Shear-thinning

Shear-thinning 剪切稀化是許多非牛頓流體(Non-Newtonian Fluid, 如熔融的塑膠)所具有的一種物理性質。

牛頓流體(Newtonian Fluid, 水是最常見的代表)其黏度(viscosity = shear stress/shear rate)在固定溫度下是常數值。(其黏度通常會隨溫度之增高而下降)

Shear stress: 剪切應力

Shear rate: 剪切率﹐是指流動的流體橫斷面之速度梯度(gradient of velocity), 亦即速度變化的梯度﹐速度變化愈大者﹐剪切率愈大。

非牛頓流體﹐其黏度在固定溫度下會隨剪切率之改變而變化﹐例如熔融的塑膠黏度會隨剪切率的提高而下降﹐此現象稱之為Shear thinning!

反之﹐另一種非牛頓流體﹐其黏度在固定溫度下會隨剪切率的提高而提高﹐此現象稱之為Shear thickening(剪切稠化!

參考資料:

Moldflow Design Guide

Wikipedia Shear thinning

Wikipedia Shear thickening

Comparative Tracking Index, CTI

Comparative Tracking Index 有人翻譯作”比較路徑指數”, 其單位為伏特, 是指所通電流造成Tracking時之電壓值, 用以量測材料的絕緣能力。

Performance Level Categories, PLC (姑且譯作性能水準)則是另一個簡化的指標, 兩者的關係如下表:

CTI (in Volts)

PLC

Assigned

600 and Greater

0

400 through 599

1

250 through 399

2

175 through 249

3

100 through 174

4

Less than 100

5

CTI之量測方式簡述如下:

50滴, 0.1% 的ammonium chloride(氯化銨)溶劑滴落到3mm厚的絕緣材料上, 在適當的電壓下逐漸產生漏電壓的導通現象, 此導通並在絕緣材表面產生碳跡(Tracking), 紀錄此電壓即為CTI。

參考資料:

  1. UL Standard
  2. Wikipedia

Melt Flow Index, MFI

Melt Flow Index, MFI 國立編譯館將它翻譯作融熔流動指數, 是融熔熱塑性塑膠流動性的指標, 在特定溫度 壓力下, 量測10分鐘內流入一特定半徑及長度毛細管之塑膠重量值, 是為 MFI值。

詳細的量測程序在ASTM D1238中定義, ISO 1133也有類似的定義。

MFI也是分子量的間接指標, 高MFI值表低分子量。又雖然MFI值在測試條件下與熔融塑膠之黏度成反比, 但須記住融熔塑膠之黏度與施加之壓力有關(參考Shear-thinning)

MFI又被稱為Melt Flow Rate, Melt Index, 簡稱為 MFR或 MI。

MFI之量測:

  1. 4至5克的塑膠樣本取入MFI量測儀器, 此儀器有一半徑約2mm之小Die塞入微小的擠出器中。
  2. 材料被正確的置入擠出器中, 以避免其中產生氣泡。
  3. 一活塞置入擠出器中, 用來擠出融熔塑膠。
  4. 塑膠樣本被預熱特定時間(如PE: 190°Cx 5 min, PP: 230°Cx 6 min)
  5. 加熱後, 特定重量被置在活塞上以提供擠出之力量。 (2.16 or 5 Kg等標準重量)
  6. 融熔塑膠流經Die, 經過特定時間(10 min)後量測流出之熔融塑膠重量, 此即為MFI

參考資料:

1. Wikipedia

塑膠料回收比例

Percentage by Weight of Use of Reprocessed Thermoplastic Material (Regrind)

1980 年,UL 即合業界的意見,制訂 UL 746D:聚合材料 — 成品零件 (Fabricated Parts) 安全標準,規定了當時對再生料的使用限制。已經認可的用法是:使用熱塑性 (thermoplastic) 再生料的重量比在25%以下 (熱固性塑膠 (thermoset) 為 0%) 時,不會明顯損害新料的特性,且不需做進一步的檢驗。但當熱塑性再生料使用的重量比超過25%時,必須進行個別檢驗,以確認該材料在主要特性方面符合最低性能表現。

UL 針對熱塑型塑膠料(Thermoplastics)的回收比例, 訂有相關的規定, 簡述如下:

  1. UL 被要求提供有關射出成型之熱塑型塑膠料, 可以使用回收料的最高容許比例的資訊 。
  2. 除非例外載明在追蹤檢驗服務(Follow-Up Service Procedure)之中, UL所容許的最高容許回收料是 25%, 同時此回收料必須是射出成型加工者所產生之可回收廢料(如sprue, runner或未污染之回收產品)。
  3. UL有關回收上限之要求乃基於塑膠業者之建議, 25%回收料不致過度影響產品之性質. 但經驗證較高之回收料比例無礙產品之功能者不在此限。
  4. 若射出成型在最終成品處, 則必須保留回收製造之紀錄, 以供UL之查驗之需。若為採購件則必須有文件申明回收料比例低於25%。

參考資料:

Injection Molding Defects

射出常見的缺陷如下:

  • Blister/Blistering: 起泡
  • Burn Mark:
  • Delamination:
  • Color Streaks:
  • Flash: 毛邊
  • Flow Marks: 流痕
  • Jetting:
  • Sink Mark:縮陷, 通常在局部較厚的區域, 因縮收較鄰近區域嚴重而出現此現象
  • Short Shot:短射
  • Voids: 包風
  • Warpage: 翹曲, 因為射出品縮收的非線性現象, 導致此翹曲現象
  •  

待續

參考資料:

1. Plastic Wiki

UL 746D

1980 年,UL 即合業界的意見,制訂 UL 746D:聚合材料 — 成品零件 (Fabricated Parts) 安全標準。UL 746D 載明有關UL對於塑膠零件使用相關安全標準﹐目前使用的是第六版﹐此標準亦於1988年為美軍所採納。

UL 746D之相關內容﹐可以參考 Table of Contents for UL 746D

參考資料:

1. UL技術論壇

Heat Deflection Temperature, HDT

HDT 一般譯作熱變形溫度,是指某塑膠標準試片在特定負荷下變形量達到某特定量時之溫度,吾人用以定義該材料在短時間下對熱之抵抗能力。一般在較高環境下工作之塑膠零件,需指定較高之HDT材料。

關於HDT之測試方法,在 ASTM D648中定義,讀者可以參考以下的連結網頁。

參考資料: