塑胶材料物性介绍-.ppt

1、2020/8/8,1,基礎材料物性附屬加工介紹,第一單元 塑膠 第一章 成形塑膠材料選用及物性介紹 第二章 塑膠材料加工應用實務,2020/8/8,2,第一章 塑膠材料介紹,(一) 塑膠的定義 (二)塑膠的材料的一般特性 (三)塑膠的來源與基本構造 (四)塑膠的分類 (五)塑膠的受熱變化歷程 (六) 塑膠材料的基本物性,2020/8/8,3,(一) 塑膠的定義,依美國塑膠工業協會: 原料主要由碳,氫,氧,氮,及其他有機及無機元素構成, 在成品階段為固體,在製造過程中常是熔融狀的液態,因此可藉加熱使其熔化,加壓使其流動,並藉模具冷卻使其固化, 使之形成各種形狀。符合此敘述之材料族類中任一種均可定

2、義為塑膠。,2020/8/8,4,(二)塑膠的材料的一般特性,優點: (1)重量輕-比重大約在0.9-2間 (2)耐用性佳- 一般塑膠皆有長久的耐用性,尤其是玻璃籤維強化塑膠(FRP)更是強韌無比. (3)電絕緣性優異-塑膠通常為電之不良導體 (4)耐蝕性強-耐水 耐油 耐酸 耐化學藥品性 而且不生銹 (5)成形容易性-具有加熱軟化及一成形的特性.又成形方法簡單並可大量生產,大部分塑膠加工溫度約在200-300之間. (6)着色容易-是當加入着色劑,可改變其色澤. (7)原料種類豐富價格低廉 - 一般性而言.大多數塑膠價格帶約在30200元間. 缺點: (1)耐熱性差- 大部份的塑膠耐熱溫度約

3、在150 (2)機械強度差 相較於鋼鐵材料而言.塑膠承受負荷,易生變形. (3)低溫時亦變脆性 (4)大都為易燃性材,且燃燒時有毒性氣體產生.,2020/8/8,5,(三)塑膠的來源與基本構造,石油提煉 單體 人工提煉,聚合物,塑膠原料,塑膠產品,聚合反應,添加劑,成形,(1)其中聚合方式有下列兩種方式:,a.一種單體聚合 : PE,H H l l n C= C l l H H,H H l l ( C= C ) n l l H H,n:聚合度(一般在數百數千),重覆性的單位,2020/8/8,6,b.多種單體共聚合 : 如ABS,2020/8/8,7,塑膠分子的特性,由重複單位(單體)所構成的

4、長鏈狀分子. 每條長鏈狀分子的聚合度(長度)不一. 每條長鏈狀分子的質量不一. 以平均分子量來表示. 分子量大小及分佈的寬或窄對塑料的性質會有密切影響-(分子間的相容性). -(C2H4- C2H4- C2H4- C2H4- C2H4- C2H4) n=1000 分子量=28000 n=900 分子量=25200 n=1100 分子量=30800,氫原子量=1,碳原子量=12,分子數,分子量,窄,寬,2020/8/8,8,分子數量的結構及分佈,2020/8/8,9,添加劑功能,2020/8/8,10,添加劑種類,2020/8/8,11,(四)塑膠的分類-1,2020/8/8,12,2020/8

5、/8,13,(四)塑膠的分類-2,2020/8/8,14,熱固性塑膠也稱為熱硬化膠於加熱之初會軟化，而後分子間產生化學鍵結，造成高度連聯的網狀結構，如右圖所示。熱固性塑膠與熱塑性塑膠的最大差異就在於交聯程序，本質上，熱固性塑膠具有較好的機械強度、強高的使用溫度和較佳的尺寸穩定性。許多熱固性塑膠是工程塑膠，並且因為交聯程序而具有不定形結構。,2020/8/8,15,非結晶性,結晶性,2020/8/8,16,2020/8/8,17,常見的結晶性塑膠及非結晶塑膠,2020/8/8,18,(4)依機械性質分類,泛用型塑膠 熱塑性: PE ,PP ,PVC ,ABS ,PS 熱固性: UF 工程型塑膠

6、熱塑性: PA ,POM, PPO,PC,PBT 熱固性: BMC ,PF,UP,MF,2020/8/8,19,(五)熱塑性的塑膠受熱歷程及變化,玻璃轉移點TG,熱變形溫度Tf (HDT),熔點,熱劣解溫度,橡膠態(彈性),熔融態(液態),劣解狀態,玻璃態(脆性),使用範圍,加工範圍,-30,TG,70,Tf,150,280,POM,PP,2020/8/8,20,(六)塑膠材料的基本物性,2020/8/8,21,機械性質-1 拉伸特性 Elongation,2020/8/8,22,機械性質-2 衝擊特性(1),2020/8/8,23,機械性質-2 衝擊特性(2),2020/8/8,24,機械性

