塑胶材料物性介绍
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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
2020/9/24
1
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
2020/9/24
熱性質-1 比熱
2020/9/24
27
熱性質-2 比容
2020/9/24
28
熱性質-3 熱傳導係數
2020/9/24
29
熱性質-4 膨脹係數的測試
2020/9/24
30
熱性質-5熱變形溫度HDT
2020/9/24
31
2020/9/24
32
熱性質-6 Vicat 軟化點
2020/9/24
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料 室.加熱軟化,以柱塞加壓,經豎澆 口,橫澆道,導入模具中
2020/9/24
41
射出成型
豎澆道 sprue
成品 2020/9/24
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
-(C2H4- C2H4- C2H4- C2H4- C2H4-…… C2H4) –
窄
n=1000 分子量=28000
n=900 分子量=25200
分
n=1100 分子量=30800
子
寬
數
2020/9/24
分子量
7
分子數量的結構及分佈
2020/9/24
8
添加劑功能
2020/9/24
9
添加劑種類
2020/9/24
2020/9/24
53
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.
2020/9/24
54
(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
2020/9/24
18
(五)熱塑性的塑膠受熱歷程及變化
使用範圍
加工範圍
玻璃態(脆性)
橡膠態(彈性)
玻璃轉移點TG
-30℃
熱變形溫度Tf (HDT)
70℃
TG
Tf
2020/9/24 PP
熔融態(液態)
劣解狀態
熔點
熱劣解溫度
150℃ 280℃
POM
19
(六)塑膠材料的基本物性
2020/9/24
20
機械性質-1 拉伸特性 Elongation
33
熱性質-7 耐燃性Flammability
2020/9/24
34
其他特性
2020/9/24
35
Appendix 常用塑料成形收縮(水)率
2020/9/24
36
Appendix 物性表範例
2020/9/24
37
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
2
(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義為塑膠。
2020/9/24
3
(二)塑膠的材料的一般特性
2020/9/24
21
機械性質-2 衝擊特性(1)
2020/9/24
22
機械性質-2 衝擊特性(2)
2020/9/24
23
機械性質-3硬度特性
2020/9/24
24
機械性質-4 彎曲特性
2020/9/24Biblioteka 25熱性質THERMOAL
-1 -2 -3 -4 -5
-6 -7
2020/9/24
26
10
(四)塑膠的分類-1
2020/9/24
11
2020/9/24
12
(四)塑膠的分類-2
2020/9/24
13
2020/9/24
․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
以上謝謝,感恩
2020/9/24
59
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)
2020/9/24
56
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量小) 衝擊強度良好
(成品配合組立不易破裂或脫落) 塗裝電鍍等二次加工效果較佳
2020/9/24
46
中空成形(blowing molding)
成型原理示意
2020/9/24
47
輪壓成型 1
2020/9/24
48
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.
2020/9/24
49
熱成形(1)
開模取出成品
塑 料 由 此 進 入
流道
runner
溢口
gate
42
押出成型(1)
管狀,異形材的押出
2020/9/24
43
押出成型(2)
-人造皮革的押出
2020/9/24
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.
44
5
b.多種單體共聚合 : 如ABS
2020/9/24
6
塑膠分子的特性
由重複單位(單體)所構成的長鏈狀分子.
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).
碳原子量=12
氫原子量=1
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30~200
元間.
缺點:
(1)耐熱性差- 大部份的塑膠耐熱溫度約在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.
2020/9/24
38
(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
2020/9/24
39
壓縮成型(最古老方式)
2020/9/24
40
Transfer 成形
聯程序而具有不定形結構。
14
非結晶性
結晶性
2020/9/24
15
2020/9/24
16
常見的結晶性塑膠及非結晶塑膠
2020/9/24
17
(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 熱塑性: PA ,POM, PPO,PC,PBT 熱固性: BMC ,PF,UP,MF
2020/9/24
4
(三)塑膠的來源與基本構造
石油提煉
單體
人工提煉
聚合反應 聚合物
添加劑 塑膠原料
成形 塑膠產品
(1)其中聚合方式有下列兩種方式:
重覆性的單位
a.一種單體聚合 : PE
HH ll n [ C= C ] ll HH
2020/9/24
HH ll ( C= C ) n ll HH
n:聚合度(一般在數百~數千)
2020/9/24
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.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
50
熱成形(2)
2020/9/24
51
流動成形 (1)
2020/9/24
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
52
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. 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.
2020/9/24
55
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)
押出成型(2)
-薄膜的押出
如圖用吹袋法製膜的押 出成形方式.如塑膠膜, 袋子皆屬之.
