PC塑料技术手册

1、PC塑料技术手册作成：胡三本目 录1、 何谓PC2、 PC物性三、PC塑料射由成型4、 PC塑料在车灯上的应用5、 PC灯壳之耐候认证六、其它注意事项、何谓PC:PC为Polycarbonate之简称，中文名为聚碳酸酯；具结构如下:CH3CH3nn = 85130PC为有机高分子材料，其制造方法有溶剂法（又称光气法）和熔融法 （又称酯交换法）。前者是在酸结合剂及溶剂的存在下，对 Bisphenol A灌 进光气（COCl2）而起界面重聚反应合成的。酸结合剂有使用Pyridine而在非水系反应之Pyridine法和使用碱液的碱水溶液法，后者较具经济性 。制造技术上Bisphenol A的纯度，分

2、离精制工程中的不纯物去除法以及 溶解于溶剂中的PC分离技术等都需费一番心机。在工程上也有采取连 续法，藉此减低Bisphenol A使用量等改善方案，最近的趋势则倾向于为 节省能源的工程改良为主题。用溶剂法的制品，可合成的分子量范围广 泛，品质良好；因此熔融法的生产方式已渐渐被淘汰。、PC物性：1. PC在工程塑料中算是性质平衡的树脂，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 冲 击 性耐热性透 明 性尺寸精度尺寸安定难 燃 性耐 候 性无 毒 性电气特性轻 量 化绝 缘 化一体 化安全化生产性降低成本联结器OOOO热硬化性树脂O继电器盖OOO铁板、A

3、S树脂P吹风机壳套POO热硬化性树脂OO船用灯身OOO炮金OO4车门好O锌模制品二二O照相机零件OO铝模制品OOPO电动工具壳套OOOO铝模制品OOOO仪表用玻璃口二玻璃三钢盔PPFRPOP人工透析零件POOPVCO奶瓶IoolIo玻璃dOO2. TYC使用PC之物性:厂牌 物性单位住友303-10 （PC透明料）奇异 LS2-111 （PC透明料）陶氏330 (PC+GF30%)比重1.21.21.42吸水性%0.150.15模收缩率%0.50.710.50.7P 0.1-0.31全光透过率%9089不透明熔流指数g/10min10116.5引张强度kg/cm27201630P 1000 1

4、延伸率%130100弯曲强度kg/cm29809501300弯曲弹性率kg/cm22500012400066000 1IZOD冲击强度kg.cm/cm918714热义形 温度荷 18.6kg/cm2C136132142荷 4.6kg/cm21481138线膨胀系数10-5 cm/cm-6.87燃烧性 （UL毛4）V-2V-2V-03 .冲击特性：PC的耐冲击性在所有工程塑料中特别高，不过冲击性也会因加力 方法或应变速度而显示不同的行动。另外，破坏状态中也有延性破坏 及脆性破坏之分，影响这些差异因素是分子量、温度、角隅弧度、厚 度、添加物、裂化等。当分子量达2.0X 104以下时冲击强度会大幅降

5、低，在这以上则逐渐 上升；到2.8X1043.0X 104达最高点，此分子量用于钢盔等需要高度耐 冲击性的制品（灯壳用之PC分子量约2.0X104左右）。当改变缺口先 端的弧度时就会对强度产生很大的变化；角隅弧度的影响亦则角隅部位 的应变速度的改变，弧度愈小破坏部位的应变速度则增大而移向于脆性 破坏；另一方面角隅弧度的影响也与分子量有关，分子量愈小缺口感也 升高，弧度的影响增大。关于厚度的影响，在平板落球冲击试验上并没 有明显倾向；但在附有缺口的Izod冲击试验上，当厚度到56 nlm以上 则会发生脆性破坏。在低温时影响冲击强度愈大，亦则分子量愈大低温 耐冲击特性愈好，在室温显示脆性破坏的低分

6、子量材料，在高温时会显 示延性破坏。添加物是对PC的耐冲击性发生莫大影响的因素，通常用 颜料、可塑剂、紫外线吸收剂、离型剂来做添加物时，其含量超过某一 程度，冲击强度就明显下降；因此，添加物的添加量多半考量与冲击强 度的平均上来决定。4 .光学性质：PC在工程塑料中以透明性凸显而被应用于特种方面；尽管之前就有PMMA ,但从冲击强度、耐热性、尺寸安定性来看，PC是一种更佳的高级透明材料，其用途已扩至光学用。PC在不含紫外线吸收剂时会吸收280290nm；对于可见光线通常可达8090%之光线透过率（与 厚度有关）；对于红外线部分，则厚度达 5.0以上就几乎不透过。PC的折射率约1.58,比PMM

