產業實習計畫最主要有兩個目的，第一，以實習生身分進入公司實習學習產業技術，最主要在於可以更貼近產業現況了解一間公司的運作模式及困境，第二，針對本人所實習單位科盛科技股份有限公司是以模流分析軟體Moldex3D為主要產品，在實習期間與公司一同研究解決模擬模組在開發上的問題，本人所屬的部門為技術支援部材料研究中心，主要業務為材料量測以及最重要的材料研究，其中包含幫助Moldex3D客戶建立自家公司材料資料庫服務。
影響模擬的精準度因素很多，如描述材料在加工程序作動時的數學模型是否恰當，或是對材料特性量測是否準確。而本次實習除公司平日的量測工作外，另外還進行兩大研究方向，第一為聚碳酸酯導光板雙折射與光彈條紋之實驗與粘彈分析，高分子的黏彈運動表現並非全然相同，所以本研究探討三種不同黏彈模型(Phan-Thien-Tanner、Giesekus、Modify White-Metzner Model)在軟體計算上的差異及驗證，由研究結果得知PC122這支材料與Giesekus模型最為匹配，第二為壓縮流動系統量測玻璃纖維氈熱塑性塑膠(Glass mat thermoplastics, GMT)材料流變特性之研究，GMT為連續纖維而且濃度高達60wt%所以運用毛細管流變儀及平板流變儀會有量上的限制，所以本次選用壓縮系統量測GMT材料黏度特性，GMT這類材料多半使用熱壓成型所以選用近似製程的量測方法能更貼近實際的流動行為，由結果可以看出當材料受熱以及壓縮過程材料性質並不固定導致模擬與實驗值不同，而且從實驗過程發現壓縮過程會導致纖維濃度改變進而影響黏度模型m值。

The main purposes of the practical training have two parts. Firstly, it allows me to get the chance to join the company to learn industrial technology in early age to understand the real company operation. Secondly, it helps me to join CoreTech System (Moldex3D) Co., Ltd. which is the software “Moldex3D” provider and allow me to study how the simulation model development. During the period, I was working at the technical support department of the material development center. The center mainly works on the material characterization and material data file setup for Moldex3D software. 
  Moreover, the accuracy of the CAE simulation software depends on many foctors. One of the key factors is suitable governing equations for material during the polymer processing；Other key might be how accuracy of material properties characterized. In my practical training period, I was not only finished many material testing to fit some customers’ request regularly, but also have finished two research topics. One is “Experimental and viscoelastic investigations for the injection molded polycarbonate light guide plate”. Since viscoelastic performance is not the same for the all of polymer, this research discussed three viscoelastic models including Phan-Thien-Tanner, Giesekus, and Modify White-Metzner Model in the simulation software. The material used is PC122.  The results showed that the Giesekus model can catch the best behavior of PC122. The second topic I have worked is “ Investigation on the Viscoelastic Characterization of the Glass Mat Thermoplastics (GMT)”. GMT is a composite for the continuous fiber that fiber concentration up to 60 wt%. In general, the capillary rheometer or cone and plant rheometer are limited to provide the accurate material data. In this study, GMT is wide used by the compression molding, so we test the GMT viscosity by the seft-developed compression system. The results showed that GMT viscosity properties are not constant during the heating and squeezing. Specifically, the power power lower index might be not a constant which might be due to the fiber-matrix separation pheonmena during the compression molding processing.

