PC塑料技術(shù)手冊(cè)

1、PC塑料技術(shù)手冊(cè)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(rèn)證六、其它注意事項(xiàng)、何謂PC:PC為Polycarbonate之簡(jiǎn)稱，中文名為聚碳酸酯；具結(jié)構(gòu)如下:CH3CH3nn = 85130PC為有機(jī)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(duì) Bisphenol A灌 進(jìn)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(jì)性 。制造技術(shù)上Bisphenol A的純度，分

2、離精制工程中的不純物去除法以及 溶解于溶劑中的PC分離技術(shù)等都需費(fèi)一番心機(jī)。在工程上也有采取連 續(xù)法，藉此減低Bisphenol A使用量等改善方案，最近的趨勢(shì)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、A

3、S樹脂P吹風(fēng)機(jī)殼套POO熱硬化性樹脂OO船用燈身OOO炮金OO4車門好O鋅模制品二二O照相機(jī)零件OO鋁模制品OOPO電動(dòng)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%0.50.710.50.7P 0.1-0.31全光透過率%9089不透明熔流指數(shù)g/10min10116.5引張強(qiáng)度kg/cm27201630P 1000 1

4、延伸率%130100彎曲強(qiáng)度kg/cm29809501300彎曲彈性率kg/cm22500012400066000 1IZOD沖擊強(qiáng)度kg.cm/cm918714熱義形 溫度荷 18.6kg/cm2C136132142荷 4.6kg/cm21481138線膨脹系數(shù)10-5 cm/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(huì)因加力 方法或應(yīng)變速度而顯示不同的行動(dòng)。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(dāng)分子量達(dá)2.0X 104以下時(shí)沖擊強(qiáng)度會(huì)大幅降

5、低，在這以上則逐漸 上升；到2.8X1043.0X 104達(dá)最高點(diǎn)，此分子量用于鋼盔等需要高度耐 沖擊性的制品（燈殼用之PC分子量約2.0X104左右）。當(dāng)改變?nèi)笨谙?端的弧度時(shí)就會(huì)對(duì)強(qiáng)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(yàn)上并沒 有明顯傾向；但在附有缺口的Izod沖擊試驗(yàn)上，當(dāng)厚度到56 nlm以上 則會(huì)發(fā)生脆性破壞。在低溫時(shí)影響沖擊強(qiáng)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

6、子量材料，在高溫時(shí)會(huì)顯 示延性破壞。添加物是對(duì)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、離型劑來做添加物時(shí)，其含量超過某一 程度，沖擊強(qiáng)度就明顯下降；因此，添加物的添加量多半考量與沖擊強(qiáng) 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(qiáng)度、耐熱性、尺寸安定性來看，PC是一種更佳的高級(jí)透明材料，其用途已擴(kuò)至光學(xué)用。PC在不含紫外線吸收劑時(shí)會(huì)吸收280290nm；對(duì)于可見光線通?？蛇_(dá)8090%之光線透過率（與 厚度有關(guān)）；對(duì)于紅外線部分，則厚度達(dá) 5.0以上就幾乎不透過。PC的折射率約1.58,比PMM

7、A（ 1.49）大，更適合于透鏡的設(shè)計(jì)。PC會(huì)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(jī)械強(qiáng)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(dāng)程度。TYC用于車燈燈殼 之PC,因需要長(zhǎng)時(shí)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(dāng)PC超過一定水準(zhǔn)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(shí)為300 kg/cm 2,分子量為22000以上時(shí)為200 kg/cm 2。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

8、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(shí)界限 應(yīng)力會(huì)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)境應(yīng)力龜裂表示）。PC在實(shí)用上以C的情形問題較大。因?yàn)楫a(chǎn)生裂紋的情形不僅是一般的 有機(jī)溶劑，而與油類、接著劑、橡膠迫緊、 PVC接觸時(shí)，即使在應(yīng)力 不大時(shí)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(cè)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。