7、A（ 1.49）大，更适合于透镜的设计。PC会被 290nm之紫外线作用发生光氧化反应而劣化，劣化现象从表面开始， 引发变黄，切断主链而引起分子量降低、架桥、产生凝胶等各种化学 构造的变化，继而引起机械强度和柔软性的降低，终至龟裂；因此， 添加紫外线吸收剂可把劣化现象抑制至相当程度。TYC用于车灯灯壳 之PC,因需要长时间暴露在户外，使用之原料规格皆有添加紫外线吸 收齐I。5 .应力龟裂性：当PC超过一定水准之应力就产生龟裂。界限应力与分子量有关， 分子量为24000以上时为300 kg/cm 2,分子量为22000以上时为200 kg/cm 2。因此假如残留应力或箍模部应力在这界限应力以下的

8、话就不致 于产生裂痕；不过也有例外：A.在成型过程中材料分解裂化而分子量降低至 20000以下时界限 应力会极端降低。B.有缺口或焊接部分。C.在化学环境中使用（通常以环境应力龟裂表示）。PC在实用上以C的情形问题较大。因为产生裂纹的情形不仅是一般的 有机溶剂，而与油类、接着剂、橡胶迫紧、 PVC接触时，即使在应力 不大时也常发生裂纹事故。原因多半是这些材料所含添加物引起的； 问题是添加物的种类一般并没有公开，因此预测就显得极为困难。6 .尺寸安定性：尺寸安定性的概念中应包括吸水膨胀、热膨胀、热缩收、蠕变变形 等。比起结晶性塑料（PA、PBT、POM）,非晶性PC塑料的尺寸安定性 是特别优越。

9、PC因吸水而产生的尺寸变化为 0.02% （mm/mm）；热膨胀率 与一般塑料大致相同；热缩收率在 120c处理时约0.1 %左右；成形缩 收率（模缩收率）为0.50.7 %。三、PC塑料射出成型：1 .成型机的选择：PC是一种高粘度塑料，因此在选择成型机时要注意下列事项：A.为防止因材料滞留而烧焦，螺旋最好用不附逆流防止环的，喷嘴则用开放型。B.以往箍模力的计算都用 P= 350500 kg/cm 2 X S （S为投影面积）公 式；随着高压射出的趋势，选定成型机宜采用比上式高之压力。C.射出率愈高愈适合薄制品。最近成形条件趋势倾向多段控制或死循环控制，多段控制的项目包括射 出速度、射出压、

10、背压、螺旋转数等；死循环控制应包括实际造成制品 的模具的控制。其它的特殊成形机有喷孔式射出成型机、超高压成型机、射出压缩成型机；喷孔式射出成型机使用 PC时即使材料未干燥也可以顺利 成形。使用超高压成型机成形 PC制品时，成形缩收会减少；射出压 缩成型机则适合厚成型品及不要有光学歪形的成形品。2 .成型条件：PC的成型温度最高限制为320c，但高速成型时常有330340C 的高温出现；模具温度，只要厚度薄而均一，在 60c以下的低温也可 顺利成型，但若要减少成型内应力，模具温度最好提升至 100120c 以上。成型时的材料劣化主要有因水份存在引发的水解、因氧气存在而 引起的氧化分解、因加热而引

11、起的热分解，这些因素在成型过程中相 互交错进行，情况复杂。成型上的有关因素是原料的预备干燥、成型温 度、滞留于料管中的时间、背压、螺旋转数等。PC原料的预备干燥只要严守干燥条件（120C X45小时以上）应无问题；但在使用回收料时 容易发生干燥不充分而诱起水解劣化。成型温度与滞留于料管中的时 问相关联，成型温度在300c以下滞留于料管中的时间可达120分钟， 若成型温度在320c滞留于料管中的时间勿超过 30分钟。背压及螺旋 转数则与供料处一方的空气带入或挥发成分的脱气有关，提升背压而 降低转数则可提高脱气效果并防止因氧气引发的焦烧现象。成形变形可分为定向变形和在玻璃转移温度以下发生的变形（冷

