PC塑料技術(shù)手冊

1、PC塑料技術(shù)手冊作成：胡三本目錄1、 何謂PC2、 PC物性三、PC塑料射由成型4、 PC塑料在車燈上的應(yīng)用5、 PC燈殼之耐候認證六、其它注意事項、何謂PC:PC為Polycarbonate之簡稱，中文名為聚碳酸酯；具結(jié)構(gòu)如下:CH3CH3nn=85130PC為有機高分子材料，其制造方法有溶劑法（又稱光氣法）和熔融法（又稱酯交換法）。前者是在酸結(jié)合劑及溶劑的存在下，對BisphenolA灌進光氣（COCl2）而起界面重聚反應(yīng)合成的。酸結(jié)合劑有使用Pyridine而在非水系反應(yīng)之Pyridine法和使用堿液的堿水溶液法，后者較具經(jīng)濟性。制造技術(shù)上BisphenolA的純度，分離精制工程中的不純

2、物去除法以及溶解于溶劑中的PC分離技術(shù)等都需費一番心機。在工程上也有采取連續(xù)法，藉此減低BisphenolA使用量等改善方案，最近的趨勢則傾向于為節(jié)省能源的工程改良為主題。用溶劑法的制品，可合成的分子量范圍廣泛，品質(zhì)良好；因此熔融法的生產(chǎn)方式已漸漸被淘汰。、PC物性：1.PC在工程塑料中算是性質(zhì)平衡的樹脂，下表是PC代表性用途中的利用特性及替代理由。用途所利用的特性成形材料替代理由耐沖擊性耐熱性透明性尺寸精度尺寸安定難燃性耐候性無毒性電氣特性輕量化絕緣化一體化安全化生產(chǎn)性降低成本聯(lián)結(jié)器OOOO熱硬化性樹脂O繼電器蓋OOO鐵板、AS樹脂P吹風(fēng)機殼套POO熱硬化性樹脂OO船用燈身OOO炮金OO4車

3、門好O鋅模制品二二O照相機零件OO鋁模制品OOPO電動工具殼套OOOO鋁模制品OOOO儀表用玻璃口二玻璃三鋼盔PPFRPOP人工透析零件POOPVCO奶瓶IoolIo玻璃dOO2.TYC使用PC之物性:廠牌物性單位住友303-10（PC透明料）奇異LS2-111（PC透明料）陶氏330(PC+GF30%)比重1.21.21.42吸水性%0.150.15模收縮率%0.50.710.50.7P0.1-0.31全光透過率%9089不透明熔流指數(shù)g/10min10116.5引張強度kg/cm27201630P10001延伸率%130100彎曲強度kg/cm29809501300彎曲彈性率kg/cm22

4、5000124000660001IZOD沖擊強度kg.cm/cm918714熱義形溫度荷18.6kg/cm2C136132142荷4.6kg/cm21481138線膨脹系數(shù)10-5cm/cm-6.87燃燒性（UL毛4）V-2V-2V-03 .沖擊特性：PC的耐沖擊性在所有工程塑料中特別高，不過沖擊性也會因加力方法或應(yīng)變速度而顯示不同的行動。另外，破壞狀態(tài)中也有延性破壞及脆性破壞之分，影響這些差異因素是分子量、溫度、角隅弧度、厚度、添加物、裂化等。當分子量達2.0X104以下時沖擊強度會大幅降低，在這以上則逐漸上升；到2.8X1043.0X104達最高點，此分子量用于鋼盔等需要高度耐沖擊性的制品

5、（燈殼用之PC分子量約2.0X104左右）。當改變?nèi)笨谙榷说幕《葧r就會對強度產(chǎn)生很大的變化；角隅弧度的影響亦則角隅部位的應(yīng)變速度的改變，弧度愈小破壞部位的應(yīng)變速度則增大而移向于脆性破壞；另一方面角隅弧度的影響也與分子量有關(guān)，分子量愈小缺口感也升高，弧度的影響增大。關(guān)于厚度的影響，在平板落球沖擊試驗上并沒有明顯傾向；但在附有缺口的Izod沖擊試驗上，當厚度到56nlm以上則會發(fā)生脆性破壞。在低溫時影響沖擊強度愈大，亦則分子量愈大低溫耐沖擊特性愈好，在室溫顯示脆性破壞的低分子量材料，在高溫時會顯示延性破壞。添加物是對PC的耐沖擊性發(fā)生莫大影響的因素，通常用顏料、可塑劑、紫外線吸收劑、離型劑來做添加

