臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
塑膠袋的發明是人類一項非常重要的科技革命，在近一百年來塑膠袋一
直是人們生活上或者工業用途產品的包裝，具防塵及防潮之優點，雖近代因
環保的問題而有許多限制塑膠袋的政策，但塑膠袋與紙袋或其他材料相比，
有質輕價廉且可節約能源等諸多優點，因而若要提倡簡樸生活，理應善用塑
膠袋，而非限制其使用才對。
塑膠袋材質可區分為低密度聚乙烯(LDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)，聚丙
烯(PP)等高分子聚合物藉由吹袋機所吹製而成的產品，塑膠薄膜在吹製過程中
主要參考有寬度及厚度兩項，尤其厚度部分於塑膠袋製成上佔相當重要的地
位。本研究是針對HDPE 吹袋機吹製薄膜過程中薄膜厚度量測的方式加以改
善，運用更有效率的量測模組取代傳統手持式量表厚度規的量測方式，預期
能減短調整薄膜厚度的時間，不良品改善率達30%以上進而提高生產效率。
經實驗結果證實採用本線上即時量測模組除可提高塑膠薄膜吹製過程中厚度
之精準度達6%～10%，同時可將機台調整時間減短10 分鐘以上，不良品改
善率可達52%。
關鍵字：塑膠吹袋機、薄膜厚度、厚度量測。

Abstract
The invention of plastic bag is a very important technology revolution in
human history. For a century, plastic bags have become convenient packing
product with the feature of dust-proof and moisture-proof in living or for the
industry. Although many policies limit the development of plastic bags due to
environmental protection, plastic bags have the feature of light and cheap
comparing to paper bags or other materials. Therefore, it is more important to
make good use of plastic bags than to limit the usage of plastic bags for simple
living.
The material of plastic bags is made by high molecular polymer and classified
into low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), and
PolyproPylene (PP)etc. based mostly on its density and branching. Its mechanical
properties depend significantly on variables such as the extent and type of
branching, the crystal structure and the molecular weight. The study aims to
improve the measurement of monitoring film thickness in the process of making
film for HDPE inflation machine. By applying efficient technique to replace
conventional manual measurement, it is expected to decrease the film thickness
adjusting time and reduce 30% of defect rate for product efficiency. The
experimental result proves that the proposed on-line measurement module can
improve the precision rate of plastic thickness to 6%~10% and reduce the size
adjusting time for more than 10 minutes. The defect improvement efficiency can
reach up to 52%.
Keyword: Inflation machine, Film thickness, Thickness measurement

目 錄
中文摘要............................................... i
英文摘要.............................................. ii
謝 誌................................................ iii
目 錄................................................. iv
圖目錄................................................ vi
表目錄................................................ ix
第一章 緒論............................................. 1
1-1 研究動機與目的....................................... 1
1-2 論文架構............................................ 2
第二章 塑膠吹袋機加工法簡介................................ 4
2-1 塑膠袋產業概況....................................... 4
2-2 塑膠的簡介.......................................... 5
2-3 傳統塑膠袋製程簡介................................... 11
2-4 傳統塑膠薄膜量測方法................................. 18
第三章塑膠薄膜量測系統之設計............................... 22
3-1 塑膠薄膜厚度感測器................................... 22
3-2 量測系統架構設計..................................... 27
第四章系統整合與實驗結果.................................. 38
4-1 系統整合........................................... 39
4-2 量測流程圖.......................................... 42
4-3 實際量測結果比較..................................... 44
第五章 結論............................................. 54
5-1 結論.............................................. 54
5-2 未來研究方向........................................ 55
參考文獻............................................... 56
vi
圖目錄
圖1-1 手持式量表厚度規.................................... 2
圖2-1 標識號碼1 是聚乙烯對苯二甲酸脂........................ 6
圖2-2 標識號碼2 是高密度聚乙烯............................. 7
圖2-3 標識號碼3 是聚氯乙烯................................ 8
圖2-4 標識號碼4 是低密度聚乙烯............................. 8
圖2-5 標識號碼5 是聚丙烯................................. 9
圖2-6 標識號碼6 是聚苯乙烯............................... 10
圖2-7 標識號碼7 是其他塑膠............................... 10
圖2-8 塑膠粒子倒入進料斗內............................... 12
圖2-9 長型轉動式螺桿傳送模頭.............................. 12
圖2-10 空壓設備由下往上使塑料吹成圓柱體具有未定型厚度的塑膠..... 13
圖2-11 調整空壓的進氣量可決定吹出塑膠袋寬度................. 14
圖2-12 主機出料速度搭配引取輪速度拉伸薄膜決定厚度............. 14
圖2-13 主機出料速度搭配風盤冷卻控制冷卻線.................... 15
圖2-14 HDPE 吹袋機基本構造圖............................. 16
圖2-16 手持式量表厚度規測量位置........................... 18
圖2-17 手持式量表厚度規測量方式........................... 19
圖2-18 計數器.......................................... 20
圖3-1 GT2 高精度接觸式數位感測器.......................... 24
圖3-2 滾輪式感測頭...................................... 25
圖3-3 塑膠薄膜厚度量測模組結構圖........................... 26
圖3-4 GT2 高精度接觸式數位感測器量測點位置構造圖.............. 26
圖3-5 顯示系統架構...................................... 27
圖3-6 HMI 人機介面顯示操作系統............................ 32
圖3-7 量測點位置圖...................................... 36
圖3-8 量測點位置放大圖................................... 36
圖3-9 GT2 高精度接觸式數位感測器實際完成圖.................. 36
圖3-10 設計完成之人機介面................................ 37
圖3-11 電控系統圖...................................... 37
圖3-12 量測示意圖...................................... 38
圖4-1 本量測模組之實際安裝完成圖.......................... 39
圖4-2 底座及滑軌....................................... 40
圖4-3 滑座............................................ 40
圖4-4 調整GT2 感測頭................................... 41
圖4-5 控制箱安裝位置.................................... 41
圖4-6 量測流程圖....................................... 42
圖4-7 手持式量表厚度規精度0.01mm......................... 45
圖4-8 感測器作無料歸零.................................. 46
圖4-9 滾軸偏差度平均為25μm.............................. 46
圖4-10 實測四層薄膜厚度................................. 47
圖4-11 厚度30μm 之厚度調整變化表......................... 51
圖4-12 電腦軟體收集即時厚度曲線表......................... 51