9、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(shí)約0.1 %左右；成形縮 收率（模縮收率）為0.50.7 %。三、PC塑料射出成型：1 .成型機(jī)的選擇：PC是一種高粘度塑料，因此在選擇成型機(jī)時(shí)要注意下列事項(xiàng)：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(jì)算都用 P= 350500 kg/cm 2 X S （S為投影面積）公 式；隨著高壓射出的趨勢(shì)，選定成型機(jī)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(shì)傾向多段控制或死循環(huán)控制，多段控制的項(xiàng)目包括射 出速度、射出壓、

10、背壓、螺旋轉(zhuǎn)數(shù)等；死循環(huán)控制應(yīng)包括實(shí)際造成制品 的模具的控制。其它的特殊成形機(jī)有噴孔式射出成型機(jī)、超高壓成型機(jī)、射出壓縮成型機(jī)；噴孔式射出成型機(jī)使用 PC時(shí)即使材料未干燥也可以順利 成形。使用超高壓成型機(jī)成形 PC制品時(shí)，成形縮收會(huì)減少；射出壓 縮成型機(jī)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(shí)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(shí)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

11、起的熱分解，這些因素在成型過程中相 互交錯(cuò)進(jìn)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(shí)間、背壓、螺旋轉(zhuǎn)數(shù)等。PC原料的預(yù)備干燥只要嚴(yán)守干燥條件（120C X45小時(shí)以上）應(yīng)無問題；但在使用回收料時(shí) 容易發(fā)生干燥不充分而誘起水解劣化。成型溫度與滯留于料管中的時(shí) 問相關(guān)聯(lián)，成型溫度在300c以下滯留于料管中的時(shí)間可達(dá)120分鐘， 若成型溫度在320c滯留于料管中的時(shí)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

12、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(jī)溶劑時(shí)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(cè)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(jì)階段就開始檢討及討論測(cè)試的方法較重要。PC塑料之缺點(diǎn)包括耐溫水性、耐堿性、耐有機(jī)溶劑性、耐疲勞性 ，故在設(shè)計(jì)時(shí)就要 考量角隅弧度及結(jié)合強(qiáng)度

13、等，另外亦須檢討材料、成型機(jī)、模具、成 型條件等因素。試作時(shí)（非量產(chǎn)后）PC的品質(zhì)評(píng)鑒方法有：A.測(cè)定分子量（黏度平均分子量）。B.耐沖擊試驗(yàn)。C.外觀檢查。D.溶劑浸漬試驗(yàn)。E.成型品之環(huán)境加速試驗(yàn)。F裝配作業(yè)試驗(yàn)。G完成品環(huán)境試驗(yàn)。量產(chǎn)階段常發(fā)生的問題：A.因材料批號(hào)、成型機(jī)、模具品號(hào)而產(chǎn)生的變動(dòng)。B.長(zhǎng)久成型時(shí)模具溫度的變動(dòng)、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3 nlm時(shí)，可見光穿透率約8890%卜高耐沖

14、擊性（有缺口的Izod沖擊強(qiáng)度達(dá)80 kg-cm/cm以上）、高熱變形 溫度（荷重4.6 kg/cm 2時(shí)達(dá)135c以上），在造型上可較流線形 的設(shè)計(jì)（玻璃燈殼很難達(dá)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-JY30310C）;射出成必須做回火處理，以消除成型時(shí)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(shí)以上 （低于HDT 510c X48小時(shí)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(hù)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UV

15、curing涂料，效果以UV curing較佳。B.內(nèi)套：（Inner Lens）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?cái)?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)套本身是否有散熱設(shè)計(jì)（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

16、白色；正規(guī)車及 改裝車燈種若須通過法規(guī)認(rèn)證，其顏色色度要符合色度法規(guī) 標(biāo)準(zhǔn)。各種顏色色度范圍如下：（x + y+ z=1）地區(qū) 顏r、SAEECEJIS琥珀色y=0.39 y=0.79 0.67x y=x 0.12y 呈 O.39Sy 三 0.429z 三 0.007y呈 O.39Sy 三 0.429z三 0.007紅色y=0.33y=0.98 xy 三 0.335z 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 0.3

17、82y 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(gè) 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(duì)照現(xiàn)有 PC色板，選取適當(dāng)顏色料號(hào)成形，以免產(chǎn)生色差客訴。PC塑料用于RS上，真空鋁蒸鍍時(shí)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

