机械材料-塑胶材料与成型

1塑膠材料與成型授課老師:楊申語教授機械材料2製造是什麼?零件(設計、功能)工程材料金屬(金屬鍵)塑膠(凡得瓦力)陶瓷(共價鍵)合成高分子製造3塑膠材料簡介「創世紀」與「出埃及記」提到瀝青的應用古羅馬人利用琥珀印度使用「蟲膠」已經有一千年的歷史1985年以後，塑膠使用總體積量已超越金屬塑膠引起的公害—不腐爛經由合成單體而產生Polymer又因為具有可塑性Plastic4塑膠材料6大特性1.質輕2.加工易3.性質可隨需要而變4.化學穩定性好5.絶緣性佳6.透明性及著色易5塑膠材料分類塑膠熱塑性熱固性非結晶型結晶型6熱塑性塑膠(Thermoplasticplastic)隨溫度的升高而熔化，隨溫度的降低而凝固，可藉由不斷升溫降溫改變其型態。隨分子結構排列不同可分為1.結晶型2.非結晶型3.混和型7結晶與非結晶（P-V-T圖）結晶型，有熔點非結晶型，無熔點8熱塑性－結晶型非透明局部結晶區分子排列規則(Ordered)具有Tg及Tm值如:PE、PP、Nylon。9熱塑性－非結晶型透明無結晶區分子排列呈隨機狀(Random)有玻璃轉脆溫度(Tg)無熔融溫度(Tm)如:PC、PMMA、PS。10熱固性塑膠(Thermosettingplastic)分子呈長鏈狀排列，而長鏈間存在共價鍵，交織而形成類似網狀結構。加溫加壓使其固化(Curing)後，分子之間會產生”架橋反應”，使得塑膠結合緊密且堅硬。即使加溫也無法熔融或是回復到原來的樣子。如:POM,PF,UF,UP…等。11塑膠材料的重要性質--Tg(玻璃轉脆溫度)GlassTransitionTemp.是非結晶型材料在升溫時產生之現象當聚合物在Tg時，會由較高溫所呈現的橡膠態，轉至低溫所呈現出似玻璃又硬且易脆的性質。TTg：材料軟化。TTg：材料如玻璃般堅硬及脆。12塑膠材料的機械性質1（應力-應變）單軸拉伸-與鋼鐵應力/應變曲線的比較13塑膠材料的機械性質2-1（強度-溫度）塑膠模數隨溫度的變化14塑膠材料的機械性質2-2（強度-溫度）結晶與非結晶型之剛度(E)非結晶型結晶型15塑膠材料的機械性質3-1（應變-時間）拉伸時間長拉伸時間短16塑膠材料的機械性質3-2（拉伸時間影響）17塑膠材料的機械性質3-3（潛變）潛變曲線比較18塑膠材料的機械性質4加工性質—金屬、塑膠與液態的比較固態液態19五大泛用塑膠及用途塑膠名稱分子式應用低密度聚乙烯(LDPE)容器、塑膠袋、膠膜、管子…等高密度聚乙烯(HDPE)膠管、膠布、膠膜…等聚苯乙烯(PS)外殼、玩具、壁磚…等聚氯乙烯(PVC)瓶子、塑膠管、薄膜、保鮮膜…等聚丙烯(PP)汽車保險桿、儀表板、纖維…等20工程塑膠起源自1956年杜邦推出Derlin商名新塑膠,宣稱可取代金屬,工程塑膠之名由此開始。特性1.機械強度高而且有適當平衡2.耐熱,耐久或具特殊機能3.加工性良好4.價格合理且工程性良好21泛用工程塑膠尼龍(Nylon,PA)聚縮醛(Polyacetal,POM)；塑鋼聚對苯二甲酸丁二醇(PolyButyleneTertephehalate,PBT)聚對苯二甲酸乙酯(PolyethyleneTerephthalate,PET)聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)聚二氧苯(PolyphenylOxide,PPO)22塑膠加工成型方法1.壓縮成型2.轉注成型3.射出成型4.擠出成型-4.1吹瓶成型-4.2吹膜成型-4.3Coating5.旋轉成型6.熱壓成型7.滾壓成型8.複合成形23猜猜怎麼製造的?安全帽寶特瓶吸管手機殼眼鏡鏡片衝浪板杯子電線塑膠袋乒乓球導光板浴缸24塑膠加工成型方法-1壓縮成型壓縮成型是將塑料置於模具加熱軟化後，再施加壓力成型。25塑膠加工成型方法-2轉注成型製程:以熱固性塑膠為主材配合陶瓷粉末,以轉注成型技術提供IC與外界隔絶的保護層。26塑膠加工成型方法-3射出成型原理:基本三步驟：熔化、流動及凝固。首先將固體塑膠材料加熱熔解成液態，而後將其射入模具中，再行冷卻、凝固即成零件。應用:90%生活日常用品(塑膠)!!圖片來源:將熔融的塑膠自模具內以擠壓的方式往外推出，而得與模口相同幾何形狀的流體，冷卻固化後，得到所要的零件。應用:1.截面相同的零件。Ex:百葉窗扇葉截面2.生產合膠。Ex:PC/ABS合膠29擠出成型-製品塑膠水管電線被覆配線導管塑膠膜百葉窗扇葉塑膠板30塑膠加工成型方法-4.1吹瓶成型原理:將做好的瓶胚(擠製成型…)加熱至一定溫度，放於模具中，吹入壓縮空氣便瓶胚受壓而貼於模上，冷卻後開模取出。應用:瓶子，容器。瓶胚31吹瓶成型模具、程序圖144腔模具32吹瓶成型-製品PET瓶33塑膠加工成型方法-4.2吹膜成型先將擠製後的瓶胚向上，再吹入空氣使之膨脹以成圓筒狀薄膜34塑膠加工成型方法-4.3CoatingExtrusionwhilewirepassing35塑膠加工成型方法-5旋轉成型原理:用二片分割之密閉模，將相當於製品重量之塑膠量注入，同時以異向回轉在熔融爐內加熱，此時塑膠體即均著於內壁而熔融膠化，成為製品。填料旋轉、加熱冷卻取模製程應用球體(如:浮標)大型中空件(如:塑膠溜滑梯)、工具箱。36旋轉成型製程圖37旋轉成型-製品38塑膠加工成型方法-6熱壓成型原理:將膠膜或是膠板加熱到半融狀態(Tg)，以壓力將其成型至與模穴相同的形狀，待冷卻後經後處理(如:裁邊)即得所須之產品。夾持加熱加壓成型冷卻裁邊應用免洗餐具、冰箱內槽、戰機座艙罩…等。製程39熱壓成型-製品40熱壓成型兩大種類1.Thermoforming:巨觀外形成型2.Hot-embossing:微觀表面成型41塑膠加工成型方法-7滾壓成型利用滾輪把熱塑性塑膠壓延，用來製作薄板42塑膠加工成型方法-8複合成型原理:多種材料以塗層方式，重覆塗層次數至達到所需厚度而得成品的方法。以船體結構為例：1.備模。2.塗佈脫模劑層。3.塗佈純樹脂層(0.3~0.4mm)。4.塗佈玻璃纖維層。5.thermosetresinbrushedon(熱固性塑膠＋纖維)。6.輥輪均施壓，使層間結合緊密。7.重覆3~6步驟至達到所需厚度。43複合成型-製品44猜猜怎麼製造的?安全帽寶特瓶吸管手機殼眼鏡鏡片衝浪板杯子電線塑膠袋乒乓球導光板浴缸