PC塑料技术手册

1、PC塑料技术手册作成：胡三本、 何谓PC二、PC物性三、PC塑料射出成型四、PC塑料在车灯上的应用五、PC灯壳之耐候认证六、其它注意事项一、何谓PC：PC为Polycarbonate之简称，中文名为聚碳酸酯；其结构如下:ch3n=85130PC为有机高分子材料，其制造方法有溶剂法（又称光气法）和熔融 法（又称酯交换法）o前者是在酸结合剂及溶剂的存在下，对Bisphenol A 灌进光气（COC12）而起界面重聚反应合成的。酸结合剂有使用Pyridine 而在非水系反应之Pyridine法和使用碱液的碱水溶液法，后者较具经 济性o制造技术上Bisphenol A的纯度，分离精制工程中的不纯物去除

2、法 以及溶解于溶剂中的PC分离技术等都需费一番心机。在工程上也有采取 连续法，藉此减低Bisphenol A使用量等改善方案，最近的趋势则倾向 于为节省能源的工程改良为主题。用溶剂法的制品，可合成的分子量范围 广泛，品质良好；因此熔融法的生产方式已渐渐被淘汰。二、PC物性：1. PC在工程塑料中算是性质平衡的树脂，下表是PC代表性用途中的 利用特性及替代理由。用途所利用的特性成形材料替代理由耐冲击性耐热性透 明 性尺寸精度尺寸安定难 燃 性耐候性无 毒 性电气特性轻 量 化绝 缘 化一体化安全化生产性降低成本联结器OOOO热硬化性树脂O继电器盖OOO铁板、AS树脂O吹风机壳套OOO热硬化性树脂

3、OOO船用灯身OOO炮金OO汽车车门把 手OO锌模制品OOO照相机零件OO铝模制品OOOO电动工具壳 套OOOO铝模制品OOOO仪表用玻璃OO玻璃O钢盔OOFRPOOO人工透析零 件OOOPVCO奶瓶OOO玻璃OOO2. TYC使用PC之物性:厂牌 物仁单位住友303-10 （PC透明料）奇异 LS2-111 （PC透明料）陶氏330 (PC+GF30 %)比重1.21.21.42吸水性%0. 150. 15模收缩率%0. 50. 70. 50. 70. To. 3全光透过率%9089不透明熔流指数g/10min10116. 5引张强度kg/cm27206301000延伸率%130100-弯曲

4、强度kg/cm29809501300弯曲弹性率kg/cm2250002400066000IZOD冲击强度kg. cm/cm918714热变形 温度荷18. 6kg/cm2也136132142荷4. 6kg/cm2148138线膨胀系数10-3cm/cm -6.87燃烧性(UL- 94)V-2V-2V-03 .冲击特性：PC的耐冲击性在所有工程塑料中特别高，不过冲击性也会因加 力方法或应变速度而显示不同的行动。另外，破坏状态中也有延性破 坏及脆性破坏之分，影响这些差异因素是分子量、温度、角隅弧度、度、添加物、裂化等。当分子量达2. 0X 10以下时冲击强度会大幅降低，在这以上则 逐渐上升；到2.

5、8X10C3.0X10'达最高点，此分子量用于钢盔等需要高 度耐冲击性的制品（灯壳用之PC分子量约2. 0X10左右）。当改变缺 口先端的弧度时就会对强度产生很大的变化；角隅弧度的影响亦则角隅 部位的应变速度的改变，弧度愈小破坏部位的应变速度则增大而移向于 脆性破坏；另一方面角隅弧度的影响也及分子量有关，分子量愈小缺口 感也升高，弧度的影响增大。关于厚度的影响，在平板落球冲击试验上 并没有明显倾向；但在附有缺口的Izod冲击试验上，当厚度到56mm 以上则会发生脆性破坏。在低温时影响冲击强度愈大，亦则分子量愈大 低温耐冲击特性愈好，在室温显示脆性破坏的低分子量材料，在高温时 会显示延性

6、破坏。添加物是对PC的耐冲击性发生莫大影响的因素，通 常用颜料、可塑剂、紫外线吸收剂、离型剂来做添加物时，其含量超过 某一程度，冲击强度就明显下降；因此，添加物的添加量多半考量及冲 击强度的平均上来决定。4 .光学性质：PC在工程塑料中以透明性凸显而被应用于特种方面；尽管之前 就有PMMA,但从冲击强度、耐热性、尺寸安定性来看，PC是一种更 佳的高级透明材料，其用途已扩至光学用。PC在不含紫外线吸收剂会吸收280、290nm；对于可见光线通常可达8090%之光线透过率 （及厚度有关）；对于红外线部分，则厚度达5. Oum以上就几乎不透过。 PC的折射率约1.58,比PMMACL49）大，更适合

