PC塑料技術(shù)手冊(cè)

塑料技術(shù)手冊(cè)

PC作成：胡二本

目錄

一、何謂PC

二、PC物性

三、PC塑料射出成型

四、PC塑料在車燈上的應(yīng)用

五、PC燈殼之耐候認(rèn)證

六、其它留意事項(xiàng)

一、何謂PC：

PC為Polycarbonaie之簡稱，中文名為聚碳酸酯；其構(gòu)造如下:

n=85?130

PC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)BisphenolA灌進(jìn)

光氣（COC12）而起界面重聚反響合成的。酸結(jié)合劑有使用Pyridine而

在非水系反響之Pyridine法和使用堿液的堿水溶液法，后者較具經(jīng)濟(jì)性

o制造技術(shù)上BisphenolA的純度，分別精制工程中的不純物去除法以及

溶解于溶劑中的PC分別技術(shù)等都需費(fèi)一番心機(jī)。在工程上也有實(shí)行連續(xù)

法，藉此減低BisphenolA使用量等改善方案，最近的趨勢(shì)則傾向于為節(jié)

約能源的工程改進(jìn)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。

二、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。

所利用的特性替代理由

安

生降

電

耐

耐耐

透尺尺難無輕絕

全產(chǎn)

低

候

熱

氣

沖

寸寸

用途明燃毒成形材料里緣體

化性

性

性

成

特

擊

精安

性性性化化化

本

性

性

度定

聯(lián)結(jié)器OO0O熱硬化性樹脂O

繼電器蓋OOO鐵板、AS樹脂O

吹風(fēng)機(jī)殼套OOO熱硬化性樹脂OOO

船用幻身OOO炮金OO

汽車車門把手OO鋅模制品OOO

照相機(jī)零件O0鋁模制品OOOO

電開工具殼套OO0O鋁模制品OOOO

儀表用玻璃OO玻璃O

鋼盔OOFRPOOO

人工透析零件OOOPVCO

奶瓶OOO玻璃OOO

2.TYC使用PC之物性:

牌住友303-10奇異LS2-111陶氏

~^^7單位330

物性（PC透亮料）（PC透亮料）(PC+GF30%)

比重—1.21.21.42

吸水性%0.150.15—

模收縮率%0.5?0.70.5?0.70.1?0.3

全光透過率%9089不透亮

熔流指數(shù)g/10min10116.5

引張強(qiáng)度kg/cm27206301000

延長率%130100—

彎曲強(qiáng)度kg/cm29809501300

彎曲彈性率kg/cm2250002400066000

IZOD沖擊強(qiáng)度kg/cm918714

熱變形荷18.6kg/cm2136132142

u

溫度荷4.6kg/cm2148138—

線膨脹系數(shù)10-5cm/cm-℃6.87—

燃燒性（UL94）—V-2V-2V-0

3.沖擊特性：

PC的耐沖擊性在全部工程塑料中特別高，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C

當(dāng)分子量達(dá)2.0X104以下時(shí)沖擊強(qiáng)度會(huì)大幅降低，在這以上則漸漸

上升；到2.8X10?3.0X18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)轉(zhuǎn)變?nèi)笨谙?/p>

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)變速度的轉(zhuǎn)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

上升，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5?6mm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、紫外線吸取劑、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)

度的平均上來打算。

4.光學(xué)性質(zhì)：

PC在工程塑料中以透亮性凸顯而被應(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)透亮材料，其用途己擴(kuò)至光學(xué)用。PC在不含紫外線吸取劑時(shí)

會(huì)吸取280?290nm；對(duì)于可見光線通常可達(dá)80?90%之光線透過率（與

厚度有關(guān)）；對(duì)于紅外線局部，則厚度達(dá)5.Oum以上就幾乎不透過。PC

的折射率約L58,比PMMA（L49）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)生光氧化反響而劣化，劣化現(xiàn)象從外表開頭，

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)度和松軟性的降低，終至龜裂；因此，

添加紫外線吸取劑可把劣化現(xiàn)象抑制至相當(dāng)程度。TYC用于車燈燈殼

之PC,因需要長時(shí)間暴露在戶外，使用之原料規(guī)格皆有添加紫外線吸

取劑。

5.應(yīng)力龜裂性：

當(dāng)PC超過確定水準(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300kg/cm2,分子量為22023以上時(shí)為200

kg/cm2O因此假設(shè)殘留應(yīng)力或箍模部應(yīng)力在這界限應(yīng)力以下的話就不致

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20230以下時(shí)界限

應(yīng)力會(huì)極端降低。

B.有缺口或焊接局部。

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在有用上以C的情形問題較大。由于產(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。緣由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，因此推想就顯得極為困難。

