220 230 240 250 260

發泡

倍率

模頭溫度(oC)

G/S=25/30 發泡倍率與模頭溫度

M-PET1+1% talc

M-PET2+1%talc

CH609+1%talc

M-PET1發泡明顯是Gas loss控制，結晶控制區看不到 M-PET2模壓太低，可能模頭內預發泡，須調查PET-CO2溶解度壓力曲線，Gas loss可能相對不重要，此須檢討材料特性，了解低溫不易發泡之原因 CH609發泡明顯Gas loss太嚴重

65

食品容器材質，Material Paper PS foam PP PP foam

熱變型溫度，HDT (℃) - < 80℃ < 135℃ < 135℃

可微波，Microwaveable Χ Χ ◎ ◎

隔熱保溫保冷，Hot or cold insulation

Χ ○ Χ ◎

耐油脂耐化性，Grease and Chemical resistant

○ Χ ◎ ◎

可回收再利用，Recyclable Χ ○ ◎ ◎

燃燒毒性，Non toxic, hygienic, sturdy

◎ Χ ◎ ◎

可降解性，Degradable Χ Χ ○ ○

PP發泡可微波食品容器

66

67

奈米反光罩：奈米鏡面鍍膜光反射率85%~95%，防塵、清洗容

易、持久性、耐溫達 200℃

照明燈具一般採用磨光鋼板白色烤漆或鏡面(或霧面)鋁反射板，以薄鋁或塗佈具反射之化學物質(如氧化鋁、硫酸鋇等)，

作為光源反射之用，金屬或化學塗層與空氣接觸後有氧化、化學腐蝕、卡灰塵、塗層剝落等問題，一般燈具無光學設計，燈源上方均屬無效光

目前燈具常用材質

68

微細發泡反射板

ＭＣＰＥＴの全反射率：９９．１％　　　　鏡面反射成分：　２．７％　　　　拡散反射成分：９６．４％

　　　（測定波長：５５５ｎｍ）　

微細気泡

鏡面反射成分（光沢）

拡散反射成分（色合い：白色化）

69

FEU extrusion foam

MCPET Reflector

diffuse reflectance 95%

total reflectance 99%

微細發泡反射板應用

70

反射板反射率與波長關係

20

40

60

80

100

350 450 550 650 750 850nm

反射

T%

Reflector__ 84.3%MCPET__ 95.8%PP foam t=1mm__ 63.2%PP foam t=0.8mm__ 49.3%

MCPET 10μｍ具全波段高反射率；奈米光反射板在高波長區域反射率衰減，PP泡孔50~100μｍ，光反射率有待提升，目前已達90%

71

0

20

40

60

80

100

350 400 450 500 550 600 650 700 750

Ref

lect

ivit

y (

%)

wave length (nm)

Reflectivity of PP-3005 +TiO2

PP-3005__26.2%

PP-3005+1%TiO2__92.5%

PP-3005+3%TiO2__92.4%

PP-3005+5%TiO2__93%

PP-3005+15%TiO2__93%

PP-3005+30%TiO2__92.9%

0

20

40

60

80

100

350 400 450 500 550 600 650 700 750

Ref

lect

ivit

y (

%)

wave length (nm)

Reflectivity of PP-WB135 +TiO2+AC

WB135__13.2%

WB135+0.3%TiO2__41.9%

WB135+0.6%TiO2__48.5%

WB135+1.2%TiO2__65.4%

WB135+3%AC__44.3%

WB1356+1.2%TiO2+AC__82.8%

72

模頭 齒輪前 換網前 料管3 料管2 料管1

齒輪 換網

圓模->管模

方模->平模

模頭可否改為圓棒、環管、平模等三類

73

R=77.2% R=72.8%

R=87.9% R=88.2%

74

R=87% R=88.1%

R=88.3% R=92.1%, 57.7%

75

配比 密度(g/cm^3) 倍率 反射率 WB135+25wt.%talc (1:1) 0.178 5.06 77.16

WB135+25wt.%talc (2:1) 0.263 3.42 72.84

25wt.%talc + 25wt.%TiO2 (1:1) 0.37 2.43 87.88

WB135+25wt.%talc (1:1)+5phr TiO2 0.205 4.39 88.18

WB135+5wt.%TiO2+1phr AC 0.118 7.63 87.04

WB135+5wt.%TiO2+1phr talc 0.382 2.36 88.12

WB135+10wt.%TiO2+1phr talc 0.594 1.52 88.27

WB135+10wt.%TiO2 0.528 1.70 92.13

TPU 85A 0.808 1.55 57.73

76

燈管二支+PP發泡柔光板

燈管六支 燈管六支+PP發泡柔光板 燈管五支+PP發泡柔光板

照度 639 Lux

照度 798 Lux 照度 682 Lux

(測試地點：遠東科技大學研發處會議室 / 測定位置：燈下180CM處取五點平均值)

PP發泡反射板照度應用

77

德國IKV Optifoam發泡射出成型製程

遠東科大M421226發泡裝置之界面模結構專利

本計畫透氣鋼作流體發泡劑進入界面，採購市面35um之透氣鋼，在接觸塑料表面以

放電加工，製作多個50~500um之出料孔洞做為液體發泡劑之進料孔，透氣鋼內部35um孔洞做為氣體發泡劑之進氣孔，如此可作為雙發泡劑聯用之物理發泡成型

模頭進氣物理發泡-遠科大FEU

A B

C D

E AD1 AD2 F

78

化學發泡 物理發泡

發泡劑 AC, NT100~250/kg, 單價高 C4(NT60/kg), 冷媒(NT120/kg), CO2(NT30/kg), N2，單價低

缺點 化學發泡有約70%化學殘留、化學物質釋放(影響金屬腐蝕)、刺鼻味、發泡劑分解降低塑料物性、變色、腐蝕、汙染模具、低發泡倍率(比重約0.4~0.9)、VOC釋放，偶氮AC發泡劑分解除產生N2及CO2，另約有32%CO及1%氨

設備投資高、無標準發泡機、須改裝設備

適用性 不適用於食品級、精密電子、醫療儀器、半導體、晶圓等包裝材應用

低發泡(0.4以下)，中發泡(0.1~0.4)，高發泡(0.1以下)調整空間大

發泡驅動力 溫度驅動、泡孔不均 壓力驅動、泡孔較均勻

成本

化學發泡/物理發泡特性比較

79

AD1 AD2

A B

C

E

A

B

E

內層透氣鋼

外層透氣鋼

80

模頭進氣異型押出窗簾片

可應用於射出成型、押出成型、異型押出、中空成型，建立物理發泡異型押出製程設備，比重0.55(發泡倍率1.6)之50mmX3mm PS/CO2物理發泡窗簾片，比重0.2(發泡倍率4.5)之50mmX3mm PP/CO2物理發泡窗簾片產品

81

物理發泡押出產品應用

PS/CO2物理發泡相框、PP/CO2物理發泡相框產品、PS仿木物理發泡建材

PLA/CO2發泡片、PP仿木物理發泡相框產品、PP發泡片材