中文摘要 	II
英文摘要 	III
目錄	V
表目錄	IX
圖目錄	X
符號說明(第二章)	XVII
符號說明(第三章)	XVIII
第一章 、導論	1
1.1 高分子加工產業現況	1
1.2 科盛科技股份有限公司介紹	2
1.3 實習部門簡介-技術支援部材料研究中心	3
1.3.1 材料量測-儀器介紹	3
(a) 平板或椎板流變儀Rheometer-MCR502	3
(b) 毛細管流變儀(Capillary Rheometer)	5
(c) 萬用拉力試驗機	6
(d) 示差掃描量熱儀(DSC)	8
(e) 動態機械分析儀(Dynamic Mechanical Analyzer, DMA)	9
1.3.2 材料量測-黏彈專案 ABS_PA757	10
(a) 實驗及樣品前處理	10
(b) 操作條件	10
(c) 實驗結果	11
(d) 數據處理	12
(e) 黏彈專案總結	15
1.3.3 光纖感測器監控流動之應用-金風風力葉片實際驗證案	15
1.4 實習心得	17
第二章 、射出成型聚碳酸酯導光板雙折射與光彈條紋之實驗與粘彈分析	19
2.1 摘要	19
2.2 前言	20
2.3 材料簡介	21
2.4 實驗設備以及研究方法	22
2.4.1 射出成形機NISSEI-SE400-5E	22
2.4.2 流變儀MCR-101	26
2.4.3 光彈儀	27
2.4.4 模擬幾何	28
2.4.5 研究流程圖	29
2.5 理論及數學模型介紹	30
2.5.1 Cross model	30
2.5.2 WLF方程式	31
2.5.3 Maxwell Model (Multi-Mode)	31
2.5.4 Phan-Thien-Tanner Model (PTT Model)	32
2.5.5 Giesekus Model	33
2.5.6 Modified White-Metzner Model	34
2.6 結果與討論	35
2.6.1 穩態剪切實驗	35
2.6.2 動態振盪實驗	36
2.6.3 數學模型擬合	37
(a) Cross model	37
(b) Maxwell model(Multi Mode)	37
(c) Phan-Thien-Tanner Model (PTT Model)	42
(d) Giesekus Model	44
(e) Modified White-Metzner Model	45
2.6.4 射出實驗與光彈條紋	46
2.6.5 黏彈模型影響	49
(a) 模型與流動波前影響	49
(b) 數學模型對光彈分布之影響	51
2.6.6 光彈分佈比對	53
2.7 結論	58
2.8 未來研究方向	59
2.9 參考文獻	60
第三章 、玻璃纖維氈熱塑性塑膠於壓縮系統之流變特性之研究	63
3.1 摘要	63
3.2 前言	64
3.3 文獻回顧	65
3.3.1 壓縮系統	65
3.3.2 界面滑動問題	67
3.3.3 GMT相關研究回顧	69
3.4 材料簡介	70
3.4.1 GMT製程	70
3.4.2 實驗材料	71
3.5 設備與實驗	73
3.5.1 萬用拉力試驗機	73
3.5.2 熱重分析儀 (Thermogravimetric analysis, TGA)	75
3.5.3 流變儀 MCR502	76
3.5.4 模擬幾何設計	77
3.5.5 實驗方法與流程	78
3.6 理論與模型	79
3.6.1 黏度模型	79
(a) 牛頓流體(Newtonian fluid)	80
(b) 冪次律流體(Power law fluid)	80
3.6.2 滑動修正項	81
3.6.3 固定力實驗理論	81
3.6.4 固定速率實驗理論	82
3.7 結果與討論	83
3.7.1 純料PP實驗結果	83
(a) 壓縮實驗結果	83
(b) 實驗數據分析Stefan’s equation	85
(c) 實驗數據分析Scott’s equation	88
(d) 壓縮系統與旋轉流變儀黏度數據比較	94
3.7.2 GMT實驗結果	97
(a) 壓縮實驗結果	97
(b) 實驗數據分析Scott’s equation	100
(c) 壓縮系統與旋轉流變儀數據比較	107
(d) 纖維含量分析	107
(e) 樣品受熱膨脹分析	108
3.7.3 壓縮成型模擬結果	110
3.7.4 模擬比對	112
3.7.5 GMT 材料與純料之特性差異討論	117
3.8 結論	120
3.9 未來研究方向	121
3.10 參考文獻	122
