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1、,常用塑膠材料及基本性能,內容大綱,(一)高分子及塑膠基本概念(二)外殼常用塑膠材料簡介(三)塑膠材料檢測測試簡介,1.高分子發展史,天然高分子材料 天然橡膠,木材等 合成高分子材料 ABS PC PA66,(一)高分子及塑膠基本概念,2.高分子分子結構,高分子組成單元-單體,高分子組成單元-單體,乙烯,(单体),高分子樹脂,分子結構,接枝高分子,長鏈大分子結構,无定型 结晶性,3.材料分類,材料,塑料(高分子),热固性,热塑性,工程,通用,无定型,结晶性,无定型,结晶性,PCMPPOPEI,PPSPBTPETPOMPA,PMMAPSPVCABS,PEPP,工程塑膠特性,優點 缺點結晶性 耐化
2、學藥品性 結晶收縮翹曲 耐熱性 吸水性 流動性 耐衝擊性非結晶性 耐衝擊性 耐化學藥品性 大多數具透明性 耐熱性 尺寸安定 流動性,(二)外殼常用塑膠材料簡介,面板與塑料之關係,高剛性-保護機械內部零件重量輕-為求輕便性，輕量化為其要求耐衝擊性-外觀件著重此特性耐燃性-符合 UL 安規即可低價趨勢-ABS、HIPS、PVC,常 用 面 板 材 料,HIPS BASF DOWPVC GEON ABS GE BAYER PC/ABS GE BAYER PC GE DOWPMMA PLEXGLAS,透明材料,穿透率PC 88%PMMA 92%ABS 89%PS 91%COC 91%,ABS樹脂為丙烯
3、睛.丁二烯.苯乙烯三元共聚物,具有優異的綜合性能.結構:-A-A-B-B-B-S-S-S-A-代表丙烯睛 剛性.硬度.耐油性.著色性.B-代表丁二烯 韌性.耐低溫性,電鍍性 S-代表苯乙烯 剛性.硬度.光澤性及良好的加工流動性,ABS 工程塑膠,ABS 工程塑膠,綜合性能:力學性能:綜合性能較優,優于HIPS,低于PC/ABS HDT:85-110OC(1.81MPa)模 收 縮:0.5-0.8%耐候性:較差,對紫外線較敏感 電鍍性:電鍍性好,且具有專用電鍍級,ABS 工程塑膠,應用:電腦外殼:消費性電子:,顯示器塑件殼,機箱外殼,列印機外殼,PC/ABS 工程塑膠,聚碳酸酯(PC)與ABS的
4、合金材料 具備PC耐衝擊性和優良的耐候性及ABS的高流動性 GE 與 BAYER 為世界上兩大供應廠商 非鹵素型耐燃劑之環保材料應用範圍 電腦外殼,電腦零件,汽車內外部件,通訊器材,PC/ABS 工程塑膠,優良的成形加工性優於 ABS：耐熱性、耐衝擊性、尺寸安定性優於 PC：流動性、耐寒性、降低成本低溫(-350C)至室溫保有極佳之物性隨 PC 含量不同，可彈性調整不同耐熱性及耐衝擊性耐 UV、螢光、長時間色澤保持性優耐磨性環保性,PC工程塑膠,PC 聚碳酸酯(非結晶聚酯)Polycarbonate GE、DOW、BAYER、帝人、出光,PC工程塑膠特性,耐衝擊性極佳透光率高(88%)成品收縮
5、率低，尺寸安定性高易生殘留應力高吸溼性，低流動耐磨耗性差,PC工程塑膠應用,電腦外殼:光碟片:,透明PC,冰色PC,PMMA塑膠特性與應用,特性:折射較小 1.49 透光率 92%硬 度 遠大于PC應用:燈具,照明器材,儀表盤 光學玻璃,鏡 片,手機鏡片,光學器皿,塑膠原料選擇要點I,機械力學要求 力學強度:HIPSABSPC/ABSPC 沖擊強度:HIPSABSPC/ABSPC 注意事項:卡鉤 螺柱 熱熔柱等 耐熱性 HDT:HIPSABSPC/ABSPC 注意要點:烤漆 環境溫度高低性,塑膠原料選擇要點II,耐 化 學 試 劑 耐 溶 劑 性 溶 劑:酒精 丙酮 天那水 注意事項:烤漆,電
6、鍍(開裂)耐燃等級 UL94:尺寸 及 HB V-2 V-1 V0 注意要點:產品最薄外厚度及耐燃要求,塑膠原料選擇要點III,環保因素(Environment protection concern):非鹵素系耐燃劑(Non-Halogen Flame Retardants)環保團體的要求(Requests by Environmentalist),安規考量(UL Safety concern)客戶指定(Designated by customers),產品設計(Product design)機械強度(mechanical strength),塑料性能(Properties of materi
7、als):剛性(Flexure Strength)耐衝擊性(Toughness)抗紫外線性(耐變色性)(Weatherability),塑料成本考量(material costs),黑點可能產生原因(I),料管中原先使用之材料，於洗車清機過中，未完全 被置換出，導致現行使用作業溫度較高之材料時，因料管溫度上升，而使殘存於料管之原料（防火 劑、添加劑等），無法承受此一溫度，而受熱裂 解，此種情況通常發生於噴嘴處。,黑點可能產生原因(II),料管中，長時間生產不同之原料，因溫度高低變 化，所產生之氧化與裂解；與各原料對金屬表面間 之附著力亦不同等相關因素，日積月累，導致料管 中之螺桿表面，管壁，噴
