塑料技術(shù)手冊

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塑料在車燈上的應用

五、PC燈殼之耐候認證

六、其它留意事項

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BisphenolA灌進

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)等都需費一番心機。在工程上也有實行連續(xù)

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

約能源的工程改進為主題。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

吹風機殼套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

引張強度kg/cm27206301000

延長率%130100—

彎曲強度kg/cm29809501300

彎曲彈性率kg/cm2250002400066000

IZOD沖擊強度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，不過沖擊性也會因加力

方法或應變速度而顯示不同的行動。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

當分子量達2.0X104以下時沖擊強度會大幅降低，在這以上則漸漸

上升；到2.8X10?3.0X18達最高點，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）。當轉(zhuǎn)變?nèi)笨谙?/p>

端的弧度時就會對強度產(chǎn)生很大的變化；角隅弧度的影響亦則角隅部位

的應變速度的轉(zhuǎn)變，弧度愈小破壞部位的應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，分子量愈小缺口感也

上升，弧度的影響增大。關于厚度的影響，在平板落球沖擊試驗上并沒

有明顯傾向；但在附有缺口的Izod沖擊試驗上，當厚度到5?6mm以上

則會發(fā)生脆性破壞。在低溫時影響沖擊強度愈大，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，在高溫時會顯

示延性破壞。添加物是對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，其含量超過某一

程度，沖擊強度就明顯下降；因此，添加物的添加量多半考量與沖擊強

度的平均上來打算。

4.光學性質(zhì)：

PC在工程塑料中以透亮性凸顯而被應用于特種方面；盡管之前就

有PMMA,但從沖擊強度、耐熱性、尺寸安定性來看，PC是一種更

佳的高級透亮材料，其用途己擴至光學用。PC在不含紫外線吸取劑時

會吸取280?290nm；對于可見光線通?？蛇_80?90%之光線透過率（與

厚度有關）；對于紅外線局部，則厚度達5.Oum以上就幾乎不透過。PC

的折射率約L58,比PMMA（L49）大，更適合于透鏡的設計。PC會被

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

構(gòu)造的變化，繼而引起機械強度和松軟性的降低，終至龜裂；因此，

添加紫外線吸取劑可把劣化現(xiàn)象抑制至相當程度。TYC用于車燈燈殼

之PC,因需要長時間暴露在戶外，使用之原料規(guī)格皆有添加紫外線吸

取劑。

5.應力龜裂性：

當PC超過確定水準之應力就產(chǎn)生龜裂。界限應力與分子量有關，

分子量為24000以上時為300kg/cm2,分子量為22023以上時為200

kg/cm2O因此假設殘留應力或箍模部應力在這界限應力以下的話就不致

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以下時界限

應力會極端降低。

B.有缺口或焊接局部。

C.在化學環(huán)境中使用（通常以環(huán)境應力龜裂表示）。

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

有機溶劑，而與油類、接著劑、橡膠迫緊、PVC接觸時，即使在應力

不大時也常發(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℃處理時約0.1%左右；成形縮收率

（模縮收率）為0?5?O.7%o

三、PC塑料射出成型：

1.成型機的選擇：

PC是一種高粘度塑料，因此在選擇成型機時要留意以下事項：

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.以往箍模力的計算都用P=350?500kg/cm2XS（S為投影面積）公

式；隨著高壓射出的趨勢，選定成型機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)把握應包括實際造成制品

的模具的把握。

其它的特別成形機有噴孔式射出成型機、超高壓成型機、射出壓

縮成型機；噴孔式射出成型機使用PC時即使材料未枯燥也可以順當

成形。使用超高壓成型機成形PC制品時，成形縮收會削減；射出壓

縮成型機則適合厚成型品及不要有光學歪形的成形品。

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

當成型，但假設要削減成型內(nèi)應力，模具溫度最好提升至100?120c

以上。

成型時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

互穿插進展，狀況簡潔。成型上的有關因素是原料的預備枯燥、成型溫

度、滯留于料管中的時間、背壓、螺旋轉(zhuǎn)數(shù)等。PC原料的預備枯燥只

要嚴守枯燥條件（120℃X4?5小時以上）應無問題；但在使用回收料時

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

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

假設成型溫度在320c滯留于料管中的時間勿超過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，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，浸

