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以田口方法探討光電廠去光阻劑回收系統運轉之最佳化

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Academic year: 2021

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全文

(1)

國 立 交 通 大 學

工學院專班永續環境科技學程

碩 士 論 文

以田口方法探討光電廠去光阻劑回收系統運轉之最佳化

The Optimization of Stripper Recycle System by Taguchi Method

研 究 生 : 陳 寵 文

指導教授 : 白 曛 綾 教授

(2)

以田口方法探討光電廠去光阻劑回收系統運轉之最佳化

The Optimization of Stripper Recycle System by Taguchi Method

研 究 生:陳 寵 文 Student:Chung-Wen Chen 指 導 教 授:白 曛 綾 Advisor:Hsunling Bai 國 立 交 通 大 學 工學院專班永續環境科技組 碩 士 論 文 A Thesis

Submitted to Degree Program of Environmental Technology for Sustainability College of Engineering

National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Science

in

Degree Program of Environmental Technology for Sustainability

January 2007

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

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以田口方法探討光電廠去光阻劑回收系統運轉之最佳化

學生:陳寵文

指導教授:白曛綾

國立交通大學工學院專班永續環境科技學程碩士班

摘要

本研究應用田口方法(Taguchi Method),探討影響光電廠去光阻劑回收 系統薄膜蒸發器單元效能的主要控制因子,並推估其最佳化操作條件,而 後進行田口方法與全因子實驗差異比較及此兩種方法之成本效益分析,以 評估是否可考慮直接應用田口方法於去光阻劑回收系統最佳化之調整。 本研究選用進料量、蒸氣壓力、轉速,作為田口法的控制因子(Control Factor),並以薄膜蒸發器蒸發率作為品質特性(Quality Characteristics),應用 田口法 L18(21×37)直交表規劃 18 組實驗,所得結果再以田口方法及全因子 實驗法找出最佳化操作條件,並實際應用於某光電廠。本研究結果顯示, 控制因子影響程度由大至小依序為轉速 > 蒸氣壓力 > 進料量。若以全 因子實驗結果而言,最佳化操作條件為進料量 160L/hr、蒸氣壓力 5kg/cm2、 轉速 50rpm,若應用於該光電廠,可提昇去光阻劑回收系統之回收率 1.55%,並可減少廢液排放量 19.46 公噸/年,節省去光阻劑使用費用新台幣 1,322.6 仟元。而若以田口方法結果而言,則最佳化操作條件為進料量 180L/hr、蒸氣壓力 5kg/cm2、轉速 50rpm,若應用於該光電廠,可提昇去光 阻劑回收系統之回收率 1.46%,並可減少廢液排放量 17.65 公噸/年,節省去 光阻劑使用費用新台幣 1,199.5 仟元。故全因子實驗與田口方法應用於該光 電廠之去光阻劑回收系統參數調整,所得到的效益差異並不大,若考量人 力、物力、時間等條件,應可考慮使用田口方法於光電廠去光阻劑回收系 統最佳化之調整。 關鍵字 關鍵字 關鍵字 關鍵字:田口方法、去光阻劑回收系統、薄膜蒸發器、資源回收再利用

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The Optimization of Stripper Recycle System by Taguchi Method

Student:Chung-Wen Chen

Advisor:Dr. Hsunling Bai

Degree Program of Environmental Technology for Sustainability College of Engineering

National Chiao Tung University

ABSTRACT

The purpose of this research is to find out the major controllable factors for the Stripper Recycle System of an opto-electronic fab by the Taguchi Method. The result of the full factorial experiments and the Taguchi Method are compared in regard to the optimal operation values of the major controllable factors as well as the cost-effectiveness of the two methods.

The results showed that flow rate of feed, steam pressure, rotation speed are the major controllable factors. Results of the eighteen groups of experiments based on L18(21×37

) orthogonal array indicated that the significance of influence is in the order of rotation speed>steam pressure>feed flow . For the full factorial experiment, the optimal values of controllable factors are feed flow kept at 160 L/hr, steam pressure kept at 5 kg/cm2 and rotation speed kept at 50rpm. It has the cost-effectiveness of increasing stripper recycle rate by 1.55%, decreasing waste production rate by 19.46 ton/yr and saving the stripper purchase cost of NTD$1,322,600. On the other hand, for the results of Taguchi Method, the optimal values of controllable factors are feed flow kept at 180 L/hr, steam pressure kept at 5 kg/cm2 and rotation speed kept at 50rpm. It has the cost-effectiveness of increasing stripper recycle rate by 1.46%, decreasing waste production rate by 17.65 ton/yr and saving the stripper purchase cost of NTD$1,199,520. Since the results obtained from Taguchi Method and full factorial experiment is not significantly different from each other, Taguchi Method can be used as a reliable valuation method to optimize the Stripper Recycle System.

(5)

誌 謝

本論文能夠順利完成,首先由衷的感謝指導教授白曛綾老師,在我研 究的過程,不斷的告知我錯誤的地方,並細心的教導灌輸我正確的研究觀 念。另外還要感謝口試委員袁如馨老師、鄭光煒老師及楊奉儒老師,在最 後論文修正階段與以寶貴的意見,使我的論文得以順利完成,從他們身上 我學到了也體會到做研究的嚴謹觀念,以及絲毫不馬虎並力求完美的態 度,這使我原本在工作上力求快速有效的做事態度與方法,融入了嚴謹的 特質。 另外也感謝公司長官博文、國崙的支持及同事智勇、盛尉、賢泯、俊 星的協助,論文的實驗才能順利完成與驗證,在這兩年半的在職求學生涯, 有你們的包容與幫忙,我才能在工作與學業的天平上力求平衡,順利完成 學業,謝謝你們! 在職生的求學生涯是辛苦的,工作後拖著疲累的身心,在夜深人靜時 獨自投入書本內彷彿無窮盡的世界裡,曾經想就此放棄,心中卻有另一種 聲音告訴自己:「堅持下去吧!勝利的果實屬於堅持到最後的人。」,而這支 持聲音的動力來源就是我的老婆與女兒,僅以此論文,獻給我最摯愛的兩 人。

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頁次 中文摘要 ……… i 英文摘要 ……… ii 誌謝 ……… iii 目錄 ……… iv 表目錄 ……… vi 圖目錄 ……… vii 符號說明 ……… viii 一、 前言……… 1 1.1 研究動機與背景……… 1 1.2 研究目的……… 1 二、 文獻回顧……… 3 2.1 TFT-LCD 產業說明……… 3 2.1.1 TFT-LCD 製程概述……… 4 2.1.2 Array 製程概述……… 6 2.1.3 TFT-LCD 廢棄物概述……… 8 2.1.4 去光阻劑供應及回收流程……… 10 2.2 薄膜蒸發器介紹……..……… 17 2.2.1 薄膜蒸發器簡介………….……… 17 2.2.2 蒸發器熱傳原理………..……… 21 2.2.3 影響薄膜蒸發器效能因素……..……… 27 2.3 田口方法………..……….. 28 2.3.1 複因子多水準實驗方法簡介……….. 29 2.3.2 S/N 比的概念….………..………..… 31 2.3.3 變異數分析….……….. ………..… 34 2.3.4 田口方法的執行及應用.………...… 36 三、 研究方法……… 38 3.1 研究流程……… 38 3.2 去光阻劑回收系統介紹……….. 41 3.2.1 去光阻劑回收系統原理及流程……….. 41 3.2.2 去光阻劑回收系統回收率說明……….. 44 3.3 薄膜蒸發器單元介紹…………..………….………. 47 3.3.1 薄膜蒸發器構造及原理………..………….. 47 3.3.2 薄膜蒸發器效能說明……….. 47

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3.4.1 可控因子之篩選………..……….. 51 3.4.2 調整及量測設備………..……….. 54 3.5 因子水準設定…………..……….………. 59 3.6 直交表的選用…………..……….………. 61 3.7 實驗執行與記錄…………..……….………. 61 3.8 資料分析…………..……….………. 64 3.9 確認實驗…………..……….………. 70 四、 實驗結果與討論……… 72 4.1 全因子實驗結果……… 72 4.2 田口實驗結果……… 80 4.3 效益預估及驗證………..……….. 86 五、 結論與建議……… 90 5.1 結論……… 90 5.2 建議……… 91 參考文獻 ……… 92

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表 目 錄

頁次 表 2-1 TFT-LCD 製造業主要廢棄物與清理現況…… 11 表 2-2 94 年光電顯示器製造業各類製程再利用情形……… 12 表 2-3 各世代製程去光阻劑消耗量……… 12 表 2-4 國內 TFT-LCD 製造廠之 SRS 使用現況……… 15 表 2-5 熱傳模式說明……… 23 表 2-6 L18(21×37)直交表展開示意表……… 32 表 3-1 TOK-106 之組成物及特性……… 42 表 3-2 SRS 質量平衡表……… 46 表 3-3 本研究光電廠去光阻劑回收廢液成分表……… 53 表 3-4 本研究實驗調整及量測設備說明……….. 56 表 3-5 減速馬達刻度轉速對照表………..…. 57 表 3-6 轉速因子初步實驗數據表.………..…. 60 表 3-7 因子水準設定表………..……….……….. 62 表 3-8 本研究因子水準實驗配置表……….……….……….. 62 表 3-9 實驗數據表………..………..………….…….. 63 表 3-10 實驗結果及 S/N 比計算表………..……….…….. 66 表 3-11 回應值計算表……….………..………….…….. 68 表 3-12 變異數分析表……..………..………….…….. 68 表 4-1 實驗數據表………..………..………….…….. 73 表 4-2 實驗結果及 S/N 比計算表…………..………….…….. 81 表 4-3 回應值計算表……..………..………….…….. 82 表 4-4a 變異數分析表……..………..………….…….. 85 表 4-4b 變異數分析表(併入誤差)…………..………….…….. 85 表 4-5 確認實驗數據表…..………..………….…….. 87 表 4-6 本研究案例之光電廠薄膜蒸發器參數調整前後效益 分析比較表……..………..………….……….. 87