附錄(A)  White-Metzner 模型推倒	125
附錄(B)  Phan-Thien-Tanner模型公式推倒	130
附錄(C)  Giesekus 模型公式推倒	135
附錄(D)  牛流體壓縮流動公式推倒	137
附錄(E)  冪次流體壓縮流動公式推倒	141
附錄(F)  導光板驗證機台射壓對射間波形圖數據點	144
附錄(G)  Moldex3D 壓縮模組 GMT 輸入材料資訊	146
附錄(H) 固定試片半徑迴歸比較	149

 
表目錄
表 1.3.1  MCR502 Oscillation操作條件	10
表 1.3.2  DMA操作條件	10
表 1.3.3  多模式Maxwell模型	14
表 1.3.4  平移係數參數表	14
表 2.3.1  PMMA與PC 基本性質表	22
表 2.4.1  NISSEI-SE400-5E射出機資訊	23
表 2.4.2  PC-122射出實驗操作條件	24
表 2.4.3  PMMA 射出機操作條件	24
表 2.4.4  導光板網格資訊	28
表 2.5.1  運用椎板流變儀操作溫度25℃量測不同高分子系統黏度量測[16]	30
表 2.6.1  穩態剪切實驗操作條件	35
表 2.6.2  動態實驗操作條件	36
表 2.6.3  Cross model 以及WLF equation 流變參數	37
表 2.6.4  Maxwell model(Multi mode)擬合流變數據	41
表 2.6.5  PTT模式擬合參數	42
表 2.6.6  Modified White-Metzner模型擬和流變參數	46
表 3.4.1  TGA實驗操作資訊	72
表 3.5.1  純PP壓縮實驗操作條件	74
表 3.5.2  GMT壓縮實驗操作條件	74
表 3.5.3  模擬參數設計	77
表 3.7.1  190℃ 純PP不同壓縮高度Power law 參數表	91
表 3.7.2  210℃ 純PP不同壓縮高度Power law 參數表	91
表 3.7.3  230℃ 純PP不同壓縮高度Power law 參數表	91
表 3.7.4  290℃ GMT Scott’s equation 分析不同壓縮高度 Power law 參數表	103
表 3.7.5  295℃ GMT Scott’s equation 分析不同壓縮高度 Power law 參數表	103
表 3.7.6  300℃ GMT Scott’s equation 分析不同壓縮高度 Power law 參數表	103

 
圖目錄
圖 1.3.1  MCR 502 機台以及 牛頓黏度區示意圖	4
圖 1.3.2  PC-122 260℃ 動態振盪實驗數據儲存模數(圓形)以及損失模數(正方形)	4
圖 1.3.3  Göttfert 毛細管流變儀	5
圖 1.3.4  毛細管流變儀: (a).黏度量測, (b). 系統改裝成可進行熱傳導量測	6
圖 1.3.5  萬用拉力試驗機	6
圖 1.3.6  ASTM 拉伸試片	7
圖 1.3.7  ABS拉升速率1mm/min應力應變圖	7
圖 1.3.8  DSC儀器	8
圖 1.3.9  DSC內部設計圖	8
圖 1.3.10  DMA設備圖	9
圖 1.3.11  (左)DMA試片放置台,(右)三點彎曲夾具	9
圖 1.3.12  DMA量測用試片ABS_PA757	10
圖 1.3.13  MCR量測儲存模數實驗數據ABS_PA757	11
圖 1.3.14  MCR量測損失模數實驗數據ABS_PA757	11
圖 1.3.15  儲存模數與損失模數主曲線	12
圖 1.3.16  儲存模數多模式Maxwell擬合	13
圖 1.3.17  損失模數多模式Maxwell擬合	13
圖 1.3.18  平移係數擬合	14
圖 1.3.19  (右)紀錄器,(左)光纖感測器	16
圖 1.3.20  編號2號光纖感測器訊號以及時間數據圖	16
圖 1.3.21  (左)葉片成品,(右)模具	16
圖 1.3.22  實驗葉片設計示意圖	17
圖 1.3.23  風力葉片內部結構圖	17
圖 2.3.1  聚碳酸酯化學結構式	21
圖 2.3.2  聚甲基丙烯酸甲酯化學結構式	21
圖 2.4.1  射出成型循環	23
圖 2.4.2  NISSEI-SE400-5E射出機	25
圖 2.4.3  平板模具2.0mm(上),0.5mm(下)	25
圖 2.4.4  Anton Paar 旋轉流變儀 MCR501	26
圖 2.4.5  光彈影像量測系統VML-250	27
