16.0 绝缘体(Insulation)
16.1 目的:为导体绝缘。
16.2 常用材料一览表,如下:
种类主要用途 代表性产品特性PVC 一般60℃PVC TF……等广泛用于绝缘体,耐臭氧、耐油、耐药性优良,硬度、耐寒性可调整配合,介电常数,散逸因素……等(常数)大架桥(照射,化学架桥)增加耐热性,改变机械强度,耐有机溶剂性,焊接性SR-PVC( 半硬质PVC)有比较良好焊接性架桥有照射、化学、温水、空气架桥,以电子照射(X-ray)效果最好 耐热PVC75℃,80℃,90℃,105℃ UL1007,1015,SVT……等;
SR-PVC 80℃,90℃,105℃ UL1061……等
架桥PVC 125℃ UL1429,1430……等
PE 75℃,80℃同轴线,PE分为中高低密度PE、架桥、发泡PE。一般电气特性良好(如介电常数……等)机械性、耐药性、耐溶剂性良好,对直射日光、紫外线性不良,及有热变形缺点,广泛用于高压线(绝缘性良好),通信用线,发泡目的在改变介质常数进而改善衰减等电气特性
架桥PE 90℃
发泡PE 80℃ UL1354同轴线等
氟塑料 PTFE 260℃耐温度性(-70~+260℃)有良好的电气特性(比PE好),电气特性、不燃性、耐药品性良好,可用于薄皮膜押出,高价、高品位电线,价格高,专用押出机,比重高,硬、耐屈曲性不良
PFA 250℃
EFP 200℃ UL1330,1332……等
ETFE 150℃ UL1829,1828……等
PVDF
PP(或发泡PP)80℃介电常数小,亦有发泡PP常用于传输信号线等;Elastomer弹性体 Polyester系聚脂系列耐屈曲疲劳性良好、弹性佳,用于曲线绝缘或机械人线缆外被,硬度等级低时(软)体积抵抗低绝缘性不良,押出时必须先干燥;Polyolefines聚烯烃类,比重0.9以下,电气特性良好,有适度的弹性及耐燃性,常用于橡胶绝缘类之机械人用线之绝缘材料;天然橡胶(NR)天然橡胶绝缘线60℃,电气、机械、低温柔软性良好、耐热性、耐油性差,可燃的Silicone橡胶耐温度环境性,耐候性,电气特性良好,机械特性耐磨性差.
备 注 绝缘材料使用按场合应选择,最低体积抵抗在1015Ω以上
18.0 塑料的基本性质
18.1 塑料的物理性质
18.1.1 比重(density)
比重是指物质密度与水密度的比值,所谓密度是指单位体积的重量。比重的测定可依ASTM D792水中置换法得。
18.1.2 吸水率
吸水率是测定塑料吸水份的程度,测法是先将样品烘干后称重,浸入水中24或48小时后,取出再称重,计算重量增加的百分比,即为吸水率,一般吸水性太大之塑料材料,易影响机械强度与尺寸稳定性,如Nylon或PET即是典型之例子。
18.1.3 透气率(Permeability)
透气率是测定塑料膜或塑料板气体穿透难易的程度,可依ASTM D1434的方法测定得。此在包装用途上是一项重要之物性指针。
18.2 塑料的机械性质
18.2.1 抗张强度及伸长率(Tensile strength; Elongation)
抗张强度(又称抗拉强度)是指将塑料材料拉伸到某一程度(如降伏或断裂点)所需力的大小,通常以每单位面积多少力来表示,而其拉伸的长度百分比即为伸长率。此项测定可依 ASTM D638之方法测试之。
18.2.2 弯曲强度(Yield Strength)
弯曲强度又称折曲强度,主要为测试塑料抗弯曲的能力,可依ASTM D790的方法测得,而常以每单位面积多少力来表示,如kg/cm2。其测法如下图所示,将一ASTM标准试片,两端支撑起来,中间逐渐增加外力,可测得其最大承受之弯曲强度。
18.2.3 弯曲弹性率
将塑试片弯曲时(测法如弯曲强度),在其弹性范围内,单位变形量所产生之弯曲应力称为试片之弯曲弹性率, 一般弹性率越大,表示该塑料材料之刚性越好。
