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手机塑胶表面处理工艺


Introduction of Decoration for Mobile Phone
W.K.Lee

Overview of Decoration Process
?Painting (HSG) ?Electroplating (HSG, LCD CVR) ?IMD (HSG, CVR) ?Printing (HSG, LCD CVR

) ?Texture

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第一部份 噴漆 (Painting)
現有廠商噴漆製程簡介
1. 批次式噴漆線 (Batch Painting Line): 噴槍採活動式 2. 連續式噴漆線 (Continuous Painting Line): 噴槍採固定式

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噴漆製程佈局
儀 器 室

組 裝 區

物料室

更衣室

調漆室

入 口 室

前置組裝區

噴 塗 區

烤 箱

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噴塗線流線示意圖
靜電

底漆BOOTH
除塵
強 制 冷 卻

面漆BOOTH

底漆烤箱

面漆靜置區

面漆烤箱

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塗料的組成
塗料構成四要素
? ? ? ? 樹脂 溶劑 顏料 其它添加劑

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塗料用樹脂的種類
?酸醇樹脂
?胺基樹脂 ?環(碳)氧樹脂 ?矽氧樹脂

?酚樹脂
?丙烯樹脂 ?聚胺基甲酸乙酯 ?氟樹脂

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塗料用顏料的種類
?塗料用顏料,讓塗膜顯現所想要的 顏色 ?主要分類如下〆
? 體質顏料 ? 著色顏料 ? 特殊顏料

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塗料用助劑
塗料中添加例如安定劑、分散劑、防 沉劑等助劑々增加塗料的穩定性。

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稀釋劑及用途
顧名思義就是要稀釋塗料,使塗料稀 釋到可以作業的濃度並可以降低塗料 的成本。

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稀釋劑及用途
稀釋劑主要用於稀釋塗料中樹脂,但由於樹 脂的種類不同,所以稀釋劑種類不同々主要 成分有機溶劑中的酮類、酯類、醚酯類。利 用有機溶劑各成分沸點的不同,乾燥速度也 不同,可以製作成適合各種噴塗設備、作業 方法及塗膜不同的表現。

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塗料乾燥的種類
?揮發乾燥(利用稀釋劑蒸發乾燥) ?融合乾燥(分子與分子因揮發而相聚合) ?氧化乾燥(不飽和脂肪酸與空氣中氧結合) ?利用架橋反應而乾燥(利用架橋劑即所謂硬化劑 形成架橋而硬化) ?紫外線硬化(不飽和聚脂類加入增感劑後由紫外 線波長300~400nm照射後分子聚合而硬化)

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作業條件之比較(一)
?膜厚

?通過測試規格所需之膜厚
CASHEW 10~15μm AKZO NOBEL 20~25μm 大世紀 20~25μm 膜厚的增加會增加塗料使用量,成本的增加

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作業條件之比較(二)
? 作業時乾燥時間及所使用塗料種類
CASHEW 60℃× 20分 壓克力矽塗料 AKZO NOBEL 80℃× 40分 PU系列塗料 大世紀 80℃× 30分 PU系列塗料 乾燥時間的增長會使塗膜於(化學反應)進行高 分子聚合反應中增加一些不確定變數,容易 造成塗膜的聚合失敗或塗膜不良的表現。

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現有機種在噴漆上所遇到的問題點
(1)噴漆層過厚 (2)噴漆粒子過粗 (3)噴漆均勻度差 (4)耐磨性差 (5)噴漆有死角 (6)噴漆底材的運用問題 (7)噴漆影響材質的強度 (8)噴漆表面的髒點

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第二部分 IMD(In-Mold Decoration) (模內 射出裝飾)
所謂IMD即為模內射出裝飾之統稱,目前依 製程不同可分為IMF及IML兩種,其概要程序 如下〆
?薄膜印刷 (IMF, IMR) ?高壓真空成型 (IMF) ?精密3D裁切加工 (IMF)