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圖 目 錄

頁次 圖 2-1 TFT-LCD 製程流程圖..……… 5 圖 2-2 TFT-LCD Array 製程流程圖..……… 7 圖 2-3 TFT-LCD 製程及污染源……… 9 圖 2-4 去光阻劑供應及回收流程圖………. 16 圖 2-5 刮膜式蒸發器的組成構造簡圖……… 18 圖 2-6 分子蒸餾基本原理示意圖……… 18 圖 2-7 管壁內熱傳導溫度變化圖……… 23 圖 2-8 熱對流熱傳示意圖……… 24 圖 2-9 熱交換器兩側熱傳示意圖……… 24 圖 2-10 偏差平方和組成示意圖……… 36 圖 3-1 研究流程圖……….………. 40 圖 3-2 本研究案例之光電廠去光阻劑回收系統流程圖…. 42 圖 3-3 本研究光電廠 SRS 質量平衡示意圖………. 46 圖 3-4 本研究光電廠薄膜蒸發器構造圖………. 48 圖 3-5 本研究光電廠薄膜蒸發器單元質量平衡示意圖…. 50 圖 3-6 本研究案例光電廠薄膜蒸發器轉動馬達…………. 57 圖 3-7 本研究案例光電廠用進料流量計………. 58 圖 3-8 本研究案例光電廠用蒸氣壓力調整閥………. 58 圖 3-9 初步實驗轉速與蒸發率關係圖………. 60 圖 4-1a 進料量 160 L/hr 時蒸發率表現圖………. 76 圖 4-1b 進料量 180 L/hr 時蒸發率表現圖………. 76 圖 4-1c 進料量 200 L/hr 時蒸發率表現圖………. 77 圖 4-2a 轉速 40rpm 時蒸發率表現圖………. 77 圖 4-2b 轉速 50rpm 時蒸發率表現圖………. 78 圖 4-2c 轉速 58rpm 時蒸發率表現圖………. 78 圖 4-3a 蒸氣壓力 4.2kg/cm2時蒸發率表現圖………. 79 圖 4-3b 蒸氣壓力 5kg/cm2時蒸發率表現圖………. 79 圖 4-4 三因子(蒸氣壓力、轉速、進料量)回應圖…………. 82

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符 號 說 明 A :熱交換面積(heat exchange area)

h :對流熱傳係數(heat transfer coefficient) k :熱傳導係數(thermal conductivity) p :壓力(Pressure) Q :熱傳量 Qs1 :去光阻劑進入回收系統之進料量 Qs2 :回收系統濃縮桶槽排出廢液量 Qs3 :回收系統蒸餾塔單元排液 Qs4 :回收系統真空泵浦氣態損失量 Qs5 :去光阻劑經回收系統回收之回收量 Qs6 :回收系統精餾塔回流量 Qs7 :薄膜蒸發器蒸發量 q :熱通量(heat flux ) qx :x 方向熱通量 S :偏差平方和 S' :純偏差平方和 T :溫度(Temperature) Tb :流體中心平均溫度 Tc :冷側溫度 Th :熱側溫度 Tw :管璧溫度 ∆T :溫度梯度(Temperature gradient) U :總熱傳係數 V :不偏變異數 η :S/N 比 Φ :自由度 ρ :貢獻率

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一、前言

一、前言

一、前言

一、前言

1.1 研究動機與背景

研究動機與背景

研究動機與背景

研究動機與背景

去光阻劑(Stripper)又稱為剝離液,為TFT-LCD廠前段製程中使用量僅次 於顯影液之化學品,大多由國外進口,單價極高,而使用後之廢去光阻劑 僅含少量不純物,極具回收純化價值,故目前國內部份TFT-LCD廠商委外 回收處理,部分則自行設置去光阻劑回收系統(Stripper Recycle System,簡 稱SRS)進行純化回收。 本研究探討之光電廠屬自行設置去光阻劑回收系統者,其回收效益每 年高達數千萬元。然依據該光電廠2005年度資料顯示,去光阻劑回收系統 設備回收率僅約86%,回收系統產生之二次廢液達170噸/年,且其中將近一 半為去光阻劑,亦即每年約有80噸去光阻劑損失,損失金額高達新台幣數 百萬元,而主要損失來自於去光阻劑回收系統回收薄膜蒸發器單元,故欲 提升去光阻劑回收系統薄膜蒸發器單元蒸發效率,以降低去光阻劑使用成 本並減少去光阻劑廢液產出量,則是本研究的動機。

1.2 研究目的

研究目的

研究目的

研究目的

為提昇去光阻劑回收系統薄膜蒸發器單元蒸發效率,本研究擬利用田 口方法(Taguchi Method),完成下列研究目的:

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1. 找出影響本研究探討之光電廠去光阻劑回收系統薄膜蒸發器單元效能 之可控制因子,並分析其影響程度大小。 2. 針對本研究探討之光電廠各可控制因子與其各水準之參數組合進行實 驗分析,以找出去光阻劑回收系統之最佳操作參數組配,並探討將田 口方法實驗結果及全因子實驗結果應用於實廠去光阻劑回收系統,回 收系統所提升之回收率、所預估暨達成之成本效益以及所因之減少之 廢液廢棄物產生量。 3. 比較田口方法及全因子實驗法實驗結果差異性,並分析探討實際應用 於實廠後,回收系統所提升之回收率、所預估暨達成之成本效益以及 所因之減少之廢液廢棄物產生量差異,以利評估爾後是否可考慮直接 應用田口方法於光電廠去光阻劑回收系統最佳化之調整。

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二、文獻回顧

二、文獻回顧

二、文獻回顧

二、文獻回顧

2.1 TFT-LCD產業說明

產業說明

產業說明

產業說明

過去幾年來,台灣平面顯示器產業累計投資額超過 9000 億元,這項產 業已成為台灣投資規模最大產業,也是支撐製造業等成長的重要力量。目 前產業發展以友達、奇美、華映、瀚宇彩晶、群創及元太等 6 家 TFT-LCD 面板廠為核心,相關零組件等周邊產業價值鏈也很完整。根據統計,2005 年台灣平面顯示器產值為 9720 億元。工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK) 統計顯示,2006 年 1 至 10 月平面顯示器產值已達 1 兆 894 億元,預估 2006 全年產值可達 1 兆 2845 億元,較 2005 年成長 32.1%,其中包括大、中小尺 寸 TFT-LCD 面板、TN/STN 面板、OLED(有機電激發光顯示器)等面板產值 佔 9250 億元,較 2005 年成長 31%;面板關鍵零組件產值約 3595 億元,較 2005 年成長 35%。IEK 估計,自 2005 年至 2010 年間,台灣平面顯示器產 值可望由 9721 億元成長至 2 兆 240 億元;在大尺寸(10 吋以上)TFT-LCD 面板方面,2006 年台灣出貨量預計可達 1 億 4000 萬片(全球市占率 50%), 領先韓國的 1 億 900 萬片(全球市占率 39%),位居世界第一。產值方面, 台灣 2006 年可達 240 億美元(全球市占率 46%),也超越韓國 208 億美元 (全球市占率 40%),故今年台灣大尺寸面板出貨量與產值均可超越韓國, 成為名符其實的世界第一〔1〕。

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2.1.1 TFT-LCD 製程概述製程概述製程概述製程概述

TFT-LCD 是Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display的縮寫(薄膜電 晶體液晶顯示器),而其原理簡單的說TFT-LCD面板可視為兩片玻璃基板 中間夾著一層液晶,上層的玻璃基板是與彩色濾光片 (Color Filter)貼合, 而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌於上。當電流通過電晶體產生電場變化,造 成液晶分子偏轉,藉以改變光線的偏極性,再利用偏光片決定畫素(Pixel) 的明暗狀態。此外,上層玻璃因與彩色濾光片貼合,形成每個畫素(Pixel) 各包含紅藍綠三顏色,這些發出紅藍綠色彩的畫素便構成了面板上的影像 畫面。圖2-1為TFT-LCD製程流程圖〔2〕,由流程圖可知TFT-LCD製程可 分為三大部分:第一部分為電極圖案(pattern)形成製程(Array製程); 第二部分為面板組裝製程(cell製程);第三部分則為模組製程(module製 程)。以下就主要製程三大部分進行說明〔3〕: 1.Array 製程: Array 製程流程與半導體製程相似,但不同的是將薄膜電晶體製作於 玻璃上,而非矽晶圓上,玻璃基板經過清洗機台洗淨後經薄膜長晶製程、 光阻塗佈、曝光、黃光微影製程、乾濕蝕刻製程,最後進行去光阻製程, TFT-LCD 製程所使用之化學原料幾乎皆集中於此階段使用,本研究案例 之光電廠回收之去光阻劑(Stripper)即用於最後之去光阻製程。

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2.Cell 製程:

Cell 製程乃將 Array 製程製造完成之 TFT 基板與彩色濾光片(color filter,簡稱 CF)基板進行配向處理,將二面基板組裝後進行液晶注入及封 止,並貼上偏光片。 3.Module 製程: Module 製程是將 Cell 製程後的玻璃與其他如背光板、電路、外框等 多種零組件組裝的生產作業。 圖 2-1 TFT-LCD 製程流程圖 資料來源:奈米通訊〔2〕