18.2.4 冲击强度(Impact Strength)冲击强度是指塑料受外力冲击时,所能承受的最大能量。ASTM D256中是lzod及Charrpy冲击强度测试法为常见之测试方法,其中又以lzod最为普遍,其测试方法如下图所示:
18.2.5 硬度(Hardness)
一般塑料的硬度最常用ROCKWELL(洛式硬度)及SHORE(萧式硬度)两种测试法来表示。其中SHORE D 则用来测定较硬之塑料,如一般之泛用塑料及部份工程塑料,而多数之高性能工程塑料或较硬之工程塑料,则需用 ROCKWELL来测定之。
18.3 塑料的热性质
18.3.1 热变形温度(HDT)
最常用的之热变形温度测定法为 ASTM D648 试验法,其测定方式是使试片在一定压力及一定温度下,弯曲到一定程度时的温度。热变形温度显示塑料材料在高温且受压力下,能否保持不变的外形。若考虑安全系数,短期使用之最高温度应保持低于热变形温度10℃温度左右,以确保不致因测试致使材料变形,热变形温度之测试装置如下图所示:
18.3.2 长期耐热温度
长期耐热温度是指塑料材料在长时间使用之耐热性,依UL之规定,塑料材料长期使用温度是指塑料材料曝露在高温下,须达数万小时,物性减半之温度。如UL746规定之长期耐热温度之曝晒时间为105小时,约相当于11年之久。五大泛用工程塑料纯树脂与填加30%玻织之热变形温度及UL长期耐热温度比较
种类 HDT with 30 wt % GF(@ 18.6kg.cm2) UL 长期耐热温度 ℃Pure resin UL 长期耐热温度 ℃with 30 wt % GF
PBT 210 120 140
Nylon 200 105 115
POM 163 80 100
PC 145 110 130
MPPO 140 100 110
18.3.3 耐焊锡性
由于许多电子、电气零件必需借由焊锡来固定在印刷电路板上,而焊锡之温度相当高,例如:蒸气相焊接或红外线焊接时,流动焊锡温度均高达270~280 ℃,因此,应用于此方面之塑料材料,必需在此温度下,可持续耐45秒至75秒之耐热性,否则材料变形将致使零件松动,脱落之异常现象。
18.3.4 熔融指数(Melt Index , MI )
熔融指数简称MI,是一种表示塑料材料加工时流动性的数值。其测试方法是使塑料粒在一定时间(10分钟)内,一定温度及压力(各种材料标准不同)下,被融化之塑料流体,通过一直径2.1mm圆管,所流出之克数。其值越大,表示此塑料材料之加工流动性越佳,反之则越差,最常使用之测试标准为ASTM D1283。
射出加工一般都倾向使用MI值较高(>7)的等级﹔而吹瓶、押出加工则会使用较低MI的等级(200
聚丙烯 136~185
低密度聚乙烯 135~160
尼龙-66 130~140
ABS 50~85
PVC 60~80
PC 10~120
环氧树脂 45~120
三聚氰胺树脂(+α纤维素) 45~120
18.6.4 电磁波干扰(Electro Magnetic Interference , EMI)遮蔽性
由于电子、计算机、电机及通讯业的蓬勃发展,在我们日常生活的环境中充满来自各类电子或电机产品所产生之电磁波,对某些精密电子或通讯设备而言,相当容易受干扰。绝缘性良好之塑料材料可为电磁波所穿透,并不具备电磁波遮蔽能力。因此,要求符合EMI遮蔽效果之电子、计算机、电机或通讯设备,其使用之塑料材料就必需具有EMI遮蔽效果,也就是必需具备导电性。
使塑料材料具备导电性之方法有下列几种:
a.导电性表面处理:如涂装导电材料,电镀及真空蒸煮等方法
b.导电性材料掺合:如加入金属粉未、碳黑、金属纤维等导电
c.导电性高分子合成:如Polypyrole等
导电性塑料材料依其表面电阻系数高低可分为三种不同的应用:
d.EMI遮蔽应用:表面电阻系数小于102Ω/sq
f.静电消散应用:表面电阻系数在102~106Ω/sq
g.抗静电应用:表面电阻系数有109~1013Ω/sq