7、于透镜的设计。PC会 被290nm之紫外线作用发生光氧化反应而劣化，劣化现象从表面开始, 引发变黄，切断主链而引起分子量降低、架桥、产生凝胶等各种化 学构造的变化，继而引起机械强度和柔软性的降低，终至龟裂；因此,添加紫外线吸收剂可把劣化现象抑制至相当程度。TYC用于车灯灯 壳之PC,因需要长时间暴露在户外，使用之原料规格皆有添加紫外线 吸收剂。5 .应力龟裂性：当PC超过一定水准之应力就产生龟裂，界限应力及分子量有 关，分子量为24000以上时为300 kg/cm 分子量为22000以上时为200kg/cm 因此假如残留应力或箍模部应力在这界限应力以下的话就 不致于产生裂痕；不过也有例外：A.

8、在成型过程中材料分解裂化而分子量降低至20000以下时界 限应力会极端降低。B.有缺口或焊接部分。C.在化学环境中使用（通常以环境应力龟裂表示）oPC在实用上以C的情形问题较大。因为产生裂纹的情形不仅是一般 的有机溶剂，而及油类、接着剂、橡胶迫紧、PVC接触时，即使在应 力不大时也常发生裂纹事故。原因多半是这些材料所含添加物引起 的：问题是添加物的种类一般并没有公开，因此预测就显得极为困难。6.尺寸安定性：尺寸安定性的概念中应包括吸水膨胀、热膨胀、热缩收、蠕变变形等。比起结晶性塑料（PA、PBT、POM）,非晶性PC塑料的尺寸安定 性是特别优越。PC因吸水而产生的尺寸变化为0.02% （mm/

9、mm）；热膨 胀率及一般塑料大致相同；热缩收率在120C处理时约0.1 %左右；成 形缩收率（模缩收率）为0. 50.7 %。三、PC塑料射出成型：1.成型机的选择：PC是一种高粘度塑料，因此在选择成型机时要注意下列事项： A.为防止因材料滞留而烧焦，螺旋最好用不附逆流防止环的， 喷嘴则用开放型。B.以往箍模力的计算都用P=350500 kg/cm 2 XS （S为投影面 积）公式；随着高压射出的趋势，选定成型机宜采用比上式高之压 力。C.射出率愈高愈适合薄制品。最近成形条件趋势倾向多段控制或死循环控制，多段控制的项目包 括射出速度、射出压、背压、螺旋转数等；死循环控制应包括实际造成 制品的模

10、具的控制。其它的特殊成形机有喷孔式射出成型机、超高压成型机、射出 压缩成型机；喷孔式射出成型机使用PC时即使材料未干燥也可以顺 利成形。使用超高压成型机成形PC制品时，成形缩收会减少；射出 压缩成型机则适合厚成型品及不要有光学歪形的成形品。2.成型条件：PC的成型温度最高限制为320，但高速成型时常有330340的高温出现；模具温度，只要厚度薄而均一，在60c以下的低温也 可顺利成型，但若要减少成型内应力，模具温度最好提升至100120C 以上。成型时的材料劣化主要有因水份存在引发的水解、因氧气存在 而引起的氧化分解、因加热而引起的热分解，这些因素在成型过程中 相互交错进行，情况复杂。成型上的

11、有关因素是原料的预备干燥、成 型温度、滞留于料管中的时间、背压、螺旋转数等。PC原料的预备干燥 只要严守干燥条件（120 X45小时以上）应无问题；但在使用回收 料时容易发生干燥不充分而诱起水解劣化。成型温度及滞留于料管中的 时间相关联，成型温度在300c以下滞留于料管中的时间可达120分 钟，若成型温度在320c滞留于料管中的时间勿超过30分钟。背压及螺 旋转数则及供料处一方的空气带入或挥发成分的脱气有关，提升背压 而降低转数则可提高脱气效果并防止因氧气引发的焦烧现象。成形变形可分为定向变形和在玻璃转移温度以下发生的变形（冷却变形）。定向变形是分子主链在保压过程中定向而产生的，肉眼可以 看出

12、光弹性条纹；冷却变形及分子链接合角或结合间隙等变形有关， 浸渍于有机溶剂时看到的龟裂就是由冷却变形引起的，可用120C回 火处理即可解决。定向变形在透镜等光学用途是一种障碍；树脂温度愈 高保压愈低定向变形愈少；低分子量的材料所成型的制品定向变形愈少。 冷却变形之影响因素有模温及保压，模温愈高保压愈低冷却变形愈少。 3.品质管制：不论如何测试已成型的完成品品质，都不是根本解决的方法，竟从设计阶段就开始检讨及讨论测试的方法较重要。PC塑料之缺点 包括耐温水性、耐碱性、耐有机溶剂性、耐疲劳性，故在设计时就考量角隅弧度及结合强度等，另外亦须检讨材料、成型机、模具、型条件等因素。试作时（非量产后）PC的