?薄膜射出成型加工(IMF, IMR)

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IMF (In-Mold by Film)
此製程是先將油墨印刷在一層厚度約0.18 m/m的Film上(材質為PC或PET),經過 forming之後,於射出機台上,靠著模具定 位機構定位,在模內與基材一同成型。

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IMF 成形步驟 (一)
Laminate Hard Coat Polycarbonate Laminate

Remove 2nd surface laminate

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IMF 成形步驟 (二)

IMD Film

Print graphics inks & dry thoroughly

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IMF 成形步驟 (三)

IMD Film

Remove 1st surface laminate

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IMF 成形步驟 (四)
HOT AIR HOT AIR HOT AIR

Forming - Niebling
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IMF 成形步驟 (五)

Vacuum

Vacuum

Forming - Thermoforming

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IMF 成形步驟 (六) (Optional)
UV Light

UV Curing
? After curing the hard coat surface is scratch resistant

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Film 的材質選用
?PC – 最佳的底材
?PMMA - 較易脆裂、但透明度較高

?Polyester - 成形性及硬度均佳
?Formable PET – Further development

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使用PC的優缺點
?Benefits
?Clarity ?Ease of cutting/printing ?Compatibility with moulding resin

?Disadvantages
?Form precision (± 0.3mm) ?Flexibility (embossed switches) ?Not inherently weatherable ?Chemical resistance ?Poor pencil hardness
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使用PMMA的優缺點
?Benefits
?Clarity ?Good forming behaviour (± 0.15mm) ?Excellent weathering ?Pencil hardness

?Disadvantages
?Brittle (cutting handling problems) ?Potential adhesion problems to resin ?Form can relax in moulding tool ?Chemical resistance
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使用Formable PET的優缺點
?Benefits

?Excellent flex resistance ?Excellent chemical resistance ?Improved formability (form precision not yet determined) ?Disadvantages ?Cost ?Compatibility with moulding resin ?Relaxation in mould ?Limited supplier choice ?Not yet commercial

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鉛筆硬度測試比較
?PMMA 最佳 ?PET 次之 ?PC 最差

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Stress v. Temp @ 100% Strain
- various polymers
9 8
Stress (kg/sqmm)

7 6 5 4 3 2 1 0 100 120 140 160 Temp (degC)

PCMD PCTD PMMATD PMMAMD Bayfol MD Bayfol TD PET MD PET TD

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現有機種在IMF上所遇到的問題點
〃Film的定位問題 〃油墨選用的問題(shining、separate等 ….) 〃外觀變化性的問題 〃Forming的Die cut 問題(毛邊) 〃Forming 抽深不能過深 (建議小於0.5mm) 〃翹曲的問題

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IMR (In-Mold by Roller)
?此製程是先以滾桶印刷方式,將film印製成 一捲以roller方式運送。通常一捲長度大約是 1000m,以一般 LCD cover 的大小來看,大 約是 65,000 pcs。 ?射出廠使用傳統射出機搭配 feeder 做模內 射出的動作。

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IMR製程簡介(一)
1.選擇薄膜 2.印刷 3.射出成型
使用自動送料系 統作定位點射出
印刷層(離型層、 硬化層、油墨層、 金屬蒸著層、結合 層)

4.表面處理
Foil去除

6.成品
可作到有如相片般鮮艷的高畫質表現

清洗、檢驗、 包裝

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IMR製程簡介(二)

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IMR製程簡介(三)

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使用IMR可能發生的問題點
?耐磨性較差的問題
?曲面變化不能過大

?目前技術使用PC較不成熟

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開發時間比較
時程 開發流程
1.客戶詢價.報價 2.2D/3D 檢討.確認 3.模(治)具製造 4.模(治)具試模,確認 5.開發期間總計