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2.1.2.Array 製程概述製程概述製程概述製程概述

Array 製程概分為九個步驟,其流程及使用之化學品如圖 2-2﹝2﹞。 各步驟簡述如下:

1.玻璃基板(Glass substrate):外購之玻璃基板經拆封(unpacking)後,使用 去離子水(DI water)及清潔劑(detergent)進行初步清洗後,投入 Array 製程。

2.清洗(Cleaning):Array 製程需對玻璃基板進行細部清洗,以去除前一製 程殘留之不純物。

3.薄膜長晶(Thin film growth):利用電漿內高能量的電子,撞擊製程之氣 體分子,於加熱的基板表面產生化學反應並形成固態沈積。 4.光阻塗布(Photoresist coating):以旋轉基板的方式,在基板上均勻塗布光 阻。 5.曝光(Exposure):基板以步進(stepper)方式進行曝光,利用紫外光照射, 將光罩圖案複製在已塗布光阻之基板上。 6.顯影(Development):用顯影液將曝光過的光阻去除。 7.蝕刻(Etching):將沒有被光阻覆蓋及保護的部分以物理作用或是化學反

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8.光阻去除(Photoresist remove):用去光阻劑 (又稱為剝離液)將完成蝕刻 之基板上的光阻去除。 9.測試(Test):顯影後需檢查蝕刻後的圖樣,並作薄膜電性量測以及 TFT 特性量測。 因 TFT 之製造需重複五或七次上文所述之程序,故上述步驟中,於 完成第 8 項之光阻去除(Photoresist remove)後,視需要必須回復至第 2 項 之清洗(Cleaning)製程。TFT-LCD 製程所使用之化學原料幾乎皆集中於此 階段使用,本研究回收之去光阻劑即用於最後之去光阻製程。 2.1.3 TFT-LCD 廢棄物概述廢棄物概述廢棄物概述廢棄物概述 TFT-LCD 其廢棄物主要來自製程不良品、邊料及相關廢棄物,圖 2-3 〔4〕為 TFT-LCD 製程流程及各製程產生之污染源,主要計有以下種類: 1. 顯影階段產生之廢顯影液。

2.

製程清洗產生大量廢異丙醇及丙酮。

3.

光阻剝離階段產生之廢去光阻劑。

4.

蝕刻階段產生廢蝕刻液。

5.

製程品管淘汰之面板玻璃。 6. 製程廢水處理產生之污泥等。

(19)

圖 2-3 TFT-LCD 製程及污染源

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國內 TFT-LCD 產業投資額均在數百億以上,廢棄物處理與污染防制 設施之費用,約佔投資總額的 1~3%左右。在廢棄物處理方面,除符合廢 棄物清理法外,亦積極導入回收再利用之技術,降低廢棄物之清除處理成 本與提升企業環保形象,TFT-LCD 製造業其主要廢棄物種類與清理現況 如表 2-1 所示〔4〕。 而回收再利用部分,依據科學園區管理局統計﹝5﹞,94 年 TFT-LCD 製造業事業廢棄物產生量為 18267.8 公噸/年,再利用率為 65.8%。各類製 程 94 年度再利用統計彙整如表 2-2。其中前三大廢棄物產生者為 C-0301(廢 液閃火點小於 60℃)、D-0901(有機性污泥)及 C-0202(pH 值小於等於 2.0), 其總產生量合計為 13,902.6 公噸/年,佔光電產業廢棄物總量 61.7%,其再 利用率 66.3%,主要以純化及輔助燃料方式進行再利用。而本研究探討之 光電廠即利用回收系統回收光阻剝離階段產生之廢去光阻劑,可減少廢液 產生量達 85%以上。 2.1.4 去光阻劑供應及回收流程去光阻劑供應及回收流程去光阻劑供應及回收流程去光阻劑供應及回收流程 TFT-LCD 製程世代交替,玻璃基板面積亦隨之變大,相對各項化學 品之耗量亦增加,本研究探討之去光阻劑亦同,表 2-3﹝2﹞為各世代製程 去光阻劑消耗量,從表知 TFT-LCD 製程從 3 代廠至 7 代廠,去光阻劑用 量已大量增加約 6 倍。為減低製造成本與提高競爭力,目前各製造廠均朝

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表2-1 TFT-LCD 製造業主要廢棄物與清理現況 資料來源:參考經濟部資源化產業資訊〔4〕自行製作 廢稀釋劑 廢正乙酸丁酯 廢剝離液 廢鋁蝕刻液 廢鉻蝕刻液 廢素玻璃 廢黑玻璃 廢液晶玻璃 註 : *「經濟部事業廢棄物再利用管理辦法」 **「水泥窯或旋轉窯使用廢溶劑作為輔助燃料認定原則」 ***「經濟部事業廢棄物再利用種類及管理方式」 廢水處理處理後之衍生污泥 一般廢棄物及垃圾 多數廢棄物產生廠商依法*申請通案或個案再利用處理 部分廢棄物依公告再利用方式***逕行再利用;非可再利 用者採取委託合法清理機構清除處理 大部分廢棄物產生廠商採取委託合法清理機構清除處理 大部分廢棄物產生廠商採取委託合法清理機構清除處理 廢印刷電路板 廢酸類 廢面板玻璃 依法*申請通案或個案再利用處理 依法*申請通案或個案再利用處理 依公告再利用方式***逕行再利用 大部分廢棄物產生廠商採取委託合法清理機構清除處理 清理現況 廢棄物種類 廢丙酮或異丙醇 委託合格代處理業處理或依法*或** 焚化或再利用處理 特殊化學品類 多數廢棄物產生廠商採取逆向回收再利用方式,並依法* 申請通案或個案再利用 多數廢棄物產生廠商採取逆向回收再利用方式,並依法* 申請通案或個案再利用 多數廢棄物產生廠商採取逆向回收再利用方式,並依法* 申請通案或個案再利用

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G3 G4 G5 G6 G7 玻璃基板尺寸 (mm X mm) 550 X 650 680 X 880 1120 X 1250 1500 X 1850 2000 X 2100 去光阻劑消耗量 (L/pcs) 0.8 1.5 2.5 3.5 5 產能60k耗量 (L/day) 1600 3000 5000 7000 10000 表2-3 各世代製程去光阻劑消耗量 資料來源:奈米通訊〔2〕 產生量 再利用量 (公噸/年) (公噸/年) 液晶顯示器製程(TFT-LCD) 18,267.80 12,018.90 65.8 發光二極體製程(LED) 506.8 247.6 48.9 其他 3,768.70 682.5 18.1 合計 22,543.30 12,949.10 57.4 資料來源:科學工業園區管理局 園區事業廢棄物再利用資訊網 [5] 製程 再利用率(%) 表2-2 94年光電顯示器製造業各類製程再利用情形

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降低使用量及引進去光阻劑回收系統(Stripper Recycle System ,簡稱 SRS) 設置,設置現況說明如表 2-4 [6],其一方面將可利用之資源重複利用,另 一方面降低廢棄物產生,對環境保護亦是一項貢獻。 TFT-LCD 實廠去光阻劑化學品,一般皆使用自動供應設備直接由去 光阻劑桶槽供應至製程機台,製程機台使用後排出之廢液分為二類:一類 為高濃度去光阻劑廢液,經統一收集後進行回收;一類為經過超純水洗淨 後之低濃度去光阻劑廢水,進入廠區廢水廠進行處理,符合排放標準後, 再放流至廠外,其整廠供應及回收流程如圖 2-4 所示,說明如下〔2〕: a. 製程機台(Stripper Machine): 玻璃基板經過清洗基台洗淨後經薄膜長晶製程、光阻塗佈、曝光、黃光 微影製程、乾濕蝕刻製程,最後需將表層之光阻清除。Strip 製程即是 將前段製程使用之光阻進行剝離。

b. 去光阻劑供應系統(Stripper Supply System):

去光阻劑供應系統待製程設備發出需求訊,驅動供應系統之動力源(泵 及氮氣),將化學品輸送至製程機台。

c. 去光阻劑新液(New Stripper):

去光阻劑新液由供應商以槽車(lorry)運送到廠區,將新液輸送到去光阻 劑新液儲槽。

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d. 去光阻劑回收儲槽(Waste Recycle Tank):

收集製程設備排下之高濃度廢液,儲存後回收或委外清運。 e. 去光阻劑回收系統(Stripper Recycle System):

製程使用後回收之去光阻劑組成含有光阻、不純物(impurity)、水份 (moisture)及雜質顆粒(particle) 等,去光阻劑回收系統(Stripper Recycle System,簡稱 SRS)之目的即為將使用後回收之去光阻劑中光阻、不純 物(impurity)、水份(moisture)及雜質顆粒(particle)分離去除。因去光阻劑 於製程設備使用後,其組成比率已與新液不同,故需使用濃度調整系統 (Stripper Mixing System),將回收液之組成調整與新液一致。

f. 去光阻劑濃度調整系統(Stripper Mixing System):

調整回收去光阻劑之濃度比率,使其達到製程需求規格。例如本研究探 討之光電廠去光阻劑之濃度需求規格為 MEA(2-Aminoethanol):70%± 3%,DMSO(Dimethyl Sulfoxide):30%±3%。符合規格之化學品輸送至供 應系統,完成循環。 g. 廢液儲槽(Waste tank): 儲存回收設備排放出之廢液,此廢液再回收之經濟效益不高,通常均為 委外清運(waste lorry system)作為燃料。

h. 濃度微調化學品供應系統(Mixing Chemical System): 供應去光阻劑濃度調整系統於濃度微調時所需之化學品。

(25)

表2-4 國內TFT-LCD 製造廠之SRS使用現況

(26)

