1、PC塑料技術手冊作成：胡三本目錄一、 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、 其它注意事項、何謂 PC:PC 為 Polycarbonate 之簡稱，中文名為聚碳酸酯；其結構如下:n = 85130OCPC 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）。前者是在酸結合劑及溶劑的存在下，對Bisphenol A 灌進光氣（COCb）而起界面重聚反應合成的。酸結合劑有使用Pyridine 而在非水系反應之 Pyridine 法和使用堿液的堿水溶液法，后者較具經濟性 。制造技術上 Bisphenol A 的純度，分

2、離精制工程中的不純物去除法以及 溶解于溶劑中的PC 分離技術等都需費一番心機。在工程上也有采取連 續法，藉此減低 BisphenolA 使用量等改善方案，最近的趨勢則傾向于為 節省能源的工程改良為主題。用溶劑法的制品，可合成的分子量范圍廣 泛，品質良好；因此熔融法的生產方式已漸漸被淘汰。、PC 物性：1. PC 在工程塑料中算是性質平衡的樹脂，下表是 PC 代表性用途中的利用特性及替代理由用途所利用的特性成形材料替代理由耐沖擊性耐熱性透明性尺寸精度尺寸安定難燃性耐候性無毒性電氣特性輕量化絕緣化體化安全化生產性降低成本聯結器OO OO熱硬化性樹脂O繼電器蓋OOO鐵板、AS 樹脂O吹風機殼套OOO

3、熱硬化性樹脂O OO船用燈身O OO炮金OO汽車車門把手OO鋅模制品OO O照相機零件O O鋁模制品OOO O電動工具殼套OO OO鋁模制品O OO O儀表用玻璃OO玻璃O鋼盔OOFRPOO O人工透析零件O OOPVCO奶瓶O OO玻璃OO O2. TYC 使用 PC 之物性:廠牌物性單位住友 303-10（PC 透明料）奇異 LS2-111（PC 透明料）陶氏 330(PC+GF30%)比重1.21.21.42吸水性%0.150.15模收縮率%0.50.70.50.7P 0.10.3 :全光透過率%9089不透明熔流指數g/10min10116.5引張強度kg/cm2720:630P 10

4、00：延伸率%130100彎曲強度kg/cm29809501300彎曲彈性率kg/cm22500024000P 66000 IZOD 沖擊強度kg.cm/cm919187871414熱變形溫度荷18.6kg/cm2C136136132132142142荷 4.6kg/cm2148148138138線膨脹系數10cm /cm-C6.87燃燒性（UL 4）V-2V-2V-03沖擊特性：PCPC 的耐沖擊性在所有工程塑料中特別高，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。當分子

5、量達 2.0X104以下時沖擊強度會大幅降低， 在這以上則逐漸 上升；到 2.8X1043.0004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）。當改變缺口先 端的弧度時就會對強度產生很大的變化；角隅弧度的影響亦則角隅部位 的應變速度的改變，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 升高，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 56 伽以上 則會發生脆性破壞。在低溫時影響沖擊強度愈大，亦則分子量

6、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 PCPC 的耐沖擊性發生莫大影響的因素，通常用 顏料、可塑劑、紫外線吸收劑、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 度的平均上來決定。4. 光學性質：PCPC 在工程塑料中以透明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 佳的高級透明材料，其用途已擴至光學用。 PC 在不含紫外線吸收劑時 會吸收280290nm；對于可見光線通常可達 8090%之光線透過率（與 厚度有關）；