IMF
1~2 天 7~10 天 30~45 天 5~7 天 45~60 天

IMR
7~10 天 7~10 天 45~60 天 7~10 天 60~90 天

Others
1~2 天 1~3 天 25~30 天 5~7 天 30~40 天

1. IML的薄膜,模具由日本或德國供應,時間較長但將逐漸
以台灣製造取代,縮短開發時程 2. 2D/3D檢討,確認時可以決定交期之長短
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使用IMF的優點
?印刷為網印,變更artwork速度快(約一週 ) ?使用PC材質,適合latch等要求機械強度的 成品 ?目前國內已有成熟的廠商,供貨及機動性

均不成問題

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使用IMF的缺點
?由於製程無連續性,產能無法明顯提昇

?由於film的材質為PC或PET,對於 scratch test較 PMMA為差
?由於目前無法克服油墨問題,以致無法做出較具 金屬感的外觀 ?稍有控制不良,易造成film剝離的現象

?由於目前為”階段性市場壟斷”,致使成本(指 Unit Price)居高不下

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使用IMR的優點
?色彩變化豐富,無 shining 油墨剝離的問題 ?連線式送料,可自動化,大大提高產能 ?表面亦可依喜好不同,做局部咬花處理 ?由於產能提高,單位成本亦下降,Unit Price約為IMF之1/2

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使用IMR的缺點
?模具費昂貴,約IMF的2-3倍 ?變更artwork的時間長,約需45工作天 ?油墨的耐磨性較差

?目前film及印刷know how掌握在日本及德國手 裡,台灣只能射出,機動性差
?目前較成熟的技術只用PMMA材質,PC尚未

成熟,仍面臨一些技術上的問題

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目前國內廠商投入 IMD 狀況(一)
IMR/IMF supplier supplier name technique capability material surface hardness tooling/lead time capacity film Injection cost analysis(tooling/unit) advantage disadvantage(risk) customers design guide provide contact window 愛光(IMR) NISSHA(Japan) (PC),ABS,PMMA 3-4H( after UV) Japan/75days 60k/month(1台) Mitsubishi type 4 foil Taiwan 永吉林 (IMR) 毅嘉(IMR/IMF) 應用電子(IMD) KURZ(German) local(KUEZ) Yoshida PC,ABS,Arcylic ABS, PMMA 3H-4H KURZ(German) Taiwan/3 months Japan 80k/month(1台) German Japan/Germany Japan China Taiwan Japan 祐興(IMF) local Gelexan L1020Q 2H Taiwan GElexan hpa52 Taiwan 李洲(IMR) Navitas+Kurz ABS,PMMA 3-4H( after UV) UK(plan in Taiwan) Japan/Taiwan ARC(IMF) ARC(UK) PC+ABS GE/Byer Navitas UK(plan in Taiwan) Taiwan 有量產經驗 tooling in UK Motorola, Ericsson www.arceuro.com 03-3129292*18 余硬國 邦泰(IMR/IMF) IMD(local)IMF(Navitas, Kurz) PC,ABS,PMMA 4H(depends on film) IMD(60days)IMF(90days) IMD(150k/month)IMF(500k/m) IMD(Navitas,Kurz)IMF(local) Taiwan IML有量產經驗.具研發能力 IMD/IMF無量產經驗 松下(IML) 04-5384121 唐日善

1.有量產經驗.2. 可作plating effect 1.capacity 2. Tooling made in JP not ready yet Nokia,Sony,Arima,Acer, Garmin YES 07-3612300 郭國賢

有量產經驗 無量產經驗 台灣代理商 1.單價 2. 設計限制 philips Sony, Digital Motorola YES 03-3973345*314 27926662 26368772 楊宗興 劉力夫

無量產經驗

03-3193456 陳石祥

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目前國內廠商投入 IMD 狀況(二)
IMR/IMF supplier supplier name technique capability material surface hardness tooling/lead time capacity film Injection cost analysis(tooling/unit) advantage disadvantage(risk) customers design guide provide contact window 銘異(IMR) Kurz(IMR) PC, PMMA 中環 (IMR) Navitus (IMR) PMMA, ABS Nypro China(IMF) PC Singapore/China 正美(IMF) local PC 2H Taiwan