18、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(biāo)示燈或改裝車燈等），則按照KD件顏色，對(duì)照現(xiàn)有 PC色板，選取適當(dāng)顏色料號(hào)成形，以免產(chǎn)生色差客訴。五、PC燈殼之認(rèn)證：PC塑料用于戶外件時(shí)，若有安全虞慮(像車燈)就須要有耐候認(rèn)證： A.SAE:根據(jù)SAE J576C法規(guī)之耐候測(cè)試規(guī)定：將被測(cè)物(該被測(cè)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試片厚度分別為1/4、 1/8、1/16 inch)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

19、擺放，歷經(jīng)三年的風(fēng)吹日 曬雨淋后，量測(cè)試驗(yàn)前后之差異。量測(cè)項(xiàng)目有： (a)Appearance測(cè)后外觀不得有龜裂、剝落等嚴(yán)重異?，F(xiàn)象。 (b)Percent Luminous Transmittance &Percent Change in Luminous Transmittance 比較三年而寸候測(cè) 試前后，全光(380nm780nm)穿透率的改變程度。(c)Chromaticity Coordinates (CIE Illuminant A)：以 CIE 標(biāo)準(zhǔn) A 光源量取測(cè)試前后之色差。(d)Transmission Haze 模糊度的改變。若上述測(cè)試結(jié)果皆能符合檢驗(yàn)規(guī)格，則會(huì)

20、將該P(yáng)C的生產(chǎn)工廠、商品名稱、材質(zhì)、規(guī)格編號(hào)、顏色，登錄在 AMECA之手冊(cè) 中；若有Coating,則Coating涂料廠商、涂料規(guī)格編號(hào)、地址 亦一并登錄其中。以使用者立場(chǎng)(如TYC),只須查閱該手冊(cè)， 即可輕易得知哪些PC塑料搭配哪些Coating涂料之認(rèn)證。B.ECE:根據(jù)ECE Reg.57法規(guī)，使用塑料材質(zhì)燈殼之燈具，須做下列之 測(cè)試：(a)耐溫度循環(huán)：下列條件做5個(gè)循環(huán)(i) 40± 2 c 及 8595% RH X3 小時(shí)(ii) 23± 5c及 6075% RH X1 小時(shí)(iii) -30±2CX15 小時(shí)(iv) 23± 5c及 6

21、075% RH X1 小時(shí) (v) 80± 2 cM 小時(shí)(vi) 23± 5c及 6075% RH X1 小時(shí) 試驗(yàn)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(dāng)于色溫 5500 O K及6000 O K 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(chǔ)水 噴灑(噴5分、干25分循環(huán))。試驗(yàn)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

22、.5%、二甲苯6 %之溶劑涂抹于，、，一2試片上10分中（施壓50N/m ）。試驗(yàn)前后之光量分布變異（A dmf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(chǔ)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(jī)械破壞：用直徑1.3 mm噴嘴之噴槍，壓力 6.06.5bar§ 流速0.24 ± 0.02 L/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

23、25g硅砂）噴于試品 上，噴嘴與試品距離380± 10 mm,被噴面直徑170± 50 mm0 試驗(yàn)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(cè)試：在涂裝表面 20 nlm X 20 mm的地方切割成2 nlmX 2 mm之方格，在周溫 23±5C及65±15% RH用測(cè)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，90 O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(xiàng)：PC塑料為

24、非結(jié)晶性工程塑料，具有高透明度、高沖擊強(qiáng)度、高耐熱性、 無毒性、耐燃性等優(yōu)點(diǎn)，故常被應(yīng)用在醫(yī)療設(shè)備、光學(xué)儀器、汽機(jī)車部 品、電動(dòng)工具殼套、電子產(chǎn)品、采光屋頂或墻板、較高級(jí)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(jià)格：PC必竟是工程塑料，其單價(jià)當(dāng)然比泛用塑料（如PR PE、PS PMMA、ABS、PVC等）貴很多，若泛用塑料之性能即可適用時(shí) ,就不需要使用PC料。2 .缺口沖擊強(qiáng)度：雖然PC塑料的沖擊強(qiáng)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(qiáng)度；尤其是有尖銳缺口的成形 件，沖擊強(qiáng)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