結合線的消除方法

從前述討論已知，結合線是因為模穴內的空氣在融熔塑膠會合時沒有 完全排出，在模壁側形成的V形缺口所形成的外觀缺陷。要消除結合線，就 必須讓模穴內的空氣完全排出，塑膠才能將模穴完全填滿。以往的研究中，

可以將消除結合線的方式歸納為三大類：提高材料溫度、加強排氣，以及 提高模具溫度等三種。

1. 增加材料溫度：

讓融熔塑膠的成形溫度升高，降低融熔塑膠進入模穴的黏度，讓塑膠 更容易填滿模穴，這是現場操作人員最常用的方式。但是這種方法有其限 制，過高的成形溫度會讓塑膠發生劣化（塑膠分子鍊發生斷裂），成形時可 能會發生如圖1.1(d)（焦痕，burn marks）的表面缺陷；另外，如果發生結 合線的位置離澆口較遠時，當塑膠充填至結合線形成的位置時黏度可能已 經降低，對結合線缺陷的改善有限。

2. 增加模具排氣：

如果在充填過程中，模穴的空氣能夠順利排出，結合線的痕跡自然也 能夠消除。加強模具排氣有兩種方法，一種是主動式排氣，另一種則是被 動式排氣[10]。

主動式排氣就是在模具機構上加裝設備，利用設備在成形之前將模具 內的空氣強制排出，這種排氣方法多半應用於尺寸較小的射出成型件，因 為傳統的排氣間隙對於低黏度的融熔塑料來說太大，可能會因為塑料進入 排氣溝而造成阻塞。在 Asano等人 [11]的研究中，將料斗/料管/模具視為一 個系統，並在此系統內安裝多個真空閥以及真空幫浦（該系統稱之為 ECO-MAK^®），系統如圖2.5所示；再以ABS、PS等多種塑料進行測試；測 試結果證明不但能夠減少成形過程中化學物質的排放，以及減少超過 95%

的塑膠懸浮微粒的產生外，還能夠改善塑膠成形件的拉伸應力。主動式排 氣雖然能夠讓塑料完全充填模穴，但是其最大的限制，在於整個模具必須 被完全封閉，才能夠有效的讓模穴形成真空狀態；由於模具內還有許多必 須移動的模具零件（例如滑塊、斜銷，或頂針等），因此要完全封閉系統式 非常困難的。也因為如此，主動式排氣無法應用於各類型的塑膠產品生產 上。

被動式排氣則是在結合線生成位置增加模具排氣機構（如排氣入子或 頂針），塑膠在充填過程中推擠的氣體，可以由排氣入子或頂針與模穴之間 的縫隙排出[9]（排氣入子如圖2.6所示）。 Fellahi等人[12]提出改變澆口位置 與數目，或是在可能產生結合線的位置設置排氣機構，使空氣能夠藉由排 氣機構釋出，避免結合線的產生。另外，還可以在模具的材料上進行調整，

在需要排氣的區域採用透氣鋼（利用燒結製程完成的材料，如圖2.7）製作

入子，以協助空氣排出。

被動式排氣在傳統成形上應用較廣，但是其最大的限制在於額外的排 氣機構會增加額外的合模線痕跡，一旦產品的外觀要求較嚴格，或是塑膠 材料為『透明材料』，這種方式就無法應用。

3. 增加模具溫度：

提高模具溫度，同樣能夠讓塑膠的黏度降低，在波前流動會合時減少 V 形缺口的深度。目前業界最常使用的方式，是更換模溫機之工作流體（例：

以油取代水），以較高的模具溫度（超過100°C）完成成形製作。這種方式 雖然簡單，但是一旦拉高模具溫度，成形時間也會隨之加長（因為冷卻時 間也必須隨之增加）而難以控制。

Chen等人[13]提出在模具上安裝感應線圈，以感應加熱（induction heating）的方式對模具進行局部加熱，達到快速加熱的效果。不過線圈的 設計會受到產品造型以及機構的限制，在應用上必須考量到模具機構與線 圈的干涉問題與造型問題； Yao等人[14]則是在模穴上方鍍上一層銅及絕源 層來做模具的加熱、冷卻，利用加熱層的厚薄控制加熱速度。但是鍍膜層 對於產品表面的光澤度會有影響，鍍膜的厚度在產品造型的限制下也不易 控制，另外，鍍模後的模具表層在成形過程中可能會被塑料刮傷，反而影 響模具壽命； Kim等人 [15]則是在模具後方安裝瓦斯噴槍，在模具合模前 以火焰加熱的方式對模仁進行快速加熱，再合模成形產品。但是火焰加熱

的加熱不易均勻，也不容易控制加熱的溫度。

目前在量產技術上，則以日本小野株式會社（Ono Sangyo Co., Ltd., Tokyo）[16]所提出之 RHCM （Rapid Heat Cycle Moulding）製程應用最廣。

其加熱方式是在塑料充填階段以高溫高壓蒸汽取代原本用來進行模具冷卻 的水，對模具進行快速加熱，模具溫度必須加熱到塑膠的玻璃轉換點溫度 以上；充填結束時，在模具內以低溫流體進行快速冷卻。這種方法不但可 以達到快速加熱，減少結合線缺陷的要求，還能夠在成形時間上進行控制，

使得成形時間與傳統方式接近。RHCM 製程在目前的應用是最廣泛的一 種，但是其設備的安裝及應用仍然會受到產品/模具尺寸大小的限制。

從前述研究中，可發現目前的模具加熱技術，都是針對『模具整體』

進行加熱，事實上在商用模流分析軟體已經大幅應用的今日，預測結合線 位置不再是一件困難的事情。模具加熱設備可以考慮以『局部加熱』取代

『全部加熱』；另外，由於模具加熱機構的尺寸如果過大，會影響成形時模 具的架設，甚至需要更大一級的射出成形機，因此模具加熱機構的尺寸必 須受到限制（安裝前後不會影響模具大小）；另外，為了使用上的可靠度以 及維修方便性，盡可能採用機構運動替代複雜的電控方式。