液晶塑胶结构

1、LCP根本資料：英文全名：Liquid Crystal Plastic中文名稱：液晶塑膠結 構：如圖顏 色：土黃色1. 流動性優良、尺寸安定性佳，成型後不易產生翹曲，可應用於薄肉件的成型。2. 良好的加工性，耐熱性優異、熱膨脹係數小，廣泛應用於 SMT(Surface Mount Technology)製程, 並可應用於紅外線銲接製程。3. LCP可做為局部塑膠的補強材，使得所製造的塑膠具有回收性，但LCP價格上較昂貴。4. 耐有機溶劑、耐油、耐藥品性優，但不耐強酸、強鹼。5. 在高溫成型時，由於分子排列性會使成型品產生異向性(anisotropy)，造成局部區域強度下降， 可添加纖維物質來補

2、強。機械特性密度：1.62 g/cm3拉伸強度：215MPa抗裂伸長率：2.2%硬度：84(Rockwell M)吸水率：0.05%熱物性質負載撓曲溫度：240 C線膨脹係數：流動方向-0.3*105cm/cm/ °C垂直方向-4.5*105cm/cm/ C防火等級：UL94 V-0成形加工性黏度表現：黏度隨剪切速率增加而減少。shear rate溫度變化範圍黏度變化情形(g/cm . sec)1*10A2310 t 330C1.838*10A3 t 1067*10人35*10A2310 f 330C7.063*10A2 f 4.286*10A21*10A3310 f 330C5.1

3、01*10A2 f 3.044*10A2射岀成型溫度：290340 °C2射岀成型壓力：7001400kg/cm成形收縮率：0.8%模具溫度：130150 C用途說明機械方面：連接器、元件封裝材、汽車零件風扇、杀庫系統、電池設備、刹車光纖被覆材、咼強度纖維、繼電器、LED外殼、合膠。日用品方面：烘烤餐具、相機、微波爐零件、電熨斗、印表機墨水噴頭、影印機、啦叭振動板、漁網、運動用品。塑料應用實例機械方面：汽車風扇日用品方面:加工問題處理方法收縮翹曲1. 成形條件：增加成型週期、提高射岀速度2. 模具方面：改變澆口位置、降低模具溫度。3. 其他方法：成型後使用矯正治具。外表變色1. 成型

4、條件：降低成形溫度、降低射岀速度。2. 模具方面：增設排氣裝置、增大澆口尺寸、改變澆口位置。3. 其他方法：塑料烘乾時溫度不宜過高、減少二次料比例。毛邊1. 成型條件：增加鎖模壓力、降低射出壓力、降低射出速度。2. 模具方面：調整排氣位置、檢查模穴外表是否已磨耗。3. 其他方法：成型後使用工具去除。LCP流變性質暨熱物性質一、流變性質黏度viscosity是一種流對流體所產生抵抗的指標。在牛頓黏度定律中，黏度的定義為：點彥剪應力剪應愛率對牛頓流體而言例如：水，黏度為一常數。然而，對高分子熔液來說，黏度卻隨其分子受到 剪應變率的增加而減少，此種現象，稱為高分子的剪稀薄特性Shear Thinni

5、ng。為何高分子黏度會隨剪應變率的增加而減少？這是由於高分子在不受外力的作用下，分子鏈以隨機random方式纏在一起，此時高分子對流動的抵抗較大，同時高分子也會呈現較大的黏 度。但隨著剪應變率逐漸增大，高分子鏈間排列趨於整齊，使原來纏在一起高分子漸漸的呈現較 規則的排列方向，其對流動的抵抗降低，同時黏度也相對降低。塑料成型時，皆是在加熱的環境下做測試，故了解塑料在加工時的黏度表現，是有其必要的，因為黏度越高，流動的阻力越大，流動也越困難。欲量測黏度，可選擇使用毛細管流變儀CAPILLARY VISCOMETER、旋轉型流變儀 ROTATIONAL VISCOMETER來進行量測，量測範圍參照圖