13、品质评鉴方法有：A.测定分子量（黏度平均分子量）。B.耐冲击试验。C.外观检查。D.溶剂浸渍试验。E.成型品之环境加速试验。F.装配作业试验。G.完成品环境试验。量产阶段常发生的问题：A.因材料批号、成型机、模具品号而产生的变动。B.长久成型时模具温度的变动、料管内死角的材料滞留焦烧。C.因使用回收料而产生的劣化。D.因作业者不同而发生的偏差。四、PC塑料在车灯上的应用：1.透明件：A.灯壳：（Lens）PC塑料用于头灯、雾灯、角灯灯壳上，主要是利用PC的 高透明度（厚度3nlm时，可见光穿透率约8890%）、高耐 冲击性（有缺口的Izod冲击强度达80kg-cm/cm以上）、高热 变形温度（

14、荷重4.6kg/g2时达135以上），在造型上可较流 线形的设计（玻璃灯壳很难达成）。应用于头灯灯壳的PC塑料，一般使用透明无色的新料， 且是有添加紫外线吸收剂的新料（例如奇异PC-GE111C.住友 PC-JY30310C）；射出成必须做回火处理，以消除成型时的留应力，回火条件为将成型品放置120之环境下2小时 以上（低于HDT 5"10 X48小时为佳）。用于头灯之PC灯壳必须在其表面Coating 一层较硬的树 脂，保护材质较软的PC免被刮伤及溶剂的侵蚀。此层树脂之 加工可分Thermoset及UV curing涂料，效果以UV curing较 佳。B.内套:（Inner Le

15、ns）PC塑料用于内套上，必须注意耐热及色度问题：a.耐热问题：若后灯或角灯之内套为杯形，则须注意其内壁 受热状况，受热因素有杯形内空间或尺寸、灯泡之瓦特数 、该灯泡之功能（方向灯、煞车灯、倒车灯等）、灯泡（丝）至内套距离、内套本身是否有散热设计（灯泡上方的内套开 孔）等。若后灯或角灯之内套为板形（有鱼眼或花纹者），受热 状况较杯形者低。不论但若杯形或板形内套，其受热温度勿 超过140 （新料）,否则将可能导致变形。b.色度问题：PC塑料用于内套都须染色（本色除外），方向灯 为琥珀色，煞/行车灯为红色，头灯、倒车灯为白色；正规车 及改装车灯种若须通过法规认证，其颜色色度要符合色度法 规标准。各

16、种颜色色度范围如下：（x + y + z = l）7也区 颜宿、SAEECEJIS琥珀色y=0. 39 y=0. 79- 0. 67xy = x0. 12y叁 yWO. 429 zWO. 007y叁 yWO. 429 zWO. 007红色y=0. 33y = 0. 98xyWO. 335 zWO. 008yWO. 335 zWO. 008白色x = 0. 31xWO. 500xWO. 500x = 0. 50x 三 0.310x 三 0.310y=0. 15 +yWO. 440yWO. 4400. 64xy 三 0. 382y 叁 0. 382y=0. 44y0. 150 +y0. 150 +

17、y=0. 380. 64x0. 64xy=0. 05 +y0. 050 +y0. 050 +0. 75x0. 75x0. 75x2.不透明件：A.副反射镜(RS)：PC塑料用于RS上，大部份皆须要真空铝蒸镀：若整个RS都 要蒸镀，则选用黑色PC塑料较佳；若RS只有部份要蒸镀， 即从外观可以看到原素材颜色者，则须按照KD件颜色，对照现 有PC色板，选取适当颜色料号成形，以免产生色差客诉。PC塑料用于RS上，真空铝蒸镀时须注意外观品质(因有RS的 灯具，其灯壳大多为无花纹之透明灯壳)、真空底漆的耐热程度。B.反射镜(R)或底座(B)：PC塑料用于R或B上，若须保留背面颜色者或不须真空铝蒸 镀者(如

18、侧面标示灯或改装车灯等)，则按照KD件颜色，对照 现有PC色板，选取适当颜色料号成形，以免产生色差客诉。五、PC灯壳之认证：PC塑料用于户外件时，若有安全虞虑(像车灯)就须要有耐候认 证：A.SAE：根据SAE J576c法规之耐候测试规定：将被测物(该被测物 可以为没Coating的试片，也可以为有Coating,有Coating 者须注明Coating涂料厂商及涂料规格。PC试片厚度分别为 1/4、1/8、1/16 inch)分别置放于美国高温高湿的Florida州及高 温干燥的Arizona州之户外向南方45°角摆放，历经三年的风吹 日晒雨淋后，量测试验前后之差异。量测项目有：

