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2018/4/28

機械設備上常用的材料:工程塑膠

工程塑膠在除了五大泛用塑膠(PVC、ABS、PE、PP、PS)以外,
其他的工程塑膠相對鋼材來說,其實以單位重量價格來看算是貴的材料,
動輒每公斤都要幾百塊,甚至上千。

五大泛用塑膠一般會用在容器、纖維、管路建材、消費性產品上,
在特殊用途上若要使用,通常還需要不同的添加物跟製程,
所以就算一樣是PVC,價格也會不同,
例如抗靜電PVC板,一片1200x2400xt5 mm要價在NTD 6000以上,
重量約19公斤,換算重量計算單價要NTD 300/Kg,
比不銹鋼、鋁都貴得多;
早期 Takiron 抗靜電 PVC 板剛進台灣的時候甚至一片要NTD12000,
後來有出現很多廠商製作類似產品,價格才降下來。

在電子業中用到的塑膠會有電性、耐熱、結構強度等等各種要求,
尤其是在連接器上,經常會有許許多多"很奇怪"的工程塑膠,
例如 LCP,液晶高分子,一聽就是很高科技的東西。

還好在機械設備上相對會比較單純一點。

機械設備上零件的主要用途就是用來作為支撐,
所以如果會有特別需求,都是因為接觸產品、環境的特殊要求。

例如:

需要透明以便於觀察,所以就會用到 PVC、PC,甚至 PMMA等透光率較好的非結晶性塑膠材料。

需要用在高真空中的塑膠零件,就必須用到低吸水率的材料,
例如PE、PP、PFA等吸水率在0.01%,甚至以下的塑膠,
如果用上像尼龍吸水率高達2.5%,那就悲劇了,抽真空抽不完,
因為尼龍會把它吸收的水分慢慢放出來。

但是若需要抗靜電塑膠材料,尼龍就是很好的材料,因為會吸收空氣中的水份,
靜電荷在尼龍零件的表面時會比較容易透過水的微導電性慢慢的消散掉。

需要磨擦係數低會使用鐵氟龍 PTFE 或高密度聚乙烯 HDPE。

需要抵抗酸鹼溶劑等會用 PVDF、PTFE。

支撐上例如先前曾經提到過的要接觸晶圓、玻璃等材質,
需要有點耐磨耗的特性(硬度較高),所以經常會使用到PEEK。


不過設備上一開始最常使用的塑膠應該是PVC,PE,在各種空壓管路、配件中都會出現。

在機械設備上比較常看到作為結構件的應該是 POM、PA6 (MC)、PTFE、PVDF、PEEK等等。

但是工程塑膠有一點很麻煩的是即使名稱相同,
不同廠商所製造出來的材料性質跟品質都會有所不同,
所以如果是大量使用或者是特殊要求,
建議要跟加工廠商及材料供應商確認材料的性質是否可以使用?
免得一旦出問題就要花更多時間成本去處理。

工程塑膠材料例如塊材(厚板材)或棒材或型材都是透過擠出製程生產出來的,只是模具不同,相對的越厚越大的其實越容易出問題,
中心跟邊緣以及頭尾 、中心段性質會不同,
台灣 、中國廠商有可能會將不合格料當次級品賣,
雖然不常見,但是只要碰上一次就很嘔了。

工程塑膠另外一個特色是可以混料 !
混料的情況就變得更複雜,
尤其是混纖維,有纖維材質 、使用比例 、纖維長度 、製造時流動造成的方向性問題等等,
講難聽一點,為什麼會有材料批號的管理 ?
因為每批都會有小差異 !!!

所以使用工程塑膠在設計上建立稍微多留點性質規格上的裕度會比較保險。

其他相關介紹:
機械設備上的常用材料
鋁合金
不銹鋼
鑄鐵
軸承鋼

參考網站:

Omnexus Properties
大同天文特殊鋼塑膠中英文名稱對照表
塑膠工業中心(PIDC),以前有很多技術資訊可以檢索查詢,後來已經轉型成資訊是有價值的網站,可惜...
高成好料網:將塑膠分為:一般工程塑膠、高階工程塑膠、絕緣斷熱材料、ESD抗靜電基材四大類,有提供材料單價、加工參考費用等。



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