臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
當塑膠產品的發展越來越輕薄短小時，人們對其強度與品質的要求以及相關的影響因子也越來越重視，而「縫合線」即是其中一項主要的因子。為了探討縫合線對薄殼塑膠產品品質及強度的影響，本研究即以ABS工程塑膠為對象，針對其在薄殼成型時，不同厚度及不同製程條件下所產生的縫合線成品，進行符合ASTM標準的拉伸試驗與機械性質方面的比較研究。
本研究係利用迴歸分析法，參考Kim和Suh所建立的高分子縫合線鍵結強度理論模型，但考慮其為與厚度、料溫、模溫、保壓壓力、射出速度等製程參數有關，以更符合真正成型的狀況，因此而推導出一新的半經驗公式，可以與實際實驗的結果吻合；這是首次將縫合線理論用在ABS的薄殼產品上，也是預測、分析薄殼產品強度研究上的一項新的進展與貢獻。
本研究的結果並顯示，在製程參數對成品強度與健結度的影響程度上，與其他使用不同塑膠材料或較厚成品的研究比較，有大體相同的理論驅勢，但也有因本研究成品較薄及使用ABS所造成的差異，可以提供本領域業者在發展精密薄殼射出成型技術時，改善產品品質之參考。

Abstract
The location and the strength of weld-line have become an important issues in injection molding industry, especially the plastic products are tend be light-weight and thin wall structures. To improve mechanical quality of products and predict the strength of weld-line, this study focuses on molding parameters, mechanical properties and degree of bonding for Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer (ABS) material various thickness and manufacturing processing parameters. The tensile strength, which follows the ASTM standard in order to compare with the mechanical properties with different manufacturing processing parameters, of the ABS specimens were investigated.
According to theoretical polymer strength of weld-line model, proposed by Kim＆Suh, the semi-empirical equation, which includes the processing parameters, such as thickness, material temperature, mold temperature, packing pressure and injection velocity, is derived and compared with the experimental results. The primary results indicate that the semi-empirical equation can predict the mechanical properties at thin-wall injection molding product well.
Generally current study results are similar to other studies with different material. And the diversity can provide a general design methodology in product design to develop a thin-wall injection molding products in ABS material.

