應用模流分析探討模內裝飾製程影響之研究 - 南台科技大學.ppt

應用模流分析探討模內裝飾製程影響之研究大綱

前言

模內裝飾技術簡介

實驗內容

結果與討論

結論

一、前言
模內裝飾射出成型技術是近年來先進的射出製程之一，因整合印刷、成型及射出製程而大幅減少二次加工的污染，通常用於曲率變化不大且重視表面外觀的產品。

該技術現廣泛應用在電子產品、家電、汽機車等外觀件中，IMD製程需先將裝飾薄膜利用熱壓(ThermoForming)製程塑形半成品，造成會產生厚度分佈不均一，並可能因結構應力或熱應力產生翹曲變形，傳統模流分析無法考慮到此一現象，近年來CAE軟體已可以提供崁件或多設成型的應用。

本研究使用模流分析軟體Moldex3D模內嵌件功能做模內裝飾技術的製程特性探討，分析造成缺陷的原因然後去做製程改善。

二、模內裝飾技術簡介

IMD(In-MoldDecoration)技術為德國Bayer所發表的新製程，主要是將文字、圖案、雕紋等裝飾薄膜，嵌入模具內一併進行射出的製程。

IMD技術的目的在於減少後續的產品裝飾行程，如噴塗、熱轉印、雕刻、電鍍等，具有提高產品質量、增加產品外觀複雜性、可看性及耐用性等優點。

IMD技術依應用面及薄膜嵌入方式不同可分為以下三類：IMF(In-MoldForming)：
IMF製程主要用於曲率大包覆深的曲面或造型獨特及外觀須保護膜的產品，其製程分為印刷、成型、沖切、射出等工序。裝飾效果印刷於薄膜上，經高壓成型達到產品外觀尺寸，以沖切模將多餘區域裁切後置入於模腔中進行射出成型，充填時薄膜與塑料結合完成表面裝飾。如圖2.1所示。
IMR(In-MoldRoller)：
IMR製程為將印刷油墨以熱轉寫的方式轉印製產品表面，通常用於曲率變化小的簡單曲面且需量產性的產品上，其製程是以連續式的薄膜經由送箔機及壓板定位於射出模腔，以真空裝置令薄膜服貼於母模面上，再進行射出熔融樹脂，此時油墨會轉印於樹脂的表面，開模時油墨會和薄膜分離，完成塑件的表面裝飾，如圖2.2所示。

IML(In-MoldLabel)
IML俗稱模內貼標，主要為瓶罐、杯碗、控制面板等一般平面或規則曲面上使用，通常用於食品工業或食品包裝上，其製程與IMF相同，成型後薄膜也會留在產品表面形成保護膜。
相較傳統塑料裝飾方法，IMD製程所具備的競爭優勢：
印刷薄膜擁有多樣性的顏色變化及高度色彩對比，提供色彩一致性。
可使用外觀材質多樣化之產品，如金屬、皮革、木紋、石紋等。
使用表面硬化層薄膜，使產品能抗腐蝕與刮傷提高產品耐久性。使用於複雜幾合的外型產品，同時維持產品印刷均一性。
一體成型的設計與技術，減少產品製造的程序。
可避免溶劑與揮發物的汙染，減少對環境的危害。

但IMD製程也存著以下缺點：
須額外投資對裝飾薄膜進行裁切、印刷、輸送、模內定位等設備成本。
裝飾薄膜通常於射出成型時，會與塑料產生黏滯作用而產生產品缺陷。
裝飾薄膜如有摺皺、破損、伸長延展等問題，會造成產品不良率提高。
模內溫度不均造成產品翹曲變形問題加重。常見IMD應用案例：三、實驗內容
產品簡介：

產品尺寸：總長91.93mm、總寬80.33mm、總高13.66mm、平均厚度2mm。
薄膜厚度：0.178mm。
使用材料：
產品使用塑料：PC+PET，TEIJINPanliteGM-9315
薄膜使用塑料：PET，SABIC(GE)VALOX-365前置處理流程
1.產品繪製2.產品外觀特徵挑面(定義厚度)3.產品厚度法線向量方向定義充填分析：
充填過程為將塑料注入模穴內的行程，因此在此階段分析的重點在：

流動波前：觀察塑料流動平衡狀況，及是否有包封、滯留的情況。

射出時間：依射出機台每秒射出塑料量大小而定。

射出壓力：尋找適合本產品的射出壓力。

剪切力：塑料在充填過程，會使分子鏈互相拉扯而產生剪切力，過大容易造成裝飾薄膜破損。
保壓分析：
保壓階段主要是為使塑料提高密度，而在充填末期經V/P切換而讓塑料持續施以壓力注入模穴，為所有射出成型行程中，最重要的步驟，在此階段須著重分析：

保壓壓力：找出最適當的保壓壓力，圖3.5。

保壓時間：保壓時間長短會影響產品變形情況，因此須選擇最適當的保壓時間。

收縮及翹曲：保壓的目的在於增加塑料密度，因此保壓階段的理想機能即在於減少收縮及翹曲的情況。圖3.5保壓理想區間冷卻分析：
射出成型在冷卻階段時，已無塑料注入模穴的情況，因此在此階段的分析，只需著重於以下幾點：

冷卻效率：冷卻效率代表的是水路系統帶走模具中熱量的百分比，由此可以看出水路系統設計是否良好。

冷卻時間：塑料固化到可頂出溫度的時間。

平均溫度：IMD製程常會因溫度不均問題而影響翹曲變形情況。
四、結果與討論
充填分析(原始流道設計)
流動波前與射出時間
充填分析(設計變更1)
流動波前與