12、却 变形）。定向变形是分子主链在保压过程中定向而产生的，肉眼可以看 出光弹性条纹；冷却变形与分子链接合角或结合间隙等变形有关，浸渍于有机溶剂时看到的龟裂就是由冷却变形引起的，可用120c回火处理即可解决。定向变形在透镜等光学用途是一种障碍；树脂温度愈高保 压愈低定向变形愈少；低分子量的材料所成型的制品定向变形愈少。冷 却变形之影响因素有模温及保压，模温愈高保压愈低冷却变形愈少。3 .品质管制：不论如何测试已成型的完成品品质，都不是根本解决的方法，毕 竟从设计阶段就开始检讨及讨论测试的方法较重要。PC塑料之缺点包括耐温水性、耐碱性、耐有机溶剂性、耐疲劳性 ，故在设计时就要 考量角隅弧度及结合强度

13、等，另外亦须检讨材料、成型机、模具、成 型条件等因素。试作时（非量产后）PC的品质评鉴方法有：A.测定分子量（黏度平均分子量）。B.耐冲击试验。C.外观检查。D.溶剂浸渍试验。E.成型品之环境加速试验。F装配作业试验。G完成品环境试验。量产阶段常发生的问题：A.因材料批号、成型机、模具品号而产生的变动。B.长久成型时模具温度的变动、料管内死角的材料滞留焦烧。C.因使用回收料而产生的劣化。D.因作业者不同而发生的偏差。四、PC塑料在车灯上的应用：1.透明件：A.灯壳：（Lens）PC塑料用于头灯、雾灯、角灯灯壳上，主要是利用 PC的 高透明度（厚度3 nlm时，可见光穿透率约8890%卜高耐冲

14、击性（有缺口的Izod冲击强度达80 kg-cm/cm以上）、高热变形 温度（荷重4.6 kg/cm 2时达135c以上），在造型上可较流线形 的设计（玻璃灯壳很难达成）0应用于头灯灯壳的PC塑料，一般使用透明无色的新料，且 是有添加紫外线吸收剂的新料（例如奇异PC-GE111G住友 PC-JY30310C）;射出成必须做回火处理，以消除成型时的残 留应力，回火条件为将成型品放置120c之环境下2小时以上 （低于HDT 510c X48小时为佳）。用于头灯之PC灯壳必须在其表面Coating一层较硬的树脂， 保护材质较软的PC免被刮伤及溶剂的侵蚀。此层树脂之加工 可分Thermoset及UV

15、curing涂料，效果以UV curing较佳。B.内套：（Inner Lens）PC塑料用于内套上，必须注意耐热及色度问题：a.耐热问题：若后灯或角灯之内套为杯形，则须注意其内壁 受热状况，受热因素有杯形内空间或尺寸、灯泡之瓦特数 、该灯泡之功能（方向灯、煞车灯、倒车灯等卜灯泡（丝）至 内套距离、内套本身是否有散热设计（灯泡上方的内套开孔） 等。若后灯或角灯之内套为板形（有鱼眼或花纹者），受热状 况较杯形者低。不论但若杯形或板形内套，其受热温度勿 超过140c （新料），否则将可能导致变形。b.色度问题：PC塑料用于内套都须染色（本色除外），方向灯为 琥珀色，煞/行车灯为红色，头灯、倒车灯为

16、白色；正规车及 改装车灯种若须通过法规认证，其颜色色度要符合色度法规 标准。各种颜色色度范围如下：（x + y+ z=1）地区 颜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红色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.副反射镜（RS）:PC塑料用于RS上，大部份皆须要真空铝蒸镀：若整个 RS者B 要蒸镀，则选用黑色PC塑料较佳；若RS只有部份要蒸镀，即 从外观可以看到原素材颜色者，则须按照 KD件颜色，对照现有 PC色板，选取适当颜色料号成形，以免产生色差客诉。PC塑料用于RS上，真空铝蒸镀时须注意外观品质（因有RS的灯 具，具灯壳大多为无花纹之透明灯壳 卜真空底漆的耐热程度。B.反射镜（R）或底

18、座（B）:PC塑料用于R或B上，若须保留背面颜色者或不须真空铝蒸镀 者（如侧面标示灯或改装车灯等），则按照KD件颜色，对照现有 PC色板，选取适当颜色料号成形，以免产生色差客诉。五、PC灯壳之认证：PC塑料用于户外件时，若有安全虞虑(像车灯)就须要有耐候认证： A.SAE:根据SAE J576C法规之耐候测试规定：将被测物(该被测物可以为没Coating的试片，也可以为有 Coating,有Coating者 须注明Coating涂料厂商及涂料规格。PC试片厚度分别为1/4、 1/8、1/16 inch)分别置放于美国高温高湿的 Florida州及高温干 燥的Arizona州之户外向南方45O角