Stripper Machine Stripper Supply System Stripper Mixing System Stripper Recycle System Waste Recycle Tank Waste Tank Waste Lorry system Mixing Chemical New Stripper (Lorry) 圖 2-4 去光阻劑供應及回收流程圖 資料來源:參考奈米通訊〔2〕自行繪製

(27)

2.2 薄膜蒸發器介紹

薄膜蒸發器介紹

薄膜蒸發器介紹

薄膜蒸發器介紹

2.2.1 薄膜蒸發器簡介薄膜蒸發器簡介薄膜蒸發器簡介 薄膜蒸發器簡介

本研究所探討之薄膜蒸發器(Thin Film Evaporator,簡稱TFE)主要結合 刮膜式蒸發器及落膜式分子蒸餾器兩大系統[7]。 1. 刮膜式蒸發器: 刮膜式蒸發器常作為化工製程中,處理因受限於熱質傳過小的高黏 度、高分子物質,並且具有非常短的滯留時間特性,可避免在處理過程中 產生熱裂解的現象,刮膜式蒸發器的組成元件及原理,如圖2-5。其組成 元件包括[8][9]: (1). 提供熱源(大部分為蒸氣)的熱夾套。 (2). 具分散盤之罐體,分散盤之目的為均勻的使進料沿罐體管壁流下。 (3). 馬達轉動設備。 (4). 與軸心成一適當角度的刮板 其操作原理為利用蒸氣提供熱量,馬達帶動刮板推動流體,並將器壁 上的液體刮成薄膜以增加熱質傳的效果,於是熱側熱量即通過管壁傳遞給 冷側流體以提供其蒸發所需之熱量。

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分散盤 蒸氣 進料液 體 刮板 馬達 圖 2-5 刮膜式蒸發器的組成構造簡圖 資料來源:參考文獻黃國華〔7〕自行繪製 圖 2-6 分子蒸餾基本原理示意圖 資料來源:黃國華〔7〕

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2. 落膜式分子蒸餾: 刮膜式蒸發器主要是利用液氣平衡時,進行質量的傳遞,而分離物質 最終會趨近於平衡濃度,無法達到將物質完全分離的作用,因此將系統抽 高真空以達分子蒸餾的程度便可克服上述缺點。分子蒸餾是進行液-液分 離與純化的重要單元操作,是為一種對高沸點、熱敏性物料進行有效的分 離手段[10]。分子蒸餾的原理為不同種類的分子,由於其分子有效直徑不 同,其平均自由程也不相同,換句話說,不同種類的分子逸出液面後不與 其他分子碰撞的飛行距離是不相同的,輕分子的平均自由程大,重分子的 平均自由程小,若在離液面小於輕分子的平均自由程而大於重分子平均自 由程處設置一冷凝面,使得輕分子落在冷凝面上被冷凝,而重分子因達不 到冷凝面而返回原來液面,達到分離之效果[11],其原理示意可參考圖 2-6 〔7〕,故分子蒸餾技術能使液體在遠低於其沸點的溫度下將其分離,特 別適用於高沸點、熱敏性及易氧化物系的分離。由於其具有蒸餾溫度低於 物料的沸點、蒸餾壓力低、受熱時間短、分離程度高等特點,因而能大大 降低高沸點物料的分離成本。 分子蒸餾系統通常包括真空排氣系統、脫氣裝置及分子蒸餾器本體三 部份,分子蒸餾器為主要的核心裝置,除了需具有密閉、不透氣的特性外, 對於不同的目標產物,亦有不同的分子蒸餾器可選擇[12]。大致上可分為

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落膜式與離心式等兩種方式,本研究探討之光電廠薄膜蒸發器所使用者即 為前者。落膜式分子蒸餾其藉由重力的作用,物料連續進入由加熱壁上形 成薄膜流下,物料滯流在蒸發器的時間比靜止式分子蒸餾的時間縮短許 多,但因液體無法完全均勻分佈在加熱壁上形成厚度大小均一的薄膜,再 者物料流動時常有翻動的現象,造成飛濺至冷凝面上。因此需結合刮膜式 蒸發器以轉動刮板強制將下流的液體進料刮成厚度大小相同的薄膜,這樣 便可保證液體覆蓋的均勻性,又可使液體充分的攪動而達到混合的效果, 進而增加熱質傳的效率。

(31)

2.2.2 蒸發器熱傳原蒸發器熱傳原蒸發器熱傳原理蒸發器熱傳原理理理 蒸發乃是溶液受熱,當溫度高於沸點溫度時由液相轉變成氣相的一種 現象。蒸發的目的在化學工廠中,常作為物料的濃縮或物質的純化,而其 操作基本上之要素為連續供給熱能和不斷的去除蒸氣,這其實是一種熱交 換,故蒸發器其實就是一種熱交換器,提供熱能使物質產生相變化由液相 轉變為氣相。 熱交換器的主要用途乃藉由溫差進行能量的交換(此處的能量以熱量 為主),在無外力控制下,熱量乃由溫度較高的工作流體傳至溫度較低的 工作流體,而熱量傳遞的方式可歸納為傳導(conduction)、對流(convection) 與輻射(radiation),這幾種熱傳模式又各自有不同的基本定律,詳見表 2-5 之說明〔13〕。 熱傳導(conduction)可視為分子間相互碰撞,較活潑之分子會將能量傳 遞給較不活潑之分子,利用傅立葉定律(Fourier’s Law)可以量化熱傳遞的 過程,其可表示為 其中 qx(W/m2)為熱通量,表示在 x 方向每單位垂直熱傳方向面積的熱傳 率,且與 x 方向的溫度梯度成正比,k(W/m.K)為熱傳導係數(thermal conductivity),此比例常數通常僅為材料特性值,可假設與距離 x 及溫度 T 無關,而熱必由高溫傳至低溫,圖 2-7 為在穩態情況下,管壁內熱傳導溫 (2-1) △T △X qx = k

(32)

度變化圖。

熱對流(convection)為流體整體或巨觀的移動,亦即在任意瞬間,大量 分子同時移動,在溫度梯度存在下,這種運動將造成能量傳遞,牛頓冷卻 定律(Newton’s cooling Law)可以量化熱傳遞的過程,其可表示為

其中 Q(W)為熱傳量,q(W/m2)為熱通量與界面及流體間的溫度差成正比, h(W/m2.K)為對流熱傳係數(heat transfer coefficient),此比例常數與邊界 層的狀況有關,而受到諸如表面形狀、流體運動狀況與流體熱力學及輸送 性質因數影響而非定值﹝14﹞,圖 2-8 為熱對流熱傳示意圖。 以熱交換器而言,熱傳之模式通常包含熱側與冷側兩種工作流體的熱 對流與熱交換器本體的熱傳導,圖 2-9 即為簡單熱交換器兩側熱傳示意 圖,考量如圖 2-9 所示,熱通量可表示如下: (2-2) Q= qA =hA△T q1 = h1(Th-Tw1) q2 = h2(Tw2-Tc) (Tw1-TW2) △X qw = k (2-3) (2-4) (2-5)

(33)

熱傳模式

熱傳機制

基本定律

傳導

分子在短距離碰撞

Fourier Law

對流

流體本身運動

Newton's cooling Law

輻射

光子傳遞

Stefan-Boltzmann Law

表2-5 熱傳模式說明

資料來源:王啟川,熱交換器設計(I)﹝13﹞

T1 T2 Tw1 Tw2 △X △T

圖2-7 管壁內熱傳導溫度變化圖

資料來源:王啟川,熱交換器設計(I)﹝13﹞

(34)

流體

q

Tw Tb

圖2-8 熱對流熱傳示意圖

資料來源:王啟川,熱交換器設計(I)﹝13﹞

Q Q1 Qw Q2 流體1 流體2 h1 h2 Th Tw1 Tw2 Tc △X 圖2-9 熱交換器兩側熱傳示意圖 Q 資料來源:王啟川,熱交換器設計(I)﹝13﹞

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所以在流體1、交換器本體、流體2三區的熱傳量Q1、Qw、Q2分別為: 在穩定狀態下熱傳量是平衡的,其符合表面能量守恆,故 改寫式(2-9)如下: 將式2-10、2-11、2-12加總可得 Q1=q1Aw1 = h1Aw1(Th-Tw1) (Tw1-TW2) △X Qw=qwA = kA Q2=q2Aw2 = h2Aw2(Tw2-Tc) (2-6) (2-7) (2-8) Q1=Qw =Q2=Q (2-9) (Tw1-TW2) Q △X kA/△x ﹦(Tw1-TW2) Q = kA Q h1Aw1 ﹦(Th-Tw1) Q = h1Aw1(Th-Tw1) Q h2Aw2 Q = h2Aw2(Tw2-Tc) ﹦(Tw2-Tc) (2-12) (2-11) (2-10) 1 1 1 h1Aw1 kA/△x h2Aw2 Q ﹦(Th-Tc) (2-13)

(36)

其中U一般習稱為總熱傳係數,A為參考面積,所以

由於本研究之蒸發器參考面積A = Aw1 = Aw2,故式2-15又可簡化為

由式2-14知,冷熱兩側流體溫差將影響熱傳量,亦即溫差越大則可由熱側

流體傳遞至冷側流體之熱傳量則越大。另由式2-16知,影響蒸發器之總熱

傳係數因子為冷熱兩側流體對流熱傳係數(heat transfer coefficient)及蒸發 器本體厚度及熱傳導係數(thermal conductivity)。 Q = 1 1 1 h1Aw1 kA/△x h2Aw2 UA 1 (Th-Tc) (2-14) 1 1 △x 1 UA h1Aw1 kA h2Aw2 (2-15) 1 1 △x 1 U h1 k h2 (2-16)

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2.2.3 影響薄膜蒸發器效能因素影響薄膜蒸發器效能因素影響薄膜蒸發器效能因素影響薄膜蒸發器效能因素

薄膜蒸發器常使用於高黏度流體,Biesenberger and Sebastian〔15〕 在文章中曾提到薄膜蒸發器黏度的適用範圍可由1 poise 至105 poise。但若 處理過高黏度物質時,將降低質傳效率,使消耗功率增加,造成操作成本 提高。

Mckenna〔16〕曾在假設液體薄膜厚度為固定條件下,以質傳觀念 探討不同轉速、進料量、進料濃度、刮板數、罐體高度與內徑比等,而發 展出攪拌式薄膜蒸發器(Agitated Thin Film Evaporator,簡稱ATFE)之設計 模式。 蔡明錫〔17〕在蒸發器最適化設計上,提出具回流效應的系統數學 模式,探討回流效應影響分離效率的大小。並比較串聯與並聯式多效蒸發 罐最適化問題。最後探討抽真空下熱敏性物質分子蒸餾的溫度效應,並於 附錄建立高黏度分子蒸餾數學模式,以供未來研究高黏度分子蒸餾系統分 析。 而黃國華〔7〕亦曾以Mckenna〔16〕及蔡明錫〔17〕理論模式當基 礎探討改變刮板傾斜角度、罐體高度與內徑比,對分離效率與消耗功率的 影響。發現當刮板傾斜角度愈大時,分離效率愈高,但消耗功率亦相對地 提高。當高度與內徑比愈大時,可獲得較高純度的物質,但所消耗功率恰

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與出口濃度的結果相反,即比例愈大,消耗功率愈低。

井長慧 等〔18〕指出影響攪拌式薄膜蒸發器(Agitated Thin Film Evaporator,簡稱ATFE)之性能因子為滯留時間、熱傳性能及質傳性能, 並以實驗測試整理出設計方程式。

2.3 田口方法

田口方法

田口方法

田口方法(Taguchi Method)

田口方法( Taguchi Method,或稱田口式品質工程)是田口玄一(Taguchi Genichi)博士於1950年代所開發倡導。利用簡單的直交表實驗設計與簡潔的 變異數分析,以少量的實驗數據進行分析,可有效提昇產品品質,遂於日 本工業界迅速普及,稱之為品質工程(Quality Engineering),歐美一般稱之為 田口方法(Taguchi Method)。田口方法有新、舊之分,新方法在日本名為『田 口品質工程』,在美國則名為『田口方法』,在台灣則沿用日本的命名法。 舊方法則一致被稱之為『實驗計劃法』(Design of Experiments,簡稱DOE)。

在實驗結果數據方面,新方法以S/N比取代舊方法的直接處理數據,並不需

要進行變異數分析,而舊方法需要進行變異數分析。另舊方法(DOE)會考慮

交互作用,而新方法則不需考慮交互作用。

田口方法(Taguchi Method)其是較近似於工程的方法,又稱為穩健性設 計(Robust Design),除了各因子的主效應外,乃在尋求各因子間交互作用對

(39)

初期階段最有效用,而其最大的特點在於以較少的實驗組合,取得有用的 資訊。雖不如全因子法真正找出確切的最佳化位置,但能以少數實驗便能 指出最佳化趨勢,可行性遠大於全因子法。 2.3.1 複因子多水準實驗方法簡介複因子多水準實驗方法簡介複因子多水準實驗方法簡介 複因子多水準實驗方法簡介 實驗中通常會有多個因子(factor,如製程參數),每個因子可設定之 參數值我們稱之為水準,例如:當我們進行實驗探討蒸氣壓力(4.2 kg/cm2、 5.0 kg/cm2)、轉速(40rpm、50rpm、58rpm)及進料量(160L/hr、180L/hr、200L/hr) 對薄膜蒸發器熱質傳性能之影響時,我們稱此實驗具三因子多水準共21× 32=18組實驗組合,一般複因子多水準實驗方法有以下四種,分述如下: 1. 最佳猜測途徑: 根據這一次實驗的結果而在下一次的實驗中改變一個(或二個)因子的水

準,稱之最佳猜測途徑(best-guess approach)或散彈槍的方式(shot gun approach),為傳統上大部分科學家和工程師採用的實驗策略,缺點為可 能進行很長一段時間沒有任何結果、可接受的結果不能保證是最佳的、 且完全沒有學習〔19〕。 2. 單因子實驗法: 另一個為實務界大量使用的實驗方法為單因子實驗法(single factor experiment,One-factor-at-a-time ),其方法為實驗的進行一次改變一個 因子(如因子A)的水準,而固定其他因子,由所得結果決定因子A的最佳

(40)

水準(設為A2),其次將因子A固定於A2,變換B因子(或C因子、D因子...) 之各水準( B1,B2,B3,. . . ),餘此類推,這種實驗的主要缺點為未能 考慮介於因子間的任何可能之交互作用(interaction),故將造成實驗結論 的再現性差;所謂交互作用指的是一個因子無法在另一個因子的不同水 準對回應變數產生相同的效果時,當因子間存在著交互作用時,即各因 子的效果非加法性質,容易造成錯誤的結果。 3. 全因子法: 所有因子水準的組合均在實驗中出現,因子或水準愈多,所需的實驗愈 多,花費的時間、精力或成本也愈多,可行性愈低。 4. 田口直交表: 田口直交表以La(bc×de)表示,代表共有a組實驗,其中最多可容納b 個水準的因子c個,d個水準的因子e個,而L取自拉丁方格之英文第一個 字母Latin﹝20﹞﹝21﹞,例如常用的L18(21×37)即代表共有18組實驗, 其中最多可容納2個水準的因子1個,3個水準的因子7個(在全因子試驗 中需有21×37=4,374組實驗),舉表2-6來說明L18(21×37)直交表內代表之 意義。由表可知行數為7,故最多可容納之因子個數為7個編號A~G, 但選用直交表時並非每一行皆需使用,若可控制因子不多時無法填滿行 數時,可留空不用作為誤差項分析使用。例如列表於2-6僅有三個控制 因子分別為a(蒸氣壓力)、b(轉速)、c(進料量),可選擇列於編號A~C三

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行,其餘行數D~G則留空不用作為誤差項,為避免直交表因子編號A ~G與控制因子a、b、c混淆,通常將控制因子a、b、c稱為”成分”。 2.3.2 S/N比的概念比的概念比的概念比的概念 田口方法又稱為穩健性設計(Robust Design)。穩健性為穩健性設計的 中心目標,田口博士認為信號/誤差比(Signal-to-Noise,S/N比)為穩健性唯 一的評估標準,S/N比愈高,品質愈好。所謂S/N比,原是通訊中經常使用 的用語,即信號雜訊比( Signal to Noise Ratio)。在田口式實驗設計中,S/N

比是用來當作特性值的解析,探討特性的變異(誤差)大小,用以衡量品質 的穩定性。利用不同實驗水準組合,探討其實驗結果之特性值的平均與變 異,使品質特性變異小,以達品質改善之效,並依據需求選擇適當之品質 特性作為目標標準,進而找出最佳操作條件。品質特性一般可分為望大特 性、望小特性、望目特性等。S/N比分析計算方法如下﹝22﹞: 1.望大特性(The -Larger-The-Better) 望大特性是指非負數值且值越大越好的特性;亦即,當平均值越大,變 異越小的傾向。在本研究中蒸發率即為越大越好的特性。 其中,n 為重複實驗數;yi 為實驗結果值。 (2-17) 1111 n 1111 S/N = η = -10 log n i=1 yi2

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A B C D E F G 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 2 2 2 2 2 3 1 1 3 3 3 3 3 4 1 2 1 1 2 2 3 5 1 2 2 2 3 3 1 6 1 2 3 3 1 1 2 7 1 3 1 2 1 3 3 8 1 3 2 3 2 1 1 9 1 3 3 1 3 2 2 10 2 1 1 3 3 2 1 11 2 1 2 1 1 3 2 12 2 1 3 2 2 1 3 13 2 2 1 2 3 1 2 14 2 2 2 3 1 2 3 15 2 2 3 1 2 3 1 16 2 3 1 3 2 3 2 17 2 3 2 1 3 1 3 18 2 3 3 2 1 2 1 a b c 成分 蒸氣壓力 轉速 進料量 不用 不用 不用 不用 本列代表 實驗組數 代表因子a 代表因子b 代表因子c 表2-6 L18(21×37)直交表展開示意 因子 代表水準 本行代表最大 可容納因子數

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2.望小特性(The -Smaller-The-Better) 望小特性是指非負數值且值越小越好的特性;亦即,當平均值越小,變 異越小的傾向。 其中,n 為重複實驗數;yi 為實驗結果值。 3.望目特性(The -Nominal-The-Better) 以有限的目標值為最適當,不希望在任何地方發生變異的特性值,稱之 為望目特性。 其中,Sm :平均偏差平方和; Ve :誤差變異數。 (2-18) (2-19) 1111 (Sm - Ve) S/N = η = 10 log n Ve 1111 n S/N = η = -10 log yi 2 n i=1

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2.3.3 2.3.3 2.3.3 2.3.3 變異數分析變異數分析變異數分析變異數分析﹝23﹞ 用直交表來作實驗最大的好處就是可減少實驗次數,其奧妙之處在於 將各種因子的影響都擠壓在同一個樣本上,但實驗之後的數據就必須使用 變異數分析法(Analysis of Variance,簡稱ANOVA)再還原成各因子本來 的面目。變異數分析是奠基在偏差平方和的理論基礎上。長久以來,統計 學家就證實了當一元配置時: ST = SA + Se ST:總偏差平方和 SA:A因子各水準之偏差平方和 Se:誤差平方和 這種統計理論可以圖2-10表示。透過圖2-10的幫助可更容易明白,當任何 一組數據在未被分解之前,其ST就已經存在了,故分解之目的主要就是希 望能看出到底ST主要是由SA造成的?還是由Se造成的?如果ST主要是由 SA造成的,那麼基本上可以認為:A因子對最後結果有相當大的影響,反 之,A因子對結果的影響則不顯著了。 以上這種邏輯雖然是ANOVA的基礎,但是卻並非ANOVA的全貌,若回到 偏差平方和的原點,偏差平方和S應為: 因此可以得知若樣本(n)愈多,S一定會增加,因此,若只從S 或Se來判 (2-20)

(45)

斷A因子是否顯著,而不問樣本大小(n)之影響,則有失其公允性,統計 學家因此又導出不偏變異數的理論,其公式如下: VA=SA/ΦA VA:A因子的不偏變異數(所謂不偏變異數,就是指不受到樣本大小影響之 變異數) SA:A因子之偏差平方和 ΦA:A因子之自由度(通常是A因子的水準數減1) 同理: Ve=Se/Φe 由於VA及Ve都分別過濾掉了"n"的膨漲效應,因此,可以作出更公平的比 較。此一比較可表示如下: FA=VA/Ve 以上之FA愈大就表示A因子影響愈顯著,若設定冒險率(通常取5%或 1%),那麼查F分配表就可以獲得F值,只要FA大於F值那就表示A因子對結 果有顯著影響。以上這種推理過程就是ANOVA的基本想法。 (2-21) (2-22) (2-23)

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2.3.4 田口方法的執行及應用田口方法的執行及應用田口方法的執行及應用 田口方法的執行及應用 田口方法的實施步驟可分為下列十項﹝24﹞﹝25﹞﹝26﹞: 1. 選定品質特性。 2. 判定品質特性之理想機能。 3. 列出所有影響此品質特性的因子。 4. 定出信號因子的水準。 5. 定出控制因子的水準。 6. 定出干擾因子的水準,必要的話,進行干擾實驗。 圖2-10偏差平方和組成示意圖 資料來源: 尋智顧問有限公司網站〔23〕

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7. 選定適當的直交表,並安排完整的實驗計劃。 8. 執行實驗,記錄實驗數據。 9. 資料分析。 10. 確認實驗。 重覆以上步驟,直到達到最佳的品質及性能為止。 田口方法的優點是用部分實驗來代替全因子、多水準的全組合方案 試驗,可取得同樣或相似的效果,從而可以大大節省人力、財力、物力和 時間。目前已廣泛被應用,如:陳弘哲〔27〕曾以田口方法探討鑽頭研磨 參數對鑽削性能與鑽孔品質之影響。郭信川等人〔28〕就採用L18(21×37) 直交表對艙口角隅形狀之參數進行最適化,並同時檢討直交表之使用。

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三、研究方法

三、研究方法

三、研究方法

三、研究方法

3.1 研究流程

研究流程

研究流程

研究流程

本研究之研究流程如圖3-1所示,本研究應用田口方法之直交表進行光 電廠去光阻劑回收系統中薄膜蒸發器單元之參數調整,並利用田口方法進 行實驗資料分析,並比較田口方法與全因子實驗法之差異,最後進行實廠 改善效益追蹤,茲將本研究流程條例說明如下: 1. 首先收集有關TFT-LCD產業、去光阻劑供應及回收及田口方法應用 相關文獻。 2. 收集本研究案例之光電廠去光阻劑回收系統現況相關資料。 3. 選擇薄膜蒸發器效能之評估指標。 4. 依據文獻列舉出影響蒸發率所有因子並依現況篩選可控因子。 5. 從本研究案例之光電廠實際設備,說明可控因子之設定值調整範圍 及調整方式,並進行初步實驗以決定可控因子之設定值調整方向。 6. 選定可控因子及水準,並選擇L18(21×37)直交表進行實驗組合配置。 7. 依據L18(21×37)直交表進行實驗組合配置,改變可控因子及水準,進 行實驗並記錄。 8. 依據實驗結果進行S/N比計算、回應值計算、回應圖繪製及變異數 分析,以求得最佳操作條件。

(49)

9. 利用最佳操作條件進行確認實驗,並計算實際值與理論值誤差,誤

差率若小於5%,則表示確認實驗成功,亦即本研究因子水準選定並

無偏差。

10. 最後進行田口方法與全因子實驗法所得結果之差異分析,並進行本

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圖 3-1 研究流程圖 選擇薄膜蒸發器單元效 能評估指標:蒸發率 篩選影響蒸發率之可控 因子 選定影響蒸發率之可控 因子及水準設定 進行初步實驗決定可控 因子設定調整方向 探討可控因子設定調整 方法及範圍 選定適當的直交 表:L18(21×37)直交表 安排完整的實驗計畫並 執行,紀錄實驗數據 資料計算與分析 文獻彙整 本研究案例之光電廠去光 阻劑回收系統資料收集 探討影響蒸發率之可控 因子影響程度大小 找出最佳可控因子水準 組合 本研究案例之光電廠實 際改善效益說明 進行確認實驗 誤差率>5% 誤差率≦5%

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3.2 去光阻

去光阻

去光阻劑回收系統介紹

去光阻

劑回收系統介紹

劑回收系統介紹

劑回收系統介紹

3.2.1 去光阻劑回收系統原理及流程去光阻劑回收系統原理及流程去光阻劑回收系統原理及流程 去光阻劑回收系統原理及流程

本 研 究 光 電 廠 所 使 用 之 去 光 阻 劑 為TOK-106, 組 成 為70%MEA (2-Aminoethanol) + 30%DMSO (Dimethyl Sulfoxide),表3-1為其物性相關資 料,由表可知去光阻劑在常壓下之沸點大於170℃,該值遠較水100℃為 高,屬高沸點物質,本研究案例之光電廠去光阻劑回收系統原理即為設定 該化學品之沸點,利用真空方式蒸餾將其蒸餾並冷凝取出。其採真空方式 乃為利用降低壓力以降低去光阻劑之沸點,Katsumi et al.〔29〕曾利用實 驗推導出MEA及DMSO之溫度-飽和蒸氣壓關係函數,利用此函數可推估 MEA及DMSO在可控制固定壓力下之沸點,應用於去光阻回收系統設計及 操作設定,其函數為: ㏒ 10 PMEA(kPa) = 7.38081 - 2081.5 TMEA(K)-55.79 (3-1) ㏒ 10 PDMSO(kPa) = 6.66676 - 1952.13 TDMSO(K)-45.3 5 (3-2)

(52)

圖 3-2 本研究案例之光電廠去光阻劑回收系統流程圖 組成物 分子量 沸點 密度 閃點 溶於水之溶解度 g/mole ℃ g/cm3 ℃ MEA 61.08 170.95 1.0174 93 ∞ DMSO 78.13 189.00 1.1 95 ∞ 表3-1 TOK-106 之組成物及特性 資料來源:奈米通訊﹝2﹞

used stripper Vacuum Pump steam Reclaim Strippe Waste Tank 薄膜蒸發器 蒸餾塔 精餾塔 Distillation column Rectifying column condenser condenser

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去光阻劑經過製程機台使用後回收之成份,主要分為三類:可回收利用之 去光阻劑、水、光阻及其他高溫加熱產生之分解及縮合物等,去光阻劑回 收系統之目的即為將使用後回收之去光阻劑中不純物分離去除,主要由薄 膜蒸發器(Thin Film Evaporator)、蒸餾塔(Distillation column)、精餾塔 (Rectifying column) 三大部分所串聯組成。圖 3-2 為本研究光電廠去光阻 劑回收系統之流程,茲說明如下:

1. 薄膜蒸發器(Thin Film Evaporator)單元:

製程設備排下之廢去光阻劑由暫存桶槽進入回收系統之薄膜蒸發器單 元(Thin Film Evaporator),在此單元光阻沸點較去光阻劑及水分高,故 並不蒸發而落至底部桶槽收集後排放至廢液桶槽,而去光阻劑及水分 沸 點 較 光 阻 低 屬 輕 沸 物 於 此 單 元 吸 收 熱 能 而 蒸 發 進 入 蒸 餾 塔 (Distillation column),故薄膜蒸發器單元在此主要功用為去除回收液中 之光阻成分。 2. 蒸餾塔(Distillation column)單元: 去光阻劑及水分吸收熱能而蒸發進入蒸餾塔,在本單元水分之沸點低 於去光阻劑故往上蒸發,並經冷凝器(condenser)冷凝收集至桶槽後排至 廢液桶槽,而去光阻劑沸點較水分高於此單元並不蒸發,仍以液態形 式 存 於 塔 底 , 並 利 用 泵 浦 (Pump) 輸 送 至 精 餾 塔 精 餾 , 故 蒸 餾 塔 (Distillation column)單元在此主要功用為去除回收液中之水分。

(54)

3. 精餾塔(Rectifying column) 單元:

經入此單元之去光阻劑已於前單元去除光阻及水分,但在高溫處理過 程去光阻劑可能因高溫加熱產生分解物及縮合物,故於本單元內去光 阻劑經加熱蒸發以氣態形式往塔頂流動並經冷凝器(condenser)冷凝收 集至桶槽後輸送至濃度調整系統(Stripper Mixing System)調整濃度至規 格內,而塔底利用為泵浦(Pump)定量回流至薄膜蒸發器或定量排至廢 液桶槽以控制高溫加熱產生之分解物及縮合物濃縮比。

