塑胶材料的认识及塑胶模具开发

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1、塑膠材料的認識及塑膠模具開發與估價,主講:蕭炎山副理 2004.11.12,目錄,塑膠簡介 塑膠分類 泛用塑膠 工程塑膠 合金塑膠 模具設計 射出成型/產品設計通論 模具設計之規劃 塑膠模具設計之種類 射出成型生產流程圖 射出成型缺陷對策 從模具來解決射出異常 模具開發流程圖 模具估價data base 模具估價人員應培養之能力,塑膠簡介,聚合物(polymer),又可稱為高分子或巨分子(macromolecules),也是一般所俗稱的塑膠(plastics)或樹脂(resin).所謂塑膠,其實它是合成樹脂中的一種,形狀跟天然樹脂中的松樹脂相似,但因又經過化學的力量來合成,而被稱之為塑膠. 根

2、據美國材料試驗協會所下的定義,塑膠乃是一種以高分子量有機物質為主要成分的材料,它在加工完成時呈現固態形狀,在製造以及加工過程中,可以藉流動(flow)來造型.因此經由此說明我們可以得到以下幾項了解: 1它是高分子有機化合物 2它可以多種型態存在例如液體固體膠體溶液等 3它可以成形(moldable) 4種類繁多因為不同的單體組成所以造成不同之塑膠 5用途廣泛產品呈現多樣化 6具有不同的性質 7可以用不同的加工方法(processing method ),塑膠簡介,聚合物是由許多較小而結構簡單的小分子(monomer),藉共價鍵來組合而成的.聚合物的種類繁多,一般若是以對熱之變化來分類,它可以分

3、為兩大類: 1熱固性塑膠(Thermoset plastics ):指的是加熱後,會使分子構造結合成網狀型態.一但結合成網狀聚合體,即使再加熱也不會軟化,顯示出所謂的非可逆變化,是分子構造發生變化(化學變化 )所致. 2熱塑性塑膠(Thermo plastics ):指加熱後會熔化,可流動至模具 冷卻後成型,再加熱後又會熔化的塑膠;即可運用加熱及冷卻,使其產生可逆變化(液態固態),是所謂的物理變化. 熱塑性塑膠又可再區分為泛用塑膠泛用工程塑膠高性能工程塑膠等三類.,塑膠分類,泛用塑膠,丙烯腈- 丁二烯 - 苯二烯(ABS) 共聚物結構式 性質:丙烯腈提供耐熱及抗化性，丁二烯提供韌性及耐衝擊性，

4、苯乙烯提供挺性及加工性 優點1、堅硬，易押出 2、易染色 3、難燃 4、耐衝擊 5、表面性佳 缺點1、耐溶劑性差 2、低介電強度 3、低拉伸率 用途把手、外殼、行李箱、冰箱襯墊、家電製品,泛用塑膠,聚乙烯(PE)結構式 性質LDPE容度為0.9100.925g/cm3 MDPE容度為0.9260.940g/cm3 HDPE容度為0.9410.965g/cm3 優點1、柔軟、無毒 2、易染色 3、耐衝擊(-40C90C) 4、耐濕性 5、耐化性 缺點1、不易押出 2、熱膨脹係數高 3、不易貼合 4、耐溫性差 用途家庭用品、絕緣體、膠管、膠布、膠膜、容器,泛用塑膠,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 結

5、構式 性質:非晶體聚合物，92%光線穿透率，熱變性溫度介於74C102C間 優點1、高光學透明性 2、耐候性佳 3、剛性佳 4、易染色 缺點1、耐化性差 2、長期時用溫度最高93C 3、應立集中處，較易碎化 用途燈罩、窗玻璃、標示牌、光學透鏡、硬式隱形眼鏡、汽車零件,泛用塑膠,聚丙烯(PP) 結構式 性質:極輕之塑膠，密度僅為0.9g/cm3 加工性質毋須預熱乾燥 優點1、易染色 2、耐濕性佳 3、耐化性佳 4、高鉸鏈特性 5、耐衝擊性 缺點1、複雜之異形押出不易 2、易被紫外線分解 3、不易接合 4、易氧化 用途:水管、膠膜、膠布、電線蔽護材料、容器、汽車保險桿、儀表板、鉸鏈,泛用塑膠,聚苯

