常用塑胶材料及基本性能.ppt

,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,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,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: 85-110OC (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,3.一般工程塑膠,1.結晶性,性能對比,4.高級工程塑膠,(1).結晶性,(2).非結晶性,(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,Customer:廣宇,I/O 18POS PLUG,Customer: 華冠,(1). QS Plug系列:,2. QS Recep系列:,I/O 18 PIN C0NN,Customer: 華冠,15 POS PLUG,Customer : MOTOROLA,I/O 17 PIN CONN,Customer : ACER,I/O 2PIN CONN.,Customer : SONY,(2). QS Recep系列:,I/O 18 PIN C0NN,Customer: 華冠,15 POS PLUG,Customer : MOTOROLA,I/O 10PIN CONN,Customer :MOTOROLA,I/O 17 PIN CONN,Customer : ACER,I/O 2PIN CONN.,Customer : SONY,I/O 15PIN CONN,Customer :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(800,4hr) 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