导光板成形技术
LSCOM 10
4
1. 鎖模力計算 鎖模力(F)=模具內平均壓力(P)*投影面積(S)*1.1 例:以 CH05 為例,長:289.75mm;寬:219.15mm 1. F=28.975*21.915*1.2*400*0.001=304.7 噸 304.7 噸/450 噸=68%(PCX 之最低設定)。 2. F=28.975*21.915*600*0.001=380.8 噸 380.8 噸/450 噸=84%(PCX 之最高設定)。 三、充填(FILL):將溶融之塑料以高速注入模穴使其填滿模穴各部份位置,由於螺 射出速度與流量成正比,為了得到均勻的流動狀態,螺桿射出位 置及速度控制是非常重要的。其可防止縫合線、噴流痕、縮水…. 等等不良項目。 (成形機畫面)
成形條件考慮: 成形條件考慮: 速度效應
2
※縮短充填時間或提高射速以避免塑料過度冷卻,並利用黏滯加熱升高料溫。
※充填速度太快會使塑料波前分子鏈配向及排氣不及問題加劇,反使熔接強度降低,如圖 2 所示
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。
5
Cavity)模具,塑料熔膠通常透過注道(Sprue,或叫豎流道)由澆口(Gate)填入模穴或模腔 (Cavity)中;對於多模穴(Multi-Cavity)模具通常需利用流道系統將塑料分配到各模穴中。 通常螺桿依設定的行程曲線(Ram-Speed Profile)以及射壓曲線(Injection Pressure)前 進,由於塑料黏度甚高,因此加工溫度需高於熔點(一般在 180oC 以上);射壓(指射嘴處壓 力)高達 150~250MPa (也就是 1500~2500 atm 或 or 21,000~36,000 psi)。模溫一般採用冷模 (如 60oC)。充填時間短則 0.5 秒~1 秒;長則 5~10 秒,視模穴數目及模具大小而定。 在充填過程中,由於模穴尚未填滿,塑料前緣為大氣壓狀態(或是抽真空)。在正 常充填過程下,若射壓夠高,塑料將以設定的流量曲線(或是螺桿行程曲線)順利填模。 此階段稱為流率控制 (Flow-Rate Controlling ) 階段。但隨著充填範圍增加,塑料填模的 流動阻力將逐漸增加,反映出來的就是模穴壓力(Cavity Pressure)的增加。模穴壓力是一 種背壓(Back Pressure),是塑料流動阻力的表徵:模穴壓上升越快,代表流動阻力越大。塑 料在充填過程中需能克服流動阻力迅速填滿模穴;否則若射壓不足,射速不夠,流動就會 停止造成短射(Short Shot)。 在模穴將填滿時,模穴壓會發生上昇的現象,此時已經難以流率控制螺桿前進。 一般會將操作切換至壓力控制(Pressure-Controlling)階段,而操作過程也切換至保壓 (Packing)階段。 充填過程是塑料在模穴中成型的起始步驟,因此是一個十分重要的過程。由於牽 涉塑料流動以及傳熱,塑料性質會隨溫度壓力及剪切率等變量分布而異,加上熔膠波前 (Melt Front)是隨時間而異的自由面流動(Free Surface Flow),因此也是一個十分複雜的過 程。 充填過程的影響 1. 塑料黏度:塑料黏度影響其加工性(Processability),與溫度、壓力、剪切率等變量分
射出成型的充填過程(Filling Stage)指的是塑料填模(Mold Filling)的過程。在射出機 的動作上 射出機射嘴(Nozzle)開啟 處於鬆退狀態螺桿向前推進 將位於儲料區(Reservoir) , , , 已塑化(Plasticated)完畢而呈現熔膠(Melt )狀態的塑料射進模穴中。對於單模穴(Single
成形機控制 HM11 HM12 HM13 HM14 HM15
二、鎖模力(Clamp)控制 (成形機畫面)
功能簡介:LSCOM
修改後模式 延遲時間結束 LSCOM 同 時 計 算 壓縮延遲 開始 P1 壓縮 射出延遲 開始射出
說明:以目前功能而言,使用 LSCOM 功能 MOLD SEPARATION ,實際 XH POSITION 為 4.2mm,表示模具合模開度為 4.2mm, 另延遲時間如上圖所示。
※最終使用性能(End-Use Performance)考量:將縫合線移至非受力面、肉厚較厚處或具結構補強處,以 避免應力集中引起破壞,補償可能產生的熔接強度下降。對於具有裝配孔的塑件縫合線生成方式 的考慮尤其重要。圖 1 顯示一帶有圓孔的塑件在成形時由於進澆口數目與位置差異造成所形成的縫 合線有所差異,以產品強度而言,熱縫合線數目較少且強度較強,是較佳的設計。
8
四、保壓階段:由於溶膠具有彈性且以溶融態填滿模穴,因此在冷凝過程中 比容(cm3/g)降低而造成體積收縮。固在充填達 100%後仍必 須加壓將融膠擠入模穴,除了可克服成品的體積收縮外,亦 可藉此調整成品重量使其進入公差範圍。
成形條件考慮: 成形條件考慮: 壓力效應
※充填壓力不足會產生較明顯及較弱的縫合線,因此提高射壓/保壓、螺桿前進時間、保壓時間,以 增加縫合線介面有效壓力(Effective Pressure),也會使熔接強度獲得改善。
HEN 及 HN 約低於 H1 溫度 10℃ 主要為保持料管溫度。 註:影響固化層的因素為模溫、H1 溫度、射出速度。因固化層較厚,阻力較大,
