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研究生:劉哲齊
研究生(外文):Che-Chi,Liu
論文名稱:熱塑性彈性體液體輔助射出成型應用之研究
論文名稱(外文):A Study of the Water Assisted Injection Molding of Thermoplastic Elastomers
指導教授:劉士榮劉士榮引用關係
指導教授(外文):Shih-Jung Liu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:液體輔助射出成型熱塑性彈性體液體穿透長度
外文關鍵詞:water assisted injection moldingthermoplastic elastomerswater penetration lengths
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本研究著重於利用液體輔助射出成型時,以兩種不同硬度(30N、63N) 熱塑性彈性體探討在長管件及粗厚管件殘留壁厚分佈及偏心情形,並與氣輔射出件進行比較。因為液輔具有水之不可壓縮的特性,大出水量能有較好穿透推動能力,可改善現有設備製作粗厚或大型件之限制。利用單一參數法探討各參數對掏空率、偏心率等影響,由單一參數實驗得知,較軟的熱塑性彈性體(30N)在長管件的主要影響參數為延遲時間、液體壓力;較硬的熱塑性彈性體(63N)在長管件的主要影響參數為射膠溫度、延遲時間。不同硬度的熱塑性彈性體在液輔掏空率都較氣輔好;不論液輔或氣輔對於不同硬度的熱塑性彈性體的偏心情形皆很明顯。
另外應用於粗厚管件時,液輔射出成型能達到良好的掏空行為及明顯的偏心情形,最終以射出機噸數不足無法提供更多熔膠之主因,造成吹穿無法成型。
The objective of this study was to manufacture thermoplastic elastomer tubes by a novel water assisted injection molding method and to experimentally investigate the effects of various processing parameters on the molded parts quality. Styrene-ethylene/butylene-styrene (SEBS) compounds based thermoplastic elastomers were used for all the experiments. Experiments were carried out on a lab-developed water assisted injection-molding system, which included a water pump, a water injection pin, a water tank equipped with a temperature regulator, and a control circuit. After molding, the lengths of water penetration as well as the hollowed core ratios in molded tubes were measured. The effects of different processing parameters on the lengths of water penetration were determined. It was found that the shrinkage rate and the viscosity of the elastomer materials, and the void shapes of the hollowed cores mainly determined the water penetration lengths in molded products. In addition, a comparison has been made between the parts molded by water assisted injection molding and gas assisted injection molding. It was found that water assisted injection molded parts mold parts with less residual wall thickness distributions along the water channel. The cycle time for water assisted injection molded parts was shorter than that of gas assisted injection molded parts.
授權書………………………………………………………………………………… iii
誌謝…………………………………………………………………………………… iv
中文摘要……………………………………………………………………………… v
英文摘要………………………………………………………………………………vi
目錄……………………………………………………………………………………vii
圖目錄…………………………………………………………………………………ix
表目錄…………………………………………………………………………………xii

第一章 導論……………………………………………………………………………1
1.1 塑膠材料………………………………………………………………………1
1.2 射出成型技術…………………………………………………………………2
