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研究生: 巫江昌
Jiang-chang Wu
論文名稱: 生物可分解材料射出成型參數最佳化之研究
Research on parameter optimization in injection molding biodegradable material
指導教授: 鄭逸琳
Yih-Lin Cheng
口試委員: 陳炤彰
Chao-Chang Chen
沈永康
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 125
中文關鍵詞: 生物可分解材料射出成形田口法收縮率拉伸強度
外文關鍵詞: biodegradable material, injection molding, Taguchi method, shrinkage, tensile strength
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一般的高分子塑膠一直是環保的棘手問題,生物可分解性材料基於對環境保護之優勢,將是未來取代一般高分子塑膠的重要趨勢。目前高分子塑膠在其射出成形及其它加工上已有相當的研究,但生物可分解性材料在射出成形上則較缺少加工參數的相關文獻。本研究針對生物可分解性材料的射出成形加工,提供最佳的加工參數組合。
本論文採用杜邦Biomax WB200與偉盟PLA3001D兩項生物可分解材料進行射出成形,並運用田口式實驗計劃法配合變異數分析,分析射出參數之影響。最後進行驗証實驗,以求証所得之最佳射出參數是否正確。探討的成形參數包括射出速度、保壓壓力、最大保壓速度、保壓時間,並考慮各因子間的交互作用及其在三種模溫下之影響。長度收縮率及拉伸強度為判斷最佳加工參數組合的主要指標,並利用SEM觀測斷裂面。實驗結果得知,對收縮率及拉伸強度影響最大的參數為保壓壓力,其次為保壓時間,而模溫的提高也有明顯的幫助,各參數間的交互作用並不明顯。本研究所得之最佳射出參數組合,將可供未來操作人員參考。


Nowadays disposal of plastic items have been a serious environmental problem. The biodegradable materials become an important trend to replace plastics in the future. Injection molding is a popular process to manufacture plastic products and there are many researches dedicated to this field. However, literatures regarding injection molding parameters for biodegradable materials are limited. Therefore, to fulfill this need, this research explored injection molding biodegradable materials and was expected to provide best combinations of process parameters.
In this thesis two biodegradable materials, Dupont’s Biomax WB200 and Cargill Dow’s NatureWork PLA3001D, were investigated. The Taguchi method was used to design the experiments and analysis of variance (ANOVA) was applied to evaluate the significance of each factor. Final verification experiments were also conducted. The selected parameters included injection speed, holding pressure, maximum holding speed, and holding time. The experiments were designed to observe the interaction between the parameters. Specimens were injected at three different mold temperatures. Shrinkage in length and tensile strength were the indices to evaluate the results. The cross-sections of fractured specimens were observed by SEM. The results showed that holding pressure was the most significant factor, while holding time was the second. Higher mold temperature was favored. There was little interaction between parameters. The best combinations of parameters can benefit future users in injection molding biodegradable materials.

摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄IV 圖目錄 VII 表目錄 X 符號表 XV 第一章緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究方式 2 1.3 論文架構 3 第二章文獻探討 4 2.1生物可解塑膠的起源與認識 4 2.2 PLA的特性與應用 6 2.3 PET的特性與應用 8 2.4生物可分解材料研究現況9 第三章田口式品質工程 11 3.1 田口式品質工程簡述 11 3.2 田口氏對品質工程之貢獻 12 3.3 品質特性之分類及SN ratio 12 3.4 製程控制因素之效應分析及最佳化 13 3.5 變異數分析公式 13 3.6 驗証實驗15 第四章實驗方法17 4.1 實驗說明17 4.2 射出成形田口氏實驗規劃18 4.3 實驗設備22 4.4 實驗之生物可分解材料30 4.5 試片規格36 4.6 量測方式37 第五章結果與討論42 5.1 田口式射出製程實驗42 5.2杜邦Biomax WB200田口分析43 5.2.1杜邦Biomax WB200長度方向收縮率田口分析43 5.2.2杜邦Biomax WB200拉伸強度田口分析56 5.2.3杜邦Biomax WB200長度方向收縮率驗証實驗69 5.2.4杜邦Biomax WB200拉伸強度驗証實驗71 5.3偉盟PLA3001D田口分析73 5.3.1偉盟PLA3001D長度方向收縮率田口分析73 5.3.2偉盟PLA3001D拉伸強度田口分析87 5.3.3偉盟PLA3001D長度方向收縮率驗証實驗100 5.3.4偉盟PLA3001D拉伸強度驗証實驗102 5.4 拉伸破斷面的觀察104 5.5結果與討論110 第六章結論與未來展望114 6.1 結論114 6.2 建議與未來展望116 參考文獻118 作者簡介120 附錄1 121 附錄2 123

【1】http://www.weimon.com.tw/,偉盟工業股份有限公司
【2】http://big5.plasway.com/,樟木頭塑膠資訊網
【3】U.Funke, W. Bergthaller, and M.G Lindhauer, ”Polymer Degradation and Stability”, Vol. 59(1998), p.293-296
【4】P. Matzinos, V. Tserki, A. Kontoyiannis, and C. Panayiotou, “ Polymer Degradation and Stability”, Vol. 77(2002), p.17-24
【5】Yih-Lin Cheng and Ying-Wei Lee, “Study on shrinkage of injection molding biodegradable materials”, Materials science Forum Vol.505-507(2006), p.199-204
【6】傅奇鴻,”應用田口式實驗設計法於ADC12鋁合金壓鑄製程參數之研究”,台灣科技大學機械工程研究所碩士論文,1996年。
【7】蘇朝墩 編,”產品穩健設計,田口品質工程方法的介紹和應用”,中華民國品質學會 發行,2001年。
【8】Genichi Taguchi, Toshiko Yokoyama, chief editor, Yuin Wu, technical editor for the English edition, “Taguchi methods:design of experiments”, Quality Engineering Series Volume 4 (1993), p.67-86
【9】Genichi Taguchi, teranslated by Shih-Chung Tsai, “Taguchi on robust technology development:bringing quality engineering upstream “ , ASME Press New York (1993), p.65-113
【10】http://psdn.pidc.org.tw/ike/doclib/2002/2002doclib/2002ike22-0/2002ike22-0-72.asp,杜邦生分解塑膠,塑膠e學苑。
【11】http://www.dupont.com.tw/5-06.htm,杜邦台灣
【12】NCP0005,原料物性與加工性質,偉盟工業股份有限公司,參考附錄A
【13】ASTM standards: D 638-02a, Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics.p46-59

無法下載圖示 全文公開日期 2007/07/23 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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