塑胶材料与注塑

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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
思考題： 為什麼某些塑膠零件在出模後還會產生尺寸上的變化？
請列出3個原因。 a.哪些塑膠材料的產品有較大的尺寸變化?請列出5種。 b.那些塑膠材料的產品有較穩定的尺寸？請列出5種。 一件原來設計給超聲波焊接的零件,材料是PC,但由於 要降低生產成本要轉用PP: a.會發生什麼問題? b.產生這些問題的原因是什麼? 5/29/202c0.說出該零件設計上要有什麼改變，方可解決問題？18
塑料
熱固性塑料：電木、橡膠、矽膠
按熱性能分類 熱塑性塑料
結晶性：PE、PP、PA(尼龍)、POM、PPS、 TPX
非結晶性：PVC、PS、PC、ABS
熱塑性彈性體：TPE
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1. 塑膠材料簡介
1.2 塑料的分類
1.2.1.泛用塑料和工程塑料
a. 泛用塑料
是指日常使用範圍最廣的塑料，性能要 求不高，成本低，容易獲得，其中應用最廣 泛的是PE、PP、PS和PVC。
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
․影響塑膠件收縮的其它因素
模具溫度：
模溫愈高，成形收縮率愈大;
材料流動方向：
一般材料在流動方向收縮率大於垂直流向收縮率
（但玻璃纖維強化塑膠卻與此相反）;
澆口大小：
澆口越大，收縮率越小;
成形品壁厚：
成形品壁厚愈大，則收縮率也愈大。
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λ(%)
1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
.本公司多年前的產品有些是用PC作為材料, 經常產生開裂次品,當為了降低生產成本要 轉用PP後,開裂情況大量降低，原因是什麼？ a.PC材料在什麼情況下容易出現開裂? —考慮產品的使用過程 —考慮產品的生產過程 b.PP材料在什麼情況下容易產生開裂?
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
b. 各類塑料的流動性比較。 流動性的差异 •流動性好—PE、PP、Hale Waihona Puke BaiduS、PA •流動性較好—PMMA、POM、ABS、AS、
HIPS •流動性差—PC、硬PVC、PSF等
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
與流動性有關的問題
態前已經產生化學分解,不能加工注塑，因此,太低的
5/29/2020熔點沒有實際的利用價值。
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1. 塑膠材料簡介
1.2 塑料的分類
b. 熱固性塑料
•分子構造：三元次聚合反應產生网狀聚 合体。
•材料特徵：在成形加工時，加熱使到分 子構造結合成网狀；一旦結合成网狀聚 合体，即使再加熱也不能軟化，顯示出 非可逆變化，是化學變化。
成型方法
制成品
擠出
管、片、板、棒
吹塑
容器
注射
注塑件
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
1.4.6. 流道形狀對流動性的影響
圓形流道:流動性最好，但模具加工不 易，必須兩面切削加工。廣泛使用。
梯形流道：流動性不及圓形流道，但模 具加工容易（單側加工）,常被使用。
•模具—澆口及流道的形式、尺寸會影響熔體在模腔
5/29/2020內的實際流動性。
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
1.4.5.材料流動性的選擇
a.一般而言，同類塑料都有不同品級的流動性，
在選擇時應考慮。供應商的產品目錄是有說 明塑料的流動性級別，例如：BASF生產的PS 料，目錄中有三個流動品級：易流動級143E， 一般流動級165H，慢流動級168N。
各 種 材 料 的 成 形 收 縮 率
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
b. 熱加工性
非結晶材料由室溫加熱至液態前，有一 個範圍是塑性的，而結晶材料卻沒有或只有 很小的可塑性加工範圍，故非晶材料比結晶 材料易于熱加工（如熱燙，超聲波焊接等）, 所以若設計工程師要選用結晶性塑料進行以 上工序時，必須要小心，應盡量避免採用以 免產生很多次品。
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1. 塑膠材料簡介
1.2 塑料的分類
c. 熱塑性彈體（TPE）THERMAL PLASTIC ELASTNOMER
• 又稱“熱塑性橡膠”，是較新的塑料，在某 些情況下可以取代其他塑料或傳統橡膠。
• 具有傳統或硫化橡膠的一些性質，又具備熱 塑性塑料加工簡便快捷的性能，并且可以再 加工及有多種顏色可供選擇。
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1. 塑膠材料簡介
1.2 塑料的分類
b. 工程塑料
是一些具有能製造機械零件或工程結構
材料等工業品質的塑料，其機械性能、電
氣性能、對化學環境的耐受性、對高溫低
溫耐受性等方面都具有較優异的特點，能
在工程技術上代替某些金屬和其他材料使
用，常見的有ABS、PC、POM、PMMA、PBTP、
PETP、PSF、PEI等，其中前四種為國際上
公認的四大工程塑料。
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1. 塑膠材料簡介
1.2 塑料的分類
思考問題: 塑料與金屬相比有哪些優點及缺點？舉例說明。 為什麼熱固性塑膠材料不能用普通的注塑機注
塑?
