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射出成型技術中複雜形狀和多樣性的產品,常會出現結合線 (Welding line)而造成如圖 2.1 之缺陷,這類缺陷影響成品品質和強 度。結合線又稱熔合線、熔接線和融接痕等,通常發生在分別的兩股

tracking)而產生結合線。 度,I. S. Dairanieh[2]利用商用模流分析軟體 moldflow 預測結合線發 生的地方,並且計算結合線區域之材料強度,Necar Merah[6]討論塑 膠材料CPVC 在環境溫度-10℃~70℃的過程中的結合線強度變化,也 證明了結合線的存在會明顯降低材料的拉伸應力,溫度越低時其影響 越明顯。而結合線強度不佳的原因包括E. M. Hagerman [7]因為其兩 邊的熔膠相遇接觸後,結構和性質改變發生不完全鍵結 (Bonding),

使得結合線強度減弱,且由於熔膠波前會產生噴泉效應,使波前位置 的分子鏈配向呈現互相平行,分子鏈間穿插糾纏情形不佳,造成其結 構的弱點,再加上因為空氣及雜質使結合線表面形成 V 形的缺口 (V-notch)如圖 2.2,造成應力集中使產品容易在這個地方造成破壞,

這個部分是外觀上就可以看出來的。

2-3 解決結合線目前方法

生之位置。Younggon Son[5]將結合線移到較不影響外觀或者是強度 的地方,例如將結合線產生於成品的非外觀面或是截面積較大的區域 都是不錯的解決方法,Miguel Pazos[9]是利用 CAE 軟體模擬光學透鏡 的充填情形,再找出結合線的位置後再以控制鏡片之肉厚分佈的以解 決結合線的問題。

Osman G. Ersoy [3]檢討沒有添加纖維的塑膠材料其結合線強度 的問題,結合線強度減弱的原因可以解釋為分子配向結合度不足,而 對於添加纖維的塑膠材料而言,則是因為纖維的 aspect ratio 所造成,

作者利用在材料中添加不同比例的滑石,進而提高結合線位置的強 度。Chang Lu[10] 利用 PS/PA-6/ SMA 混合材射出成型來研究結合線 強度,並且以 SEM 觀察結合線位置材料接合情形,最後發現結合線 的位置與強度受到SMA 的比例影響。Turng and Kharbas[11]則是探討 在微細發泡成形(MuCell)技術中,加工參數對結合線強度的影響。

加工參數則包括了料溫、射出量(Shot size)、超臨界流體(Supercritical fluid ,SCF)以及充填速度,並與傳統射出成型製程作比較,以田口法 進行 PC 材料的拉伸試驗,再以拉伸試驗機進行材料強度測試,最 度越強。L. Wang[14]利用 scorim 的技術控制塑膠固化過程,讓塑膠 在結合線位置重新配向排列,而其利用這種方法的結合線強度,會比 傳統的成形方法結合線強度強上 16 倍,而這樣方法製作的拉伸測試

片其強度也提升了90%左右。成功大學曾宇譚[15]針對三種不同材料 有PS、HDPE、PS+HDPE (20%),改變料溫、模溫、射出速度和射出 壓力等參數,探討結合線強度和鍵結問題,會因製程條件不同產生差 異。由結果得知模溫對PS 的結合線強度影響僅次於料溫。中原大學 鍾明修[16]使用不同厚度(2.5、1.2、1.0 and 0.8mm)的 ABS 薄殼試片,

探討結合線的鍵結度與四種參數間的相關性,當料溫、模溫、射出速 度增加而保壓壓力減少時,試片的抗拉強度會因此變強。

Chang 和 Faison[17]利用田口實驗(Taguchi method)分析結合

線,製程參數包括:料溫、模溫、射出壓力、保壓壓力、冷卻時間、

保壓時間和背壓。射出像狗骨頭的試片(ASTM D638 Type І ),其塑膠

材料為HDPE,並進行機械強度試驗,探討其結合線寬度和拉伸衝擊 (Tensile impact)強度。由實驗可以得知,料溫對結合線寬度的影響較 大,而模溫則是影響拉伸衝擊強度較大。Shih-Jung Liu 等人[18]利用 奇美公司生產的聚苯乙烯材料(Polystyrene),規劃田口實驗 L18 的直 交表,選用六個不同的製程參數,如: 障礙物幾何形狀、射出壓力、

料溫、保壓壓力、模溫和射出速度,並分別各有三個水準數,並且找 到抗拉強度最佳的參數組。利用模穴內不同的障礙物,使結合線產 生,並且用拉伸試驗機,對試片做拉伸實驗,由實驗結果,得知影響 結合線強度,最主要的兩個參數料溫和模溫。在 Osman G[3]與 R.

Selden [4]也都有提出改變製程參數,如:模溫、料溫、射出速度、保

壓壓力、保壓時間、冷卻時間和射出加速度等,都可有效解決結合線 的問題。Y.H. Chung[19]的研究中,更將製程參數縮小到提高料溫與 提高結合線處的壓力就可以解決結合線的產生,綜觀以上的研究先進 所發表的各種文獻中,明確的實驗與分析,歸納後可以得到提高溫度 與壓力用來解決結合線問題是可行的方法。

Weld line

圖 2.1 產品上之結合線

圖2.2 結合線形成示意圖 1

gates gates

gates gates

V notch (weld line)

weld line gates

圖2.3 結合線形成示意圖 2

V- notch

parallel Incomplete bonding

圖2.4 結合線內部鍵結

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