塑胶材料测试方法

1、 常用塑膠材料及基本性能常用塑膠材料及基本性能POL YMER TECHNOLOGY APPLICA TION CENTER (PTAC)內容大綱內容大綱1. 1. 高分子發展史高分子發展史 天然高分子材料天然高分子材料 天然橡膠天然橡膠, , 木材等木材等 合成高分子材料合成高分子材料 ABS PC PA66ABS PC PA662. 2. 高分子分子結構高分子分子結構 高分子組成單元高分子組成單元 -單體單體 高分子組成單元高分子組成單元 -單體單體 CHHCHH乙烯乙烯(单体)CHHCHHn高分子樹脂高分子樹脂CHHCHH 分子結構分子結構HDPEPSLDPE接枝高分子接枝高分子 長鏈大

2、分子結構長鏈大分子結構 无定型无定型 结晶性结晶性 3.3.材料分類材料分類材料材料 塑料塑料 ( (高分子高分子) 热固性热固性 热塑性热塑性工程工程通用通用无定型无定型结晶性结晶性无定型无定型结晶性结晶性PCMPPOPEIPPSPBTPETPOMPAPMMAPSPVCABSPEPP 工程塑膠特性工程塑膠特性 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 流動性面板與塑料之關係面板與塑料之關係l 高剛性高剛性- -保護機械內部零件保護機械內部零件l 重量輕重量輕- -為求輕便性，輕量化為其要求

3、為求輕便性，輕量化為其要求l 耐衝擊性耐衝擊性- -外觀件著重此特性外觀件著重此特性l 耐燃性耐燃性- -符合符合 UL UL 安規即可安規即可l 低價趨勢低價趨勢-ABS-ABS、HIPSHIPS、PVCPVC 常常 用用 面面 板板 材材 料料HIPS BASF DOWPVC GEON ABS GE BAYER PC/ABS GE BAYER PC GE DOWPMMA PLEXGLAS透明材料透明材料 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.l 結構: -A-A-B-B-B-S-

4、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 ABS 工程塑膠工程塑膠ABS ABS 工程塑膠工程塑膠l 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 ABS 工程塑膠工程塑膠應用 : 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 PC/ABS 工程塑膠工程塑膠 聚碳酸酯(PC)與AB

5、S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 PC/ABS 工程塑膠工程塑膠l 優良的成形加工性l 優於 ABS：耐熱性、耐衝擊性、尺寸安定性l 優於 PC：流動性、耐寒性、降低成本l 低溫(-350C)至室溫保有極佳之物性l 隨 PC 含量不同，可彈性調整不同耐熱性及耐衝擊性l 耐 UV、螢光、長時間色澤保持性優l 耐磨性l 環保性PCPC工程塑膠工程塑膠 PC 聚碳酸酯(非結晶聚酯) Polycarbonate GE 、DOW 、 BA

6、YER、帝人、出光OOCOCCHCH33nPCPC工程塑膠特性工程塑膠特性l 耐衝擊性極佳l 透光率高(88%)l 成品收縮率低，尺寸安定性高l 易生殘留應力l 高吸溼性，低流動l 耐磨耗性差PCPC工程塑膠應用工程塑膠應用l電腦外殼:l光碟片: 透明PC冰色PCPMMAPMMA塑膠特性與應用塑膠特性與應用l特性: 折射較小 1.49 透光率 92% 硬 度 遠大于PCl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塑膠原料選擇要點I Il機械力學要求 力學強度: HIPSABSPC/ABSPC 沖擊強度: HIPSABSPC/ABSPC 注意事項: 卡鉤

7、 螺柱 熱熔柱等 l耐熱性 HDT: HIPSABSPC/ABSPC 注意要點: 烤漆 環境溫度高低性 塑膠原料選擇要點塑膠原料選擇要點IIl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) l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 Environmental

8、ist)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)黑點可能產生原因黑點可能產生原因(I)(I)l 料管中原先使用之材料，於洗車清機過中，未完全l 被置換出，導致現行使用作業溫度較高之材料時，l 因料管溫度上升

9、，而使殘存於料管之原料（防火l 劑、添加劑等），無法承受此一溫度，而受熱裂l 解，此種情況通常發生於噴嘴處。黑點可能產生原因黑點可能產生原因(II)l 料管中，長時間生產不同之原料，因溫度高低變l 化，所產生之氧化與裂解；與各原料對金屬表面間l 之附著力亦不同等相關因素，日積月累，導致料管l 中之螺桿表面，管壁，噴嘴等處，逐漸形成碳化l 層，遇到黏性較高之材料時，即被分離，逐步帶出。l 螺桿與管壁等部份，若有傷痕或缺口，將更容易讓l 熔點材料滯留。而停開機頻繁時，都將使上述問題l 更加嚴重。黑點可能產生原因黑點可能產生原因(III)l 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：

10、 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。黑點可能產生原因黑點可能產生原因(VI)l 原料本身及帶黑點，且此黑點之比 l 例，超過客戶入料檢驗之容許範圍或 l 成品之允收標準。l 原料本身耐熱性不足，倒置在料管l 中，無法承受射出時之實際作業溫度， l 原料（防火劑、耐燃劑）受熱裂解。 * * 物理作用物理作用 1)1)藉冷卻效果藉冷卻效果: :耐燃劑釋出低溫物質來冷卻耐燃劑釋出低溫物質來冷卻, ,使溫度低於燃點而無使溫度低於燃點而無 法燃燒法燃燒. . 2)