6、二。2*塔芒耳>*«舍心号圖一剪切黏度對剪切率作圖圖一，為毛細管流變儀所量測剪切黏度對剪切率作圖。由曲線觀察可知黏度Y軸，viscosity隨著剪切率X軸，shear rate增加而變小；同時也可看岀黏度也隨著溫度的增加310330 °C 而下降。C apillary Visctnn eterotational Rheom eterShear Rate押出射出圖(二)不同的流變儀黏度量測範圍二、熱物性質塑料的熱物性質可區分為 ：1. 容積性質(Volumetric properties):比容(Specific volume)、密度(Density)及 PVT 關係2

7、. 熱卡性質(Calorimetric properties):比熱(Specific heat)、熱傳導係數 仃hermal conductivity)、熔化熱(Heat offusion)、結晶熱(Heat of crystallization)3. 轉移溫度(Transition temperature):玻璃轉移溫度(Glass transition temperature)、熔黑占(melting poi nt)當聚合物在玻璃轉移溫度仃g)時，會由較高溫時所呈現的橡膠態，轉至低溫呈現出似玻璃既硬又易脆的性質。結晶性(Crystalline)聚合物，由於具備晶格結構，即其高分子鏈排列有

8、固定樣式(結晶過程中高分子鏈排入結晶格子中)，在發生相變化時，必須突破結構的能量障壁，才能使晶格結構崩潰，因此結晶性塑料具有明顯的相轉移溫度及潛熱值。一般來說，官能基小、結構簡 單的分子，較易形成結晶性聚合物。而實際上沒有完全結晶的聚合物存在，微觀上必有分子排列 不均的非結晶區域，所以玻璃轉移點是聚合物在使用上相當重要的一個指標，事實上聚合物會呈現塑膠態或橡膠態全視Tg與當時使用時的溫度而定。Tuse > Tg -橡膠態女口：室溫(25 °C) >橡膠(Tg=-67C)二輪胎在常溫下呈現彈性。Tuse < Tg -玻璃態女口：室溫(25 C) <聚笨乙烯(Tg

9、=105C) 原子筆外殼呈現剛性。可使用熱差掃描熱卡計(Differential Scanning Calorimeter， DSC)來測試聚合物的熱性質。其基本原理為樣品與參考物維持相同的溫度及升溫速率，由於樣本和參考物所吸收的能量會有差異，所以當感熱器感應到有溫度差時，加熱器會對較冷者加熱到二者溫度相等，此時儀器會記錄補償樣品吸熱或放熱反應所損失或增加之熱量(即樣品產生吸熱反應時，加熱器提供熱量於樣品；樣品產生放熱反應時，加熱器提供熱量於參考物，使二者的溫度差為零)，並於DSC的圖形上表達岀來，再藉由熱力學的推導應用來分析聚合物的Tg、Tm、Cp(Heat Capacity，熱容量，將單位

10、塑料溫度提高一度所須的熱量)、熔化熱(Heat of Fusion，單位塑料由固態熔化至液態所需的熱量)、結晶熱Heat of Crystallization，結晶性塑料在結晶過程中所釋放的熱量等相關的熱物性質y 11 Kin 11 mif imipmlTiniinpinnipirnnrr nnpnnn|rTtTk :1 : FI：I關那么 |41 1FD ZI5 25! IB9 3!6 3(3 购0Ttmp(oC圖三比熱對溫度作圖圖三，為DSC所量測再經由方程式運算所得比熱對溫度的作圖。由曲線觀察隨著溫度的升 高比熱會增加。比容與密度互為倒數關係，塑料的比容會隨著相的狀態、溫度、壓力而有所不