圖 2.4.6  導光板網格設各區域尺寸設計	28
圖 2.4.7  導光板溫度感測器凹槽設計	29
圖 2.4.8  研究流程圖	29
圖 2.5.1  Maxwell model	32
圖 2.5.2  Multi-mode Maxwell model	32
圖 2.6.1  三種流體的剪切率與剪應力關係	35
圖 2.6.2  Cross Model 數學模型擬合結果與實驗值對照	37
圖 2.6.3  240℃儲存模數與損失模數比較圖	38
圖 2.6.4  260℃儲存模數與損失模數比較圖	39
圖 2.6.5  280℃儲存模數與損失模數比較圖	39
圖 2.6.6  PC-122儲存模數Maxwell model(Multi mode)數據擬合	40
圖 2.6.7  PC-122損失模數Maxwell model(Multi mode)數據擬合	40
圖 2.6.8  PC-122儲存模數Maxwell model(Multi mode)數據擬合各模式貢獻度分析	41
圖 2.6.9  PC-122損失模數 Maxwell model(Multi mode)數據擬合各模式貢獻度分析	42
圖 2.6.10  PTT模式 (忽略黏度數據擬合結果	43
圖 2.6.11  PTT模式 (忽略黏度擬合結果	43
圖 2.6.12  PTT模式260℃與黏度數據擬合結果比較	44
圖 2.6.13  260℃ 值0.001~1範圍對剪切黏度影響	44
圖 2.6.14  260℃ 值0. 1 Giesekus模型與實驗數據對照	45
圖 2.6.15  260℃ Modified White-Metzner模型擬何結果與實驗數據對照	46
圖 2.6.16  未除水乾燥PMMA射出之樣品	47
圖 2.6.17  PMMA樣品厚度0.5mm透過應力偏光移量測應力分布,(a)料溫280℃射速34.2 cc/s樣品,(b)料溫240℃射速68.4 cc/s樣品	47
圖 2.6.18  PC射出樣品厚度2.0mm經過光彈儀分析光彈分布, (a)射速10 cc/s, (b)射速30 cc/s,(c)射速50 cc/s, (d)射速70 cc/s	48
圖 2.6.19  射速10[cc/s],(a) PTT模型,(b)Giesekus模型 (c) Modified White-Metzner模型	49
圖 2.6.20  射速30[cc/s],(a) PTT模型,(b)Giesekus模型 (c) Modified White-Metzner模型	49
圖 2.6.21  射速50[cc/s],(a) PTT模型,(b)Giesekus模型 (c) Modified White-Metzner模型	50
圖 2.6.22  射速70[cc/s],(a) PTT模型,(b)Giesekus模型 (c) Modified White-Metzner模型	50
圖 2.6.23  溫度感測點對流動影響	51
圖 2.6.24  射速10[cc/s]光彈分佈預測，(a) PTT模型，(b)Giesekus模型， (c) Modified White-Metzner模型	51
圖 2.6.25  射速30[cc/s]光彈分佈預測，(a) PTT模型，(b)Giesekus模型， (c) Modified White-Metzner模型	52
圖 2.6.26  射速50[cc/s]光彈分佈預測，(a) PTT模型，(b)Giesekus模型， (c) Modified White-Metzner模型	52
圖 2.6.27  射速70[cc/s]光彈分佈預測，(a) PTT模型，(b)Giesekus模型， (c) Modified White-Metzner模型	52
圖 2.6.28  射速10[cc/s]光彈分佈比較，(a) PTT模型、(b)Giesekus模型， (c) Modified White-Metzner模型	54
圖 2.6.29  射速30[cc/s]光彈分佈比較，(a) PTT模型，(b)Giesekus模型， (c) Modified White-Metzner模型	55
圖 2.6.30  射速50[cc/s]光彈分佈比較， (a) PTT模型， (b)Giesekus模型， (c) Modified White-Metzner模型	56
圖 2.6.31  射速70[cc/s]光彈分佈比較， (a) PTT模型， (b) Giesekus模型， (c) Modified White-Metzner模型	57
