塑胶材料讲座

塑膠材料講議壹：緒論自古以來，在人類的日常生活中，凡與食、衣、住、行有關連所使用的各種器物、材料，均取之於大自然。諸如：木材及金屬，但由於長期取材的結果，導致環境的破壞與資源日益匱乏，因此，當產業革命之後，世界較先進的國家。其經濟的成長快速。人們對物質生活的享受更加留意，對各種材料的需求產生不行遏止的慾望。且對於質與量的講究著重於求與求變，為因應市場的需求，經過科學家戳力研發各種可替代的材料後。發現在原油的提煉過程中。可裂解出很多單體的化學原料，而這些材料所製成的器材，不但質量優越，且重量很輕，而且這些單體在可以相互融合的狀況下，再經過聚合加工過程後,更可改變其原有的物性,且物性更超越各單體原本所具有的物性。因此，劃時代的材料 塑膠於焉此而產生。益利材料科技股份既為橡、塑膠業界的成員，在與客戶的生意往來間必產生各種互動關係，為因應客戶的需求與售後服務，甚至在資訊的獲取目標與争论發展的領域中，探求更專業的技術與知識。必能對公司營運有所助益,,為達到從專業中求專業的宗旨，則必需對員工的在職訓練工作上投入更堅實的函授與訓練，以使每個人在塑膠材料的領域中，獲得最專業的知識、經驗與技能，培育出最優秀的人才，組織最卓越的營運團隊。貳：塑膠與橡膠(Plastic&Rubber).(一).在目前塑膠材料的市場上，常見的種類約略可分成以下幾種：聚氯乙烯---英文簡稱PVC(PolyvinylChloride)聚乙烯---英文簡稱 PE(Polyethylene),聚乙烯又可分為線性低密度聚乙烯---LLDPE(LinearLowDensityPolyethylene).低密度聚乙烯---英文簡稱LDPE(LowDensityPolyethylene)高密度聚乙烯---英文簡稱HDPE(HighDensityPolyethylene)聚丙烯---英文簡稱PP(Polypropylene)聚丙烯又可分為聚合聚丙烯---英文簡稱HOPP(Homopolymerpropylene)共聚合聚丙烯---英文簡稱COPP(Copolymerpropylene)聚苯乙烯---英文簡稱PS(Polystyrene),聚苯乙烯又可分為一般級聚苯乙烯---英文簡稱GPPS(GeneralPurposePolystyrene)耐沖擊聚苯乙烯---英文簡稱HIPS(HighImpactPolystyrene)發泡級聚苯乙烯---英文簡稱EPS(ExpensionPolystyrene)丙烯氰苯乙烯聚合物---AS或SAN(AcrylicNitrileStyrenecopolymer)丙烯氰丁二烯苯乙烯聚合物---英文簡稱ABS(AcrylicNitrileButadieneStyrene)聚甲基丙烯酸甲酯---PMMA(PolyMethylMethAcrylate)聚醯胺塑膠---俗稱尼龍(Nylon)英文學名為Polyamide.依其密度可分成Nylon6,Nylon66,Nylon610，Nylon11,Nylon12.其中最常用者為Nylon6及Nylon66兩種。碳酸酯聚合物---英文簡稱PC(Polycarbonate)飽和聚酯塑膠---英文簡稱PT(PolyTerephthalate)，此類塑膠依其用途可分為(Sheet))製造用途。PBT(PolyButhyleneTerephthalate).聚縮醛塑膠---俗稱塑鋼，英文簡稱POM(Polyacetals).(二)在目前橡膠材料市場上,常見的種類約略分為以下幾種:自然橡膠-NR,(NaturalRubber),即生膠.丁二烯合成橡膠-英文簡稱BR,(ButadieneRubber)苯乙烯丁二烯合成橡膠-英文簡稱SBR,(StyreneButadieneRubber)氯化橡膠-英文簡稱CR,(ChloroChlorinatedRubber)異戊二烯合成橡膠-英文簡稱IR,(IsopreneRubber)三元乙丙烯雙鍵合成橡膠-EPDM,(EthylenePropyleneDieneMonomer),含有雙環戊二烯,即傳統熱硬化橡膠.丁烯合成橡膠-英文簡稱IIR,(IsobutylIsopreneRubber)矽膠-SR,(SiliconRubber)叁：熱可塑性塑膠彈性體(ThermoPlasticElastomer)compound使能相溶製成顆粒，經押(射)出機器製造成形後，可藉由二次加工(加熱)予以定型者，均屬熱可塑性塑膠(ThermoPlastic)，此類材料，目前的市場需求量最大，尤其在電線(wire)、電纜(cable)、3C(Computer-電腦,Communication-通訊,ConsumerElectronic-消耗性電子)零件製品，製鞋業、玩具製造業等。