4. 真空泵浦(Vacumm Pump)單元:

薄膜蒸發器(Thin Film Evaporator)、蒸餾塔(Distillation column)、精餾塔 (Rectifying column)運轉時需控制真空度,所依靠者為一台真空泵浦 (Vacumm Pump)。 3.2.2 去光阻劑回收系統回收率說明去光阻劑回收系統回收率說明去光阻劑回收系統回收率說明 去光阻劑回收系統回收率說明 去光阻劑回收系統之運轉效能評估是以回收率作為指標,圖3-3為本研 究案例之光電廠去光阻劑回收系統質量平衡示意圖,已使用之去光阻劑進 入回收系統,除於薄膜蒸發器單元排出廢液(主要含光阻及去光阻劑)及蒸 餾塔單元排水(含微量去光阻劑)外,會存在因冷凝器(condenser)未冷凝完 全遭真空泵浦(Vacuum pump)抽取之氣態損失,扣除以上三者所得即為去 光阻劑成品回收量。而回收率之計算公式為式子3-3所示:

(55)

Qs5 Recycle Ratio = × 100% Qs1 其中,Qs5:去光阻劑經回收系統回收之回收量。 Qs1:去光阻劑進入回收系統之進料量。 表3-2為本研究案例之光電廠去光阻劑回收系統質量平衡表,由表中可 知進料量為180kg/hr(去光阻劑密度以1g/cm3計算),回收之廢去光阻劑含水 量約為5%,光阻(photoresist, PR)含量約為1%,依據式子3-3計算回收系統之 回收率為86%。而又從表3-2內容可知薄膜蒸發器廢液排放量為12.5kg/hr, 約佔進料量180kg/hr之7%,且廢液中仍有10kg/hr之去光阻劑,佔總廢液量 12.5kg/hr之80%,這也是本研究為何選定薄膜蒸發器單元進行改善的原因。 (3-3)

(56)

Vacumm Pump氣 態 損 失 Qs4 Qs1 Qs5 Stripper 進 料 量 Stripper 回 收 量 Qs2 Qs3 薄 膜 蒸 發 器 單 元 排 液 蒸 餾 塔 單 元 排 液

SRS

SRS

SRS

SRS

圖 3-3 本研究光電廠 SRS 質量平衡示意圖

kg/hr

%

kg/hr

%

kg/hr

%

kg/hr

%

kg/hr

%

Stripper 169.2

94%

10

80%

0.375

5%

154.69 99.8%

-

-H

2

O

9

5%

0

0%

7.125 95%

0.31

0.2%

-

-PR

1.8

1%

2.5

20%

0

0%

0

0.0%

-

-Total

180

100%

12.5

100%

7.5

100%

155

100%

5

100%

排液單元

Waste water Reclaim stripper Vacumm Pump

氣態損失

表3-2 SRS質量平衡表

Item

薄膜蒸發器

蒸餾塔單元

-

(57)

3.3 薄膜蒸發器單元介紹

薄膜蒸發器單元介紹

薄膜蒸發器單元介紹

薄膜蒸發器單元介紹

3.3.1 薄膜蒸發器構造及原理薄膜蒸發器構造及原理薄膜蒸發器構造及原理薄膜蒸發器構造及原理 本研究光電廠去光阻劑回收系統中所使用之薄膜蒸發器為攪拌式薄膜 蒸發器,是一種在真空條件下利用攪拌機帶動刮板,將流體於罐體管壁形 成一薄膜,並利用熱源提供能量使流體蒸發之裝置。圖3-4為其構造圖,回 收液由原液進口送入,通過由馬達帶動迴轉中的分散板將其分散到圓筒狀 的加熱面上,由於重力作用液體會向下流動,同時迴轉中的刮板(Brush) 將液體均勻的分散在加熱面上,從而在加熱面上形成一個液狀薄膜。液狀 薄膜中的輕沸點物質(去光阻劑、水)因被加熱而快速蒸發,高沸點之光 阻沿著管壁流下(稱為濃縮液)並收集至一桶槽,此桶槽稱為濃縮液桶槽,而 濃縮液排液機制則藉由桶槽上之液位計感應液位,當桶槽液位達高液位設 定點Hi時,將利用高壓氮氣為動力源進行排液直至低液位設定點Lo。 3.3.2 薄膜蒸發器效能說明薄膜蒸發器效能說明薄膜蒸發器效能說明薄膜蒸發器效能說明 薄膜蒸發器主要之功用為去除去光阻回收廢液中之光阻,依表3-2 SRS 質量平衡表所示,去光阻回收廢液中之光阻濃度為1%,故薄膜蒸發器最高 效率應為99%。但由表3-2又可知薄膜蒸發器所排廢液除光阻外,尚包含去 光阻劑,故其效能除考量光阻去除量外,尚需考量未被蒸發之去光阻劑量,

(58)

原液進口 Steam 入口 加熱面 刮板(TEFLON 製) 濃縮液出口 Vapor 出口 分散板 加熱夾套 Steam Train 出口 濃縮桶槽 液位計 圖 3-4 本研究光電廠薄膜蒸發器構造圖

(59)

故本研究選擇以蒸發率作為薄膜蒸發器效能之評估指標。圖3-5為本研究光 電廠薄膜蒸發器單元質量平衡示意圖,除已使用之去光阻劑進入薄膜蒸發 器內外,另有一股由精餾塔回流之回流液,兩者相加為總進料量,扣除由 濃縮桶槽排出之廢液(主要含光阻及去光阻劑)則為蒸發量。薄膜蒸發器之蒸 發率為蒸發量除以總進料量,其計算公式為式子3-4所示: Qs7 (Qs1+Qs6-Qs2) 蒸發率= × 100%= × 100% (Qs1 + Qs6) (Qs1 + Qs6) 故我們只要可以得知去光阻劑進料量Qs1、精餾塔回流量Qs6及濃縮桶槽排出 之廢液量Qs2即可求得蒸發量,本研究光電廠現況為進料量為180kg/hr,精 餾塔回流量為30kg/hr,而平均每小時濃縮桶槽排出之廢液量為12.5kg.L/hr, 依據式子3-4計算蒸發率為94%,低於原設計值95%。 (3-4)

(60)

精餾塔 回流之 回流液 Qs6 Qs1 Qs7 Stripper 進料量 蒸發量 Qs2 薄膜蒸 發器單 元排液

薄膜蒸發器

薄膜蒸發器

薄膜蒸發器

薄膜蒸發器

圖 3-5 本研究光電廠薄膜蒸發器單元質量平衡示意圖

(61)

3.4 影響蒸發率之因子

影響蒸發率之因子

影響蒸發率之因子

影響蒸發率之因子

3.4.1 可控因子之篩選可控因子之篩選可控因子之篩選 可控因子之篩選

由井長慧等人文獻〔18〕得知影響攪拌式薄膜蒸發器(agitated thin film evaporator,ATFE)之性能因子為滯留時間、熱傳效果及質傳效果,滯留時 間為攪拌機轉速、動黏滯係數、靜黏滯係數、攪拌葉片直徑、流體密度、 蒸發器塔高之函數,而影響熱傳效率者為溫度差、攪拌機轉速、攪拌葉片 直徑、流體比熱、流體密度、進料流速、靜黏滯係數、蒸發器塔高,而質 傳係數為攪拌機轉速、攪拌葉片直徑、流體密度、靜黏滯係數、膜厚及擴 散係數之函數。綜合以上可知影響攪拌式薄膜蒸發器性能之變數因子為: a. 攪拌機轉速 b. 進料流量 c. 流體靜黏滯係數 d. 攪拌葉片直徑 e. 流體密度 f. 流體比熱 g. 蒸發器塔高 h. 薄膜厚度 i. 進料濃度

(62)

j. 溫度差 表 3-3 為本研究光電廠使用後去光阻劑回收廢液分析數據,由分析數 據得知使用後回收之去光阻劑中,光阻平均濃度為 0.77%,小於原廠設計 值 1%,水分平均濃度為 5.08%,與原廠設計值 5%相當,故回收廢液中扣 除不純物(光阻+水分)後之平均去光阻劑濃度高達 94.15%。另本研究案例 光電廠為維持進料流體之組成份濃度及性質穩定,設有一個 15 噸之回收 廢液儲槽,故可將組成份濃度變化對去光阻劑回收系統之影響減至最低。 綜合以上,由於回收廢液中之不純物濃度皆符合原廠設計且本研究案例光 電廠並無法控制進料流體之組成份濃度而是以 15 噸之回收廢液儲槽進行 緩衝,為使本研究單純化,故本研究後續之程序皆在以下之假設條件內進 行, a. 進料流體組成濃度不變。 b. 進料流體靜黏滯係數不變。 c. 進料流體密度不變。 d. 進料流體比熱不變。 e. 薄膜蒸發器內薄膜厚度不變。 以上假設可於後續確認實驗程序中驗證是否成立,若確認實驗實驗結果為 誤差率≦5%,代表實驗再現性佳,亦即本實驗無存在干擾因子或干擾因 子影響極小,則以上假設即成立。

(63)

採樣編號 水分濃度(%) 光阻濃度(%) Stripper濃度(%) 1 6.23 0.69 93.08 2 4.61 0.88 94.51 3 6.42 0.95 92.63 4 5.74 0.76 93.5 5 5.41 0.74 93.85 6 4.74 0.85 94.41 7 3.84 0.65 95.51 8 4.88 0.77 94.35 9 4.81 0.73 94.46 10 5.53 0.8 93.67 11 6.15 1.08 92.77 12 5.08 0.79 94.13 13 3.82 0.76 95.42 14 4.59 0.88 94.53 15 4.92 0.56 94.52 16 4.67 0.72 94.61 17 4.92 0.56 94.52 18 4.99 0.66 94.35 19 5.23 0.78 93.99 20 5.01 0.81 94.18 平均 5.08 0.77 94.15 表3-3 本研究光電廠去光阻劑回收廢液成分表