7、對于紅外線部分，則厚度達 5.0以上就幾乎不透過。PC的折射率約 1.581.58,比 PMMA （ 1.491.49） 大， 更適合于透鏡的設計。 PC 會被 290nm之紫外線作用發生光氧化反應而劣化，劣化現象從表面開始， 引發變黃，切斷主鏈而引起分子量降低、架橋、產生凝膠等各種化學 構造的變化，繼而引起機械強度和柔軟性的降低，終至龜裂；因此， 添加紫外線吸收劑可把劣化現象抑制至相當程度。 TYC 用于車燈燈殼 之 PC,因需要長時間暴露在戶外，使用之原料規格皆有添加紫外線吸 收劑。5. 應力龜裂性：當 PCPC 超過一定水準之應力就產生龜裂 。界限應力與分子量有關， 分子量為 24000

8、 以上時為 300kg /cm2,分子量為 22000 以上時為 200kg /cm2。因此假如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 20000 以下時界限 應力會極端降低。B. 有缺口或焊接部分。C. 在化學環境中使用（通常以環境應力龜裂表示）。PC 在實用上以 C 的情形問題較大。 因為產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、 PVCPVC 接觸時，即使在應力 不大時也常發生裂紋事故 。原因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，因此預測就顯得極為困難。

9、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。比起結晶性塑料 （PAPA、PBTPBT、POMPOM） ，非晶性 PCPC 塑料的尺寸安定性 是特別優越。PC 因吸水而產生的尺寸變化為 0.02% （伽/伽）；熱膨脹率 與一般塑料大致相同；熱縮收率在 120C處理時約 0.1%左右；成形縮 收率（模縮收率 ）為 0.50.70.50.7%。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注意下列事項：A. 為防止因材料滯留而燒焦，螺旋最好用不附逆流防止環的，噴 嘴則用開放型。B. 以往箍模力的計算都用 P= 350

10、500kg/cm2XS （S 為投影面積）公式；隨著高壓射出的趨勢，選定成型機宜采用比上式高之壓力。C. 射出率愈高愈適合薄制品。最近成形條件趨勢傾向多段控制或死循環控制，多段控制的項目包括射 出速度、射出壓、背壓、螺旋轉數等；死循環控制應包括實際造成制品 的模具的控制。其它的特殊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 時即使材料未干燥也可以順利 成形。使用超高壓成型機成形 PC 制品時，成形縮收會減少；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：PCPC 的成型溫度最高限制為 320320C，但高速成型時常有 3

11、30340C的高溫出現；模具溫度，只要厚度薄而均一，在 60C以下的低溫也可 順利成型，但若要減少成型內應力，模具溫度最好提升至 100120100120C以上。成型時的材料劣化主要有因水份存在引發的水解、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 互交錯進行，情況復雜。成型上的有關因素是原料的預備干燥、成型溫 度、滯留于料管中的時間、背壓、螺旋轉數等。PCPC 原料的預備干燥只要嚴守干燥條件（120120T X4545 小時以上）應無問題；但在使用回收料時 容易發生干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，成型溫度在 300T以下滯留于料

12、管中的時間可達 120 分鐘， 若成型溫度在 320T滯留于料管中的時間勿超過 30 分鐘。背壓及螺旋 轉數則與供料處一方的空氣帶入或揮發成分的脫氣有關，提升背壓而 降低轉數則可提高脫氣效果并防止因氧氣引發的焦燒現象。成形變形可分為定向變形和在玻璃轉移溫度以下發生的變形（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120120T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。

13、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品質管制：不論如何測試已成型的完成品品質，都不是根本解決的方法，畢 竟從設計階段就開始檢討及討論測試的方法較重要。PCPC 塑料之缺點包括耐溫水性、耐堿性、耐有機溶劑性、耐疲勞性，故在設計時就要考量角隅弧度及結合強度等，另外亦須檢討材料、成型機、模具、成 型條件等因素。試作時（非量產后）PCPC 的品質評鑒方法有：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. 成型品之環境加速試驗。F 裝配作業試驗。G 完成品環境試驗。量產階段常發生的問題：A. 因材料批號、成型機、模具品號而產生

