臺灣博碩士論文加值系統

本論文針對塑膠瓶蓋在射出成型過程中，可能影響其成型收縮率的製程參數提出討論，並進一步探究瓶蓋螺紋之密封配合情形。論文中包含一組具內螺紋瓶蓋模具之設計與製造，在分別使用聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)為塑料的條件下，進行射出成型實驗，再將實驗所得結果，與電腦輔助工程分析(CAE)軟體模擬射出成型之分析結果作比較。在密封配合部分，研究中亦實際設計製造一組具外螺牙配合件之模具，在使用低密度聚乙烯(LDPE)為材料的條件下，進行射出成型實驗，並將所得成品與瓶蓋作密封配合。由於所使用之射出成型模具均以絞牙脫模法脫模，因此在模具構造上均較一般脫模法複雜；故研究中亦從實際之模具設計與製造經驗，以歸納法歸納出採用絞牙脫模法脫模時，在模具設計上所必須注意的設計重點，提供參考。

Several processing parameters which may cause the shrinkage of plastic bottle cap in injection molding are investigated, and three types of polymers including polypropylene, high-density polyethylene, and low-density polyethylene are used in experiment. CAE analysis software is also applied here to predict the process behavior in order to compare with situations resulting from injection molding experiment.
Outer screw thread parts with different dimensions are produced for close-fitting to bottle cap that is made of low-density polyethylene. Also the technique of formation and unscrewing of a plastic part with screw threads in an injection mold are studied, and two injection mold equipped with a chain-to-chain wheel unscrewing mechanism are designed and made . One is for producing bottle caps with inner screw threads, the other is for outer screw thread parts.

第一章 射出成型之簡介----------------------------1
1.1 射出製程-----------------------------------1
1.2 保壓製程-----------------------------------3
1.3 冷卻製程-----------------------------------4
1.4 具螺牙塑膠製品之脫模法簡介-----------------5
1.1.1 鏈條絞牙脫模法------------------------6
1.1.2 斜度絞牙脫模法------------------------7
1.1.3 中環板拍擊法--------------------------8
1.1.4 蝸桿蝸輪脫模法------------------------9
1.5 相關之研究--------------------------------10
1.6 研究目的----------------------------------13
第二章 影響瓶蓋成型收縮率之因素------------------14
2.1 塑料之成型收縮率--------------------------15
2.2 受塑料本身特性影響所形成的收縮------------15
2.3 受模具設計影響所形成的收縮----------------17
2.4 受製程控制參數影響所形成的收縮------------20
2.4.1 射出速度對收縮率的影響----------------21
2.4.2 保壓壓力對收縮率的影響----------------22
2.4.3 保壓時間對收縮率的影響----------------23
2.4.4 冷卻時間對收縮率的影響----------------23
2.4.5 模具溫度對收縮率的影響----------------24
2.4.6 熔膠溫度對收縮率的影響----------------25
第三章 模具之設計與製造--------------------------26
3.1 瓶蓋之射出成型模具------------------------26
3.1.1 模具底座------------------------------26
3.1.2 成型單元------------------------------27
3.1.3 廢料移除單元--------------------------29
3.1.4 聯動系統------------------------------29
3.1.5 頂出脫模系統--------------------------30
3.1.6 其他零配件----------------------------31
3.2 外螺牙配合件之射出成型模具----------------32
3.2.1 模具底座------------------------------32
3.2.2 成型單元------------------------------33
3.2.3 頂出脫模系統--------------------------34
3.3 模具設計上之缺失探討----------------------36
3.3.1 瓶蓋模具之缺失------------------------36
3.3.2 外螺牙配合件模具之缺失----------------36
3.3.3 兩組模具之共同缺失--------------------37
第四章 電腦輔助工程分析軟體之模擬----------------38
4.1 C-MOLD軟體模擬瓶蓋之射出成型--------------39
4.1.1 射膠速度與收縮率的關係----------------40
4.1.2 保壓壓力與收縮率的關係----------------41
4.1.3 模具溫度與收縮率的關係----------------41
4.1.4 熔膠溫度與收縮率的關係----------------42
4.1.5 瓶蓋成品之溫度分佈圖------------------42
4.1.5.1 聚丙烯瓶蓋之溫度分佈圖------------43
4.1.5.2 低密度聚乙烯瓶蓋之溫度分佈圖------45
4.1.5.3 高密度聚乙烯瓶蓋之溫度分佈圖------46
4.2 C-MOLD軟體模擬外螺牙配合件之射出成型-------47
4.2.1 外螺牙配合件成品之溫度分佈圖-----------48
第五章 實驗之結果與討論-------------------------- 51
5.1 瓶蓋射出成型收縮率之量測-------------------51
5.1.1 實驗(一)：聚丙烯(PP)瓶蓋之射出成型-----53
5.1.2 實驗(二)：低密度聚乙烯(LDPE)瓶蓋之
射出成型------------------------------ 56
5.1.3 實驗(三)：高密度聚乙烯(LDPE)瓶蓋之
射出成型------------------------------ 57
5.1.4 CAE軟體模擬分析與實驗之結果比較------- 58
5.2 瓶蓋之密封配合-----------------------------59
5.3 實驗之量測誤差分析-------------------------61
5.3.1 材料之剛性誤差-------------------------61
5.3.2 檢測誤差-------------------------------62
第六章 結論與建議-------------------------------- 63

