常用塑膠材料及基本性能參考課件.ppt

1、內(nèi)容大綱,(一)高分子及塑膠基本概念 (二)外殼常用塑膠材料簡(jiǎn)介 (三)Connect常用塑膠材料簡(jiǎn)介 (四)塑膠材料檢測(cè)測(cè)試簡(jiǎn)介,1,1. 高分子發(fā)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(jié)構(gòu),高分子組成單元 -單體,高分子組成單元 -單體,乙烯,(單體),高分子樹(shù)脂,3,分子結(jié)構(gòu),接枝高分子,4,長(zhǎng)鏈大分子結(jié)構(gòu),無(wú)定型 結(jié)晶性,5,3.材料分類(lèi),材料,塑料 (高分子),熱固性,熱塑性,工程,通用,無(wú)定型,結(jié)晶性,無(wú)定型,結(jié)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(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 結(jié)晶性 耐化學(xué)藥品性 結(jié)晶收縮翹曲 耐熱性 吸水性 流動(dòng)性 耐衝擊性 非結(jié)晶性 耐衝擊性 耐化學(xué)藥品性 大多數(shù)具透明性 耐熱性 尺寸安定 流動(dòng)性,7,(二)外殼常用塑膠材料簡(jiǎn)介,8,面板與塑料之關(guān)係,高剛性-保護(hù)機(jī)械內(nèi)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(guī)即可 低價(jià)趨勢(shì)-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(shù)脂為丙烯睛.丁二烯.苯乙烯三元共聚物,具有優(yōu)異的綜合性能. 結(jié)構(gòu): -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(dòng)性,ABS 工程塑膠,12,ABS 工程塑膠,綜合性能: 力學(xué)性能: 綜合性能較優(yōu),優(yōu)于HIPS,低于PC/ABS HDT: 85-110OC (1.81MPa) 模 收 縮 :0.5-0.8% 耐候性 :較差,對(duì)紫外線較敏感 電鍍性 :電鍍性好

4、,且具有專(zhuān)用電鍍級(jí),13,ABS 工程塑膠,應(yīng)用 : 電腦外殼: 消費(fèi)性電子:,顯示器塑件殼,機(jī)箱外殼,列印機(jī)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(yōu)良的耐候性及ABS的高流動(dòng)性 GE 與 BAYER 為世界上兩大供應(yīng)廠商 非鹵素型耐燃劑之環(huán)保材料 應(yīng)用範(fàn)圍 電腦外殼,電腦零件,汽車(chē)內(nèi)外部件,通訊器材,15,PC/ABS 工程塑膠,優(yōu)良的成形加工性 優(yōu)於 ABS：耐熱性、耐衝擊性、尺寸安定性 優(yōu)於 PC：流動(dòng)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(diào)整不同耐熱性及耐衝擊性 耐 UV、螢光、長(zhǎng)時(shí)間

5、色澤保持性優(yōu) 耐磨性 環(huán)保性,16,PC工程塑膠,PC 聚碳酸酯(非結(jié)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(yīng)力 高吸溼性，低流動(dòng) 耐磨耗性差,18,PC工程塑膠應(yīng)用,電腦外殼: 光碟片:,透明PC,冰色PC,19,PMMA塑膠特性與應(yīng)用,特性: 折射較小 1.49 透光率 92% 硬 度 遠(yuǎn)大于PC 應(yīng)用: 燈具, 照明器材,儀表盤(pán) 光學(xué)玻璃, 鏡 片,手機(jī)鏡片,光學(xué)器皿,20,塑膠原料選擇要點(diǎn)I,機(jī)械力學(xué)要求 力學(xué)強(qiáng)度: HIPSABSPC/ABSPC

6、沖擊強(qiáng)度: HIPSABSPC/ABSPC 注意事項(xiàng): 卡鉤 螺柱 熱熔柱等 耐熱性 HDT: HIPSABSPC/ABSPC 注意要點(diǎn): 烤漆 環(huán)境溫度高低性,21,塑膠原料選擇要點(diǎn)II,耐 化 學(xué) 試 劑 耐 溶 劑 性 溶 劑: 酒精 丙酮 天那水 注意事項(xiàng): 烤漆, 電鍍 (開(kāi)裂) 耐燃等級(jí) UL94: 尺寸 及 HB V-2 V-1 V0 注意要點(diǎn): 產(chǎn)品最薄外厚度及耐燃要求,22,塑膠原料選擇要點(diǎn)III,環(huán)保因素 (Environment protection concern): 非鹵素系耐燃劑 (Non-Halogen Flame Retardants) 環(huán)保團(tuán)體的要求 (Req

7、uests by Environmentalist),安規(guī)考量(UL Safety concern) 客戶指定 (Designated by customers),產(chǎn)品設(shè)計(jì)(Product design) 機(jī)械強(qiáng)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(diǎn)可能產(chǎn)生原因(I),料管中原先使用之材料，於洗車(chē)清機(jī)過(guò)中，未完全 被置換出，導(dǎo)致現(xiàn)行使用作