14、的變動。B. 長久成型時模具溫度的變動、料管內死角的材料滯留焦燒。C. 因使用回收料而產生的劣化。D. 因作業者不同而發生的偏差。四、PC 塑料在車燈上的應用：1.透明件：A.燈殼：（Lens）PCPC 塑料用于頭燈、霧燈、角燈燈殼上，主要是利用PCPC 的高透明度（厚度 3 3 伽時，可見光穿透率約 88908890% ）、高耐沖 擊性（有缺口的 IzodIzod 沖擊強度達 8080kg -cm/cm以上）、高熱變形 溫度（荷重 4.64.6kg/cm2時達 135135C以上） ， 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，一般使用透明無色的新料，且

15、 是有添加紫外線吸收劑的新料（例如奇異 PC-GE111C 住友 PC-JY30310C）;射出成必須做回火處理，以消除成型時的殘 留應力，回火條件為將成型品放置 120C之環境下 2 小時以上 （低于 HDT 510C X48 小時為佳）。用于頭燈之 PC 燈殼必須在其表面 Coati ng 層較硬的樹脂， 保護材質較軟的 PC 免被刮傷及溶劑的侵蝕。此層樹脂之加工 可分Thermoset 及 UV curing 涂料，效果以 UV curing 較佳。B. 內套：（Inner Lens）PCPC 塑料用于內套上，必須注意耐熱及色度問題：a. 耐熱問題：若后燈或角燈之內套為杯形，貝 U 須注

16、意其內壁受熱狀況，受熱因素有杯形內空間或尺寸、燈泡之瓦特數 、該燈泡之功能（方向燈、煞車燈、倒車燈等）、燈泡（絲）至 內套距離、內套本身是否有散熱設計（燈泡上方的內套開孔）等。若后燈或角燈之內套為板形（有魚眼或花紋者），受熱狀 況較杯形者低。不論但若杯形或板形內套，其受熱溫度勿 超過 140C（新料），否則將可能導致變形。b. 色度問題：PC 塑料用于內套都須染色（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；正規車及 改裝車燈種若須通過法規認證，其顏色色度要符合色度法規 標準。各種顏色色度范圍如下：（x + y + z = 1）地區SAEECEJIS顏色、y= 0.39

17、y 三 O.39Sy 三 O.39S琥珀色y= 0.79 0.67xy 三 0.429y 三 0.429y=x 0.12z 三 0.007z 三 0.007紅色y= 0.33y 三 0.335y 三 0.335y= 0.98 xz 三 0.008z 三 0.008x = 0.31x 三 0.500 x 三 0.500 x = 0.50 x 三 0.310 x 0.310白色y= 0.15+ 0.64x y 三 0.440y 三 0.440y= 0.44y 三 0.382y 三 0.382y= 0.38y 三 0.150+ 0.64xy 三 0.150+ 0.64xy= 0.05+ 0.75x

18、y 三 0.050+ 0.75xy 三 0.050+ 0.75x2.不透明件：A. 副反射鏡（RS）:PC 塑料用于 RS 上，大部份皆須要真空鋁蒸鍍：若整個 RS 都 要蒸鍍，則選用黑色 PC 塑料較佳；若 RS 只有部份要蒸鍍，即 從外觀可以看到原素材顏色者，則須按照KD 件顏色，對照現有PC 色板，選取適當顏色料號成形，以免產生色差客訴。PC 塑料用于 RS 上，真空鋁蒸鍍時須注意外觀品質（因有 RS 的燈 具，其燈殼大多為無花紋之透明燈殼）、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，若須保留背面顏色者或不須真空鋁蒸鍍 者（如側面標示燈或改裝車燈

19、等），則按照 KD 件顏色，對照現有 PC 色板，選取適當顏色料號成形，以免產生色差客訴。五、PC 燈殼之認證：PC 塑料用于戶外件時，若有安全虞慮(像車燈)就須要有耐候認證：A. SAE :根據 SAE J576C 法規之耐候測試規定：將被測物(該被測物可以為沒 Coati ng 的試片，也可以為有 Coat ing，有 Coati ng 者 須注明 Coati ng 涂料廠商及涂料規格。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 州及高溫干 燥的 Arizona 州之戶外向南方 45角擺放，歷經三年的風吹日 曬雨淋后，量測試驗前后之差