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。PC因吸水而產(chǎn)生的尺寸變化為0.02%（mm/min）；熱膨脹率與

一般塑料大致一樣；熱縮收率在120℃處理時(shí)約0.1%左右；成形縮收率

（?？s收率）為0?5?O.7%o

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)要留意以下事項(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=350?500kg/cm2XS（S為投影面積）公

式；隨著高壓射出的趨勢(shì)，選定成型機(jī)宜承受比上式高之壓力。

C.射出率愈高愈適合薄制品。

最近成形條件趨勢(shì)傾向多段把握或死循環(huán)把握，多段把握的工程包括射

出速度、射出壓、背壓、螺旋轉(zhuǎn)數(shù)等；死循環(huán)把握應(yīng)包括實(shí)際造成制品

的模具的把握。

其它的特別成形機(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)即使材料未枯燥也可以順當(dāng)

成形。使用超高壓成型機(jī)成形PC制品時(shí)，成形縮收會(huì)削減；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320℃,但高速成型時(shí)常有330?340℃

的高溫消滅；模具溫度，只要厚度薄而均一，在60℃以下的低溫也可順

當(dāng)成型，但假設(shè)要削減成型內(nèi)應(yīng)力，模具溫度最好提升至100?120c

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、因加熱而引起的熱分解，這些因素在成型過程中相

互穿插進(jìn)展，狀況簡潔。成型上的有關(guān)因素是原料的預(yù)備枯燥、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)備枯燥只

要嚴(yán)守枯燥條件（120℃X4?5小時(shí)以上）應(yīng)無問題；但在使用回收料時(shí)

簡潔發(fā)生枯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)

間相關(guān)聯(lián)，成型溫度在300℃以下滯留于料管中的時(shí)間可達(dá)120分鐘，

假設(shè)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：

不管如何測(cè)試己成型的完成品品質(zhì)，都不是根本解決的方法，到

底從設(shè)計(jì)階段就開頭檢討及爭(zhēng)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、耐疲乏性，故在設(shè)計(jì)時(shí)就要

考量角隅弧度及結(jié)合強(qiáng)度等，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.長期成型時(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.透亮件：

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

高透亮度（厚度3mm時(shí)，可見光穿透率約88?90%）、高耐沖

擊性（有缺口的Izod沖擊強(qiáng)度達(dá)80kg-cm/cm以上卜高熱變形

溫度（荷重4.6kg/cm2時(shí)達(dá)13sse以上卜在造型上可較流線形

的設(shè)計(jì)（玻璃燈殼很難達(dá)成）。

應(yīng)用于頭燈燈殼的PC塑料，一般使用透亮無色的料，且是有

添加紫外線吸取劑的料（例如奇異PC-GE111C、住友PC-

JY30310C）；射出成必需做回火處理，以消退成型時(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HDT5?10℃X4?8小時(shí)為佳）。

用于頭燈之PC燈殼必需在其外表Coaling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UVcuring涂料，效果以UVcuring較佳。

B.內(nèi)套：（InnerLens）

PC塑料用于內(nèi)套上，必需留意耐熱及色度問題：

a.耐熱問題：假設(shè)后燈或角燈之內(nèi)套為杯形，則須留意其內(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

數(shù)

、該燈泡之功能（方向燈.、煞車燈、倒車燈等）、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。假設(shè)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。不管但假設(shè)杯形或板形內(nèi)套，其受熱溫

度勿超過140℃（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、倒車燈為白色；正規(guī)車及

改裝車燈種假設(shè)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=l）

區(qū)

顏小、SAEECEJIS

y=0.39y三0.3980.398

琥珀色y=0.79-0.67x0.429yW0.429

y=x—0.12z至0.007zW0.007

紅色y=0.33yW0.335yW0.335

y-0.98-xzW0.008zW0.008

x=0.31xW0.500x至0.500

x=0.50x^0.310x^0.310

yW0.440

白色y=0.15+0.64x0.440

y=0.44y工0.382y叁0.382

y=0.38y￡0.150+0.64xy^0.150+0.64x

y=0.05+0.75xyM0.050+0.75xy^0.050+0.75x

2.不透亮件：

A.副反射鏡（RS）：

PC塑料用于RS上，大部份皆必要真空鋁蒸鍍：假設(shè)整個(gè)RS都

要蒸鍍，則選用黑色PC塑料較佳；假設(shè)RS只有部份要蒸鍍，即

從外觀可以看到原素材顏色者，則須依據(jù)KD件顏色，比照現(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)須留意外觀品質(zhì)（因有RS的燈