8、業(yè)溫度較高之材料時(shí)， 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(wú)法承受此一溫度，而受熱裂 解，此種情況通常發(fā)生於噴嘴處.,24,黑點(diǎn)可能產(chǎn)生原因(II),料管中，長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)不同之原料，因溫度高低變 化，所產(chǎn)生之氧化與裂解；與各原料對(duì)金屬表面間 之附著力亦不同等相關(guān)因素，日積月累，導(dǎo)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(shí)，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(diǎn)材料滯留。而停開(kāi)機(jī)頻繁時(shí)，都將使上述問(wèn)題 更加嚴(yán)重。,25,黑點(diǎn)可能產(chǎn)生原因(III),原料的輸送或暫存區(qū)域受到污染。 其中常見(jiàn)之疏忽有下列四項(xiàng)：

9、1中央供料系統(tǒng)之料筒 2直接立於成形機(jī)臺(tái)上之料筒 3現(xiàn)行作業(yè)人員更換原料時(shí)，僅以空 氣噴槍?zhuān)ˋIR）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(diǎn)可能產(chǎn)生原因(VI),原料本身及帶黑點(diǎn)，且此黑點(diǎn)之比 例，超過(guò)客戶入料檢驗(yàn)之容許範(fàn)圍或 成品之允收標(biāo)準(zhǔn)。 原料本身耐熱性不足，倒置在料管 中，無(wú)法承受射出時(shí)之實(shí)際作業(yè)溫度， 原料（防火劑、耐燃劑）受熱裂解。,27,(三)Connect常用塑膠材料簡(jiǎn)介,28,1.工程塑膠的基本概念,工程用途的塑膠，能適用於結(jié)構(gòu)及機(jī)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(yōu)點(diǎn)，如加工性、質(zhì)輕、絕緣、防銹及耐化學(xué)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(jié)晶性,31,性能對(duì)比,32,4.高級(jí)工程塑膠,(1).結(jié)晶性,33,(2).非結(jié)晶性,34,(3).性能對(duì)比,35,5.各等級(jí)工程塑膠HDT之比較,36,6.連接器與塑料之關(guān)係,在操作及製程溫度期間的熱安定性 材料的抗化學(xué)性 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 抗張應(yīng)力應(yīng)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(píng)估其短程熱能力 2) 連續(xù)使用溫度等級(jí)-評(píng)估其長(zhǎng)期熱功能 3) 材料本身的熱膨脹係數(shù)(CTE)-與印刷

11、電路板的熱膨脹係數(shù)相 近而搭配，熱膨脹速率不同則會(huì)引起翹曲,並且損壞焊接點(diǎn). 4) 熔點(diǎn)(Tm)及玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-高分子從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成橡膠 態(tài)的溫度,溫度高於其點(diǎn),尺寸安定及性質(zhì)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(yīng)力的釋放而造成 高分子不可逆的膨脹.,38,(2). 抗化學(xué)性 連接器 Housing的要求是能夠在寬廣的化學(xué)環(huán)境中,依然能 發(fā)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?jié)撟?Housing 材料在受荷重下的抗?jié)撟兡芰?lái)自端子在Housing 內(nèi)之預(yù)先荷重力,也會(huì)影響到連接器長(zhǎng)期的可靠度,一般而 言,有較高熱變形溫度

12、或彈性模數(shù)的高分子有較低的潛變.,39,(4). 結(jié)構(gòu)分析 * 端子保持力 * 流道平衡 (5). 抗張應(yīng)力應(yīng)變 提供材料在受負(fù)荷下響應(yīng)的訊息,並且作為橈曲計(jì)算程應(yīng)力的 基礎(chǔ),為了使連接器塑膠之設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)分析能有效執(zhí)行,設(shè)計(jì)者 必須有在特定操作溫度下的應(yīng)力應(yīng)變曲線,並且精確的以內(nèi)插 或外插模擬在實(shí)際操作條件下之材料行為.,40,(6). 韌性 * 無(wú)缺口之衝擊強(qiáng)度所顯現(xiàn)的是樹(shù)酯的韌性,韌性對(duì)於連接器 之所以重要,在於使用中能順應(yīng)彎曲伸縮,特別是薄壁的地方 及扣環(huán). (7). 模收縮 * 當(dāng)融熔塑膠在模子中冷卻其收縮的現(xiàn)象稱之模收縮. * 收縮作用變數(shù)有材料模溫、成形壓力、射出速率、融熔溫 度、

13、流動(dòng)方向.,41,(8). 成形性 * 影響成形性因素 1)流動(dòng)難易 2)成形收縮程度及預(yù)測(cè) 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(jié)果,其發(fā)生是在成形製程中內(nèi)應(yīng)力的釋 放所導(dǎo)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(shè)計(jì),因有助於持熱而允許塑膠在此 區(qū)域有較慢而完整之結(jié)晶,造成局部收縮的增加.另一原因是 玻纖補(bǔ)強(qiáng)材之異向性導(dǎo)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(qiáng)度、比重及使用溫度範(fàn)圍將增加