目 錄
中文摘要…………………………………………………………………I
英文摘要…………………………………………………………………II
誌謝………………………………………………………………………III
目錄………………………………………………………………………IV
表目錄……………………………………………………………………VI
圖目錄……………………………………………………………………VII
第一章：緒論……………………………………………………………1
1-1 前言…………………………………………………………………1
1-2 薄殼射出成型製程簡介……………………………………………2
1-2-1 薄殼射出成形的優點……………………………………………3
1-2-2 薄殼射出成型容易遭遇的問題…………………………………4
1-2-3 薄殼射出成形品機械性質探討…………………………………5
1-3 文獻回顧……………………………………………………………6
1-4 研究動機與目的……………………………………………………9
1-5 本文架構……………………………………………………………10
第二章：試驗方法………………………………………………………15
3-1 實驗用設備及儀器…………………………………………………15
3-2 材料種類及特性……………………………………………………18
3-3 成型條件……………………………………………………………18
3-4 機械性質測試………………………………………………………19
第三章：縫合線的基本理論……………………………………………28
3-1 前言…………………………………………………………………28
3-2 影響縫合線強度之原因……………………………………………28
3-3 縫合線強度理論模型………………………………………………29
3-3-1 縫合線強度理論公式之推導……………………………………29
3-3-2 縫合線強度之理論模型修正……………………………………34
3-3-3 縫合線強度半經驗公式之推導…………………………………34
第四章：製程參數對於ABS薄殼成品的影響……………………………40
4-1 製程參數對於無縫合線成品強度之影響…………………………40
4-2 製程參數對於有縫合線成品強度之影響…………………………42
4-3 製程參數對於鍵結度之影響………………………………………44
4-4 兩種拉伸試片於斷裂處之比較……………………………………45
4-5 結論…………………………………………………………………46
第五章：半經驗公式之應用……………………………………………59
5-1 半經驗公式之修正與應用…………………………………………59
5-2 半經驗公式之誤差…………………………………………………60
5-3 結論…………………………………………………………………61
第六章：結論與未來發展方向…………………………………………76
6-1 結論…………………………………………………………………76
6-2 未來發展與展望……………………………………………………77
參考文獻…………………………………………………………………79
附錄A、ABS材料性質的推導……………………………………………82
附錄B、符號說明…………………………………………………………86
作者簡歷…………………………………………………………………88
表目錄
表1-1傳統射出成型和薄殼射出成型的比較……………………………13
表1-2薄殼射出成型應用趨勢……………………………………………13
表2-1拉伸試片厚度2.5、1.2、1.0及0.8㎜流長比……………………21
表2-2薄殼拉伸試片厚度射出成型製程條件……………………………21
表4-1薄殼射出成型品拉伸強度(無縫合線)……………………………48
表4-2薄殼射出成型品拉伸強度(有縫合線)……………………………48
表4-3薄殼射出成型品之鍵結度…………………………………………49
表4-4不同厚度的楊氏係數比較…………………………………………49
表5-1不同厚度的射出壓力與鍵結時間…………………………………63
表5-2厚度0.8㎜試片的誤差值…………………………………………63
表5-3厚度1.0㎜試片的誤差值…………………………………………64
表5-4厚度1.2㎜試片的誤差值…………………………………………64
表5-5厚度2.5㎜試片的誤差值…………………………………………65
圖目錄
圖1-1射出壓力對流動長度關係圖…………………………………14
圖1-2熔膠速度對壓力梯度的關係圖………………………………14
圖2-1台中精機 VS-100薄殼射出成型機…………………………22
圖2-2模溫機…………………………………………………………22
圖2-3除濕乾燥機……………………………………………………23
圖2-4除濕乾燥關係圖………………………………………………23
圖2-5監控系統架構圖………………………………………………24
圖2-6油壓缸壓力計…………………………………………………24
圖2-7射嘴壓力計……………………………………………………25
圖2-8模穴壓力計……………………………………………………25
圖2-9 拉伸試驗之測試裝置…………………………………………26
圖2-10拉伸試片模模具圖……………………………………………26
圖2-11拉伸應力－應變圖……………………………………………27
圖3-1不同成型狀況影響縫合線強度………………………………38
圖3-2在交接面不同之鍵結情形……………………………………38
圖3-2Fick’s Law質量自我擴散示意圖……………………………39
圖4-1在不同料溫的拉伸強度(無縫合線)……………………………50
圖4-2在不同模溫的拉伸強度(無縫合線)……………………………50
圖4-3在不同保壓壓力的拉伸強度(無縫合線)……………………51
圖4-4在不同射出速度的拉伸強度(無縫合線)……………………51
圖4-5不同料溫的拉伸強度(有縫合線)……………………………52
圖4-6不同模溫的拉伸強度(有縫合線)……………………………52
圖4-7不同保壓壓力的拉伸強度(有縫合線)………………………53
圖4-8不同射出速度的拉伸強度(有縫合線)………………………53
圖4-9不同料溫的鍵結度……………………………………………54
圖4-10不同模溫的鍵結度……………………………………………54
圖4-11不同保壓壓力的鍵結度………………………………………55
圖4-12不同射出速度的鍵結度………………………………………55
圖4-13縫合線區域的照片……………………………………………56
圖4-14縫合線區域的照片局部放大…………………………………56
圖4-15無縫合線試片拉伸實驗斷裂處的照片………………………57
圖4-16無縫合線試片拉伸實驗斷裂處的照片局部放大……………57
圖4-17有縫合線試片拉伸實驗斷裂處的照片………………………58
圖4-18有縫合線試片拉伸實驗斷裂處的照片局部放大……………58
圖5-12.5㎜料溫的預測值與實際值比較(厚度一階代2.5㎜)……66
圖5-22.5㎜料溫的預測值與實際值比較(厚度一階代1.6㎜)……66
圖5-32.5㎜料溫的預測值與實際值比較(厚度平方代1.6㎜)……67
圖5-4鍵結度與料溫的關係圖………………………………………67
圖5-5料溫預測值與實際值的比較(0.8㎜)…………………………68
圖5-6模溫預測值與實際值的比較(0.8㎜)…………………………68
圖5-7保壓壓力預測值與實際值的比較(0.8㎜)……………………69
圖5-8射出速度預測值與實際值的比較(0.8㎜)……………………69
圖5-9料溫預測值與實際值的比較(1.0㎜)…………………………70
圖5-10模溫預測值與實際值的比較(1.0㎜)…………………………70
圖5-11保壓壓力預測值與實際值的比較(1.0㎜)……………………71
圖5-12射出速度預測值與實際值的比較(1.0㎜)……………………71
圖5-13料溫預測值與實際值的比較(1.2㎜)…………………………72
圖5-14模溫預測值與實際值的比較(1.2㎜)…………………………72
圖5-15保壓壓力預測值與實際值的比較(1.2㎜)……………………73
圖5-16射出速度預測值與實際值的比較(1.2㎜)……………………73
圖5-17料溫預測值與實際值的比較(2.5㎜)…………………………74
圖5-18模溫預測值與實際值的比較(2.5㎜)…………………………74
圖5-19保壓壓力預測值與實際值的比較(2.5㎜)……………………75
圖5-20射出速度預測值與實際值的比較(2.5㎜)……………………75

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