具，其燈殼大多為無花紋之透亮燈殼）、真空底漆的耐熱程度。

B.反射鏡（R）或底座（B）：

PC塑料用于R或B上，假設(shè)須保存反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），則依據(jù)KD沖顏色，比照現(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)，假設(shè)有安全虞慮(像車燈)就必要有耐候認(rèn)證：

A.SAE：依據(jù)SAEJ576c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、

1/8.1/16inch)分別置放于美國高溫高濕的Florida州及高溫枯

燥的Arizona州之戶外向南方45。角擺放，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)工程有：(a)Appearance：

測(cè)后外觀不得有龜裂、剝落等嚴(yán)峻特別現(xiàn)象。(b)Percent

LuminousTransmittance&

PercentChangeinLuminousTransmittance：比較三年耐候測(cè)

試前后，全光(380nm?780nm)穿透率的轉(zhuǎn)變程度。

(c)ChromaticityCoordinates(CIEIlluminantA)：以CIE標(biāo)準(zhǔn)A

光源量取測(cè)試前后之色差。

(d)TransmissionHaze：模糊度的轉(zhuǎn)變。

假設(shè)上述測(cè)試結(jié)果皆能符合檢驗(yàn)規(guī)格，則會(huì)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；假設(shè)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：依據(jù)ECEReg.57法規(guī)，使用塑料材質(zhì)燈殼之燈具，須做以下之

測(cè)試：

(a)耐溫度循環(huán)：以下條件做5個(gè)循環(huán)

(i)40±2℃及85?95%RHx3小時(shí)

(ii)23±5℃及60?75%RHxl小時(shí)

(iii)-30±2℃xl5小時(shí)

(iv)23±5℃及60?75%RHxl小時(shí)

(v)80±2℃x3小時(shí)

(vi)23±5℃及60?75%RHxl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5500c，K及6000OK

下(用濾光片降低低于295nm及高于2500nm之輻射)，照耀

總能量為4500±200MJ/m2；照耀期間并以23±5℃蒸儲(chǔ)水

噴灑(噴5分、干25分循環(huán))。

試驗(yàn)后之樣品不得有裂開、變形等異樣；透光率差異(Atm不

得超過0.020o

(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12.5%、二甲苯6%之溶劑涂抹于

試片上10分中(施壓50N/m2)o

試驗(yàn)前后之光量分布變異Sdm)不得超過0.020o

(d)耐清潔劑及燃化物：將試品加熱至50±5℃,涂抹99%蒸

鐳水與1%磺化月桂酸混合物5分鐘，再加溫至50±5℃

枯燥，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)不得超過O.OlOo

(e)耐機(jī)械破壞：用直徑1.3mm噴嘴之噴槍，壓力6.0?6.5bars,

流速0.24±0.02L/min之砂漿(Mohr硬度為7的硅砂，粒徑

大小為0?0.2mm與水混合比：每升水加25g珪砂)噴于試品上,

噴嘴與試品距離380±10mm,被噴面直徑170±50mm。試驗(yàn)

前后之透光率的變異量(Atm)不得超過0.100,光量分布變異

(Adm)不得超過0.020o

⑴涂裝附著力測(cè)試：在涂裝外表20mmX20mm的地方切割成

2mmX2mm之方格，在周溫23±5℃及65±15%RH用測(cè)試膠

帶以2N±20%之力氣粘貼在方格上5分鐘，放置10分鐘后

，以1.5±0.2m/sec速度，90。角撕開。

方格損傷不得超過15%o

(g)其它尚有整燈Test,在此不詳述。

六、其它留意事項(xiàng)：

PC塑料為非結(jié)晶性工程塑料，具有高透亮度、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、電開工具殼套、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，但在使用上仍需留意：

1.價(jià)格：PC必竟是工程塑料，其單價(jià)固然比泛用塑料(如PP、PE、PS、

PMMA、ABS、PVC等)貴很多，假設(shè)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)度是全部塑料中最高的，但隨著

抽色、射出成形等加工，顏料、染料的添加，屢次熔融而造成

平均分子量下降，影響其沖擊強(qiáng)度；尤其是有銳利缺口的成形

件，沖擊強(qiáng)度就不能與無缺口的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，甚至手指甲就會(huì)有刮痕

;故PC的成形件不行以重疊放置，以免造成不良，尤其是用于

光學(xué)類的車燈無色燈殼。

4.殘留內(nèi)應(yīng)力：前面有提到應(yīng)力龜裂性，此處再次強(qiáng)調(diào)射出成形時(shí)、后