(64)

綜合以上,影響本研究光電廠之薄膜蒸發器性能之可控制因子可選定 為進料流量、攪拌機轉速及溫度差,而溫度差將取決於蒸氣之壓力,故本 研究選定進料流量、攪拌機轉速及蒸氣壓力作為可控制因子探討。 3.4.2 調整及量測設備調整及量測設備調整及量測設備調整及量測設備 表 3-4 為本研究實驗有關調整及量測設備說明,分述如下: 1. 轉速: 利用薄膜蒸發器減速馬達進行調整(如圖 3-6),調整方式為旋轉減速馬達變 速桿,變速桿上刻有刻度,目前刻度值為 4,經量測轉速為 58rpm,表 3-5 為刻度值與轉速對照表,由表可知,每當轉動變速桿上改變 1 個刻度,則 轉速約增減 10rpm,例如刻度 2 時,轉速為 40rpm;刻度 3 時,轉速為 50rpm; 而刻度 5 時,轉速則提升為 68rpm。而調整後仍需實際使用碼表量測,每 分鐘旋轉轉數,其精確度可達± 1rpm。 2. 進料量: 進料量可由回收系統控制盤直接設定流量後,由流量控制閥控制,流量計 表頭可直接顯示流量值(如圖 3-7),目前設定值為 180 L/hr,設定值之改變 最小單位為 1 L,依原廠資料顯示其精確度為±1%。 3. 蒸氣壓力: 蒸氣壓力可由蒸氣壓力調整閥(如圖 3-8)進行調整,利用旋轉螺絲可改變蒸

(65)

氣壓力,而其量測則使用一壓力表進行觀察,其精確度為± 0.2 kg/cm2, 目前設定為 4.2 kg/cm2,而本研究案例之光電廠薄膜蒸發器原廠設計最高 容許蒸氣壓力為 5.0 kg/cm2,回收系統最低容許蒸氣壓力為 4.0 kg/cm2,故 本研究後續蒸氣壓力之調整將落於 4.0 kg/cm2~5.0 kg/cm2。 4. 廢液排出量: 薄膜蒸發器之效能是以蒸發率作為評估指標,而蒸發率又與進料量、精餾 塔回流量及濃縮桶槽排出之廢液量有關,本研究濃縮桶槽排出之廢液量計 算為:每批排出之廢液量則以磁力式液位計設定高點(Hi)~設定低點(Lo), 可求得排液乙次為 50L。而另從監控電腦可監控得知排液乙批的時間,精 確度可至 0.01hr,故可計算每日排液次數,兩者相乘即可得知濃縮桶槽排 出之廢液量。

(66)

調整/量測項目 設備名稱 廠牌 型號 目前設定值 備註 調整/轉速 薄膜蒸發器轉動 馬達 TSUBAKIMO DK022FT 10VDF1-W 58rpm 轉速調整 20~120rpm 量測/轉速 碼表 - - - 精確度 ±1 rpm 調整/進料量 進料流量計 YOKOGAWA AE115SC-AK1- LZJ-D1DH/JF3/G11 180L/hr 流量調整 0~600L/Hr 量測/進料量 進料流量計 - - - 精確度 ± 1% 調整/蒸氣壓力 蒸氣壓力調整閥 Yoshitake GP-1000SS 4.2kg/cm2 壓力調整 3-5kg/cm2 量測/蒸氣壓力 壓力表 - - - 精確度 ± 0.2 kg/cm2 調整/廢液排出量 濃縮桶槽液位計 TOKYO KEISO FM-1237-9 設定高點(Hi)-設定低點(Lo) = 50L 液位計高度 L=630mm 量測/廢液排出乙 批時間 監控電腦 - - -精確度 ±0.01 hr 表3-4 本研究實驗調整及量測設備說明

(67)

刻 度 值 轉 速 ( r p m ) 0 2 3 1 3 2 2 4 0 3 5 0 4 5 8 5 6 8 6 7 9 7 9 0 8 1 0 2 9 1 1 4 1 0 1 2 6 表 3 - 5 減 速 馬 達 刻 度 轉 速 對 照 表 圖 3-6 本研究案例光電廠薄膜蒸發器轉動馬達

(68)

圖 3-8 本研究案例光電廠用蒸氣壓力調整閥 圖 3-7 本研究案例光電廠用進料流量計

(69)

3.5 因子水準設定

因子水準設定

因子水準設定

因子水準設定

在前章節本研究已選定進料流量、攪拌機轉速及蒸氣壓力作為控制因 子探討,在進料流量設定上,本研究案例之光電廠目前設定為 180 L/hr,由 於去光阻劑回收廢液量受製程產能影響,本研究案例之光電廠視產能大小 調整進料量,若去光阻劑回收廢液量小,則設定進料量為 160 L/hr,若去光 阻劑回收廢液量大,則設定進料量為 200 L/hr,故進料量因子可選用 160 L/hr、180 L/hr、200 L/hr 作為水準設定。 另在蒸氣壓力因子方面,目前設定為 4.2 kg/cm2,而本研究案例之光電 廠薄膜蒸發器原廠設計最高容許蒸氣壓力為 5.0 kg/cm2,回收系統最低容許 蒸氣壓力為 4.0 kg/cm2,故本研究蒸氣壓力因子可選擇蒸氣壓力 4.2 kg/cm2 及 5.0 kg/cm2作為水準設定。 在水準選定上較棘手的是轉速因子,目前設定為 58rpm,為避免於後續 田口實驗時造成水準選用錯誤,本研究先行針對轉速因子進行初步實驗, 以目前設定值 58rpm 往上調整,如表 3-5 所示轉速應為 68rpm,往下調整轉 速應為 50rpm,初步實驗結果如表 3-6 所示,由表中所知進料量與蒸氣壓力 並不改變仍為原設定值 180 L/hr 及 4.2 kg/cm2,轉速由 58rpm 調升為 68rpm 時,蒸發率會由原 94.05%降至 93.20%,轉速由 58rpm 調降為 50rpm 時,蒸 發率會由原 94.05%昇至 95.24%。圖 3-9 為初步實驗轉速與蒸發率關係圖, 由圖可知轉速降低則蒸發率有上升趨勢,故本研究為求得最佳蒸發率,在

(70)

ITEM

進料量

(L/hr)

蒸氣壓力

(kg/cm

2

)

轉速

rpm

精餾塔回流量

(L/hr)

每日進料量

(L/day)

濃縮液排放量

(L/day)

蒸發率%

1

180

4.2

50

30

5040

240.00

95.24%

2

180

4.2

58

30

5040

300.00

94.05%

3

180

4.2

68

30

5040

342.86

93.20%

表3-6 轉速因子初步實驗數據表

95.24% 94.05% 93.20% 93.00% 93.50% 94.00% 94.50% 95.00% 95.50% 45 50 55 60 65 70 轉速rpm 蒸 發 率 % 圖 3-9 初步實驗轉速與蒸發率關係圖

(71)

後續田口實驗轉速水準選定時,可由原設定值往下調降轉速,依據表 3-5 選定減速馬達刻度值 3 之 50rpm 轉速及刻度值 2 之 40rpm 轉速作為水準探 討,而非原先之 50rpm、58rpm 及 68rpm。綜合以上,各因子之水準設定整 理如表 3-7 所示。

3.6 直交表的選用

直交表的選用

直交表的選用

直交表的選用

在上章節,本研究已選定進料流量、轉速三水準及蒸氣壓力二水準進 行實驗,若以全因子實驗而言,需 21×32=18 組實驗,由於本研究希望比較 田口方法及全因子實驗法實驗結果差異性,故選用同樣 18 組實驗之 L18(21 ×37)直交表進行實驗配置,L18(21×37)直交表最多可容納之因子個數為 7 個, 但我們僅有三個控制因子分別為 a(代表蒸氣壓力)、b(代表攪拌機轉速)、c(代 表進料量),分別使用前三行,其餘四行則留空不用。本研究之因子水準實 驗組數配置如表 3-8 所示。

3.7 實驗執行與記錄

實驗執行與記錄

實驗執行與記錄

實驗執行與記錄

為盡量減低組成份濃度變化對去光阻劑回收系統之影響,本研究實驗 前儘量將已使用後之去光阻劑回收儲存於 15 噸之回收廢液儲槽內,以盡量 將進料組成性質變化縮至最小。前章節曾說明蒸發率之計算取決於進料 量、精餾塔回流量及濃縮桶槽排出之廢液量,本研究實驗約每六小時可得 到一筆數據,每天約可量得四筆數據,由於改變控制因子致使蒸發率變化

(72)

1 2 3 a 蒸氣壓力(kg/cm2) 4.2 5 -b 轉速(rpm) 40 50 58 c 進料量(L/hr) 160 180 200 水準 控制因子 表3-7 因子水準設定表 蒸氣壓力 (kg/cm2) 轉速 (rpm) 進料量 (L/hr) 1 4.2 40 160 2 4.2 40 180 3 4.2 40 200 4 4.2 50 160 5 4.2 50 180 6 4.2 50 200 7 4.2 58 160 8 4.2 58 180 9 4.2 58 200 10 5.0 40 160 11 5.0 40 180 12 5.0 40 200 13 5.0 50 160 14 5.0 50 180 15 5.0 50 200 16 5.0 58 160 17 5.0 58 180 實驗組別 因子 表3-8 本研究因子水準實驗配置表

參考文獻

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