1
所以提高塑料流動性為提高溶膠溫度。 成形條件考慮: 成形條件考慮: 溫度效應 ※提高料溫使熔接溫度增加以提昇熔接強度。通常溫度是影響熔接強度以及外觀最明顯 的成形因素。這是由於高溫增加塑料分子鏈的活動力(Mobility),使熔接區域的分子擴散 (Molecular Diffusion)、縫合(Knitting)及糾纏(Entanglement)現象提昇,破壞在熔接面的分子 鏈平行配向情形,增加分子鏈間相互穿插滲透的程度,因此使熔接強度隨之增加。圖 1 說明料溫、模溫對於熔接強度的影響。在塑料成形溫度範圍內,提高料溫使熔接強度增 加,但若料溫過高會造成塑料劣化(Degradation),反使熔接強度下降。
導光板成形技術(慨論) 射出成形流程由塑料至成形大致可分為
塑化 充填 保壓 冷卻
一、塑化(Melt): 機台參數設定: ◆ 加熱料筒設定:占熱量來源約 30%。 (成形機畫面)
每段溫度設定要點 溫度 H5 H2~H4 H1 約 220℃ 各段溫度依序增加 5 ℃ 約 260℃~275℃ 主要影響塑料之流動性,溫度愈高流動性愈好, 通常 GH-1000S 最高設定 275℃,為防止塑料黃 化。 說明 為各段溫度最低,防止溫度過高,易使 HOPPER 因塑料溶解造成阻塞。
梯形體積=(2.09+0.65)*219.25/2*289.75=86993.3mm3=86.99cm3
7
成品重量=體積*密度=86.99(cm3)*1.19(g/cm3)=103.448g 模穴內總重量=成品重量+料頭重量=130.448+4.44=107.89g 螺桿內塑料溶融體積=3.14/4*D2*S=107.89g 3.14/4*60 *S=107.89;S=36.5mm(LS5 之位置) 設 LS4=5mm;則 LS5=41.5mm
450T 螺桿半徑:30mm ※當轉速設定太快時,塑料易造成黃化。因此轉速控制是非常重要的
◆ 熱澆道溫度:大尺寸一模兩穴熱澆道溫度起伏過大會影響流動不均情形。
電熱線 NT M1 G1 M2 G2 1 3 5 7 9 2 4 6 8 10
3
測溫線 13 15 17 19 21 14 16 18 20 22
螺桿轉數
例:設 280T 轉速約 50rpm,450T 需要多少轉? V(切線速度)=R(半徑)*W(角速度) Rrrr V W=2*3.14*N(轉速);W=2*3.14*50=314rad/s V=25*314=7850mm/s
280T 螺桿半徑:25mm V 7850=30*W;W=261.67rad/s 261.67=2*3.14*N;N=41.67rpm 故可知當 280T 50 轉時 450T 僅需 41 轉。
◆ Screw 迴轉及背壓控制:占熱量來源約 70%。 慨念:1.V(切線速度)=R(半徑)*ω(角速度) -----計算不同噸數轉數。 2.未考慮螺桿溝距深度及摩擦係數。 機台噸數 130T 160T 280T 450T 450T 550T
2
螺桿直徑 Φ32 Φ40 Φ50 Φ60 Φ70 Φ90
※由於溫度越高,分子鏈間的活動力(Mobility)及擴散(Diffusion)越明顯,熔接強度越強,因
五、冷卻階段:融膠於模穴內逐漸冷卻,此時續壓壓力必須配合冷卻過程, 作適當的調配。並以不使溶膠由未凝固的澆口產生逆流為原 則,續壓時間必須一直維持到澆口處的溶膠不發生流動為止。
10
6
布有關。 因此隨產品/模具設計及充填加工參數設定而有所差異。塑料黏度分布是造成流動阻 力差異,以及充填過程塑料流向不同的主因。 2. 塑件表面分子鏈配向(Molecular Chain Orientation):在射出過程中分子鏈大體延主要流 動方向配向,使其物性產生流動方向以及垂直流動方向的差異性,也使塑料在射出 後性質與原料有所差異。分子鏈配向性影響塑件翹曲狀況以及機械性質。對於摻拌 玻璃纖維強化(Glass Fiber-Reinforced)的塑料,纖維配向(Fiber Orientation)更是對塑件性 質有所影響。 3. 塑料結晶度(Crystallinity) : 對於結晶性塑料在充填過程中,有時會因為分子鏈排向結 果造成再結晶。這種流動引發結晶(Flow-Induced Crystallization)會釋出結晶熱影響溫 度、造成塑件變色黃化、以及影響塑件翹曲性質等。 4. 塑料熱劣解(Thermal Degradation) : 在充填過程中由於高剪切率摩擦所造成的黏滯加 熱(Viscous Heating)會使塑料產生局部升溫的效果。若溫度超過塑料的熱劣解溫度, 會使塑料發生燒焦劣化的問題。 5. 塑件外觀(Appearance)及表面品質(Surface Quality) : 是充填過程影響塑件性質的主要 部分。不良的充填問題如噴流(Jetting)、包封(Air Trap)、流痕(Flow Mark)以及縫合線 (Welding Line)等,都會對塑件外觀及表面性質造成不良影響。 6. 塑件強度(Strength) : 縫合線等充填問題會造成缺陷、形成應力集中(Stress Concentration),降低成型塑件機械強度。 例:Ls5 位置之決定(以 CH05 為例)。 厚邊厚度:2.09mm;薄邊厚度:0.65mm 長度:289.75mm;寬度:219.15mm