IMR模內轉印射出成型製程之研究

Study on The Process of In Mold Roller Injection Molding

黃宗偉(Zong-Wei Huang)

指導教授 ： 陳夏宗

中原大學/工學院/機械工程學系/碩士(2006年)

https://doi.org/10.6840/cycu200600466

摘要

模內裝飾(In-Mold Decoration, IMD)射出成型技術是現行表面裝飾工藝中，最具發展性的技術之一，而模內轉印(In-Mold Roller, IMR)射出成型則是其中最具自動化生產性之製程。其具有表面質感多樣化與耐磨耗等特性，可增進產品附加價值。模內轉印製程困難點在於模具設計與製程參數會對油墨沖刷(wash out)現象產生影響，然而目前於學術上很少有針對射出成型結合模內轉印製程做出有系統之研究。
本研究中，選用厚度0.05mm之模內轉印薄膜，利用長寬各100mm與厚度2.5mm之平板試片，針對不同射出率(90、100和110 ccm/s)、模具溫度(50、60和70℃)與熔膠溫度(240、250和260℃)成型試片，並以精密量測儀器與附著力測試法，對於油墨沖刷位移現象以及塑料與印刷油墨之結合性做量測比較。另以實驗搭配超臨界微細發泡(MuCell)射出成型技術與傳統模內轉印射出製程比較，藉以探討加入超臨界微細發泡製程對油墨沖刷現象及塑料與印刷油墨結合性之影響。
研究結果顯示，油墨沖刷位移量會隨射出率、模具溫度以及熔膠溫度的增加而呈現增加趨勢。且接近澆口處，沖刷位移量最大；隨著量測點逐漸遠離澆口，位移量逐漸降低。另外在結合性量測結果顯示，隨著射出速率增加、模具溫度以及熔膠溫度降低，印刷油墨脫落面積會隨之提昇，但油墨脫落面積數值在各參數變化下皆不顯著，最大值僅於0.4％以內，顯示印刷油墨與塑膠件間之結合性良好。搭配超臨界微細發泡製程時，由於黏度降低，剪切率下降，會使得沖刷量測結果小於傳統模內轉印製程。本研究之結果，可提供相關業者於模內轉印製程參數設計上之參考依據。

關鍵字

超臨界微細發泡射出成型 ； 沖刷位移 ； 模內裝飾 ； 模內轉印

並列摘要

In-Mold Roller (IMR) injection molding is the most commonly used In-Mold Decoration technology for ink transfer. IMR is easily automated. It not only decorates but can govern surface feel and wear-resistance characteristics which add product value. The trouble with the IMR process is ink washout, that is when the polymer melt flow distorts the printed pattern. Mold design and molding process parameters govern ink wash out. However, there is no academic research on ink wash out.
Here, we used a 0.05mm thick membrane for IMR ink transfer. We varied the injection rate (90, 100 and 110 ccm/s), and the mold (50, 60 and 70℃) and melt (240, 250 and 260 ℃) temperature, to mold and decorate 100mm square plates, each 2.5mm thick. Than measured the ink wash out displacements and adhesion. We also used microcellular foaming to suppress ink wash out and to improve adhesion.
We found that ink wash out displacement increases with injection rate, mold temperature and melt temperature. Near the gate, we find the most displacement. We also found that adhesion decreases with the injection rate, but improves with mold and melt temperatures. We quantified this using fall off area measurements. We find that microcellular foaming significantly suppresses wash out.

並列關鍵字

washout displacement ； Microcellular injection molding ； In-Mold Decoration ； ink transfer ； In-Mold Roller ； washout ； MuCell

參考文獻

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