常用塑胶材料及基本性能参考课件.ppt

1、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,1,1. 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,2,2. 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,3,分子結構,接枝高分子,4,長鏈大分子結構,无定型 结晶性,5,3.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 P

2、S PVC ABS,PE PP,6,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,7,(二)外殼常用塑膠材料簡介,8,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,9,常 用 面 板 材 料,HIPS BASF DOW PVC GEON ABS GE BAYER PC/ABS GE BAYER PC GE DOW PMMA PLEXGLAS,1

3、0,透明材料,穿透率 PC 88% PMMA 92% ABS 89% PS 91% COC 91%,11,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,12,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

4、,且具有專用電鍍級,13,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,14,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,15,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

5、色澤保持性優 耐磨性 環保性,16,PC工程塑膠,PC 聚碳酸酯(非結晶聚酯) Polycarbonate GE 、DOW 、 BAYER、帝人、出光,17,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,18,PC工程塑膠應用,電腦外殼: 光碟片:,透明PC,冰色PC,19,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,20,塑膠原料選擇要點I,機械力學要求 力學強度: HIPSABSPC/ABSPC

6、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,21,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,22,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 (Req

7、uests 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),23,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

8、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.,24,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。,25,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：

9、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。,26,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。,27,(三)Connect常用塑膠材料簡介,28,1.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

10、，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。,29,2.工程塑膠特性,30,3.一般工程塑膠,1.結晶性,31,性能對比,32,4.高級工程塑膠,(1).結晶性,33,(2).非結晶性,34,(3).性能對比,35,5.各等級工程塑膠HDT之比較,36,6.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,37,(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

11、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.,38,(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

12、或彈性模數的高分子有較低的潛變.,39,(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.,40,(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、

13、流動方向.,41,(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).,42,(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

14、,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.,43,8.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:,44,2. QS Recep系列:,I/O 18 PIN C0NN,Customer: 華冠,15 POS PLUG,Customer : MOTOROLA,I/O 17 PIN CONN,Cu

15、stomer : 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,45,(四) 塑發室功能簡介,46,塑發室功能簡介 (Polymer Technology

16、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,47,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,48,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,49,功能(3) 成形品問題解決 與技術

17、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,50,塑發室儀器簡介,51,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,52,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

18、、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,53,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,54,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,55,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,56,色差測試報告,57,基本性質(7)壓模機,功能 針對塑膠件外

19、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,58,基本性質(7)壓模機,59,基本性質(7)壓模機,60,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,61,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,62,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 研判競爭對手使用材質 模流分