20、異。量測項目有：(a) Appearanee 測后外觀不得有龜裂、剝落等嚴重異常現象。(b) Perce nt Luminous Tran smitta nee &Perce nt Change in Luminous Tran smitta nee 比較三年耐候測 試前后，全光(380nm78Onm)穿透率的改變程度。(c) Chromaticity Coordinates (CIE Illuminant A):以 CIE 標準 A 光源量取測試前后之色差。(d) Transmission Haze 模糊度的改變。若上述測試結果皆能符合檢驗規格，則會將該PC 的生產工廠、商品名稱、材質、規格

21、編號、顏色，登錄在AMECA 之手冊中；若有 Coati ng，則 Coat ing 涂料廠商、涂料規格編號、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 Coati ng 涂料之認證。B. ECE:根據 ECE Reg.57 法規，使用塑料材質燈殼之燈具，須做下列之測試：(a) 耐溫度循環：下列條件做 5 個循環(i)40 2C及 8595% RHX3 小時(ii)23 5C及 6075% RHX1 小時(iii)-302CX5 小時23 5C及 6075% RHX1 小時(v)802CX3 小時(vi)23 5C及 6075% R

22、HX1 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 5500K 及 6000K下(用濾光片降低低于 295nm 及高于 2500nm 之輻射)，照射 總能量為 4500 200MJ/m2;照射期間并以 23 5C蒸餾水 噴灑(噴 5 分、干 25 分循環)。試驗后之樣品不得有破裂、變形等異樣；透光率差異( tm 不得超過 0.020。(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2試片上 10 分中（施壓 50N/m2）。試驗前后之光量分布變異（ dm 不得超過

23、0.020。（d）耐清潔劑及烴化物： 將試品加熱至 505C,涂抹 99%蒸餾水與 1 %磺化月桂酸混合物 5 分鐘，再加溫至 50 5C干燥,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（ tm 不得超過 0.010。（e）耐機械破壞：用直徑 1.3 伽噴嘴之噴槍，壓力 6.06.5bars 流速0.24 土 0.02 L/min 之砂漿 （Mohr 硬度為 7 的硅砂， 粒徑 大小為 00.2伽與水混合比：每升水加 25g 硅砂）噴于試品 上，噴嘴與試品距離380 10 伽，被噴面直徑 170 土 50 伽。 試驗前后之透光率的變異量（ tm

24、不得超過 0.100,光量分布 變異（ dm 不得超過 0.020。涂裝附著力測試：在涂裝表面 20 mmx 20 伽的地方切割成2 mmx 2 伽之方格，在周溫 23 5C及 65 15% RH 用測試膠 帶以 2N 20%之力量粘貼在方格上 5 分鐘，放置 10 分鐘后 ，以1.50.2m/sec 速度，90角撕開。方格損傷不得超過 15%。（g）其它尚有整燈 Test,在此不詳述。六、 其它注意事項：PC 塑料為非結晶性工程塑料，具有高透明度、高沖擊強度、高耐熱性、 無毒性、耐燃性等優點，故常被應用在醫療設備、光學儀器、汽機車部 品、電動工具殼套、電子產品、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，但在使用上仍需注意：1. 價格：PC 必竟是工程塑料，其單價當然比泛用塑料（如 PP、PE、PSPMMA 、 ABS、 PVC 等）貴很多，若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 PCPC 塑料的沖擊強度是所有塑料中最高的 ，但隨著抽色、射出成形等加工，顏料、染料的添加，多次熔融而造成 平均分子量下降，影響其沖擊強度；尤其是有尖銳缺口的成形 件，沖擊強度就不能與無缺口的新 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