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1. 塑膠材料簡介
1.2 塑料的分類
1.2.2 熱塑性、熱固性塑料和熱塑性彈性體
b.如注塑件要求高機械強度(高沖擊強度及高
抗拉強度)，應選用流動性較低的品級。
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
c.如注塑薄壁或非常平滑的表面，應選用流動性 好的品級。
d.塑料的不同加工成型方法對其流動性有不同的 要求，以PP為例:
流動性 高
熔體指數 0. 2~0. 4 0. 4~1. 5 1~9
•eg:若用原來注塑PC料的模具用來注射PP時， 就會出現問題?由于PP流動性好，對模具的 精度及光潔度要求均很高，否則會把模具 表面的微小紋理問題都反映到注塑製品上， 造成製品表面缺陷。而PC流動性差，對模 具要求就不會那麼嚴格，但要求注塑機有 較高的注塑壓力方可注塑出合格製品。
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PP 料
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
•某些結晶塑料件(eg:POM,PP)在出模後須經 歷較長一段時間呎寸才會穩定,這是由於這 些塑料結晶度高,在成型時來不及結晶,因此, 結晶收縮會在出模後及貯存時繼續收縮。我 們可以通過熱處理來加速這類塑膠件的結晶 收縮過程。
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
1.4.3. 粘度與流動性的關系
•粘度是描述塑料熔體流動行為的重要量度。粘度越 高，流動性越差，粘度低，則流動性好。
1.4.4. 影響流動性的因素
•溫度—料溫高則流動性大
•壓力—壓力增加，流動性增大。（但并非所有塑料 都是牛頓流體，有些塑料(例如PC)是非牛頓液體增 大壓力并不非常有效增大流速，但增高溫度的效果 就很顯著）
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
1.4.2. 流動性的判別
a. 塑料流動性是與塑料的化學分子結構有關，份 子鏈越長，則熔點較高，而流動性較差。（不容 易填滿膜腔而需要較高注塑溫度，注塑壓力和模 腔溫度），但由于分子鏈較長，則有很好的機械 強度。
•流動性也并非越高越好，高流動性的塑料雖然充 模容易，但也易滲入模腔排氣間隙或分模面形成 披鋒。
5-下參照線
6-鋼筒 7-模頭
8-絕熱板
5/29/2020 9-控制溫度計 10-模頭檔板
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
•思考題： 塑料的流動與水溶液的流動有什麼不同? 在設計選料時，為什麼要知道或試驗塑料的流動 性？用什麼方法可知道流動性是否合適？ 當注塑件有以下特征時，對塑料的流動性有什麼 不同的要求？為什麼？ - 高機械強度 -薄壁
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1. 塑膠材料簡介
1.4 塑料的流動性
1.4.1. 流動指數
•塑料的流動性是指塑料在一定溫度與壓力下 填充模腔的能力，常用流動指數來表示。流 動指數是指:在一定溫度及壓力下，10分鐘從 一定模具中出的樹脂量(kg/min或cm3/min)。
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1-可卸去的負荷 2-絕熱體 3-上參照線 4-絕熱
a. 熱塑性材料
• 分子構造：二元次的聚合反應產生的線狀聚合體或 部份三元次聚合產生的支鏈狀聚合體。
• 材料特徵：運用加熱及冷卻，使其產生可逆變化的 流動狀態和固化狀態，是物理變化。
•分子鏈的長度越長或分子量越大，熔點越高；而分子
內越多支鏈則熔點會降低。塑料合成過程中會盡量避
免產生支鏈，太低熔點會令到塑料在未熔到可流動狀
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
１.３.４.塑料的結晶性對其它特性的影響
了解塑料的結晶性對產品設計，材料選用，注 塑方法及預防塑料開裂方面有很大的幫助。
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
a. 收縮性
•非結晶材料收縮性較小，結晶材料收縮性較大。
PC 料
穩定