1.3 氣體輔助射出成型……………………………………………………………5
1.3.1 氣體輔助射出成型之原理………………………………………………………5
1.3.2 液體輔助射出成型之優點及缺點………………………………………………8
1.4 液體輔助射出成型……………………………………………………………9
1.4.1 液體輔助射出成型之原理………………………………………………………10
1.4.2 液體輔助射出成型之優點及缺點………………………………………………11
1.4.3 液體輔助射出成型之預期應用範圍……………………………………………12
1.4.4 液體輔助射出成型目前遭遇的問題與限制……………………………………13
1.4.5 液體輔助射出成型目前發展概況………………………………………………13
1.5 研究動機………………………………………………………………………14
1.6 研究目標………………………………………………………………………15
1.7 論文架構………………………………………………………………………16
第二章 文獻回顧…………………………………………………………………………17
2.1 液體輔助射出成型相關文獻…………………………………………………………17
2.2 氣體輔助射出成型相關文獻…………………………………………………………18
2.3 文獻總結………………………………………………………………………………20
第三章 實驗材料及設備……………………………………………………... 21
3.1 實驗描述……………………………………………………………… 21
3.2 實驗設計……………………………………………………………… 21
3.2.1實驗模具設計製作..…………………………………………….... 21
3.2.2 實驗水針設計製作.…………………………………………...... 25
3.3實驗材料…….………………………………………………………… 27
3.4實驗設備及規格.……………………………………………………… 28
第四章 實驗方法……………………………………………………............... 32
4.1實驗架設……….……………………………………………………… 32
4.2單一參數實驗…………………………………………………….…… 33
4.3液輔及氣輔對於長管件之探討………………………………………. 34
4.3液輔對於粗厚管件之探討……………………………………………. 38
4.4實驗流程及注意事項…………………………………………………. 40
第五章 實驗結果與討論……..……………………………….……………… 43
5.1概論………………………………………………………….………… 43
5.2長管件30N單一參數實驗結果.…………….……………………….. 44
5.3長管件63N單一參數實驗結果.…………….……………………….. 53
5.4液輔及氣輔長管件之掏空率與偏心率比較………………………..... 62
5.5不同短射尺寸對穿透長度與掏空率的影響…………………………. 70
5.6粗厚管件對掏空率與偏心率的影響…………………………………. 72
第六章 結論與未來發展………………………..………………………..…... 76
6.1結論…………………………………………….……………….…....... 76
6.2未來發展方向…………………………….……………………......….. 77
參考文獻………………………………………………………..………….…… 78


圖目錄
圖1-1 射出成型流程示意圖…………………………………………….……. 4
圖1-2 氣體輔助射出成型之示意圖……………………………………...…... 5
圖1-3 氣體推動熔膠過程示意圖…………………………………………….. 7
圖1-4 液體輔助射出成型示意圖……………………………………………… 10
圖1-5 各種液體輔助射出成型方式………………………………………..... 11
圖3-1 模穴設計詳圖(長管件)……………………………………………….. 22
圖3-2 模穴設計詳圖(粗厚管件)…………………………………………….. 23
圖3-3 實驗模具實體圖(長管件)……………………………………….……. 23
圖3-4 實驗模具實體圖(粗厚管件)……………………………………….…. 24
圖3-5 水(氣)針埋設位置….…………………………………………………. 24
圖3-6 新水針設計圖………………………………………..……………...… 25
圖3-7 粉末冶金燒結50倍率照片…………………………………………. 26
圖3-8 舊水針設計圖………………………………………………...……….. 26
圖3-9 新舊水針實體圖.………………………………………………...……. 26
圖3-10 熱塑性彈性體化學式………………………………………...……….. 27
圖3-11 熱塑性彈性體剪切率與黏度關係圖………………………………... 27
圖3-12 台中精機Victor-7000/Vs-80型射出機………………………... 28
圖3-13 循環式模溫機………………………………………………....…... 29
圖3-14 烘料機………………………………………………………………..... 29
圖3-15 氣體輔助射出設備…………………………………………………... 30
圖3-16 液體輔助射出設備…………………………………………………..... 30
圖 4-1 實驗架設示意圖……………………………………………………... 32
圖4-2 掏空面積示意圖…………………………………………………..... 35
圖4-3 偏心示意圖……………………………………….………………..... 35
圖4-4 長管件切片示意圖…………………………………………………..... 37