6、物時，其含量超過某一程度，沖擊強度就明顯下降；因此，添加物的添加量多半考量與沖擊強度的平均上來決定。4 .光學(xué)性質(zhì)：PC在工程塑料中以透明性凸顯而被應(yīng)用于特種方面；盡管之前就有PMMA,但從沖擊強度、耐熱性、尺寸安定性來看，PC是一種更佳的高級透明材料，其用途已擴至光學(xué)用。PC在不含紫外線吸收劑時會吸收280290nm；對于可見光線通?？蛇_8090%之光線透過率（與厚度有關(guān)）；對于紅外線部分，則厚度達5.0以上就幾乎不透過。PC的折射率約1.58,比PMMA（1.49）大，更適合于透鏡的設(shè)計。PC會被290nm之紫外線作用發(fā)生光氧化反應(yīng)而劣化，劣化現(xiàn)象從表面開始，引發(fā)變黃，切斷主鏈而引起分子量

7、降低、架橋、產(chǎn)生凝膠等各種化學(xué)構(gòu)造的變化，繼而引起機械強度和柔軟性的降低，終至龜裂；因此，添加紫外線吸收劑可把劣化現(xiàn)象抑制至相當程度。TYC用于車燈燈殼之PC,因需要長時間暴露在戶外，使用之原料規(guī)格皆有添加紫外線吸收齊I。5 .應(yīng)力龜裂性：當PC超過一定水準之應(yīng)力就產(chǎn)生龜裂。界限應(yīng)力與分子量有關(guān)，分子量為24000以上時為300kg/cm2,分子量為22000以上時為200kg/cm2。因此假如殘留應(yīng)力或箍模部應(yīng)力在這界限應(yīng)力以下的話就不致于產(chǎn)生裂痕；不過也有例外：A.在成型過程中材料分解裂化而分子量降低至20000以下時界限應(yīng)力會極端降低。B.有缺口或焊接部分。C.在化學(xué)環(huán)境中使用（通常以環(huán)

8、境應(yīng)力龜裂表示）。PC在實用上以C的情形問題較大。因為產(chǎn)生裂紋的情形不僅是一般的有機溶劑，而與油類、接著劑、橡膠迫緊、PVC接觸時，即使在應(yīng)力不大時也常發(fā)生裂紋事故。原因多半是這些材料所含添加物引起的；問題是添加物的種類一般并沒有公開，因此預(yù)測就顯得極為困難。6 .尺寸安定性：尺寸安定性的概念中應(yīng)包括吸水膨脹、熱膨脹、熱縮收、蠕變變形等。比起結(jié)晶性塑料（PA、PBT、POM）,非晶性PC塑料的尺寸安定性是特別優(yōu)越。PC因吸水而產(chǎn)生的尺寸變化為0.02%（mm/mm）；熱膨脹率與一般塑料大致相同；熱縮收率在120c處理時約0.1%左右；成形縮收率（?？s收率）為0.50.7%。三、PC塑料射出成型

9、：1 .成型機的選擇：PC是一種高粘度塑料，因此在選擇成型機時要注意下列事項：A.為防止因材料滯留而燒焦，螺旋最好用不附逆流防止環(huán)的，噴嘴則用開放型。B.以往箍模力的計算都用P=350500kg/cm2XS（S為投影面積）公式；隨著高壓射出的趨勢，選定成型機宜采用比上式高之壓力。C.射出率愈高愈適合薄制品。最近成形條件趨勢傾向多段控制或死循環(huán)控制，多段控制的項目包括射出速度、射出壓、背壓、螺旋轉(zhuǎn)數(shù)等；死循環(huán)控制應(yīng)包括實際造成制品的模具的控制。其它的特殊成形機有噴孔式射出成型機、超高壓成型機、射出壓縮成型機；噴孔式射出成型機使用PC時即使材料未干燥也可以順利成形。使用超高壓成型機成形PC制品時，