7、質-3硬度特性,2020/8/8,25,機械性質-4 彎曲特性,2020/8/8,26,熱性質THERMOAL,-1,-2,-3,-4,-5,-6,-7,2020/8/8,27,熱性質-1 比熱,2020/8/8,28,熱性質-2 比容,2020/8/8,29,熱性質-3 熱傳導係數,2020/8/8,30,熱性質-4 膨脹係數的測試,2020/8/8,31,熱性質-5熱變形溫度HDT,2020/8/8,32,2020/8/8,33,熱性質-6 Vicat 軟化點,2020/8/8,34,熱性質-7 耐燃性Flammability,2020/8/8,35,其他特性,2020/8/8,36,Ap

8、pendix 常用塑料成形收縮(水)率,2020/8/8,37,Appendix 物性表範例,2020/8/8,38,第二章塑膠材料加工應用實務,(一)塑膠材料的基本成形加工 (二)塑膠材料車燈業應用實務,2020/8/8,39,(一)塑膠材料的基礎成形加工,壓縮成型(最古老方式) Transfer 成形 射出成形 壓出成形 中空成形(blowing molding) 輪壓成形 熱成形 流動成形 積層成形,2020/8/8,40,壓縮成型(最古老方式),2020/8/8,41,Transfer 成形,在射出成形普及化前較壓縮成形進步的一種成形方式-類似金屬翻沙方式. 如圖將預熱的成形材料投入材

9、料室.加熱軟化,以柱塞加壓,經豎澆口,橫澆道,導入模具中,2020/8/8,42,射出成型,開模取出成品,流道 runner,溢口 gate,塑料由此進入,豎澆道 sprue,成品,塑料融溶與冷卻狀態： 螺桿後退計量並進行塑料融溶，與成品冷卻 成型重點： 成品尺寸安定與適當冷卻時間,2020/8/8,43,押出成型(1) 管狀,異形材的押出,2020/8/8,44,押出成型(2) -人造皮革的押出,圖視為以T型模具押出製造人造皮革(塑膠皮)方式 T型模具隙縫押出後在輥輪上冷卻,然後裁切成片或捲曲成Roller.,2020/8/8,45,押出成型(2) -薄膜的押出,如圖用吹袋法製膜的押出成形方

10、式.如塑膠膜,袋子皆屬之.,2020/8/8,46,中空成形(blowing molding),本成形法又稱吹入成形法.在半成型品中吹入空氣,使內部成中空,原理同玻璃瓶的成形法. 在汽車業,通常應用在飾板或擾流板,大包襯裙等部件,2020/8/8,47,中空成形(blowing molding)成型原理示意,2020/8/8,48,輪壓成型 1,2020/8/8,49,輪壓成型 2,輪壓成形顧名思義是以熱輥輪方式.將樹脂成形.做成人造皮革,膜,地板等.一般適用的樹脂(塑膠)材料為PVC或橡膠較多數.,2020/8/8,50,熱成形(1),真空成形 將熱可塑性皮或板狀固定於模具.上方以均溫加熱器

11、.加熱軟化塑膠皮或板.再以真空吸付方式吸附於模具上.真空吸附成型壓力為1大氣壓以下.本成形方式適用於大型成品或薄型容器如桶子,冰箱內箱,招牌等.使用PVC,耐衝擊的PS,ABS.材料的成形方式. 所使用的模具可用石膏,木材,熱硬化塑膠等製作因此模具費用低廉,2020/8/8,51,熱成形(2),2020/8/8,52,流動成形 (1),粉末成型(粉末燒結) 在工程界的通常應用在單件打樣或少量生產方式如:車燈的 Prototype 所使用的模具可用石膏,木材,熱硬化塑膠等製作因此模具費用低廉,2020/8/8,53,流動成型(2),流動浸漬成型 此成形方式通常應用於金屬網,籠子等的防銹塗裝加工.

12、如圖將金屬網預熱.再放進以空氣流動狀態方式的塑膠粉末中,使粉末熔化附着於金屬網.,2020/8/8,54,流動成型(3),漿體成型 此成形方式所使用素材.大都以乳化聚合法所做成的PVC 一般用來製作人偶.面具等非規則形部件成型.,2020/8/8,55,(二)塑膠材料車燈業應用實務,以下列代表性部件概述 外燈殼(透鏡) 副反射鏡 底座 電器配件用塑膠材部件 其他外部裝配(飾)適用部件,2020/8/8,56,外燈殼設計選用前考量,部品條件考量前提 流動性佳(易於成型) 尺寸安定性(不易彎曲變形) 冷熱安定性佳 (長期曝露於熱環境收縮變形量小) 衝擊強度良好 (成品配合組立不易破裂或脫落) 硬化塗裝等二次加工效果較佳 (依AMECA年度登錄各樹脂配合Coating選用適用塗料) 光學透析度及抗紫外線UV耐候性佳(依AMECA年度登錄三年曝曬合格),2020/8/8,57,副反射鏡設計選用前考量,部品條件考量前提 流動性佳(易於成型) 尺寸安定性(不易彎曲變形) 熱安定性佳 (長期曝露於熱環境收縮變形