結合線的形成與影響

結合線的形成與融熔塑膠的流動模式有關，融熔塑膠的充填模式一般 稱為噴泉流（fountain flow），如圖 2.2。融熔塑膠在充填過程中，位於肉厚

中心的區域向前噴出，於前端形成弧狀向模壁延伸，接觸模壁的區域會因 為溫度降低而發生固化。從肉厚的截面方向檢視，可分為緊貼模壁的固化 層以及中心的融熔層。當塑膠流動時，融熔層與固化層的厚度會隨著塑膠 流動波前（melt front）的前進而產生變化。固化層會隨著流動的路徑越遠 而越來越厚；融熔層則是會越來越薄。當塑膠在模穴內前進時，會將原本 存在於模穴內的空氣或揮發性物質（如離型劑）向前推動。當模穴內有兩 股或兩股以上的塑膠接觸時，流動前緣會合的地方會形成如圖 2.3 的 V 形 缺口。如果模具在 V 形缺口的位置沒有適當的排氣機構，該區域的空氣會 阻止塑膠繼續充填，在該區域則會形成一 V 形的空孔形狀。V 型缺口的大 小由融熔塑膠會合時之溫度及壓力而決定。從成品的表面上觀察，缺口的 位置就是結合線[1][2]。

在以往的文獻研究中，歸納了結合線的形成方式如下：

1. 成品上有兩個或兩個以上的澆口 (gate)，每增加一個澆口，最少會增加 一條結合線。

2. 產品上有不同的厚度變化，塑膠流動時會因為跑道效應（race tracking）

而產生結合線。跑道效應的形成如圖 2.4 所示。

3. 模具本體的溫度分佈不均，使得產品在局部區域提早固化；不同速度固 化的區域在交會處會形成結合線。

4. 模穴內有入子（insert）或是頂針（ejector pin），塑膠在繞過障礙再次會

合時會形成結合線。

5. 產品的外型存在孔洞，當塑膠繞過孔洞再次會合時，也會形成結合線。

位於主要外觀面上的結合線，一般會被判定為外觀缺陷。然而，結合 線對塑膠產品的影響不僅是外觀問題，還有強度問題。

以往的研究中， Chung 等人 [3]利用微硬度量測的方式，對圓孔後方 結合線的強度進行量測，確認了圓孔後方結合線的強度會與塑膠會合時的 擴散度有關； Dairanieh 等人[4]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；Hashemi [5]則是討論溫 度對於添加 short glass fibre 以及 glass bead filled ABS 聚合物結合線強度 的影響，當材料溫度越低時，添加物對於結合線強度的影響也越大；

Mekhilef 等人[6]則是確認了結合線的強度與融熔塑膠接觸時之兩個流動波 前的接觸面積大小有相關； Merah 等人[7]的研究則是討論 CPVC 在環境溫 度-10℃~70℃的過程中，結合線強度的變化，其結果也確認了結合線的存在 會降低材料的拉伸應力，溫度越低時效應越明顯； Guo 等人 [8]的研究中，

則以 melt diffusion 與 Flory-Huggins free energy 理論，預測結合線的強度，

得到的結論為在不同溫度以及比例（PS/PMMA）下形成的結合線，在溫度 越高的情況下，其結合線強度會越高。而結合線區域發生的變形，多半不 屬於塑性變形。Seldén[9]則是針對五種不同的塑料，進行各種的成形參數調 整，再量測結合線的強度，實驗證明成形參數（融膠成形溫度、保壓壓力，

以及模具溫度）的確會影響結合線強度。