10、成形縮收會減少；射出壓縮成型機則適合厚成型品及不要有光學(xué)歪形的成形品。2 .成型條件：PC的成型溫度最高限制為320c，但高速成型時常有330340C的高溫出現(xiàn)；模具溫度，只要厚度薄而均一，在60c以下的低溫也可順利成型，但若要減少成型內(nèi)應(yīng)力，模具溫度最好提升至100120c以上。成型時的材料劣化主要有因水份存在引發(fā)的水解、因氧氣存在而引起的氧化分解、因加熱而引起的熱分解，這些因素在成型過程中相互交錯進行，情況復(fù)雜。成型上的有關(guān)因素是原料的預(yù)備干燥、成型溫度、滯留于料管中的時間、背壓、螺旋轉(zhuǎn)數(shù)等。PC原料的預(yù)備干燥只要嚴守干燥條件（120CX45小時以上）應(yīng)無問題；但在使用回收料時容易發(fā)生干燥

11、不充分而誘起水解劣化。成型溫度與滯留于料管中的時問相關(guān)聯(lián)，成型溫度在300c以下滯留于料管中的時間可達120分鐘，若成型溫度在320c滯留于料管中的時間勿超過30分鐘。背壓及螺旋轉(zhuǎn)數(shù)則與供料處一方的空氣帶入或揮發(fā)成分的脫氣有關(guān)，提升背壓而降低轉(zhuǎn)數(shù)則可提高脫氣效果并防止因氧氣引發(fā)的焦燒現(xiàn)象。成形變形可分為定向變形和在玻璃轉(zhuǎn)移溫度以下發(fā)生的變形（冷卻變形）。定向變形是分子主鏈在保壓過程中定向而產(chǎn)生的，肉眼可以看出光彈性條紋；冷卻變形與分子鏈接合角或結(jié)合間隙等變形有關(guān)，浸漬于有機溶劑時看到的龜裂就是由冷卻變形引起的，可用120c回火處理即可解決。定向變形在透鏡等光學(xué)用途是一種障礙；樹脂溫度愈高保壓愈

12、低定向變形愈少；低分子量的材料所成型的制品定向變形愈少。冷卻變形之影響因素有模溫及保壓，模溫愈高保壓愈低冷卻變形愈少。3 .品質(zhì)管制：不論如何測試已成型的完成品品質(zhì)，都不是根本解決的方法，畢竟從設(shè)計階段就開始檢討及討論測試的方法較重要。PC塑料之缺點包括耐溫水性、耐堿性、耐有機溶劑性、耐疲勞性，故在設(shè)計時就要考量角隅弧度及結(jié)合強度等，另外亦須檢討材料、成型機、模具、成型條件等因素。試作時（非量產(chǎn)后）PC的品質(zhì)評鑒方法有：A.測定分子量（黏度平均分子量）。B.耐沖擊試驗。C.外觀檢查。D.溶劑浸漬試驗。E.成型品之環(huán)境加速試驗。F裝配作業(yè)試驗。G完成品環(huán)境試驗。量產(chǎn)階段常發(fā)生的問題：A.因材料批

13、號、成型機、模具品號而產(chǎn)生的變動。B.長久成型時模具溫度的變動、料管內(nèi)死角的材料滯留焦燒。C.因使用回收料而產(chǎn)生的劣化。D.因作業(yè)者不同而發(fā)生的偏差。四、PC塑料在車燈上的應(yīng)用：1.透明件：A.燈殼：（Lens）PC塑料用于頭燈、霧燈、角燈燈殼上，主要是利用PC的高透明度（厚度3nlm時，可見光穿透率約88-90%卜高耐沖擊性（有缺口的Izod沖擊強度達80kg-cm/cm以上）、高熱變形溫度（荷重4.6kg/cm2時達135c以上），在造型上可較流線形的設(shè)計（玻璃燈殼很難達成）0應(yīng)用于頭燈燈殼的PC塑料，一般使用透明無色的新料，且是有添加紫外線吸收劑的新料（例如奇異PC-GE111G住友PC