China 無量產經驗 無量產經驗 有量產經驗

Taiwan 具油墨研發能力 無量產經驗 Acer打樣中

03-8200-1008 盧榮欽

03-3135469 吳恆毅

Motorola(Dbtel) suzanne@nyprochina.com 852-27459723 2785-2285 ext 309 彭蔓 林文岑

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第三部份 印刷 (Printing)
?目前印刷製程應用在手機製造上有以下 數種〆
? 網印 (Silkscreen printing) ? 移印 (Movable printing) ? 熱轉印 (Hot stamping)

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什麼是網印?

網印的印刷歷史可以追溯到遠古時代, 可能在還沒文字產生時就有人發明了這 項技術,它的優點是實用,人們還可以 重覆使用,並且操作簡易。

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網版印刷的原理
1.使用刮刀把油墨塗在網版上。 2.再用刮膠以固定角度,將油墨平整的划向 一邊,此時油墨會依照網版製造時的圖案 ,因滲透而印在被印物上,而且可以重覆 印刷 3.而印刷網版在洗版後還可以繼續保存使用 。
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什麼是移印?
移印的原理是把所需印刷的圖案先利用 照像製版的方法,把鋼版製成凹版再經 由特製矽膠印頭轉印在被印物上,並且 可依產品的材質不同,調製專用的油墨 ,以使品質得到保證。

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移印的流程

1.由毛刷將油墨均勻覆蓋在鋼版上。 2.由刮墨鋼刀將多餘油墨刮除。 3.由印頭下降到鋼版將圖案內的油墨沾 起。 4.由印頭移位下降至產品將圖案蓋上。
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轉印及燙金
?熱印轉寫紙是從英文HEAT TRANSFER PAPER 翻譯過來々原理是用熱力把圖案或花 紋從膠膜或紙膜轉印到工作表面。轉印或燙 印過程,只需對被印物燙印一次,便可把多 種顏色圖案轉印在膠件上。這樣可以減低膠 件不良率。而燙金的原理與熱轉印雷同,最 大不點為〆熱轉印的圖案是先印在膠模上。 而燙金則是將圖案刻在印頭上。

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目前機種印刷曾發生之問題
?印刷字體位偏 ?字體或窗框邊緣呈鋸齒狀 ?印刷油墨溢出外框 ?油墨附著性不良,百格測試不過 (以字 體與底色部分較受爭議)

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第四部份 咬花 (Texture)
咬花係指將所需花色以化學蝕刻的技術 ,將模仁(大多為母模面)進行蝕刻的動 作。與其他部分較大的差異是,咬花是 對模具的加工,而其他部分則是直接對 半成品加工。

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咬花作業流程
?模具入廠 ?清洗模具 (整塊模仁清洗乾淨) ?模具噴漆(保護作用) ?晾乾 (時間約 6~8 小時) ?修割膠帶 (欲咬花處割開) ?蝕刻咬花 (控制時間及深度) ?噴砂 (控制光澤度)

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咬花拔模角度建議值
咬花規格 MT-11000 MT-11001 MT-11002 MT-11003 MT-11004 MT-11005 MT-11006 MT-11007 MT-11010 MT-11020 MT-11030 MT-11040 MT-11050 脫模角度 1度 1度 1度 1度 1度 1度 1度 1.5 度 1.5 度 2.5 度 3度 4.5 度 6.5 度

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目前機種咬花面曾發生之問題
?拉花現象,不易脫模 ?配合件花紋及光澤度不同 ?所咬花紋規格與預期差異過大 ?咬花不均勻

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第五部分 電鍍(Electroplating)
電鍍(electroplating)被定義為一種電沈積過 程(electrodepos- ition process), 是利用電極 (electrode)通過電流,使金屬附著於 物體 表面上, 其目的是在改變物體表面之特 性 或尺寸