表3-1 各種感測器價格及精度比較表......................... 23
表3-2 GT2 –H12 感測頭規格表........................... 29
表3-3 GT2 –71N 放大器模組規格表........................ 30
表3-4 研華 WebOP 系列 工業級可程式人機界面................ 31
表3-5 主機功能規格.................................... 33
表3-6 主機通訊板/模組功能規格........................... 34
表4-1 公式換算厚度、長度、重量........................... 44
表4-2 30μm 厚度各種厚度量測方式比較表..................... 48
表4-3 25μm 厚度各種厚度量測方式比較表..................... 49
表4-4 35μm 厚度各種厚度量測方式比較表..................... 50
表4-5 更改尺寸所需時間................................. 53
表4-6 不良品改善率.................................... 53

參考文獻
[1] 鄭建南，臺灣地區民生用塑膠製品物質流分析，碩士論文--國立臺北大學
自然資源與環境管理研究所碩士在職專班，2006。
[2] 陳亭秀 等，高分子工業年鑑，經濟部技術處發行，工研院經資中心出版，
2003。
[3] 羅大偉，押出吹袋模頭之電腦輔助設計，國立交通大學應用化學研究所，
1997。
[4] 方冠中，經濟全球化下台灣塑膠企業，台灣大學國家發展研究所碩士論
文，2002。
[5] 黃進為，轉變中的台灣石化工業，台北，紅螞蟻圖書有限公司，2007。
[6] 行政院，中部高科技產業新聚落方案，2009。
[7] 行政院環保署，垃圾分類回收標誌。
[8] 賴東輝，單螺桿押出機模頭溫度控制之研究，國立清華大學動力機械研究
所碩士論文，1992。
[9] 黃金吉，塑膠押出薄膜成型製程之研究，逢甲大學材料與製造工程所碩士
論文，2010。
[10] 許哲維，單螺桿塑化押出程序之三維分析，國立清華大學化學工程學系
碩士論文，2000。
57
[11] 康晉嘉，薄膜押出製程原理與技術入門,塑膠中心初版，2000。
[12] Peter J. Gietman, Jr, Plastic bag making machine, Feb. 1987.
[13] Steven Ausnit, Method and apparatus for making reclosable bags with
fastener strips in a form fill and seal machin, Jan. 1990.
[14] Gilmore T. Schjeldahl, Reciprocally moving hot-wire for bag making
machine, Mar. 1982.
[15] 潘浙楠、李文瑞，品質管理，華泰書局，2002。
[16] 行政院環保署，購物用塑膠袋現場稽查標準作業程序，2003。
[17] 王培仁，吹製型胚之控制及量測整合系統研究，清華大學動力機械工程
系碩士論文，1998。
[18] 柯明宇，具線上厚度量測之雷射量測系統開發，虎尾科技大學機械設計
工程研究所碩士論文，2012。
[19] 胡智凱，封閉式超音波感測器之設計與有限元素模擬，台灣大學土木工
程學研究所碩士論文，2007。
[20] 台灣基恩斯股份有限公司高精度接觸式感測器GT2 系列，2012。
[21] 研華股份有限公司WebOP 系列 工業級可程式人機界面，2010。
[22] 永宏電機股份有限公司FBs-PLC 系列，2011。