14、-JY30310C）;射出成必須做回火處理，以消除成型時的殘留應(yīng)力，回火條件為將成型品放置120c之環(huán)境下2小時以上（低于HDT510cX48小時為佳）。用于頭燈之PC燈殼必須在其表面Coating一層較硬的樹脂，保護材質(zhì)較軟的PC免被刮傷及溶劑的侵蝕。此層樹脂之加工可分Thermoset及UVcuring涂料，效果以UVcuring較佳。B.內(nèi)套：（InnerLens）PC塑料用于內(nèi)套上，必須注意耐熱及色度問題：a.耐熱問題：若后燈或角燈之內(nèi)套為杯形，則須注意其內(nèi)壁受熱狀況，受熱因素有杯形內(nèi)空間或尺寸、燈泡之瓦特數(shù)、該燈泡之功能（方向燈、煞車燈、倒車燈等卜燈泡（絲）至內(nèi)套距離、內(nèi)套本身是否有

15、散熱設(shè)計（燈泡上方的內(nèi)套開孔）等。若后燈或角燈之內(nèi)套為板形（有魚眼或花紋者），受熱狀況較杯形者低。不論但若杯形或板形內(nèi)套，其受熱溫度勿超過140c（新料），否則將可能導(dǎo)致變形。b.色度問題：PC塑料用于內(nèi)套都須染色（本色除外），方向燈為琥珀色，煞/行車燈為紅色，頭燈、倒車燈為白色；正規(guī)車及改裝車燈種若須通過法規(guī)認證，其顏色色度要符合色度法規(guī)標準。各種顏色色度范圍如下：（x+y+z=1）地區(qū)顏r、SAEECEJIS琥珀色y=0.39y=0.790.67xy=x0.12y呈O.39Sy三0.429z三0.007y呈O.39Sy三0.429z三0.007紅色y=0.33y=0.98xy三0.335z

16、三0.008y三0.335z三0.008白色x=0.31x=0.50y=0.15+0.64xy=0.44y=0.38y=0.05+0.75xx三0.500x呈0.310y三0.440y呈0.382y三0.150+0.64xy呈0.050+0.75xx三0.500x呈0.310y三0.440y呈0.382y三0.150+0.64xy呈0.050+0.75x2.不透明件：A.副反射鏡（RS）:PC塑料用于RS上，大部份皆須要真空鋁蒸鍍：若整個RS者B要蒸鍍，則選用黑色PC塑料較佳；若RS只有部份要蒸鍍，即從外觀可以看到原素材顏色者，則須按照KD件顏色，對照現(xiàn)有PC色板，選取適當顏色料號成形，以免產(chǎn)

17、生色差客訴。PC塑料用于RS上，真空鋁蒸鍍時須注意外觀品質(zhì)（因有RS的燈具，具燈殼大多為無花紋之透明燈殼卜真空底漆的耐熱程度。B.反射鏡（R）或底座（B）:PC塑料用于R或B上，若須保留背面顏色者或不須真空鋁蒸鍍者（如側(cè)面標示燈或改裝車燈等），則按照KD件顏色，對照現(xiàn)有PC色板，選取適當顏色料號成形，以免產(chǎn)生色差客訴。五、PC燈殼之認證：PC塑料用于戶外件時，若有安全虞慮(像車燈)就須要有耐候認證：A.SAE:根據(jù)SAEJ576C法規(guī)之耐候測試規(guī)定：將被測物(該被測物可以為沒Coating的試片，也可以為有Coating,有Coating者須注明Coating涂料廠商及涂料規(guī)格。PC試片厚度分

18、別為1/4、1/8、1/16inch)分別置放于美國高溫高濕的Florida州及高溫干燥的Arizona州之戶外向南方45O角擺放，歷經(jīng)三年的風(fēng)吹日曬雨淋后，量測試驗前后之差異。量測項目有：(a)Appearance測后外觀不得有龜裂、剝落等嚴重異?，F(xiàn)象。(b)PercentLuminousTransmittance&PercentChangeinLuminousTransmittance比較三年而寸候測試前后，全光(380nm780nm)穿透率的改變程度。(c)ChromaticityCoordinates(CIEIlluminantA)：以CIE標準A光源量取測試前后之色差。(d)

