常用塑胶材料及基本性能.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,常用塑膠材料及基本性能,塑發室/,羅代應,2003/4/26,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),Connect,常用塑膠材料簡介,(四)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,C,H,H,C,H,H,乙烯,(单体),C,H,H,C,H,H,n,高分子樹脂,C,H,H,C,H,H,分子結構,HDPE,PS,LDPE,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,PC,MPPO,PEI,PPS,PBT,PET,POM,PA,PMMA,PS,PVC,ABS,PE,PP,工程塑膠特性,優點 缺點,結晶性 耐化學藥品性 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 DOW,PVC GEON,ABS GE BAYER,PC/ABS GE BAYER,PC,GE DOW,PMMA PLEXGLAS,透明材料,穿透率,PC 88%,PMMA 92%,ABS 89%,PS 91%,COC 91%,ABS,樹脂為丙烯睛,.,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:85-110,O,C (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,(-35,0,C),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,O,O,C,O,C,CH,CH,3,3,n,PC,工程塑膠特性,耐衝擊性極佳,透光率高,(88%),成品收縮率低，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 materials):,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溫度，,原料（防火劑、耐燃劑）受熱裂解。,(三),Connect,常用塑膠材料簡介,1.工程塑膠的基本概念,工程用途的塑膠，能適用於結構及機器零件。,工程塑膠就是能替代金屬的塑膠材料。,工程塑膠的優點，如加工性、質輕、絕緣、防銹及耐化學性等，都是金屬所不及的。,一般而言，一般工程塑膠耐溫大於,100,，高性能,工程塑膠耐溫大於,150,。,2.,工程塑膠特性,優點,缺點,結晶性,耐化學藥品性,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,3.一般工程塑膠,英文縮寫,中文學名,商品名,化學結構,PA6,聚己內醯胺,尼隆,6,PA66,聚己二胺己二酸,尼隆,66,PBT,對苯二甲酸丁二,酯,Ultradur,Crastin,etc,POM,聚縮醛,Duracon,Delren,etc,1.,結晶性,性能對比,4.,高級工程塑膠,英文縮寫,中文學名,商品名,化學結構,PA46,聚丁二胺對苯二甲酸,Stanyl,m,-PA6T,聚己二胺對苯二甲酸,Arlen,HTN ,etc,PA9T,聚壬二胺對苯二甲酸,PA9T,PPS,聚硫化,苯,RYTONFortron,etc,SPS,對位聚苯乙烯,Questra,Xarec,etc,(1).,結晶性,(,2).,非,結晶性,英文縮寫,中文學名,商品名,化學結構,PEI,聚醚醯亞胺,Ultem,PES,聚醚石風,Radel,Ultrason,Grafone,etc,(3).,性能對比,5.各等級工程塑膠,HDT,之比較,6.,連接器與塑料之關係,在操作及製程溫度期間的熱安定性,材料的抗化學性,結構設計,抗張應力應變,韌性,成形性,填充物及添加劑,燃燒性,變形,(1).,熱要求,1),熱變形溫度,(,HDT,)-,評估其短程熱能力,2),連續使用溫度等級,-,評估其長期熱功能,3),材料本身的熱膨脹係數,(,CTE,)-,與,印刷電路板,的熱膨脹係數相,近而搭配，熱膨脹速率不同則會引起翹曲,並且損壞焊接點,.,4),熔點,(,Tm,),及玻璃轉移溫度,(,Tg,)-,高分子從玻璃態轉變成橡膠,態的溫度,溫度高於其點,尺寸安定及性質的安定性將降低,也有可能造成分子的崩潰,此全歸於成形應力的釋放而造成,高分子不可逆的膨脹,.,(2).,抗化學性,連接器,Housing,的要求是能夠在寬廣的化學環境中,依然能,發揮其功能,.,他們必須能承受清洗劑