注塑培訓ARLEN.doc

ARLEN基本資料：英文全名：Polyamide Hexa(6)methylenediamine Terephthalic acid(Nylon-6T)中文名稱：聚己二胺對苯二甲酸顏色：淡土黃色(Nylon6T/ARLEN-CH230N)結(jié)構(gòu)：特性：1.熱可塑工程塑膠，成型性佳、不易起毛邊，高性能可用於製作結(jié)構(gòu)或機器零件。2.耐高溫性、尺寸安定性，廣泛應(yīng)用於SMT(Surface Mount Technology)製程。3.低吸濕性，較一般Nylon產(chǎn)品優(yōu)勢。4.添加玻璃纖維強化，產(chǎn)品強度佳。5.耐化學性佳。 機械特性密度：1.63 g/cm3拉伸強度：160MPa抗裂伸長率：4%硬度：95(Rockwell M)吸水率：0.3%防火等級：UL94V-0(0.8mm)熱物性質(zhì)熔點：310線膨脹係數(shù)：3.0*10-5/成形加工性黏度表現(xiàn)：黏度隨剪切速率增加而減少。 shear rate溫度變化範圍黏度變化情形(g/cmsec)1*1023303501.495*1035.726*1021*1033303506.817*1023.309*102射出成型溫度：300340射出成型壓力：80100MPa成型收縮率：0.4%模具溫度：120150 用途說明電子/電機方面：SMT製程電子零件(連接器、插槽、開關(guān)、電源供應(yīng)器接頭)。機械方面：引擎零件(汽缸頭蓋、恆溫器、泵浦油箱、液壓系統(tǒng)活塞、冷卻系統(tǒng))、滾筒/滑輪零件。塑料應(yīng)用實例電子零件：連結(jié)器機械方面：油箱泵浦ARLEN加工問題處理方法短射1.成形條件：提高射出壓力、提高射出速度、增力模具溫度、增加料管溫度。2.模具方面：減少模穴數(shù)量、平衡流道和澆口尺寸、設(shè)置適當排氣孔。收縮/尺寸不良1.成型條件：降低模具溫度、加長冷卻時間、提高樹脂充填量。2.模具方面：平衡流道和模穴設(shè)計、更改進澆口位置。3.其他方法：成型後使用矯正冶具。成型品破裂1.成型條件：降低料管溫度、縮短樹脂停留料管時間(防止樹脂裂解)。2.模具方面：增大料口尺寸、加大流道尺寸、內(nèi)厚均一。3.其他方法：減少回收料使用的比例、塑料確實烘乾。起泡1.成型條件：提高料管溫度、降低保壓時間、提高模具溫度。2.模具方面：避免肉厚過薄、成品設(shè)計避免過大的平面範圍。3.其他方法：減少回收料使用的比例、塑料確實烘乾。ARLEN流變性質(zhì)暨熱物性質(zhì)一、流變性質(zhì)黏度(viscosity)是一種流對流體所產(chǎn)生抵抗的指標。在牛頓黏度定律中，黏度的定義為: 對牛頓流體而言(例如:水)，黏度為一常數(shù)。然而，對高分子熔液來說，黏度卻隨其分子受到剪應(yīng)變率的增加而減少，此種現(xiàn)象，稱為高分子的剪稀薄特性(Shear Thinning)。為何高分子黏度會隨剪應(yīng)變率的增加而減少？這是由於高分子在不受外力的作用下，分子鏈以隨機(random)方式纏在一起，此時高分子對流動的抵抗較大，同時高分子也會呈現(xiàn)較大的黏度。但隨著剪應(yīng)變率逐漸增大，高分子鏈間排列趨於整齊，使原來纏在一起高分子漸漸的呈現(xiàn)較規(guī)則的排列方向，其對流動的抵抗降低，同時黏度也相對降低。塑料成型時，皆是在加熱的環(huán)境下做測試，故了解塑料在加工時的黏度表現(xiàn)，是有其必要的，因為黏度越高，流動的阻力越大，流動也越困難。欲量測黏度，可選擇使用毛細管流變儀(CAPILLARY VISCOMETER)、旋轉(zhuǎn)型流變儀(ROTATIONAL VISCOMETER)來進行量測，量測範圍參照圖(二)。圖(一) 剪切黏度對剪切率作圖圖(一)，為毛細管流變儀所量測剪切黏度對剪切率作圖。由曲線觀察可知黏度(Y軸，viscosity)隨著剪切率(X軸，shear rate)增加而變??；同時也可看出黏度也隨著溫度的增加(350310)而下降。 