设计篇7缝合线.ppt

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。 　　;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。 　　;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 Effect)，形成不同的塑料流。流速不同的塑料流在介面交會處亦會形成縫合線。 此類縫合線的熔接強度也與溫度以及熔接角度有關:熔接溫度越高，強度越強;角度越大，強度亦越強。