圖4-5 粗厚管件切片示意圖…………………………………………….…... 39
圖4-6 整體實驗流程圖………………………………………………….…... 41
圖4-7 射出成型實驗流程圖….……………………………………………... 42
圖5-1 長管件成品實體圖……..………………………………………………. 43
圖5-2 射膠溫度與偏心率關係圖(30N) ……..……………………………..… 46
圖5-3 射膠溫度與掏空率關係圖(30N) ……..……………………………..… 46
圖5-4 模具溫度與偏心率關係圖(30N) ……..……………………………..… 47
圖5-5 模具溫度與掏空率關係圖(30N) ……..……………………………..… 47
圖5-6 液體溫度與偏心率關係圖(30N) ……..……………………………..… 48
圖5-7 液體溫度與掏空率關係圖(30N) ……..……………………………..… 48
圖5-8 液體壓力與偏心率關係圖(30N) ……..……………………………..… 49
圖5-9 液體壓力與掏空率關係圖(30N) ……..……………………………..… 49
圖5-10 延遲時間與偏心率關係圖(30N) ……..……………………………..… 50
圖5-11 延遲時間與掏空率關係圖(30N) ……..……………………………..… 50
圖5-12 保壓時間與偏心率關係圖(30N) ……..……………………………..… 51
圖5-13 保壓時間與掏空率關係圖(30N) ……..……………………………..… 51
圖5-14 短射尺寸與偏心率關係圖(30N) ……..……………………………..… 52
圖5-15 短射尺寸與掏空率關係圖(30N) ……..……………………………..… 52
圖5-16 射膠溫度與偏心率關係圖(63N) ……..……………………………..… 55
圖5-17 射膠溫度與掏空率關係圖(63N) ……..……………………………..… 55
圖5-18 模具溫度與偏心率關係圖(63N) ……..……………………………..… 56
圖5-19 模具溫度與掏空率關係圖(63N) ……..……………………………..… 56
圖5-20 液體溫度與偏心率關係圖(63N) ……..……………………………..… 57
圖5-21 液體溫度與掏空率關係圖(63N) ……..……………………………..… 57
圖5-22 液體壓力與偏心率關係圖(63N) ……..……………………………..… 58
圖5-23 液體壓力與掏空率關係圖(63N) ……..……………………………..… 58
圖5-24 延遲時間與偏心率關係圖(63N) ……..……………………………..… 59
圖5-25 延遲時間與掏空率關係圖(63N) ……..……………………………..… 59
圖5-26 保壓時間與偏心率關係圖(63N) ……..……………………………..… 60
圖5-27 保壓時間與掏空率關係圖(63N) ……..……………………………..… 60
圖5-28 短射尺寸與偏心率關係圖(63N) ……..……………………………..… 61
圖5-29 短射尺寸與掏空率關係圖(63N) ……..……………………………..… 61
圖5-30 液輔與氣輔掏空率比較實體圖(30N) ……..………………………….. 64
圖5-31 液輔30N液體掏空面積分佈圖……..………………………………… 65
圖5-32 氣輔30N氣體掏空面積分佈圖……..………………………………… 66
圖5-33 液輔63N液體掏空面積分佈圖……..………………………………… 67
圖5-34 氣輔63N氣體掏空面積分佈圖……..………………………………… 68
圖5-35 液輔與氣輔偏心率比較圖……………………………………………....69
圖5-36 液輔與氣輔掏空率比較圖……………………………………………....69
圖5-37 粗厚管件成品實體圖……………………………………………………73
圖5-38 粗厚管件成品剖面圖……………………………………………………73
圖5-39 粗厚管件掏空實體圖……………………………………………………74
圖5-40 粗厚管件偏心率圖………………………………………………………75
圖5-41 粗厚管件掏空率圖………………………………………………………75








表目錄
表4-1 單一參數實驗參數表【30N】……………………………………33
表4-2 單一參數實驗參數表【63N】……………………………………34
表4-3 【液輔】長管件實驗參數表【30N】………………………….. 36
表4-4 【氣輔】長管件實驗參數表【30N】………………………….. 36
表4-5 【液輔】長管件實驗參數表【63N】………………………….. 36
表4-6 【氣輔】長管件實驗參數表【63N】………………………….. 36
表4-7 長管件代號與穿透長度位置表………………………………………….. 37
表4-8 【液輔】粗厚管件實驗參數表【63N】………………………. 38
表4-9 粗厚管件代號與穿透長度位置表……………………………………….. 39
表5-1 液輔30N位置-掏空面積分佈表……………………………………… 65
表5-2 氣輔30N位置-掏空面積分佈表……………………………………… 66
表5-3 液輔63N位置-掏空面積分佈表……………………………………… 67
表5-4 氣輔63N位置-掏空面積分佈表……………………………………… 68
表5-5 不同短射尺寸與穿透長度關係表…………………………………… 71
表5-6 不同短射尺寸與掏空率關係表……………………………………….. 71
參考文獻
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