圖(二)不同的流變儀黏度量測範圍二、熱物性質(zhì)塑料的熱物性質(zhì)可區(qū)分為:1.容積性質(zhì)(Volumetric properties):比容(Specific volume)、密度(Density)及PVT關(guān)係2.熱卡性質(zhì)(Calorimetric properties):比熱(Specific heat)、熱傳導係數(shù)(Thermal conductivity)、熔化熱 (Heat offusion)、結(jié)晶熱(Heat of crystallization)3.轉(zhuǎn)移溫度(Transition temperature):玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Glass transition temperature)、熔點(melting point)當聚合物在玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)時，會由較高溫時所呈現(xiàn)的橡膠態(tài)，轉(zhuǎn)至低溫呈現(xiàn)出似玻璃既硬又易脆的性質(zhì)。結(jié)晶性(Crystalline)聚合物，由於具備晶格結(jié)構(gòu)，即其高分子鏈排列有固定樣式(結(jié)晶過程中高分子鏈排入結(jié)晶格子中)，在發(fā)生相變化時，必須突破結(jié)構(gòu)的能量障壁，才能使晶格結(jié)構(gòu)崩潰，因此結(jié)晶性塑料具有明顯的相轉(zhuǎn)移溫度及潛熱值。一般來說，官能基小、結(jié)構(gòu)簡單的分子，較易形成結(jié)晶性聚合物。而實際上沒有完全結(jié)晶的聚合物存在，微觀上必有分子排列不均的非結(jié)晶區(qū)域，所以玻璃轉(zhuǎn)移點是聚合物在使用上相當重要的一個指標，事實上聚合物會呈現(xiàn)塑膠態(tài)或橡膠態(tài)全視Tg與當時使用時的溫度而定。 Tuse Tg 橡膠態(tài) 如：室溫(25) 橡膠(Tg=-67)輪胎在常溫下呈現(xiàn)彈性。Tuse Tg 玻璃態(tài) 如：室溫(25) 聚笨乙烯(Tg=105)原子筆外殼呈現(xiàn)剛性。可使用熱差掃描熱卡計(Differential Scanning Calorimeter，DSC)來測試聚合物的熱性質(zhì)。其基本原理為樣品與參考物維持相同的溫度及升溫速率，由於樣本和參考物所吸收的能量會有差異，所以當感熱器感應(yīng)到有溫度差時，加熱器會對較冷者加熱到二者溫度相等，此時儀器會記錄補償樣品吸熱或放熱反應(yīng)所損失或增加之熱量(即樣品產(chǎn)生吸熱反應(yīng)時，加熱器提供熱量於樣品；樣品產(chǎn)生放熱反應(yīng)時，加熱器提供熱量於參考物，使二者的溫度差為零)，並於DSC的圖形上表達出來，再藉由熱力學的推導應(yīng)用來分析聚合物的Tg、Tm、Cp(Heat Capacity，熱容量，將單位塑料溫度提高一度所須的熱量)、熔化熱(Heat of Fusion，單位塑料由固態(tài)熔化至液態(tài)所需的熱量)、結(jié)晶熱(Heat of Crystallization，結(jié)晶性塑料在結(jié)晶過程中所釋放的熱量)等相關(guān)的熱物性質(zhì)。圖(三)比熱對溫度作圖 圖(三)，為DSC所量測再經(jīng)由方程式運算所得比熱對溫度的作圖。由曲線觀察可知此塑料熔點(Tm)約在310附近。比容與密度互為倒數(shù)關(guān)係，塑料的比容會隨著相的狀態(tài)、溫度、壓力而有所不同。圖(四)，依自由體積理論來看，塑料在低溫時，分子鏈彼此聚集較為緊密，其自由體積(Vfree)較小，即比容較??；塑料在高溫時，提供分子鏈足夠的能量活動，其自由體積(Vfree)較大，即比容較大。溫度高低不同，影響比容的差異，會使塑料在成型後產(chǎn)生收縮。圖(四)低溫及高溫時自由體積示意圖由於結(jié)晶性塑料，分子鏈排列較為緻密整齊，在低溫時鏈節(jié)只有在平衡位置上有小範圍的振動，必須溫度上升提供足夠的能量破壞結(jié)晶排列，才會有移動、轉(zhuǎn)動、滑動的現(xiàn)象產(chǎn)生。