圖 3.3.1  固定面積壓縮流動示意圖	66
圖 3.3.2  固定體積壓縮流動示意圖	66
圖 3.3.3  滑動假設下潤滑層與黏度層流動示意圖	68
圖 3.3.4  完全滑動速率分布圖	68
圖 3.3.5  不滑動壓縮流動速率分布	68
圖 3.4.1  不同纖維長度片狀材示意圖	70
圖 3.4.2  層積法製程示意圖	70
圖 3.4.3  針刺法製程示意圖	71
圖 3.4.4  GMT板材	71
圖 3.4.5  GMT複材TGA掃描結果	72
圖 3.5.1  萬用拉力試驗機壓縮模式各單元系統	73
圖 3.5.2  TGA儀器圖	75
圖 3.5.3  流變儀MCR502	76
圖 3.5.4  模擬幾何設計	77
圖 3.5.5  研究流程圖	78
圖 3.6.1  剪切稀化流體示意圖	79
圖 3.6.2  Winther研究Silicone elastomer ES-30運用Stefan’s equation計算黏度對照椎板流變儀實驗數據結果圖，虛線為流變儀數據，實線為壓縮系統黏度數據[38]	82
圖 3.6.3  Gibson 不同壓縮比對荷重與壓縮速率取對數後之結果比較圖[26]	83
圖 3.7.1  (右)厚度3mm直徑25mm壓縮前純PP試片, (左)190℃壓縮速率0.1mm/s壓縮至厚度1mm，壓縮後純PP試片	84
圖 3.7.2  純PP材料在190℃條件及不同壓縮速率下：壓縮位移對壓縮荷重行為之比較	84
圖 3.7.3  純PP材料在210℃條件及不同壓縮速率下：壓縮位移對壓縮荷重行為之比較	85
圖 3.7.4  純PP材料在230℃條件及不同壓縮速率下：壓縮位移對壓縮荷重行為之比較	85
圖 3.7.5  運用Stefan’s equation數據分析,190℃ 純PP剪切率對剪切應力作圖	86
圖 3.7.6  運用Stefan’s equation數據分析,210℃ 純PP剪切率對剪切應力作圖	86
圖 3.7.7  運用Stefan’s equation數據分析,230℃ 純PP剪切率對剪切應力作圖	87
圖 3.7.8  運用Stefan’s equation數據分析,190℃ 純PP剪切率對黏度作圖	87
圖 3.7.9  運用Stefan’s equation數據分析,210℃ 純PP剪切率對黏度作圖	88
圖 3.7.10  運用Stefan’s equation數據分析,230℃ 純PP剪切率對黏度作圖	88
圖 3.7.11  純PP材料在190℃條件及不同壓縮高度下：應用 Scott’s equation進行線性迴歸結果	89
圖 3.7.12  純PP材料在210℃條件及不同壓縮高度下：應用 Scott’s equation進行線性迴歸結果	90
圖 3.7.13  純PP材料在230℃條件及不同壓縮高度下：應用 Scott’s equation進行線性迴歸結果	90
圖 3.7.14  純PP材料在190℃情況:Power law參數k及m與壓縮高度的變化關係	92
圖 3.7.15  純PP材料在210℃情況:Power law參數k及m與壓縮高度的變化關係	92
圖 3.7.16  純PP材料在230℃情況:Power law參數k及m與壓縮高度的變化關係	93
圖 3.7.17  純PP材料在190℃情況:  Scott’s equation不同壓縮高度黏度數據分析結果	93
圖 3.7.18  純PP材料在210℃情況:  Scott’s equation不同壓縮高度黏度數據分析結果	94
圖 3.7.19  純PP材料在230℃情況:  Scott’s equation不同壓縮高度黏度數據分析結果	94
圖 3.7.20  應用旋轉流變儀量測純PP料在各種不同溫度情況下：剪切率對黏度之行為	95
圖 3.7.21  純PP在190℃時，應用旋轉流變儀探討壓縮系統黏度變化	96
圖 3.7.22  純PP在210℃時，應用旋轉流變儀探討壓縮系統黏度變化	96
圖 3.7.23  純PP在230℃時，應用旋轉流變儀探討壓縮系統黏度變化	97
圖 3.7.24  (右)直徑25mm厚度2mm壓縮前GMT試片, (左) 300℃壓縮速率1.0 mm/min壓縮至1mm厚度GMT試片	98
圖 3.7.25  5組壓縮後GMT試片	98
圖 3.7.26  壓縮速率300℃壓縮速率0.1 mm/min壓縮後基材與纖維分離現象	98
圖 3.7.27  290℃ GMT壓縮位移對荷重作圖比較不同壓縮速率結果	99