19、摆放，历经三年的风吹日 晒雨淋后，量测试验前后之差异。量测项目有： (a)Appearance测后外观不得有龟裂、剥落等严重异常现象。 (b)Percent Luminous Transmittance &Percent Change in Luminous Transmittance 比较三年而寸候测 试前后，全光(380nm780nm)穿透率的改变程度。(c)Chromaticity Coordinates (CIE Illuminant A)：以 CIE 标准 A 光源量取测试前后之色差。(d)Transmission Haze 模糊度的改变。若上述测试结果皆能符合检验规格，则会

20、将该PC的生产工厂、商品名称、材质、规格编号、颜色，登录在 AMECA之手册 中；若有Coating,则Coating涂料厂商、涂料规格编号、地址 亦一并登录其中。以使用者立场(如TYC),只须查阅该手册， 即可轻易得知哪些PC塑料搭配哪些Coating涂料之认证。B.ECE:根据ECE Reg.57法规，使用塑料材质灯壳之灯具，须做下列之 测试：(a)耐温度循环：下列条件做5个循环(i) 40± 2 c 及 8595% RH X3 小时(ii) 23± 5c及 6075% RH X1 小时(iii) -30±2CX15 小时(iv) 23± 5c及 6

21、075% RH X1 小时 (v) 80± 2 cM 小时(vi) 23± 5c及 6075% RH X1 小时 试验前后之配光值差异不得超过10%。(b)耐大气射线：将试品置于相当于色温 5500 O K及6000 O K 下(用滤光片降低低于295nm及高于2500nm之辐射)，照射 总能量为4500±200MJ/m2;照射期间并以23±5C蒸储水 喷洒(喷5分、干25分循环)。试验后之样品不得有破裂、变形等异样；透光率差异 (Atm 得超过0.0200(c)耐化学药剂：以体积比混合正-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 %之溶剂涂抹于，、，一2试片上10分中（施压50N/m ）。试验前后之光量分布变异（A dmf得超过0.0200（d）耐清洁剂及姓:化物：将试品加热至 50±5C,涂抹99%蒸 储水与1 %磺化月桂酸混合物5分钟，再加温至50± 5c 干燥，再以湿布擦净。原试品再以正-庚烷70%与甲苯30% （体积比）涂抹。透光率的变异量（Atm汴得超过0.0100（e）耐机械破坏：用直径1.3 mm喷嘴之喷枪，压力 6.06.5bar§ 流速0.24 ± 0.02 L/min之砂浆（Mohr硬度为7的硅砂，粒径 大小为00.2mm与水混合比：每升水加

23、25g硅砂）喷于试品 上，喷嘴与试品距离380± 10 mm,被喷面直径170± 50 mm0 试验前后之透光率的变异量（Atm得超过0.100,光量分布 变异（Admf得超过0.020。涂装附着力测试：在涂装表面 20 nlm X 20 mm的地方切割成2 nlmX 2 mm之方格，在周温 23±5C及65±15% RH用测试胶 带以2N± 20 %之力量粘贴在方格上5分钟，放置10分钟后 ,以1.5± 0.2m/sec速度，90 O角撕开。方格损伤不得超过15%。（g）其它尚有整灯Test,在此不详述。六、其它注意事项：PC塑料为

24、非结晶性工程塑料，具有高透明度、高冲击强度、高耐热性、 无毒性、耐燃性等优点，故常被应用在医疗设备、光学仪器、汽机车部 品、电动工具壳套、电子产品、采光屋顶或墙板、较高级的日常用品； PC塑料之用途虽然广泛，但在使用上仍需注意：1 .价格：PC必竟是工程塑料，其单价当然比泛用塑料（如PR PE、PS PMMA、ABS、PVC等）贵很多，若泛用塑料之性能即可适用时 ,就不需要使用PC料。2 .缺口冲击强度：虽然PC塑料的冲击强度是所有塑料中最高的，但随着 抽色、射出成形等加工，颜料、染料的添加，多次熔融而造成 平均分子量下降，影响其冲击强度；尤其是有尖锐缺口的成形 件，冲击强度就不能与无缺口的新 PC料成形件同日而语。3 .硬度：PC 塑料的 Rockwell 硬度为 R-108 或 M-80（PMMA 约为 M-95）, 只要碰触到尖硬的物体，即可能被刮伤