1.Rubin,I.I.,Injection Molding: Theory and Practice. SPE Monographs,Wiley,New York,1973.
2.”射出成型機手冊”, 塑膠世界雜誌社, pp.2-23,1997.
3.李清貴,”具內螺紋塑膠瓶蓋之射出成型”,國立中興大學碩士論文,pp.36-43,1998.
4.徐昌煜,”以電腦輔助工程〈CAE〉的觀點看外觀問題”, 經濟部工業局八十八年度工業技術人才培訓計劃講義─從ANTEC’99看塑膠材料與加工技術最新發展技術, pp.2-24,1998.
5.Malguarnera, S. C., ” Weld Lines in Polymer Processing ” , Polym. Plast. Technol. Eng., Vol.18, No.1, pp.1-45,1982.
6.Krueger, W.L. and Tadmor, Z., ”Injection Molding into a Rectangular Cavity with Inserts”, Polym. Eng. Sci., Vol.20, No.6, pp.426-431,1980.
7.Edward,M.,”Weld-Line Fracture in Molded Parts”, Plast. Eng., pp.66-69, October, 1973.
8.Isayev, A. I. and Hariharan, T., “Volumetric Effects in the Injection Molding of Polymerss”, Polym. Eng. Sci., Vol. 25, No. 5, pp.271-278, 1985.
9.Siegmann, A., Buchman, A. and Kenig, S., ”Residual Stresses in Polymers Ⅲ: The Influence of Injection-Molding Process Condition”, Polym. Eng. Sci., Vol.22, pp.560-567,1982.
10.Shia-Chung Chen , Yung-Cheng Chen , Nien-Tien Cheng, ”Study of the Compressible, Viscoelastic Polymer Melt Flow and Flow Residual Stress Development During Post-Filling Process” ,Chung Yuan Journal Vol. XX, pp.119-127,1991.
11.G.D.Gilmore, R.S.Spencer, ”Role of Pressure, Temperature, and Time in the Injection Molding Process”, Modern Plastics, pp.143-150,1950.
12.李長聲, 沈永康, 陳明政, ”平行模穴充填過程黏性流體自由表面之研究”, 國立台灣大學工程學刊,第六十二期, pp.1-19, 1994.
13.W. Rose, “Fluid-fluid interfaces in steady motion”, Nature, Vol. 191, pp.242-243, 1961.
14.White, J. L., and Dee, H. B., ”Flow Visualization for Injection Molding of Polyethylene and Polystyrene melts”, Polym. Eng. Sci., Vol. 14, No. 3, pp.212-221, 1974.
15.Boundy, R. H. and Boyer, R. F., Styrene: Its Polym., Copolymers and Derivatives, Reinhold, New York, pp. 490-492, 1952.
16.Liang, J. Z., Tang, C. Y. and Man, H. C., “Flow and Mechanical Properties of Polypropylene / Low Density Polyethylene Blends”, J. Materials Processing Tech., Vol. 66, pp.158-164, 1997.
17.Rizzo, G. and Spadaro, G., “Necking Behavior of Low-Density Polyethylene-Isotactic Polypropylene Blends: A Morphological Investigation”, Polym. Eng. Sci., Vol. 24, pp.265-267, 1984.
18.Nielsen, L. E., Mechanical Properties of Polymers and Composites, Marcel Dekker, New York, 1974.
19.張榮語,”射出成型模具設計─操作實務”,高利圖書有限公司, pp.5-58,1995
20.陳世春編著,”塑膠物性入門”,復漢出版社,台南, pp.209-231. 1997.
21.”射出成形不良對策”,塑膠世界雜誌社, pp.11-41, 1994.
22.周文祥譯,”C-MOLD射出成型模具設計”,文京圖書有限公司,台北, pp.63-180,1999.
23.張榮語,”射出成型模具設計─材料特性”,高利圖書有限公司, pp.23-36,1995.
24.楊軍等,”聚丙烯結晶過程及晶型生成與轉變”,高分子工業, No.76, pp.38-44, 1998.
25.Anil Prasad, ”Injection Mold Coolant Line Design Can Determine Mold Cycling Efficiency”, Plastics Design & Processing, pp.9-11, 1976.
26.張榮語,”射出成型模具設計─模具設計”,高利圖書有限公司, pp.61-125,1995.
27.曹丙丁,”塑膠射出成型品收縮與翹曲變形之整合性理論研究”,國立清華大學博士論文, pp.9-37,1994.