6、乙烯(PS) 結構式 性質:非晶體聚合物，成型後收縮率小於0.6 低密度特性使產量大於一般料之20%到30% 優點1、成本低 2、透明可染色 3、尺寸安定特性 4、高剛性 缺點1、碎裂性高 2、抗溶劑性差 3、耐溫差 用途:文具、玩具、電氣用品外殼、保麗龍餐具,泛用塑膠,聚氯乙烯(PVC) 結構式 性質:未加可塑劑前，PVC為一堅硬之塑膠，耐濕性佳，但亦被酮類、酯類溶劑分解 優點1、尺寸安定性佳 2、低成本 3、耐候性佳 4、加不同比例之可塑劑，可輕易調整軟硬度 缺點1、耐化性差 2、耐溫性差 3、密度較一般塑膠類為高 4、熱分解後會產生氯化氫 用途:薄板、膠膜、容器、人造皮、地板材料、收縮膜

7、、管材、玩具,工程塑膠,聚醯胺(PA、尼龍Nylon) 結構式NH(CH2)m NHCO(CH2)n-2CO 性質:結晶性熱可塑性塑膠，有明顯熔點，Nylon6 Tm為220230，Nylon66則為260270，Nylon本身具吸水基故有吸水性，成形前須乾燥，溫度過高乾燥則尼龍粒變色 優點1、具高抗張強度 2、耐韌、耐衝擊性特優 3、自潤性、耐磨性佳、耐藥品性優 4、低溫特性佳 5、具自熄性 缺點:尼龍吸濕性高、長期尺寸精密度及物性受影響。 用途:電子電器：連接器、捲線軸、計時器、護蓋斷路器、開關殼座 汽 車： 散熱風扇、門把、油箱蓋、進氣隔柵、水箱護蓋、燈座 工業零件：椅座、自行車輸框、溜

8、冰鞋底座、紡織梭、踏板、滑輸,工程塑膠,飽和聚酯對苯二甲酸乙酯(PET) 結構式 性質為結晶性熱可塑性塑膠，具明顯熔點245260，在室溫下有優良之機械性能及耐摩擦、磨耗性能。但因Tg低所以其熱機械性能差，一般都添加玻纖以提高耐熱及機械性能，此類稱FR-PET。 優點1、尺寸安定性佳 2、機械性能優異 3、潛變性小 4、電氣特性佳 5、耐候性優 6、耐有機熔劑、油及弱酸 7、耐氣性耐水性好 8、具自熄性 缺點1、機械性質具有方向性、流動性較高 2、結晶速度較慢 3、乾燥及加工條件要求嚴格 用途電子電器：斷電器、整流器、線軸、吹風機風口、線軸燈罩 汽 車： 電裝組件、擋泥板、煞車器把手 工業零件

9、：冷卻風扇把手,工程塑膠,飽和聚酯對苯二甲酸丁酯 ( PBT ) 結構式 性質為高結晶性熱可塑性塑膠，熔點220230，結晶速率比PET快。 優點1、機械性質安定抗張強度與抗張模數和尼龍相似 2、摩擦係數小有自潤性 3、吸水率低 4、電氣性質優良 5、尺寸安定性良好 6、耐藥品性、耐油性極佳 缺點1、Tg(30)低，在荷重下H.D.T.為60 2、抗衝擊強度不良，一般以玻纖補強為FR-PBT來使用 用途電子電器：無熔線斷電器、電磁開關、馳返變壓器、家電把手、連 接器、外殼 汽 車： 車門把手、保險桿、分電盤蓋、擋泥板、導線護殼、輪圈蓋 工業零件：OA風扇、鍵盤、釣具捲線器、零件、燈罩,工程塑膠

10、,聚碳酸酯 ( PC ) 結構式 性質為非結晶性熱塑性塑膠 優點1、具高強度及彈性係數、高衝擊強度、使用溫度範圍廣 2、高度透明性及自由染色性 3、H.D.T.高 4、耐疲勞性佳 5、耐候性佳 6、電氣特性優 7、無味無臭對人體無害符合衛生安全 8、成形收縮率低、尺寸安定性良好 缺點成形品設計不良易產生內部應力問題 用途電子電器：CD片、開關、家電外殼、信號筒、電話機 汽 車： 保險桿、分電盤、安全玻璃 工業零件：照相機本體、機具外殼、安全帽、潛水鏡、安全鏡片,工程塑膠,聚縮醛 ( POM ) 結構式 性質為結晶性熱可塑性塑膠，具明顯熔點165175，性質最接近金屬，一般稱其為塑鋼 優點1、具

