溫度照妖鏡與塑膠熱成型
前言
由於塑膠複雜且非線性之流變特質，讓模具開發與加工 成型有許多難以捉摸的挑戰，但如果回歸到塑膠材料本 質來看，其中最重要的控制變因就是溫度。然而，塑膠 成型過程就像是黑盒子般，往往讓人霧裡看花，只能憑 藉過去經驗揣測內部運作，無法即時觀察溫度變化與相 關問題之所在，但看不到的問題，不代表就不存在。因 此，在本文中將介紹溫度照妖鏡，也就是高精密溫度熱 像測溫技術，此技術使用非接觸及非破壞性方式來量測 產品與模具溫度分佈，善用此技術經由實際測到的熱影 像，了解溫度高低分佈，找出因溫度所引起的關鍵問題， 以澈底解決問題與提高品質，並進一步協助業者降低產 品開發成本。
紅外線技術發展簡介
紅外線的發現是由天文學家赫歇爾(Herschel)在1800 年利用稜鏡分光的特性，將太陽光分光後的放射光射入 於水銀溫度計的水銀囊，測量水銀溫度計所吸收能量的 溫度變化，發現以未被投射的溫度計為標準，分光的紫色光溫升2°C，分光的紅色光溫升7°C，而紅色外眼 睛看不到的光比紅色光又高2°C，這是實驗最早發現 的現象，有人說他將此命名為紅外線。紅外線是一種 電磁波，波長約在0.7μm 到 1 毫米，頻率為 300GHz 或更長。
物體表面溫度若超過絕對零度(0K)即會輻射出電磁 波，隨著溫度不同，其所輻射電磁波之強度與波長分 布特性亦隨之改變。圖1為電磁波波長分佈圖，波長 約略介於 0.75μm 到 1000μm間之電磁波概稱為「紅 外線」，而人類視覺可察覺之「可見光」則約略介於 0.4μm到0.75μm之間。
紅外線在地球表面傳送時，會受大氣組成物質（特別 是 H2O、CO2、CH4、N2O、O3 等）的吸收，使強 度明顯下降，僅在3~5μm（短波）及8~14μm（長波） 間的兩個波段有較好之穿透率(Transmission)，此即 俗稱之大氣窗(Atmospheric window)。
熱像測溫儀簡介與塑膠熱成型應用
所有的物體表面溫度大於絕對零度(-273℃)都會輻 射出紅外線能量。物體越熱，其分子就愈加活躍，它 所發出的紅外線能量也就越多。熱像測溫儀便是利用 此原理計算出物體表面溫度分佈。圖2為熱像測溫儀 的量測原理，熱像測溫儀包括有光學裝置，可以收集 來自物體的輻射紅外線能量，並把該能量聚焦在感測 器上。能量經感測器轉化為電子訊號，透過溫度轉換 畫像處理，將結果顯示出來。
熱像測溫儀具非接觸式、測溫快速、反應靈敏，與視 覺直接觀測等特性，使其在非破壞性檢測及熱點追蹤 的領域中扮演重要角色。對各項產品設備進行操作狀態檢測，及早發現產品設備過熱，並解決溫度問題。
目前熱像測溫儀有低階、中階與高階機型，因應不同 需求而選用不同的機型。但是在模具及塑膠熱成型的 測溫應用，考慮到測溫精確度及熱影像解析度，其熱 像測溫儀最好採用中階以上的機型（測溫點320×240 Pixels以上），而溫度測量的方法可分為手持式及固 定式兩種:
手持式：方便移動並且可多角度觀測溫度，可將所儲 存的data經由熱像分析軟體進行分析並製作成報告。 固定式：適合用於需要長時間監控模溫及塑膠熱成型 的熱像分佈與溫度數據，可與電腦連接，並搭配熱影像監控分析軟體將所獲得的溫度資料進行分析，並製 成報告（如圖3）。也可採兩臺熱像測溫儀同時監測 公母模的溫度，進而達到自動化生產模式（如圖4）。
結語
熱像測溫技術是使用非接觸及非破壞性方式量測線溫 度分佈，而非傳統量測方式需要破壞模具本身。另 外，感測器所量測的溫度為單點資料，而非整體溫度 分佈。如熱像圖片所示利用此技術在模具產業上，藉 由溫度熱像分佈情況，了解並且掌握開模時的產品溫 度變化與分佈。此技術亦可運用在可變模溫射出成型 上，掌握模具溫度變化，並且可搭配CAE模擬分析， 雙管齊下，作為控制品質與降低成本的重要依據，澈 底解決問題與提高品質，將進一步降低產品的開發成 本。■