漬于有機溶劑時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

底從設計階段就開頭檢討及爭論測試的方法較重要。PC塑料之缺點

包括耐溫水性、耐堿性、耐有機溶劑性、耐疲乏性，故在設計時就要

考量角隅弧度及結(jié)合強度等，另外亦須檢討材料、成型機、模具、成

型條件等因素。試作時（非量產(chǎn)后）PC的品質(zhì)評鑒方法有：

A.測定分子量（黏度平均分子量）。

B.耐沖擊試驗。

C.外觀檢查。

D.溶劑浸漬試驗。

E.成型品之環(huán)境加速試驗。

F.裝配作業(yè)試驗。

G.完成品環(huán)境試驗。

量產(chǎn)階段常發(fā)生的問題：

A.因材料批號、成型機、模具品號而產(chǎn)生的變動。

B.長期成型時模具溫度的變動、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，可見光穿透率約88?90%）、高耐沖

擊性（有缺口的Izod沖擊強度達80kg-cm/cm以上卜高熱變形

溫度（荷重4.6kg/cm2時達13sse以上卜在造型上可較流線形

的設計（玻璃燈殼很難達成）。

應用于頭燈燈殼的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，以消退成型時的殘留應

力,回火條件為將成型品放置120C之環(huán)境下2小時以上（低

于HDT5?10℃X4?8小時為佳）。

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計（燈泡上方的內(nèi)套開孔）

等。假設后燈或角燈之內(nèi)套為板形（有魚眼或花紋者），受熱

狀況較杯形者低。不管但假設杯形或板形內(nèi)套，其受熱溫

度勿超過140℃（料），否則將可能導致變形。

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

改裝車燈種假設須通過法規(guī)認證，其顏色色度要符合色度法

規(guī)標準。

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：假設整個RS都

要蒸鍍，則選用黑色PC塑料較佳；假設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，選取適當顏色料號成形，以免產(chǎn)生色差客訴。

PC塑料用于RS上，真空鋁蒸鍍時須留意外觀品質(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，假設須保存反面顏色者或不須真空鋁蒸鍍

者（如側(cè)面標示燈或改裝車燈等），則依據(jù)KD沖顏色，比照現(xiàn)有

PC色板，選取適當顏色料號成形，以免產(chǎn)生色差客訴。

五、PC燈殼之認證：

PC塑料用于戶外件時，假設有安全虞慮(像車燈)就必要有耐候認證：

A.SAE：依據(jù)SAEJ576c法規(guī)之耐候測試規(guī)定：將被測物(該被測物

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)三年的風吹日曬

雨淋后，量測試驗前后之差異。量測工程有：(a)Appearance：

測后外觀不得有龜裂、剝落等嚴峻特別現(xiàn)象。(b)Percent

LuminousTransmittance&

PercentChangeinLuminousTransmittance：比較三年耐候測

試前后，全光(380nm?780nm)穿透率的轉(zhuǎn)變程度。

(c)ChromaticityCoordinates(CIEIlluminantA)：以CIE標準A

光源量取測試前后之色差。

(d)TransmissionHaze：模糊度的轉(zhuǎn)變。

假設上述測試結(jié)果皆能符合檢驗規(guī)格，則會將該PC的生產(chǎn)工廠

、商品名稱、材質(zhì)、規(guī)格編號、顏色，登錄在AMECA之手冊

中；假設有Coating,則Coating涂料廠商、涂料規(guī)格編號、地

址亦一并登錄其中。以使用者立場(如TYC),只須查閱該手冊，

即可輕易得知哪些PC塑料搭配哪些Coating涂料之認證。

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

測試：

(a)耐溫度循環(huán)：以下條件做5個循環(huán)

(i)40±2℃及85?95%RHx3小時

(ii)23±5℃及60?75%RHxl小時

(iii)-30±2℃xl5小時

(iv)23±5℃及60?75%RHxl小時

(v)80±2℃x3小時

(vi)23±5℃及60?75%RHxl小時

試驗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℃蒸儲水

噴灑(噴5分、干25分循環(huán))。

試驗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

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：

PC塑料為非結(jié)晶性工程塑料，具有高透亮度、高沖擊強度、高耐熱性、

無毒性、耐燃性等優(yōu)點，故常被應用在醫(yī)療設備、光學儀器、汽機車部

品、電開工具殼套、電子產(chǎn)品、采光屋頂或墻板、較高級的日常用品；

PC塑料之用途雖然廣泛，但在使用上仍需留意：

1.價格：PC必竟是工程塑料，其單價固然比泛用塑料(如PP、PE、PS、

PMMA、ABS、PVC等)貴很多，假設泛用塑料之性能即可適用

時

,就不需要使用PC料。

2.缺口沖擊強度：雖然PC塑料的沖擊強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，影響其沖擊強度；尤其是有銳利缺口的成形

件，沖擊強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

光學類的車燈無色燈殼。

4.殘留內(nèi)應力：前面有提到應力龜裂性，此處再次強調(diào)射出成形時、后