11、高機械強度和剛性 2、最高的疲勞強度 3、環境抵抗性、耐有機溶劑性佳 4、耐反覆衝擊性強 5、廣泛的使用溫度範圍(-40120) 6、良好的電氣性質 7、復原性良好 8、具自已潤滑性、耐磨性良好 9、尺寸安定性優 缺點1、加工過程若長時間高溫下易起熱分解 2、無自熄性 3、抗酸性差 4、成形收縮率大 用途電子電器：洗衣機、果汁機零件、定時器組件 汽 車： 車把零件、電動窗零件 工業零件：機械零件、齒輪、把手、玩具、螺桿,工程塑膠,變性聚氧化二甲苯樹脂 ( MPPO ) 結構式 性質為PPO和HIPS摻配成合膠，GE以Noryl商品名出售 優點1、具良加工安定性 2、機械性能優異 3、耐熱性高

12、4、具自熄性 5、耐水性良好 6、電氣特性佳 7、成形收縮率小 缺點抗化學藥品性差 用途電子電器：連接器、開關、定時計外殼、線軸斷電器、照相機、整流器外殼 汽 車： 儀表板、視鏡外殼、輪圈蓋、後擋風板 工業零件：機具外殼、馬達蓋、水量計器等,工程塑膠,液晶聚酯 (LCP ) 結構式 性質為半芳香族聚酯，具高強度、高彈性率、低線性膨脹率 優點1、流動性高 2、尺寸安定性佳 3、流動性極佳 4、耐溶劑性 5、高機械強度 6、難燃性 缺點與流動方向垂直之機械物性較差 用途1、速接器、線圈、開關、插座 2、泵零件、閥零件 3、汽車燃料週邊零件 4、電子爐用容器,工程塑膠,聚醯胺醯亞胺 ( PAI )

13、結構式 性質Tg點高(280290)，直鍵熱可塑性及熱硬化型。主要用於工程塑膠成型用。直鍵非熱可塑性則以溶液成型用於塗料、薄膜、纖維等。 優點1、耐老化性佳 2、耐蠕變性佳 3、耐燃佳 4、耐油、耐化學藥品性佳 5、耐放射線性佳 缺點不易成型，離行性亦差 用途1、插座、連接器、開關類零件 2、IC電路盤 3、影印機、電熱器零件 4、汽車排氣及渦輪機零件,工程塑膠,聚對苯二甲酸環乙酯 ( PCT ) 結構式 性質融點250，結晶體，本色為暗黃色，常加入玻纖作應用。 優點1、耐熱性高 2、耐化性強 3、尺寸安定性高 4、高機械性質 缺點吸濕性高，加工前需除濕乾燥 用途1、電子連接器、開關、線圈架

14、2、汽車繼電器、連接器,工程塑膠,聚醚酮 ( PEEK ) 結構式 性質融點高達334，Tg點143，結晶體化率最高48% 優點1、耐熱性、所有工程塑膠中最高 2、電氣特性 3、耐放射性 4、耐藥品性 5、耐熱水性 6、難燃性 缺點結晶化溫度高，速度慢 用途1、電線包覆 2、離合器零件 3、影印機零件、高溫用連接器 4、可撓性印刷電路板,工程塑膠,聚醚醯亞胺 ( PEI ) 結構式 性質非晶體熱可塑性樹脂，Tg點217，熱變形溫度在18.6kg/cm2負荷時為200 優點1、機械強度高 2、難燃性 3、優越電氣特性 4、耐藥品性 5、成型加工特性 6、耐候性 缺點會被鹵素系脂肪族如次甲基氯、三

15、氯乙烷等侵蝕 用途1、汽車底套、電氣零件、熱交換零件 2、各種保險絲、連接器、撓線管類 3、座位托盤、安全帶扣、引擎零件 4、醫療儀器 5、印刷電路板,工程塑膠,聚醚碸 ( PES ) 結構式 性質非晶體，在100以上之彈性率為所有熱可塑性樹脂中最高 優點1、尺寸安定性 2、難燃性 3、耐藥品性 缺點吸濕性高 用途1、電器、電子：電位計、積體電路用插座 2、醫療、食品領域：X光視鏡、牙科用機器零件 3、汽車領域：培林護圈,工程塑膠,聚醯亞胺 ( PI ) 結構式 性質Tg點為410，於空氣中400及氦氣中450仍不分解 優點1、耐熱性 2、耐摩耗性 3、耐龜裂性 4、耐放射線性 缺點成本高 用途1、多層電路基板，可撓性電路基板