19、(a)Appearance：测后外观不得有龟裂、剥落等严重异常现象。(b)Percent Luminous Transmittance &Percent Change in Luminous Transmittance： 比较三年 耐候测试前后，全光(380nm780nm)穿透率的改变程度。(c)Chromaticity Coordinates (CIE Illuminant A)： 以 CIE 标准A光源量取测试前后之色差。(d)Transmission Haze：模糊度的改变。若上述测试结果皆能符合检验规格，则会将该PC的生产工 厂、商品名称、材质、规格编号、颜色，登录在AMECA

20、之手册中;若有Coating,则Coating涂料厂商、涂料规格编号、 地址亦一并登录其中。以使用者立场(如TYC),只须查阅该手册, 即可轻易得知哪些PC塑料搭配哪些Coating涂料之认证。B. ECE：根据ECE Reg. 57法规，使用塑料材质灯壳之灯具，须做下列测试：(a)耐温度循环：下列条件做5个循环(i) 40±2C及 8595%RH X3 小时(ii) 23±5及 6075%RH X 1 小时(iii) -30±2X15 小时(iv) 23±5及 6075%RH X 1 小时(v) 80±2X3 小时(vi) 23±5

21、及 6075%RH X 1 小时试验前后之配光值差异不得超过10%。(b)耐大气射线：将试品置于相当于色温5500 0 K及60000 K下(用滤光片降低低于295nm及高于2500nm之辐射)，照总能量为4500±200MJ/m2；照射期间并以23±5蒸馈水 喷洒(喷5分、干25分循环)。试验后之样品不得有破裂、变形等异样；透光率差异(Atm)得超过0. 020o(c)耐化学药剂：以体积比混合正-庚烷61. 5%、甲苯12. 5%、四氯乙烷7. 5%、三氯乙烯12.5%、二甲苯6%之溶剂涂抹于试片上10分中（施压50N/m2） o试验前后之光量分布变异（A dm）不得超过

22、0. 020o（d）耐清洁剂及燃化物：将试品加热至50±5,涂抹99% 蒸储水及1%磺化月桂酸混合物5分钟，再加温至50±5C干燥，再以湿布擦净。原试品再以正-庚烷70%及甲苯30 %（体积比）涂抹。透光率的变异量（A tm）不得超过0. 010o（e）耐机械破坏：用直径1.3 mm喷嘴之喷枪，压力6. 06. 5bars,流速0. 24 ±0. 02 L/min之砂浆（Mohr硬度为7的硅砂,粒 径大小为（To. 2 mm及水混合比：每升水加25g硅砂）喷于试 品上，喷嘴及试品距离380±10mm,被喷面直径170±50廊。试验前后之透光率的

23、变异量（Atm）不得超过0.100,光量 分布变异（Adm）不得超过0. 020o（f）涂装附着力测试：在涂装表面20 mmX20 mm的地方切割成2 nlmX2 mm之方格，在周温23±5及65± 15%RH用测试 胶带以2N±20%之力量粘贴在方格上5分钟，放置10分钟 后,以L5±0.2m/sec速度,90 °角撕开。方格损伤不得超过15%。（g）其它尚有整灯Test,在此不详述。六、其匕注意事项：PC塑料为非结晶性工程塑料，具有高透明度、高冲击强度、高耐热性、 无毒性、耐燃性等优点，故常被应用在医疗设备、光学仪器、汽机车 部品、电动工具

24、壳套、电子产品、采光屋顶或墙板、较高级的日常用品;PC塑料之用途虽然广泛，但在使用上仍需注意：1 .价格：PC必竟是工程塑料，其单价当然比泛用塑料（如PP、PE、PS、 PMMA、ABS、PVC等）贵很多，若泛用塑料之性能即可适用时,就不需要使用PC料。2 .缺口冲击强度：虽然PC塑料的冲击强度是所有塑料中最高的，但随 着抽色、射出成形等加工，颜料、染料的添加，多次熔融而造 成平均分子量下降，影响其冲击强度；尤其是有尖锐缺口的成 形件，冲击强度就不能及无缺口的新PC料成形件同日而语。3 .硬度：PC塑料的Rockwell硬度为R-T08或M-80 (PMMA约为M-95), 只要碰触到尖硬的物体，即可能被刮伤，甚至手指甲就会有刮 痕;故PC