圖 3.7.28  295℃ GMT壓縮位移對荷重作圖比較不同壓縮速率結果	100
圖 3.7.29  300℃ GMT壓縮位移對荷重作圖比較不同壓縮速率結果	100
圖 3.7.30  GMT材料在290℃條件及不同壓縮高度下：應用 Scott’s equation進行線性迴歸結果	101
圖 3.7.31  GMT材料在295℃條件及不同壓縮高度下：應用 Scott’s equation進行線性迴歸結果	102
圖 3.7.32  GMT材料在300℃條件及不同壓縮高度下：應用 Scott’s equation進行線性迴歸結果	102
圖 3.7.33  290℃ GMT 不同壓縮高度 Power law參數k及m關係圖	104
圖 3.7.34  295℃ GMT 不同壓縮高度 Power law參數k及m關係圖	104
圖 3.7.35  300℃ GMT 不同壓縮高度 Power law參數k及m關係圖	105
圖 3.7.36  290℃ GMT 不同壓縮高度 Scott’s equation黏度分析	105
圖 3.7.37  295℃ GMT 不同壓縮高度 Scott’s equation黏度分析	106
圖 3.7.38  300℃ GMT 不同壓縮高度 Scott’s equation黏度分析	106
圖 3.7.39  300℃流變儀黏度數據與壓縮性統黏度數據比較	107
圖 3.7.40  壓縮試驗結束後， 為進行TGA分析試片取樣的位置	108
圖 3.7.41  295℃不同壓縮速率壓縮後試片纖維濃度	108
圖 3.7.42  GMT受熱後試片結構變得鬆散	109
圖 3.7.43  GMT樣品與290環境烘箱加熱10分中尺寸變化結果,(左上)加熱前樣品厚度,(右上)加熱前樣品直徑,(左下)加熱後樣品厚度,(右下)加熱後樣品直徑	109
圖 3.7.44  290℃不同壓縮速率模擬結果	110
圖 3.7.45  295℃不同壓縮速率模擬結果	111
圖 3.7.46  300℃不同壓縮速率模擬結果	111
圖 3.7.47  溫度290℃，壓縮速率1.0 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	113
圖 3.7.48  溫度290℃，壓縮速率0.5 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	113
圖 3.7.49  溫度290℃，壓縮速率0.1 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	114
圖 3.7.50  溫度295℃，壓縮速率1.0 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	114
圖 3.7.51  溫度295℃，壓縮速率0.5 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	115
圖 3.7.52  溫度295℃，壓縮速率0.1 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	115
圖 3.7.53  溫度300℃，壓縮速率1.0 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	116
圖 3.7.54  溫度300℃，壓縮速率0.5 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	116
圖 3.7.55  溫度300℃，壓縮速率0.1 mm/min系統：模擬與實驗結果之比較	117
圖 3.7.56  Power law index對不同纖維濃度作圖,(圓形)Kevlar fiber,(正方形)Glass fiber [39]	119
圖 3.7.57  GMT材料290度Power law index對壓縮比作圖，以及壓縮前後的纖維濃度狀態	119

2.9 參考文獻
[1]	Brazel, Christopher S. Rosen, Stephen L. (1993). In 2 (Ed.), Fundamental principles of polymeric materials John Wiley & Sons Inc.
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