尤其在玻璃轉(zhuǎn)移點以上時，分子運動更加自由，比容會明顯上升，可在比容對溫度的作圖上(固定壓力值)看見明顯的轉(zhuǎn)折點。相對於非晶質(zhì)(amorphous)塑料則不會有如此明顯的轉(zhuǎn)折。 圖(五)比容對溫度作圖圖(五)，為PVT-100(壓力-體積-溫度量測儀)所量測比容對溫度作圖，由曲線觀察在200附近，有明顯的轉(zhuǎn)折的現(xiàn)象，並且隨著壓力的增加(0Mpa160MPa)，比容也會降低。 Nylon6T與Nylon66、Nylon46比較 性質(zhì) Nylon6T Nylon66 Nylon46 物理性質(zhì) 比重(g/cm3) 吸水率(%) 成形收縮率(%) 1.63 0.3 0.4 1.35 3.0 0.5 1.41 8.0 0.3 機械性質(zhì) 抗拉強度(MPa) 抗裂伸長率(%) 衝擊強度(J/m) Rockwell硬度 160 4.0 80 M95 190 5.0 120 R120 140200 1520 110170 R115123 熱物性質(zhì) 熔點() 310 265 295 (皆為玻璃纖維強化級，ALREN-CH230N玻纖含量為30%)(本表節(jié)錄自參考文獻1、8)表(一)SMT(Surface Mount Technology表面黏著技術(shù))在PCB(Printed Circuit Board印刷電路板)裝配流程上的發(fā)展已是相當重要的技術(shù)。PCB上不僅有著許多的SMC(Surface Mount Component 表面黏著型元件，如電阻、電容、電感、二極體、電晶體、積體電路等)還有著許多插槽、連接器、電源供應(yīng)接頭等元件，許多元件皆是塑膠射出件、及塑膠和金屬的埋入射出件。而基本的SNT製須經(jīng)歷以下步驟：SMT的作業(yè)溫度高(約240260)，期間並且包括了預(yù)熱、恆溫、冷?的步驟。在如此的作業(yè)環(huán)境下，PCB上的塑膠件必須能承受不同的環(huán)境條件而不致於有變形的情形產(chǎn)生。尤其塑膠件表面不可受水氣的影響有起泡的現(xiàn)象。因此，用於SMT製程的塑膠元件，至少必須具備能耐高溫及低吸濕性的特點。許多工程塑膠皆被應(yīng)用於SMT製程，如：NYLON、PPS、SPS、LCP等。其共同的特點皆是能夠耐高溫及低吸濕性。但並非所有的工程塑膠都可用於SMT製程。表(一)為NYLON系列之工程塑膠，NYLON6T的吸水率0.3%，熔點達310，具有良好的耐溫性、低吸濕性及高溫的尺寸安定性，相當適合於SMT製程。而NYLON46，耐溫性雖可達295，但吸濕性太大(8.0%)，若使用於SMT製程，須考慮塑件表面可能會有起泡的問題產(chǎn)生。NYLON66熔點約265僅高於SMT作業(yè)溫度一點點，耐溫性不足。相反的，若是由機械性質(zhì)的角度而言，NYLON46、NYLON66就比NYLON6T來得優(yōu)異，適合用來設(shè)計應(yīng)用於結(jié)構(gòu)及機械零件(而NYLON6T也可用於結(jié)構(gòu)及機械零件，此處是指與NYLON系列的相互比較)。但NYLON6T主要應(yīng)用於PCB上時，在使用期間不至於有大太的外力衝擊，所以本身所具備的剛性即已足夠，毋須像NYLON66、NYLON46如此的高。NYLON6T、PPS、SPS、LCP皆可應(yīng)用於SMT製程，其也各有優(yōu)缺點，同與NYLON6T比較時，PPS流動性較差、易生毛邊；SPS耐溫性較差Tm=270；LCP耐溫性、流動性、尺寸安定性皆佳，但成本較貴等等，端看設(shè)計者視產(chǎn)品所須的特性、外形、結(jié)構(gòu)、成型性、成本考量來選用最符合經(jīng)濟價值的材質(zhì)來製造。參考文獻1.伊保內(nèi)賢 著，洪榮哲 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