8、嘴等處，逐漸形成碳化 層，遇到黏性較高之材料時，即被分離，逐步帶出。螺桿與管壁等部份，若有傷痕或缺口，將更容易讓 熔點材料滯留。而停開機頻繁時，都將使上述問題 更加嚴重。,黑點可能產生原因(III),原料的輸送或暫存區域受到污染。其中常見之疏忽有下列四項：1中央供料系統之料筒 2直接立於成形機台上之料筒 3現行作業人員更換原料時，僅以空 氣噴槍（AIR）噴離殘存料屑 4粉碎料之粉屑，易帶靜電，吸附空 氣中之灰塵，且耐熱性較差。,黑點可能產生原因(VI),原料本身及帶黑點，且此黑點之比 例，超過客戶入料檢驗之容許範圍或 成品之允收標準。原料本身耐熱性不足，倒置在料管 中，無法承受射出時之實際作業
9、溫度，原料（防火劑、耐燃劑）受熱裂解。,塑膠UL規範及測試,一.UL Card 範例,二.耐燃劑作用機理*物理作用 1)藉冷卻效果:耐燃劑釋出低溫物質來冷卻,使溫度低於燃點而無 法燃燒.2)藉形成保護膜:促使或本身形成一固態或氣態層來阻止氣體釋出,隔絕氧氣及熱傳導.3)藉稀釋作用:耐燃劑燃燒後產生中性氣體,沖淡氧氣,使之低於最 低含氧量.*化學作用 1)氣相反應自由基被耐燃劑所終止,放熱過程停止,系統冷卻,可燃氣 體供應減少,從而完全抑制燃燒.2)固相反應有兩種形式之作用發生 2-1)耐燃劑加速高分子之崩潰,而造成聚合物顯著的流動,從火 焰的影響帶移去,以阻止繼續燃燒.2-2)耐燃劑經由脫水作
10、用,而在高分子表面形成一氧化碳層,以隔 絕氧氣及熱傳導.,1.94HB水平燃燒*試片擺放方法 夾住試片,使試片與X軸保持水平,並與Y軸成45度角.*記錄 記錄試片從25mm至100mm之間,火燄燃燒未達100mm前熄滅所耗 之時間與長度.*測試分類標準 1)在試片厚3.013.0mm,燃燒至75mm長時,其燃燒速率不可超过38mm/min.2)在試片厚小於3.0mm,燃燒至75mm長時,則其燃燒速率不可超過75mm/min.3)試片燃燒至100mm前必須熄滅.,2.94V垂直燃燒測試*試片擺放方法 垂直夾住試片,並於距試片底端305mm處,鋪厚6.0mm之藥用棉花.*測試分類標準,(三)塑膠測
11、試儀器簡介,基本性質(1)比重天平,功能 測試產品比重及重量 阿基米德浮力原理 浮力排開同體積之液體 空氣中的重液體中的重 比重空氣中的重排開同體積 之水重 比重與價格 產品按體積計價,原料以重量計價,基本性質(2)高溫爐,功 能:測試塑膠材料殘留的灰份(800,4hr)預先檢查成型品在SMT製程是否起水泡(250,5min)工程塑膠內之基本成分:基材：樹脂本身 物性補強填充物：玻璃纖維、碳纖維、礦物質等。界面活性劑或相容劑：表面處理改質劑。難燃劑：鹵素及非鹵素（磷酸脂）防火劑。其它,基本性質(3)卡氏滴定法水分測試儀,功能 測試塑膠粒子或成形品中微量水分含量用途 工程塑料預乾燥條件設定 提供
12、成型現場塑膠粒含水量數據 評估乾燥設備,基本性質(4)真空烘箱,功能 真空加熱乾燥 恆溫控制 用途 工程塑膠粒加工 前乾燥 非移形測試,基本性質(6)色差分光儀,功能 讀取成品色彩學數據 明暗度 E,CIE L,a,b值 用途 電腦外殼烤漆和塑膠外殼色彩品管檢驗 產品外觀色彩以電腦配色與對色,曲型色差測試報告,基本性質(7)壓模機,功能 針對塑膠件外觀檢驗規 范,檢驗原料不純雜質用途 檢驗原料中不純 物含量及大小,基本性質(7)壓模機,基本性質(7)壓模機,機械性質(1)萬能材料試驗機,功能 抗拉強度 伸長率 抗折強度 抗折模數用途 評估塑料機械性質是否 符合產品設計強度需求 進料品質控制,機
13、械性質(2)衝擊試驗機,功能 測試塑膠材料之 耐衝擊強度用途 產品外觀設計考量 裝配力量參考 進料品質控制,熱學性質(1)DSC，熱示差掃瞄卡熱計,功能 1)熔融溫度 2)冷結晶溫度 3)結晶焓 4)玻璃轉化溫度 5)比熱 6)(熔融)結晶溫度,用途 作為材料選擇時參考 成品結晶度分析 研判競爭對手使用材質 模流分析所需參數,熱學性質(2)TGA，熱重量分析儀,功能 熱裂解溫度 裂解速度 灰份用途 材料熱裂解溫度測定 確認材料規格 作為成形加工參考 填充物含量比例,熱學性質(3)-熱變形溫度測試儀(HDT),功能 測試塑料在0.45Mpa或1.80Mpa負 荷下之熱變 形溫度 測試塑料的Vicat軟化點溫度,用途 評估工程塑料對SMT製程高溫的承受能力 評估塑料對使用環境變異的適應力,熱學性質(4)-毛細管流變儀,功能:測試塑膠流動性及粘度用途:塑膠原料在不同溫度及剪 切速率下粘度特性.提供材料最佳成型條件及 對制程異常現象進行分析,
