如何避免缝合线.doc

如何避免縫合線縫合線縫合線 Knit Line 也稱作熔接線 Weld Line 、熔接痕、結合線，是指兩股塑料熔膠流動波前 Melt Front 交會所形成的表面流痕 縫合線的困擾 縫合線在微觀上為一帶結構缺陷的區域。下圖為縫合線區域的微觀結構示意圖。 由於以下因素使縫合線區域產生外觀缺陷 Visual Imperfection 及強度弱點 Weak Spot ： 生熔接的兩股料流性質 如溫度 有所差異，造成熔接介面結合強度減弱。對於透明和半透明塑料製品形成的熔接痕特別明顯，影響外觀。熔接料流溫度越低，縫合線越明顯，強度也越弱。 由於發生熔接的料流分子鏈相互穿透糾纏情形較小。由於塑料波前噴泉流動 Fountain Flow 的特性，在波前位置的塑料分子鏈與波前平行，造成熔接時分子鏈互相平行，穿透與糾纏程度降低造成強度減弱。對於添加玻纖補強的塑料此效應特別明顯。下圖顯示一個塑件的短纖配向 Short Fiber Orientation 的模擬情形，由圖可看出在縫合線區域玻纖分布幾為平行。表1列出不同塑料加入玻纖後在縫合線區域拉伸強度 Tensile Strength 減弱情形。對於大部分塑料而言，在熔接區域強度降低約20%左右;添加玻纖塑料則降60-70%以上，隨加入玻纖含量及長徑比 Aspect Ratio 的提高，熔接強度減弱的情形越見明顯。 添加玻纖 拉伸強度保留值 PP 0 86% 20% 47% 30% 34% SAN 0 80% 30% 40% PC 0 99% 10% 86% 30% 64% PSU 0 100% 30% 62% PPS 0 83% 10% 38% 40% 20% Nylon 66 0 83-100% 10% 87-93% 30% 56-64% 註:拉伸強度保留值 Tensile Strength Retention 具縫合線之拉伸強度/不具縫合線之拉伸強度 x100%產生熔接區域由於波前交會形狀會產生V型缺口 V-Notch ，此種近似裂紋 Crack-like 結構容易產生應力集中 Stress Concentration ，使此部份力學性質與強度較差，同時也是裂紋潛伏區。此一問題在需承受動態負載 Dynamic Loading 的結構件尤其明顯。由實驗發現，靠近模壁區域要較中間區域分子鏈擴散的程度較小，因此強度較差。此區域大小隨塑料種類與成形條件而異。以PS而言，此強度較弱區域約為0.2~0.3mm。 熔接區域容易夾帶雜質，生成針孔 Microvoids ，造成強度減弱。 若熔接發生在充填結束或末期，由於塑料溫度降低，分子鏈運動性 Mobility 降低，擴散 Diffusion 不足，將使熔接強度 Welding Strength 更差。對於熱固性塑件由於塑料料流在匯合時已接近交聯 Cross-linking 後段，造成熔接不良，縫合線區域局部強度下降情形更明顯。 由於縫合線區域阻礙保壓流動，使縫合線區域保壓效果較差，可能發生凹痕 Sink Mark 問題。 縫合線的成因 噴流造成的縫合線 通常若澆口尺寸過小，塑料在充填寬度和厚度較大的模穴時，若成型條件控制不良則易發生噴流 Jetting ，如下圖所示。由噴流產生的塑料並不循序自進澆口逐漸填模，而是以蛇形流的方式噴射到模穴中，然後塑料自澆口對面側逐漸堆積。塑料蛇形流堆積時相互壓縮造成所謂的手風琴效應 Accordion Effect ，最後在蛇形流彎角堆疊區域形成流痕，是為由噴流所造成的縫合線。 熱縫合線 塑料在流動過程料流遇到障礙物 Obstruction 如嵌件、型芯等 而分流，分流的料流繞過障礙物後又重新匯合，在匯合區域所形成的縫合線。由於兩股料流來自相同料流遭障礙物分流而成，性質及溫度差異不大，同時在熔接後料流仍然繼續流動，因此稱為熱縫合線 Hot Weld Line;Streaming Weld 或交融線 Meldline 。 冷縫合線 冷縫合線 Cold Weld Line;Butt Weld 的產生多半由於多點進澆 Multiple Gating 而造成，如下圖所示。塑料在流動過程中受模具冷卻效應溫度逐漸下降，因此發生冷縫合的時機往往接近充填結束，塑料溫度也較冷，因此稱作冷縫合線。冷縫合線可視作兩股料流頭對頭 Head-to-Head 相互衝擊而形成的縫合線，熔接角度接近0o。，同時在熔接產生後塑料往往立即停止流動，因此冷縫合線是熔接強度最差，外觀最明顯的一類縫合線。 由肉厚變化造成 塑料在肉厚具變化的模具中充填時，由於流動阻力的差異，造成領先-落後流動 Lead-Lag Flow 或流動軌道效應 Race-Track Effec