11、同。圖四，依自由體積理論來看，塑料在低溫時，分子鏈彼此聚集較為緊密，其自由體積Vfree較小，即比容較小；塑料在高溫時，提供分子鏈足夠的能量活動，其自由體積Vfree較大，即比容較大。溫度上下不同，影響比容的差異，會使塑料在成型後產生收縮。Low TemperatureHigh Temperature圖四低溫及高溫時自由體積示意圖由於結晶性塑料，分子鏈排列較為緻密整齊，在低溫時鏈節只有在平衡位置上有小範圍的振動，必須溫度上升提供足夠的能量破壞結晶排列，才會有移動、轉動、滑動的現象產生。尤其在玻璃轉移點以上時，分子運動更加自由，比容會明顯上升，可在比容對溫度的作圖上固定壓力值看見明顯的轉折點。相

12、對於非晶質amorphous塑料則不會有如此明顯的轉折。LCP QM卩百 JDMPaIfillMPd nMPa8C 119 157 196 23U 273 311 350 l uritpt! rjiiuti? In Cl圖五比容對溫度作圖圖五，為PVT-100壓力-體積-溫度量測儀所量測比容對溫度作圖，由曲線觀察在200230C附近，有明顯的轉折的現象。隨著溫度的冷卻350 80C,比容會降低；壓力的增加 0Mpaf 120MPa，比容也會降低。LCP根本規格性質型式IIIIII商品名Ekono1E6008Vectra A130岀光LCP200J比重(g/cm3)71.621.63物理性質玻璃

13、纖維含量wt%403030抗拉強度2(kgf/cm )122021501500機械性質抗拉伸長率4.82.22.6衝擊強度2 (kgf /cm )61410熱變形溫度C275240230熱物性質防光等級UL 94V-0V-0V-0耐焊接性300 °C *60s260 C *10s-本表節錄自參考文獻12表一液晶塑膠LCP，Liquid Crystal Plastic，已商品化共有三種不同型式結構，讀者可參考表一比較其不同的優點。Type I 耐熱性最好，可耐 SMTSurface Mou nt Tech no logy 外表黏著技術製程的銲接溫度，且可應用於長期需耐熱要求的環境；Ty

14、pe II 強度、彈性最好，且耐熱性佳，亦可承受SMT製程的銲接溫度；Type III 流動性佳，應用於電子零件製作需錫銲的環境其耐熱 性缺乏，但相對其成型所需的溫度較低，可應用於其他工程塑膠所使用的環境，如取代Nylon作為光纖披覆材、薄件的成型等等。塑膠在應用上常會添加玻璃纖維來補強其機械性質，但添加玻璃纖維或多或少會在成型的過程對成型機械有所磨損。應用LCP在塑膠基材中形成微纖化，不僅可以取代玻璃纖維的補強效果，近年來許多塑膠的發展皆為可回收的環保取向，應用此微纖化所製岀的強化塑膠，可數次回 收使用而不減少其機械性能 參考文獻13、14，且有效降少成型機械的磨損。更有將二種型式的 LCP

15、混摻，藉由微纖化的效果，來改善LCP成型後分子排列產生的異向性anisotropy，造成部分區域強度的下降，而必需添加纖維物質來補強的缺點。LCP在耐熱性、機械性質、流動性有良好的性能，相當適合現今電子零件的生產，其可用薄件的成型，對於追求高性能、又必須小巧輕薄的產品，LCP在選用上是相當值得考慮的，惟其價格較高，是設計者在選用上需要注意的地方。參考文獻1. 伊保內贒 著，洪榮哲 譯，實用塑膠學，全華科技，1993。2. 吳俊煌 著，塑膠射岀成形模具設計，復文書局，1995。3. 張榮語編，射岀成型模具設計-模具設計，高立圖書公司，1995。4. 李育德、顏文義、莊祖煌編著，聚合物物性，高立圖書公司，1988。5. 劉士榮，塑膠資訊-塑膠流變特性與應用，財團法人塑膠工業技術發展中心，1998。6. 羅學文，科儀新知-細管流變計，行政院國家科學委員會精密儀器發展中心，1985。7. Moldex專業塑膠模流分析軟體 -技術手冊II ，科盛科技股份，1996。8. 陳崇憲， DSC原理與聚合物上應用，