19、TransmissionHaze模糊度的改變。若上述測試結(jié)果皆能符合檢驗規(guī)格，則會將該PC的生產(chǎn)工廠、商品名稱、材質(zhì)、規(guī)格編號、顏色，登錄在AMECA之手冊中；若有Coating,則Coating涂料廠商、涂料規(guī)格編號、地址亦一并登錄其中。以使用者立場(如TYC),只須查閱該手冊，即可輕易得知哪些PC塑料搭配哪些Coating涂料之認證。B.ECE:根據(jù)ECEReg.57法規(guī)，使用塑料材質(zhì)燈殼之燈具，須做下列之測試：(a)耐溫度循環(huán)：下列條件做5個循環(huán)(i) 40±2c及8595%RHX3小時(ii) 23±5c及6075%RHX1小時(iii) -30±2CX1

20、5小時(iv) 23±5c及6075%RHX1小時(v)80±2cM小時(vi)23±5c及6075%RHX1小時試驗前后之配光值差異不得超過10%。(b)耐大氣射線：將試品置于相當于色溫5500OK及6000OK下(用濾光片降低低于295nm及高于2500nm之輻射)，照射總能量為4500±200MJ/m2;照射期間并以23±5C蒸儲水噴灑(噴5分、干25分循環(huán))。試驗后之樣品不得有破裂、變形等異樣；透光率差異(Atm得超過0.0200(c)耐化學(xué)藥劑：以體積比混合正-庚烷61.5%、甲苯12.5%、四氯乙烷7.5%、三氯乙烯12.5%、二甲

21、苯6%之溶劑涂抹于，、，一2試片上10分中（施壓50N/m）。試驗前后之光量分布變異（Admf得超過0.0200（d）耐清潔劑及姓:化物：將試品加熱至50±5C,涂抹99%蒸儲水與1%磺化月桂酸混合物5分鐘，再加溫至50±5c干燥，再以濕布擦凈。原試品再以正-庚烷70%與甲苯30%（體積比）涂抹。透光率的變異量（Atm汴得超過0.0100（e）耐機械破壞：用直徑1.3mm噴嘴之噴槍，壓力6.06.5bar§流速0.24±0.02L/min之砂漿（Mohr硬度為7的硅砂，粒徑大小為00.2mm與水混合比：每升水加25g硅砂）噴于試品上，噴嘴與試品距離380

22、±10mm,被噴面直徑170±50mm0試驗前后之透光率的變異量（Atm得超過0.100,光量分布變異（Admf得超過0.020。涂裝附著力測試：在涂裝表面20nlmX20mm的地方切割成2nlmX2mm之方格，在周溫23±5C及65±15%RH用測試膠帶以2N±20%之力量粘貼在方格上5分鐘，放置10分鐘后,以1.5±0.2m/sec速度，90O角撕開。方格損傷不得超過15%。（g）其它尚有整燈Test,在此不詳述。六、其它注意事項：PC塑料為非結(jié)晶性工程塑料，具有高透明度、高沖擊強度、高耐熱性、無毒性、耐燃性等優(yōu)點，故常被應(yīng)用在醫(yī)

23、療設(shè)備、光學(xué)儀器、汽機車部品、電動工具殼套、電子產(chǎn)品、采光屋頂或墻板、較高級的日常用品；PC塑料之用途雖然廣泛，但在使用上仍需注意：1 .價格：PC必竟是工程塑料，其單價當然比泛用塑料（如PRPE、PSPMMA、ABS、PVC等）貴很多，若泛用塑料之性能即可適用時,就不需要使用PC料。2 .缺口沖擊強度：雖然PC塑料的沖擊強度是所有塑料中最高的，但隨著抽色、射出成形等加工，顏料、染料的添加，多次熔融而造成平均分子量下降，影響其沖擊強度；尤其是有尖銳缺口的成形件，沖擊強度就不能與無缺口的新PC料成形件同日而語。3 .硬度：PC塑料的Rockwell硬度為R-108或M-80（PMMA約為M-95）,只要碰觸到尖硬的物體，即可能被刮傷，甚至手指甲就會有刮痕