每個製造業依其產品的特性，選擇適合PVC長期使用以來對環境保護及人體的安康產生危害。世界上較為先驅的國家和地區開始體會環保的重要性。因此要求其企業在永續經營的理念中逐步制止使用PVC，而熱可塑性塑膠彈性體成為最適用的材料。所謂熱可塑性彈性體,即凡可用熱可塑性方式加工,當加熱時有可塑性行為,於溫度下降至常溫時,外觀呈彈性體狀態,其分子量必有二個單一分子團,一分子團為硬質部(Harddomain),高溫時呈熱可塑行為,另一分子團為軟質部(Softdomain)呈彈性體.二者結構式卻不同,當受熱時熱可塑之硬質部可流動,加工成形,冷卻時軟質部呈現橡膠質感,此即為熱可塑性彈性體.而熱可塑性彈性體依其所摻配硬質部之不同,大概可分成以下幾個種類:TPVE-硬質部為PVC,即聚氯乙烯彈性體.TPV-硬質部是PartialCurve之彈性體部份架構,亦即將TPE加以部份硫化(PartialVulcanization),又稱動態加硫(ThermodynamicVulcanization),類似傳統熱硬化橡膠(Thermo-SetElastomer).TPO-硬質部為olefin,為乙烯,丙烯,丁烯系之聚合物,俗稱聚烯烴(又稱石臘)彈性體.TPS-Styrene,即聚苯乙烯彈性體,又可分為SBS及SEBS兩個系列TPU-硬質部為Urethane,即聚胺酯彈性體.TPEE-硬質部為Ester,即聚酯(又稱多元酯)彈性體.TPAE-硬質部為Amide,即聚醯胺彈性體.各彈性體依其用途及需求之物性,加以Compound不同的硬質部,及加工助劑(Process),TPE作為Base,因此TPE是熱可塑性彈性體家族(Familyname)的統稱,摻配硬質部後之共聚合物(Polymer)則為其分系,茲就各系之世界著名專業製造商及市場售價加以分析之.TPVE-ThermoPlasticPolyvinylElastomer,以美國杜邦公司(Dupont)所生產的Alcryn最為著名,單價約5USD/kg.TPV-ThermoPlasticPolycnrve,其物性類似EPDM(EthylenePropyleneDieneMonomer-乙,丙烯雙鍵合成橡膠,並含有雙環戊二烯),以美國AES公司(AdvancedElastomerSystem)所生產的Santoprene及荷蘭DSM公司之Sarlink最為著名,AES公司之前身為孟山都公司(Monsanto),一般級之單價5-6USD/kg.8USD/kg以上.TPO-ThermoPlasticPolyolefinElastomer,此級材料勢必成為3C(Computer-電腦,Communication-通訊,Consumerelectronic-消耗性電子)製品的主要材料,目前英國Magaron,德國EEC,韓國LG,美國Dupont,日本三井化工(Mits-I)等均有生產,益利材料科技股份是台灣自行研發此材料的第一家,已獲得諸多需求廠商的青睞與确定,此級材料一般的單價約4.5-5USD/kg,6USD/kg以上.TPS-ThermoPlasticPolystyreneElastomer,即Styrene(聚苯乙烯)並含有部份氫化物,Hydrogenate,5-6USD/kg.TPU-ThermoPlasticPolyurethaneElastomer,此級材料之一般級Ray)且透亮料者,5USD/kg,而TPU在Compound具防火功能者,其難度頗高,其中以美國Goodrich58244之膠料,10USD/kg.TPEE-ThermoPlasticPolyesterElastomer,一般俗稱海萃級是以美國杜邦公司(Dupont)Hytrel之商品名稱之,市場上以美國Dupont公司之Hytrel及荷蘭DSM公司之Arnitell最為著名,其他如日本Toyobo(東洋紡織)美國GE(奇異)公司之LomoD,韓國的Koolom等均有生產,一般級市場單價約6-7USD/kg,12USD/kg.PolyamideElastomer,ATO公司所生產的Pebax最為著名,10USD/kg.