幾天後，繼 續收縮或產 品受熱後收 縮(風咀或電 熱產生)
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
• .對結晶材料，當溫度逐漸升至Tm時，結晶構造被 破壞，變成非結晶狀態(熔化狀態)。與此相反， 從熔化狀態逐漸降溫至Tm‘時，發生結晶收縮(有明 顯的熔點)。這一特點決定了結晶材料的熱加工困 難，因為材料在溫度昇高的過程中直接由固態轉 化為液態，沒有一個可塑性範圍。（eg:PP）
單體側鏈結 合成支狀
分枝聚合物
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側鏈尾端與另一鏈份子互相結
合成綱狀或立體狀結構
网狀聚合物
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1. 塑膠材料簡介
1.2 塑料的分類
泛用塑料 PE、PVC、PS、PP、AS
按用途分類
工程塑料：ABS、PMMA、POM、PA、PC、PBTP、PETP、PPS、PSF、 PEI 、TPX、EP
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
絕大多數的金屬材料冷卻時，都以結 晶狀態存在，既是金屬原子以整齊、有 規律的方法作立體性排列。而塑膠料材 料是一些極大分子，冷卻是不可能像金 屬原子般排列，只可以是半結晶或非結 晶形態存在。
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
c. 抗化學性 結晶材料抗化學性好，比較能抵抗溶
劑，但要移印或絲印比較困難，一般用 特殊化學液或電暈或火焰，進行表面處 理後，方可進行移印。（由于非結晶性 塑料極容易受到溶劑侵蝕，產生日後的 開裂，故產品選料時要非常小心，同時 在注塑及任何生產加工過程中不能佔染 到任何油質化學物）
塑膠材料與注塑
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工程技術課程之一
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目錄
•塑膠材料簡介 •注塑部的制程管制 •注塑品的品質控制與改善
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1. 塑膠材料簡介
1.1 塑料的來源及結構
1.2 塑料的分類
1.3 塑料的結晶性
1.4 塑料的流動性
1.5 塑料的吸水特性
1.6 本公司常用的塑料種類及用途
1.7 常用塑料的特性
•對非晶材料，溫度升高過程中沒有一個清楚的熔
點存在。非晶性材料因分子運動的不同而產生Tg，
溫度在Tg以上時，聚合物鏈具有移動的自由，產
生流動。由于非晶材料在Tg以上溫度時有明顯的
可塑性範圍，故熱加工較容易。（eg:PC）
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各 種 材 料
的 融 點 、
玻 璃 轉 移
點 對 照 表
PVC、PS、PC、ABS
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
1.3.3. 結晶性材料和非晶性材料的特徵
Tm —結晶性材料的熔點 Tm—結晶性材料的凝固 點或結晶開始點 Tg —非晶性材料的玻璃 轉移點 Tm ＝melt temperature Tg＝glass temperature
1.8 塑料的鑒別法(燃燒試驗)
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來源: 石油 煤 天然氣 農產品
1. 塑膠材料簡介
1.1 塑料的來源及結構
單體頭尾結合成鏈狀
聚合物單体 熱，壓力,
(MONOMER) 紫外線, 催化劑
H20
鏈狀聚合物
＋
聚合反應 POLYMERIZATION
a.加成聚合 (ADDITION)
b.縮合聚合 (CONDENATION )
1.3.1. 結晶材料與非結晶材料的構造
結晶材料的分子結構一般為鏈狀及規整排列，非結晶材 料分子結構呈現分枝狀及不規則排列。
分
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1. 塑膠材料簡介
1.3 塑料的結晶性
1.3.2. 結晶塑料和非結晶塑料的種類 •容易結晶的塑料(結晶料)
PE、PP、PA(尼龍)、POM、PPS、TPX •不容易結晶的塑料(非結晶料)