11、2)藉形成保護膜藉形成保護膜: :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, , 隔絕氧氣及熱傳導隔絕氧氣及熱傳導. . 3) 3)藉稀釋作用藉稀釋作用: :耐燃劑燃燒後產生中性氣體耐燃劑燃燒後產生中性氣體, ,沖淡氧氣沖淡氧氣, ,使之低於最使之低於最 低含氧量低含氧量. . * * 化學作用化學作用 1)1)氣相反應自由基被耐燃劑所終止氣相反應自由基被耐燃劑所終止, ,放熱過程停止放熱過程停止, ,系統冷卻系統冷卻, ,可燃氣可燃氣 體供應減少體供應減少, ,從而完全抑制燃燒從而完全抑制燃燒. . 2)2)固相反應有兩種形式之作用發生固相反應有兩

12、種形式之作用發生 2-1)2-1)耐燃劑加速高分子之崩潰耐燃劑加速高分子之崩潰, ,而造成聚合物顯著的流動而造成聚合物顯著的流動, ,從火從火 焰的影響帶移去焰的影響帶移去, ,以阻止繼續燃燒以阻止繼續燃燒. . 2-2) 2-2)耐燃劑經由脫水作用耐燃劑經由脫水作用, ,而在高分子表面形成一氧化碳層而在高分子表面形成一氧化碳層, ,以隔以隔 絕氧氣及熱傳導絕氧氣及熱傳導. .1.1.94HB94HB水平水平燃燒燃燒 * * 試片擺放方法試片擺放方法 夾住試片夾住試片, ,使試片與使試片與X X軸保持水平軸保持水平, ,並與並與Y Y軸成軸成4545度角度角. . * * 記錄記錄 記錄試片從

13、記錄試片從25mm25mm至至100mm100mm之間之間, ,火燄燃燒未達火燄燃燒未達100mm100mm前熄滅所耗前熄滅所耗 之時間與長度之時間與長度. . * * 測試分類標準測試分類標準 1)1)在試片厚在試片厚3.013.0mm3.013.0mm, ,燃燒至燃燒至75mm75mm長長時時, ,其燃燒速率不可超其燃燒速率不可超过过38mm/min38mm/min. . 2) 2)在試片厚小於在試片厚小於3.0mm3.0mm, ,燃燒至燃燒至75mm75mm長長時時, ,則其燃燒速率不可超過則其燃燒速率不可超過75mm/min75mm/min. . 3) 3)試片燃燒至試片燃燒至100m

14、m100mm前必須熄滅前必須熄滅. .2.2.94V94V垂直燃燒測試垂直燃燒測試 * * 試片擺放方法試片擺放方法 垂直夾住試片垂直夾住試片, ,並於距試片底端並於距試片底端305mm305mm處處, ,鋪厚鋪厚6.0mm6.0mm之藥用棉花之藥用棉花. . * * 測試分類標準測試分類標準測試標準條件94V-094V-194V-2移去火燄後,每試片火燄燃燒時間10s30s30s每組五片,總火燄燃燒時間50s250s 250s第二次火燄燃燒時間與無燄燃燒時間30s60s60s試片是否燃燒至夾具無無無棉花是否被滴落試片點燃無無有 (三三)塑膠測試儀器簡介塑膠測試儀器簡介 基本性質基本性質(1)

15、 比重天平比重天平 l l 功能功能 測試產品比重及重量l l 阿基米德浮力原理阿基米德浮力原理 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l l 比重與價格比重與價格 產品按體積計價,原料以重量計價基本性質基本性質(2) 高溫爐高溫爐 l l 功功 能能: 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)l l 工程塑膠內之基本成分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。 其它基本性質基本

16、性質(3) 卡氏滴定法水分測試儀卡氏滴定法水分測試儀 l l功能功能 測試塑膠粒子或成形品中微量水分含量l l用途用途 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基本性質(4) 真空烘箱真空烘箱 l l 功能功能 真空加熱乾燥 恆溫控制l l 用途用途 工程塑膠粒加工 前乾燥 非移形測試基本性質基本性質(6)色差分光儀色差分光儀 l l 功能功能 讀取成品色彩學數據 明暗度 E , CIE L, a, b值l l 用途用途 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曲型色差測試報告 基本性質基本性質(7)壓模機壓模機 l l

17、功能功能 針對塑膠件外觀檢驗規 范,檢驗原料不純雜質l l用途用途 檢驗原料中不純 物含量及大小基本性質基本性質(7)壓模機壓模機 基本性質基本性質(7)壓模機壓模機 機械性質機械性質(1)萬能材料試驗機萬能材料試驗機 l l功能功能 抗拉強度 伸長率 抗折強度 抗折模數l l用途用途 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 機械性質機械性質(2)衝擊試驗機衝擊試驗機l l功能功能 測試塑膠材料之 耐衝擊強度l l用途用途 產品外觀設計考量 裝配力量參考 進料品質控制 熱學性質熱學性質(1)DSC，熱示差掃瞄卡熱計，熱示差掃瞄卡熱計l l 功能功能 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l l 用途用途 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熱學性質(2)TGA，熱重量分析儀，熱重量分析儀 l l功能功能 熱裂解溫度 裂