肆熱可塑性彈性體分類歸納說明:由各分系所製成的熱可塑性彈性體,因其用途及對物性的需求各異,以致於單價不一,造成在分類上無法統一規範,市場複雜,在世界統一編號中其英文命名統稱為ThermoPlasticRubber熱可塑性橡膠)在CoCode(CommodityCode)No;40021990一欄中略有詳細說明.伍各分系彈性體硬度(Hardness)分析:TPVE-市場供應之硬度在Shore570A-950A之間.TPV-市場供應之硬度在Shore400A-500D之間.TPO-市場供應之硬度在Shore600A-930A之間.TPS-市場供應之硬度在Shore200A-930A之間.TPU-市場供應之硬度在Shore700A-950A之間.TPEE-市場供應之硬度在Shore850A-600D以上.TPAE-市場供應之硬度在Shore400D以上.陸TPE之部份硫化說明TPE由於材質本身亦存在部份缺點,如使用在電源電線(AC)上,耐高溫較差,且押出(Extrusion)及射出(Injection)成形之線材或MouldingParts之外表,简洁刮傷,因此唯有加以部份硫化(PartialVulcanization),以改善上述之缺點,更可增強其耐候性及熱壓縮變形率,但部份硫化後之TPV,卻相對地使其原有的延长率(Elongation)及拉力強度(TensileStrength)減低,硬度增加,且防火性亦降低,因此加以部份硫化之TPV,常被使用在餐具握把,汽車的避震系統(Cushion)之防塵套或汽車引擎蓋內之橡膠零件等之製造.柒物性單位解說拉力強度:(TensileStrength):kg/cm2(2)Mpa(3)PSI其相對換算公式如下:單位換算公式:容量/面積1Mpa相當於10kg/cm21kg/cm214.22PSI.PSIPoundPerSouceInch之簡稱.則公製與英製單位相對照為1kg=2.2Lb1Inch=2.54cm1kg/cm2=2.2Lb/1kg*2.542cm2/IN2=2.2*2.54*2.54=14.22Lb/IN2(PSI)5.5Mpa依上列公式換算:5.5Mpa*10kg/cm2=55kg/cm25.5Mpa*142.2Lb/IN2=782Lb/IN2(PSI)(b)壓縮變形率(CompressionSet)壓縮變形率是指彈性體在耐候受壓後之變形結果之測詴數率,分成常溫,700c及1000c三種溫度條件加以測詴,10mm厚(長)度之詴片分別在上列三種溫度下分別強壓成5mm,22小時後除去壓力,30分鐘後,測量其厚(長)度,即可,該數值之百分比越小表示壓縮變形率越佳,22小時之壓縮後仍恢複到壓縮前之厚度,0%,計算公式如下:10-x/10-5*100%x30分鐘後所測得之厚(長)度值,單位為mm或cm捌:PVC塑膠硬度對照PVC粉沫因加工成顆粒狀時必須攪拌液態可塑劑(DOP),而熱可塑性塑膠彈性體可藉由主膠控製硬度,經Compound方法直接加工而成.因此市場上硬度單位規範不同,PVC以”P”為單位,即PHR之簡稱,而熱可塑性塑膠彈性體則以Shore”A”為單位.譬如PVC之硬度80P,80%之粉沫,20%之DOP加工而成,而DOP含量越多,其硬度越軟,故PVC硬度P值越高時,其硬度越軟,此,ShoreA值越低表示硬度越軟,兩者常產生混淆,為避开供貨發生疏失,特將兩者硬度單位作成以下之對照表:PVCPHR與TPE硬度單位SHOREA對照表PVC/DOPTPE系列ShoreA100/PHR570A90/PHR630A80/PHR690A70/PHR750A60/PHR810A50/PHR880A40/PHR950A硬度標準之誤差值為±3硬度標準之誤差值為±30A綜合上列各項敘述說明，藉以提升我公司員工之素質與專業，凡我公司一份子。均應认真學習與牢記。隨時隨地充實自己的專業知識與作戰力量，組成最堅強的團隊，使客戶對我公司作最正确确实定，必能在營運上達到事半功倍的成長效果。願與全體員工共勉之。撰述人:EASYMATERIALTECHCO.,LTDManageDirectorTPR與TPO之區別說明ThermoPlasticRubberTPR或TR,與ThermoTPO，在材料分類上雖同屬TPE系列,猶如同一族群，但在加工(compound)過程所用的摻配料仍有很多不同，因此用途及物性產生很大的區別，茲分別說明如下：TPR-TPR之主要原料為TPE(ThermoPlasticElastomer)和一些添加劑所compound制是全部熱可塑性橡膠與彈性體之家族群統成份中含有StyreneElastomerBase(聚苯乙烯彈性體)，OlefinElastom