射出射压成型超高分子量聚乙烯机械性质与微元件成形性研究.PDF

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告 射出、射壓成型超高分子量聚乙烯機械性質與微元件成形 性研究(第 3年) 研究成果報告(完整版) 計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 97-2221-E-008-013-MY3 執 行 期 間 ：99年08月01日至 100年07月31日 執 行 單 位 ：國立中央大學機械工程學系 計 畫 主 持 人 ： 鄭銘章 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：廖晟傑 公 開 資 訊 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2年後可公開查詢 中 華 民 國 100 年 10月 31 日 中文摘要： 本專題研究主要是使用射出成型與射出壓縮成型製程探討超高 分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene ， UHMWPE)的充填性質、成型參數條件、機械性質、磨耗特 性、微結構與微齒輪成型性。其主要研究結果如下： 無縫合線與有縫合線的拉伸試片實驗結果顯示，在成型無縫 合線試片時，試片拉伸段與入膠口的橫截面尺寸大小及形狀對 抗拉強度有較明顯的影響，相較之下不同的射出製程參數對抗 拉強度的影響則是較小；此外，縫合線的產生降低了射出製程 參數及橫截面尺寸對試片抗拉強度的影響，且在充填試片厚度 較厚的有縫合線拉伸試片時，縫合線兩側有較好的分子鍵結能 力；縫合線區域的主要表面缺陷為微孔洞、微裂縫和不完整的 分子鍵結組織。在Ball-on-Plane 的配對與乾摩擦條件下，不同 的射出成型製程參數與磨耗參數會影響UHMWPE 摩擦係數值 的變化，摩擦係數有隨著接觸負荷與滑動頻率的增加而增加的 趨勢，磨耗體積損失則呈現不規則的增減，大致上在較高的射 出成型參數設定下有最低的磨耗體積損失；UHMWPE 主要的 表面磨耗機構為塑性變形、微溝槽(Microgroove)與波浪狀 (Wavelike)組織。射出成型微結構時，射出速度對於微結構的 高度變化有顯著的影響，且在射出成型尺寸200 μm 以下的微 結構時，成型品上的微結構外觀容易於脫模過程中發生變形以 及在微結構周圍產生拉扯的痕跡；而在射出壓縮成型微結構 時，由於射出壓縮成型過程中給予足夠的固定壓縮力(30 tonf) ，因此射出壓縮成型製程參數對於微結構高度的變化則較 無顯著之影響，但可獲得較為穩定的微結構高度與良好的表面 外觀。微齒輪雖可順利成型且有良好的外觀品質，但是在齒輪 直徑0.5~ 2 mm 、肉厚30 μm 時，齒輪強度不足造成組裝上的 困難。 英文摘要： The wear behavior, mechanical properties and microstructure of injection molded ultra high molecular weight polyethylene