A04 整合成型及射出模流分析在手机上盖的IMD(In-Mold Decoration)制程研究

五、结果与讨论

5.1结果

经由上述之实验步骤， 得到结果如下：

(1) 由步骤一完成的产品网格与厚度分布如图四所示。

(2) 由步骤二完成的模具网格如图五所示，薄膜成型参数如表一所示，厚度0.125mm的薄膜经由模流分析可得到成型后的薄膜成品厚度分布结果，详如图六所示。由MATLAB取得上述的结果，经处理得到嵌件(薄膜)厚度属性(图七)，并将产品厚度减去嵌件(薄膜)厚度可得到熔融树脂的真实流动厚度(图八)。

(3) 由步骤三的结果进行产品结构设定，详如图九所示。本文选用系统的塑料黏度曲线图如图十所示，树脂热性质如表二所示，嵌入薄膜热性质如表三所示，成型参数如表四所示，依步骤六执行分析可得到薄膜在装饰射出成型周期中的温度分布(图十一)，以供继续进模流研究与探讨。

5.2讨论

上述结果可分为两类进行讨论，一为薄膜成型制程，另一为IMD射出成型制程。

薄膜成型制程：

利用分析软件T-SIM可以进行拉伸量、厚度、温度、定位性等分析，并且针对问题点，如：定位不良，厚度分布等，依不同的问题点进行克服，可以提升薄膜成型分析的可靠性。

(1) 成型时加热系统、环境温度、薄膜热传导特性均会影响薄膜成型，图十二为薄膜温度分布图。

(2) 薄膜的延伸率影响成型结果，产品外观非对称薄膜拉伸量也不尽相同，图十三为薄膜延伸量分布图。

IMD射出制程：

制程中置入不均匀可成型膜厚度的影响，在CAE分析结果中得知，不同的分析方法在充填结束瞬间的压力、温度、应力等分布差异不大，但在充填历程中却有显著差异、冷却阶段塑件的表面温度的差异，这些数据是研究IMD制程中造成油墨冲刷、薄膜拉伸及翘曲的重要数据，进而弥补传统分析方法的不足。

(1) 分别可得到图十四传统射出成型脱模塑件的模温分布图，图十五IMD的脱模塑件与薄膜界面温度分布图。

(2) 时间历程的应力分布比较，在图十六中得知IMD计算得到的剪切应力值较大，但充填历程中的最大应力值的时间相当接近，在此厚薄差大的产品中薄膜的影响不大。

(3) 传统、嵌入、IMD的比较由表五中得知传统与嵌入两者拥有相同的树脂厚度情况下，嵌入因为考虑薄膜的热传效应表面模温较高，可帮助树脂流动因此所需射压与最大剪应力均明显降低，但薄膜所导致的模温升高却增加冷却时间；在IMD的射压与前两者比较增加6-7MPa，其主要原因为薄膜在IMD制程中实际占据部份树脂可流动的空间，因而导致L/D比增加而增加射出压力，但冷却时间与最大剪切应力与传统相近，主要原因为L/D比虽然增加，但薄膜却使得该界面的模温升高而与传统分析得到相近的结果。

5.3验证与应用

透过实际验证射出制程得结果均与分析结果相近，如：未置入薄膜之短射(图十七)、置入薄膜之短射(图十八)。

现在产品外观上的多元化可利用IMD制程可以提供多样的商业产品，外观上的应用可分为印刷质感与复材质感。印刷质感分为一般印刷(图十九)、仿真印刷(图二十、二十一)…等，复材质感分为PU皮(图二十二)、超细纤维(图二十三)等。

六、结论与建议

本文方法考虑薄膜厚度的热传与减少树脂流动厚度的影响下，相较于传统模流分析方式可更准确预估模内的温度分布与剪切应力分布情况，有利于进行制程分析研究， 对于预测剪切速率过大可能导致油墨冲刷或位移与剪切热导致油墨融熔的现象有很大的帮助。

七、参考文献

1. N. P. Cheremisinoff. PhD.; An Introduction to Polymer Rheology and Processing; CRC Press, Inc, 1993

2. In-Mold Decoration and In-Mold Lamination, Injection Molding Handbook[460-463]

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