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電鍍的目的
電鍍的目的是在基材上鍍上金屬鍍層 (deposit),改變基材表面性質或尺寸。例如 賦予金屬光澤美觀、物品的防鏽、防止磨耗 、提高 導電度、潤滑性、強度、耐熱性、耐 候性、熱處理之防止滲碳、氮化 、尺寸錯誤 或磨耗之另件之修補。

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電鍍的基本構成元素
? ? ? ? ? ? 外部電路 陰極、或鍍件(work)、掛具(rack)。 電鍍液(bath solution)。 陽極(anode)。 鍍槽( plating tank ) 加熱或是冷卻器(heating or colling coil )

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非導體金屬化方法(Method of Metalizing Nonconductors)
非導體金屬化除了電鍍(Electroplating)方法外還 有如真空電鍍(vacuum metalizing)、陰極濺射法 (cathode sputtering)及金屬噴射法(metal spraying)。非導體電鍍法須先將非導體表面形成 導電化,其過程是將物件用機械或化學方法粗化 (roughening)得到內鎖表面(interlocking surface)然後披覆上導電鍍層

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電鍍前處理流程
?分類上架 (依素材外觀選擇適合掛具) ?脫脂清洗 (溫度.濃度.時間 ) ?粗化 (溫度.濃度.時間) ?中和 (溫度.濃度.時間) ?水洗 (自來水連續循環 ) ?敏化 (溫度.濃度.時間 ) ?水洗 (自來水連續循環 ) ?活化 (溫度.濃度.時間 ) ?水洗 (自來水連續循環 ) ?化學鎳完成

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電鍍處理流程(一)
?上架 (選擇合適掛具 )

?超音波清洗 (時間. 電流 )
?鍍銅 (溫度.濃度.時間.電流.電壓.大小 ) ?水洗 (自來水連續循環 )

?鍍鎳 (溫度.濃度.時間.電流.電壓.大小.PH 值 )
?選擇以下六種不同電鍍鎳層色澤及功能性
?半光澤鎳 ?全光澤鎳 ?沙丁鎳(霧鎳) ?高流鎳 ?微孔鎳 ?鎳合金(古銅)

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電鍍處理流程(二)
?水洗 ?鎳層後可視顏色及功能性.鍍以下四種不同色澤
?鉻 (裝飾性) ?青銅感 (青古銅) ?錫鎳合金 (黑鎳) ?黃金 (K 金)

?純水洗淨 ?烘乾 ?OQC 檢驗

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目前公司對塑膠件外觀的測試規範
? 硬度測試 ? 黏著力測試 ? 耐磨測試 ? 抗化學測試 Test) ? 抗UV測試 (Hardness Test) (Adhesion Test) (Abrasion Test) (Chemical Resistance (UV Test)

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硬度測試
負 荷〆1Kgf

作用角度〆45°

使用器具〆Mitsubishi 2H鉛筆
合格標準〆沒有刮痕

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黏著力測試
?非破壞性測試
測試方法〆使用3M#595膠帶5cm長度貼於表面後急拉 合格標準〆表面塗料成coating層不能被拉起

?破壞性測試
測試方法〆以刀片在表面劃出方格(熱固性1mm*1mm,熱 塑性2mm*2mm),再用3M#595膠帶貼上後 急拉 合格標準〆可容許在方格中15%以下的塗料或coating層 被移除

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耐磨測試
測試方法〆RCA測試機台,使用11/16“ 寬的帶狀白紙,每分鐘 17cycles



重〆175g

合格標準〆不見磨痕

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抗化學測試
測試方法〆
酸性測試–55° C,曝露時間24,48,72小時 鹼性測試–60° C,曝露時間24,48,72小時

合格標準〆表面經測試後無任何改變

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抗UV測試
測試方法〆在60° C,200小時的UV光照
射(波長313nm)

合格標準〆表面經測試後無任何改變

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THANK YOU!!

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