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如何避免縫合線
縫合線
縫合線(Knit Line)也稱作熔接線(Weld Line)、熔接痕、結合線,是指兩股塑料熔膠流動波前(Melt Front)交會所形成的表面流痕
縫合線的困擾
縫合線在微觀上為一帶結構缺陷的區域。下圖為縫合線區域的微觀結構示意圖。
由於以下因素使縫合線區域產生外觀缺陷(Visual Imperfection)及強度弱點(Weak Spot):
生熔接的兩股料流性質(如溫度)有所差異,造成熔接介面結合強度減弱。對於透明和半透明塑料製品形成的熔接痕特別明顯,影響外觀。熔接料流溫度越低,縫合線越明顯,強度也越弱。
由於發生熔接的料流分子鏈相互穿透糾纏情形較小。由於塑料波前噴泉流動(Fountain Flow)的特性,在波前位置的塑料分子鏈與波前平行,造成熔接時分子鏈互相平行,穿透與糾纏程度降低造成強度減弱。對於添加玻纖補強的塑料此效應特別明顯。下圖顯示一個塑件的短纖配向(Short Fiber Orientation)的模擬情形,由圖可看出在縫合線區域玻纖分布幾為平行。表1列出不同塑料加入玻纖後在縫合線區域拉伸強度(Tensile Strength)減弱情形。對於大部分塑料而言,在熔接區域強度降低約20%左右;添加玻纖塑料則降60-70%以上,隨加入玻纖含量及長徑比(Aspect Ratio)的提高,熔接強度減弱的情形越見明顯。
塑料
添加玻纖
拉伸強度保留值
PP
0
86%
 
20%
47%
 
30%
34%
SAN
0
80%
 
30%
40%
PC
0
99%
 
10%
86%
 
30%
64%
PSU
0
100%
 
30%
62%
PPS
0
83%
 
10%
38%
 
40%
20%
Nylon 66
0
83-100%
 
10%
87-93%
 
30%
56-64%
註:拉伸強度保留值(Tensile Strength Retention) =(具縫合線之拉伸強度/不具縫合線之拉伸強度)x100%
產生熔接區域由於波前交會形狀會產生V型缺口(V-Notch),此種近似裂紋(Crack-like)結構容易產生應力集中(Stress Concentration),使此部份力學性質與強度較差,同時也是裂紋潛伏區。此一問題在需承受動態負載(Dynamic Loading)的結構件尤其明顯。由實驗發現,靠近模壁區域要較中間區域分子鏈擴散的程度較小,因此強度較差。此區域大小隨塑料種類與成形條件而異。以PS而言,~。
熔接區域容易夾帶雜質,生成針孔(Microvoids),造成強度減弱。
若熔接發生在充填結束或末期,由於塑料溫度降低,分子鏈運動性(Mobility)降低,擴散(Diffusion)不足,將使熔接強度(Welding Strength)更差。對於熱固性塑件由於塑料料流在匯合時已接近交聯(Cross-linking)後段,造成熔接不良,縫合線區域局部強度下降情形更明顯。
由於縫合線區域阻礙保壓流動,使縫合線區域保壓效果較差,可能發生凹痕(Sink Mark)問題。
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。
熱縫合線
塑料在流動過程料流遇到障礙物(Obstruction)(如嵌件、型芯等)而分流,分流的料流繞過障礙物後又重新匯合,在匯合區域所形成的縫合線。由於兩股料流來自相同料流遭障礙物分流而成,性質及溫度差異不大,同時在熔接後料流仍然繼續流動,因此稱為熱縫合線(Hot Weld Line;Streaming Weld)或交融線(Meldline)。
冷縫合線
冷縫合線(Cold Weld Line;Butt Weld)的產生多半由於多點進澆(Multiple Gating)而造成,如下圖所示。塑料在流動過程中受模具冷卻效應溫度逐漸下降,因此發生冷縫合的時機往往接近充填結束,塑料溫度也較冷,因此稱作冷縫合線。冷縫合線可視作兩股料流頭對頭(Head-to-Head)相互衝擊而形成的縫合線,熔接角度接近0o。,同時在熔接產生後塑料往往立即停止流動,因此冷縫合線是