14、,然而延伸率、熱膨脹係數(shù) 及收縮將減少. (11). 燃燒性 * 在實(shí)際燃燒條件下,產(chǎn)品之燃燒特性的取決評(píng)估預(yù)測(cè)或描述, 這些測(cè)試並非準(zhǔn)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(chǎn)品的氧化程度而定.,43,8.公司目前生產(chǎn)之手機(jī)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(fā)室功能簡(jiǎn)介,46,塑發(fā)室功能簡(jiǎn)介 (Polymer Technology

16、Application Center),(1)材料檢驗(yàn)分析 (2)材料及應(yīng)用研究 (3)成形品問(wèn)題解決與技術(shù)服務(wù),47,功能(1) 材料檢驗(yàn)分析,新試料檢驗(yàn)評(píng)估 材料標(biāo)準(zhǔn)之建立及塑料廠之認(rèn)可 工程塑膠進(jìn)料檢驗(yàn)(IQC) 各塑料廠品質(zhì)鑑定,48,功能(2) 材料及應(yīng)用研究,競(jìng) 爭(zhēng) 產(chǎn) 品 研 判 材 料 選 擇 1)新 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 2)舊 產(chǎn) 品 改 用 新 材 料 材 料 應(yīng) 用 發(fā) 展 1)新 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 試 料 與 成 品 試 模 2)新 次 料 專(zhuān) 案 工 程 資 料 庫(kù) 之 建 立 材 料 配 方 研 發(fā)：競(jìng) 爭(zhēng) 力 與 量 身 定 做,49,功能(3) 成形品問(wèn)題解決 與技術(shù)

17、服務(wù),塑料問(wèn)題諮詢 最佳干燥溫度時(shí)間,合理模溫,最佳冷卻時(shí)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(chǎn)製程問(wèn)題解決 應(yīng)力開(kāi)裂,烤漆變形等 教育訓(xùn)練,50,塑發(fā)室儀器簡(jiǎn)介,51,基本性質(zhì)(1) 比重天平,功能 測(cè)試產(chǎn)品比重及重量 阿基米德浮力原理 浮力排開(kāi)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(kāi)同體積 之水重 比重與價(jià)格 產(chǎn)品按體積計(jì)價(jià),原料以重量計(jì)價(jià),52,基本性質(zhì)(2) 高溫爐,功 能: 測(cè)試塑膠材料殘留的灰份(800,4hr) 預(yù)先檢查成型品在SMT製程是否起水泡(250,5min) 工程塑膠內(nèi)之基本成分: 基材：樹(shù)脂本身 物性補(bǔ)強(qiáng)填充物：玻璃纖維、碳纖維

18、、礦物質(zhì)等。 界面活性劑或相容劑：表面處理改質(zhì)劑。 難燃劑：鹵素及非鹵素（磷酸脂）防火劑。 其它,53,基本性質(zhì)(3) 卡氏滴定法水分測(cè)試儀,功能 測(cè)試塑膠粒子或成形品中微量水分含量 用途 工程塑料預(yù)乾燥條件設(shè)定 提供成型現(xiàn)場(chǎng)塑膠粒含水量數(shù)據(jù) 評(píng)估乾燥設(shè)備,54,基本性質(zhì)(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(cè)試,55,基本性質(zhì)(6)色差分光儀,功能 讀取成品色彩學(xué)數(shù)據(jù) 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(yàn) 產(chǎn)品外觀色彩以電腦配色與對(duì)色,56,色差測(cè)試報(bào)告,57,基本性質(zhì)(7)壓模機(jī),功能 針對(duì)塑膠件外

19、觀檢驗(yàn)規(guī) 范,檢驗(yàn)原料不純雜質(zhì) 用途 檢驗(yàn)原料中不純 物含量及大小,58,基本性質(zhì)(7)壓模機(jī),59,基本性質(zhì)(7)壓模機(jī),60,機(jī)械性質(zhì)(1)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī),功能 抗拉強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 抗折強(qiáng)度 抗折模數(shù) 用途 評(píng)估塑料機(jī)械性質(zhì)是否 符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)度需求 進(jìn)料品質(zhì)控制,61,機(jī)械性質(zhì)(2)衝擊試驗(yàn)機(jī),功能 測(cè)試塑膠材料之 耐衝擊強(qiáng)度 用途 產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)考量 裝配力量參考 進(jìn)料品質(zhì)控制,62,熱學(xué)性質(zhì)(1)DSC，熱示差掃瞄卡熱計(jì),功能 1)熔融溫度 2)冷結(jié)晶溫度 3)結(jié)晶焓 4)玻璃轉(zhuǎn)化溫度 5)比熱 6)(熔融)結(jié)晶溫度,用途 作為材料選擇時(shí)參考 成品結(jié)晶度分析 研判競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用材質(zhì) 模流分