、焊錫助劑及二次加工,的清洗溶劑之侵蝕,.,(3).,抗潛變,Housing,材料在受荷重下的抗潛變能力來自端子在,Housing,內之預先荷重力,也會影響到連接器長期的可靠度,一般而,言,有較高熱變形溫度或彈性模數的高分子有較低的潛變,.,(4).,結構分析,*,端子保持力,*,流道平衡,(5).,抗張應力應變,提供材料在受負荷下響應的訊息,並且作為橈曲計算程應力的,基礎,為了使連接器塑膠之設計的結構分析能有效執行,設計者,必須有在特定操作溫度下的應力應變曲線,並且精確的以內插,或外插模擬在實際操作條件下之材料行為,.,(6).,韌性,*,無缺口之衝擊強度所顯現的是樹酯的韌性,韌性對於連接器,之所以重要,在於使用中能順應彎曲伸縮,特別是薄壁的地方,及扣環,.,(7).,模收縮,*,當融熔塑膠在模子中冷卻其收縮的現象稱之模收縮,.,*收縮作用變數有材料模溫、成形壓力、射出速率、融熔溫,度、流動方向,.,(8).,成形性,*,影響成形性因素,1),流動難易,2),成形收縮程度及預測,3),翹曲的傾向,4),製程中熱劣化的敏感性,5),材料回收使用的能力,(9).,翹曲,*,翹曲乃不同收縮的結果,其發生是在成形製程中內應力的釋,放所導致,不均衡的冷卻速率造成不均衡的收縮,有著複雜,模仁或尖角行為特色的設計,因有助於持熱而允許塑膠在此,區域有較慢而完整之結晶,造成局部收縮的增加,.,另一原因是,玻纖補強材之異向性導致微差收縮所造成,(,大多以,END GATE,DESIGN),.,(10).,添加物,*,添加物或組成的變化造成材料特性改變，例如玻纖加入其中,抗,張強度、比重及使用溫度範圍將增加,然而延伸率、熱膨脹係數,及收縮將減少,.,(11).,燃燒性,*,在實際燃燒條件下,產品之燃燒特性的取決評估預測或描述,這些測試並非準確並且不可信任,燃燒性要視零件大小著火,難易、燃燒蔓延速度及產品的氧化程度而定,.,8,.公司目前生產之手機連接器,NOKIA 7PIN PLUG KIT,C,ustomer,:,廣宇,I/O 18POS PLUG,C,ustomer,:,華冠,(1).,QS Plug,系列,:,2.,QS,Recep,系列,:,I/O 18 PIN C0NN,C,ustomer,:,華冠,15 POS PLUG,C,ustomer,:MOTOROLA,I/O 17 PIN CONN,C,ustomer,:ACER,I/O 2PIN CONN.,C,ustomer,:SONY,(2).,QS,Recep,系列,:,I/O 18 PIN C0NN,C,ustomer,:,華冠,15 POS PLUG,C,ustomer,:MOTOROLA,I/O 10PIN CONN,C,ustomer,:MOTOROLA,I/O 17 PIN CONN,C,ustomer,:ACER,I/O 2PIN CONN.,C,ustomer,:SONY,I/O 15PIN CONN,C,ustomer,:MOTOROLA四,),塑發室功能簡介,塑發室功能簡介,(,Polymer Technology,Application Center),(1),材料檢驗分析,(2),材料及應用研究,(3),成形品問題解決與技術服務,功能,(1),材料檢驗分析,新試料檢驗評估,材料標準之建立及塑料廠之認可,工程塑膠進料檢驗,(,IQC),各塑料廠品質鑑定,功能,(2),材料及應用研究,競 爭 產 品 研 判,材 料 選 擇,1),新 產 品 開 發,2),舊 產 品 改 用 新 材 料,材 料 應 用 發 展,1),新 產 品 開 發 試 料 與 成 品 試 模,2),新 次 料 專 案,工 程 資 料 庫 之 建 立,材 料 配 方 研 發：競 爭 力 與 量 身 定 做,功能,(3),成形品問題解決 與技術服務,塑料問題諮詢,最佳干燥溫度時間,合理模溫,最佳冷卻時間等,客戶段製程建議與改善,SMT,溫度,后處理溫度,成形品及生產製程問題解決,應力開裂,烤漆變形等,教育訓練,塑發室儀器簡介,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,(800,4,hr),預先檢查成型品在,SMT,製程是否起水泡,(250,5,min),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,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,0.45,Mpa,或,1.80,Mpa,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,歡迎各位同仁到華南塑發室,