塑膠材料基本特性介紹
(作者: ACMT編輯部)
前言
時至今日，塑膠成型加工技術已經被廣泛地應用於許多 高科技產品的生產上，諸如汽機車零組件、3C電子產品、連接器、顯示器、手機、塑膠光學鏡片、生醫應用 產品及一般生活用品等；隨著產品用途多樣化、功能需求多變化性的趨勢演變，塑膠成型加工技術日益地蓬勃發展。
然而隨著時代進步，產品的複雜度與精度要求也日益嚴苛；如何有效地掌握產品品質，一直是攸關產品產量及良率之主因，同時也是業界最主要的競爭力來源。一般而言，影響產品品質的主因來自於成型製程中所產生的問題，而這些問題發生的原因經分析後大多是因為對塑 膠材料特性的不熟悉。針對這個問題，本課程將由高分子塑膠的基本原理與特性入門，使學員認識塑膠的種 類、特性與加工性，同時也藉由分析解說射出成型過程中常見的問題案例，讓學員能夠有系統地窺探塑料特性 造成問題的成因，透過瞭解塑膠材料的基本觀念與產品 不良問題的成因，才能針對成型問題制定出正確的解決 對策。
要如何挑選適當的塑膠材料
在開始介紹材料特性前，首先我們要先了解我們產品的 需求條件，如此一來才能夠茫茫材料中挑選出適當的塑 膠材料，而這些需求條件經歸納整理後大致可分為三個步驟，首先是「最終產品使用上的需求」，接著是「商 業化塑膠材質的選擇」，而最後若市面上沒有適合的 選項才進入到「塑膠材質的改質與特製化」這一步驟。
最終產品使用上的需求 在挑選材料時，我們首先要考慮到最終產品使用上的 需求，如使用環境條件的限制、機械物性強度要求、 特殊性功能要求、產品成本等都需要考慮，筆者將這 些常見的條件整理羅列如下： • 機械結構物性需求：抗張、抗折、抗壓強度、耐衝 擊性、HDT、MI(MFI) • 使用環境：使用溫度極限、高濕環境、酸鹼環境、 戶外環境 • 功能性：耐磨耗性、止滑性、EMI、導電性、光學 特性、難燃性 • 組裝性及二次加工性：組裝、固定、印刷、噴塗、 電鍍、熔接、貼合 • 成本：單價、產量、加工成本、成形週期、使用壽 命 • 認證需求：FDA、UL、CEE、IEC
商業化塑膠材質的選擇 了解最終產品使用上的需求後，我們可以利用比較塑 膠材料的性質物性表，從市面上的材料中選擇適當及適用之塑膠材料，而一般塑膠材料物性表主要包含兩 類資料，分別為機械性質資料與功能性質資料，機械 物性資料可提供產品設計人員進行產品設計初步計 算；而功能性質資料則可顯示材料使用上之特定功能。 除此之外，在商業化塑膠的選擇上，我們還需考慮到 材料是否符合強度物性與功能型要求，以及其加工穩 定性、品質穩定性、供料穩定性、成本，以及售後的 技術服務等面向。
塑膠材質的改質與特製化 當產品對於塑膠材料要求的性質或功能為非標準規格 或有特殊需求，並且無法在市面上找到適當及適用之 塑膠材料，我們可以透過對廠商提出需求，請他們針 對需求進行塑膠配方的調整，透過混練摻合改質的方 式，以得到符合特定物性要求的塑膠。常見的改質方 法有以下幾種： • 塑膠＋添加劑：可以達到改變物性、功能性的效 果，例如：PP加入Talc、PC加入FR等。 • 塑膠＋彈性體：藉由加入彈性體，可以提高產品 韌性，例如：超韌PA、PP加入EPDM等。 • 塑膠＋補強纖維：達到補強或強化的效果，例如： PA加入GF、PC加入GF、LFTP等。
• 塑膠＋塑膠：這種作法被稱為合金(alloy)，也有 人稱其為摻合 (blend)，例如：PC 加入 ABS、PC 加入PBT等。
何謂聚合物（高分子、巨分子、Polymer）
了解最終產品的需求與條件後，接下來便能進入材 料介紹的環節。首先，何謂聚合物？聚合物又名高 分子、巨分子、 Polymer，是由許多小分子量的單體 (monomer)，藉由化學反應以共價鍵結合而形成的一 具有重複分子結構之高分子量物質，其主要組成元素 有：碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、矽(Si)、硫(S)、 氟(F)、氯(Cl)等，聚合物在工業界主要有五大應用領 域：塑膠、橡膠、纖維、塗料、接著劑，今天我們要 探討的便是聚合物在塑膠領域的應用。
高分子塑膠材料
首先，我們必須先釐清一點，一般塑膠原料並不是單 純高分子聚合物，而是針對特殊應用與特性要求而調 配出具有複雜配方組成的混合物，是經由高分子基材 與添加劑合成的有機且具有大分子結構的物質。 在工業界中，塑膠材料被依照其各自的耐熱性程度進 行區分，分為「泛用塑膠材料」、
「工程塑料材料」、「高性能工程塑料材料」等三類，它們各自的特性與 常見材料介紹如下：
泛用塑膠材料 主要常見的泛用塑膠材料有 PE、PP、PS、SAN、 PMMA、PVC、ABS等，相較於其他兩種材料的產品， 較不要求產品的剛性強度與尺寸精度，且使用溫度不 能高於100°C，常被用於生產民生用品。
工程塑料材料 主要常見的工程塑料材料有 Nylon、POM、MPPO、 PC、PET/PBT等，可耐受溫度大約落在100-150°C ，特性條列如下： • 具有高的強度、重量比、高比強度。 • 在較高溫下，仍有較好的機械物性。 • 具低潛變性(Low Creep)。 • 較低熱膨脹係數。 • 較佳的電氣性質。 • 較佳的耐化學藥品性。
高性能工程塑料材料 主要常見的高性能工程塑料材料有LCP、PPS、PPA、 PSF、PES、PEEK、PEI、PTFE等，相較於工程塑料， 高性能工程塑料的材料可耐受的溫度高於150°C，具 有更高的剛性強度，且能耐受更高的溫度，但同時價 格也是三種塑料中最高的。
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▼課程名稱：塑膠材料基本特性介紹與產品應用 (LA-082)
▼課程時間：9:30-16:30(共六小時)
▼課程日期：2020/3/17(二)台北
▼課程講師：劉文斌 技術總監
▼課程地點：ACMT台北技術中心(新北市板橋文化路一段268號7F-2)
▼課程費用：NT$3,600/RMB¥960元 (菁英會員8折、超級菁英會員7折)