2020/9/24
45
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
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
(易於塗裝或電鍍，加工後表面附着 性良好)
2020/9/24
57
底座設計選用前考量
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-(長期曝露高
溫環境收縮變形量小) 撓曲度,衝擊強度良好-
(組裝於車體不易破裂或 脫落) 電器絕緣性效果較佳
2020/9/24
58
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
2020/9/24
1
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
2020/9/24
熱性質-1 比熱
2020/9/24
27
熱性質-2 比容
2020/9/24
28
熱性質-3 熱傳導係數
2020/9/24
29
熱性質-4 膨脹係數的測試
2020/9/24
30
熱性質-5熱變形溫度HDT
2020/9/24
31
2020/9/24
32
熱性質-6 Vicat 軟化點
2020/9/24
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料 室.加熱軟化,以柱塞加壓,經豎澆 口,橫澆道,導入模具中
2020/9/24
41
射出成型
豎澆道 sprue
成品 2020/9/24
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
-(C2H4- C2H4- C2H4- C2H4- C2H4-…… C2H4) –
窄
n=1000 分子量=28000
n=900 分子量=25200
分
n=1100 分子量=30800
子
寬
數
2020/9/24
分子量
7
分子數量的結構及分佈
2020/9/24
8
添加劑功能
2020/9/24
9
添加劑種類
2020/9/24
2020/9/24
53
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.
2020/9/24
54
(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
2020/9/24
18
(五)熱塑性的塑膠受熱歷程及變化
使用範圍
加工範圍
玻璃態(脆性)
橡膠態(彈性)
玻璃轉移點TG
-30℃
熱變形溫度Tf (HDT)
70℃
TG
Tf
2020/9/24 PP
熔融態(液態)
劣解狀態
熔點
熱劣解溫度
150℃ 280℃
POM
19
(六)塑膠材料的基本物性
2020/9/24
20
機械性質-1 拉伸特性 Elongation
33
熱性質-7 耐燃性Flammability
2020/9/24
34
其他特性
2020/9/24
35
Appendix 常用塑料成形收縮(水)率
2020/9/24
36
Appendix 物性表範例
2020/9/24
37
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
2
(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義為塑膠。
2020/9/24
3
(二)塑膠的材料的一般特性
2020/9/24
21
機械性質-2 衝擊特性(1)
2020/9/24
22
機械性質-2 衝擊特性(2)
2020/9/24
23
機械性質-3硬度特性
2020/9/24
24
機械性質-4 彎曲特性
2020/9/24Biblioteka 25熱性質THERMOAL
-1 -2 -3 -4 -5
-6 -7
2020/9/24
26
10
(四)塑膠的分類-1
2020/9/24
11
2020/9/24
12
(四)塑膠的分類-2
2020/9/24
13
2020/9/24
․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
以上謝謝,感恩
2020/9/24
59
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)
2020/9/24
56
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量小) 衝擊強度良好
(成品配合組立不易破裂或脫落) 塗裝電鍍等二次加工效果較佳
2020/9/24
46
中空成形(blowing molding)
成型原理示意
2020/9/24
47
輪壓成型 1
2020/9/24
48
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.
2020/9/24
49
熱成形(1)
開模取出成品
塑 料 由 此 進 入
流道
runner
溢口
gate
42
押出成型(1)
管狀,異形材的押出
2020/9/24
43
押出成型(2)
-人造皮革的押出
2020/9/24
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.
44
5
b.多種單體共聚合 : 如ABS
2020/9/24
6
塑膠分子的特性
由重複單位(單體)所構成的長鏈狀分子.
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).
碳原子量=12
氫原子量=1
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30~200
元間.
缺點:
(1)耐熱性差- 大部份的塑膠耐熱溫度約在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.
2020/9/24
38
(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
2020/9/24
39
壓縮成型(最古老方式)
2020/9/24
40
Transfer 成形
聯程序而具有不定形結構。
14
非結晶性
結晶性
2020/9/24
15
2020/9/24
16
常見的結晶性塑膠及非結晶塑膠
2020/9/24
17
(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 熱塑性: PA ,POM, PPO,PC,PBT 熱固性: BMC ,PF,UP,MF
2020/9/24
4
(三)塑膠的來源與基本構造
石油提煉
單體
人工提煉
聚合反應 聚合物
添加劑 塑膠原料
成形 塑膠產品
(1)其中聚合方式有下列兩種方式:
重覆性的單位
a.一種單體聚合 : PE
HH ll n [ C= C ] ll HH
2020/9/24
HH ll ( C= C ) n ll HH
n:聚合度(一般在數百~數千)
2020/9/24
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.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
50
熱成形(2)
2020/9/24
51
流動成形 (1)
2020/9/24
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
52
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. 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.
2020/9/24
55
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)
押出成型(2)
-薄膜的押出
如圖用吹袋法製膜的押 出成形方式.如塑膠膜, 袋子皆屬之.
2020/9/24
45
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
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
(易於塗裝或電鍍，加工後表面附着 性良好)
2020/9/24
57
底座設計選用前考量
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-(長期曝露高
溫環境收縮變形量小) 撓曲度,衝擊強度良好-
(組裝於車體不易破裂或 脫落) 電器絕緣性效果較佳
2020/9/24
58