PC塑料技术手册.docx
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PC塑料技术手册
PC塑料技术手册作成：
胡三本
1、何谓PC
2、PC物性
3、PC塑料射出成型
4、PC塑料在车灯上的应用
5、PC灯壳之耐候认证
六、其它注意事项
1、何谓PC：
PC为Polycarbonate之简称，中文名为聚碳酸酯；其结构如下：
CH3
OCOC
nn＝85~130
CH3
PC为有机高分子材料，其制造方法有溶剂法（又称光气法）和熔融法
（又称酯交换法）。
前者是在酸结合剂及溶剂的存在下，对BisphenolA灌
进光气（COCl2）而起界面重聚反应合成的。
酸结合剂有使用Pyridine而
在非水系反应之Pyridine法和使用碱液的碱水溶液法，后者较具经济性
。
制造技术上BisphenolA的纯度，分离精制工程中的不纯物去除法以及
溶解于溶剂中的PC分离技术等都需费一番心机。
在工程上也有采取连
续法，藉此减低BisphenolA使用量等改善方案，最近的趋势则倾向于为
节省能源的工程改良为主题。
用溶剂法的制品，可合成的分子量范围广
泛，品质良好；因此熔融法的生产方式已渐渐被淘汰。
2、PC物性：
1.PC在工程塑料中算是性质平衡的树脂，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
耐冲击性
耐热性
透明性
尺寸精度
尺寸安定
难燃性
耐候性
无毒性
电气特性
轻量化
绝缘化
一体化
安全化
生产性
降低成本
联结器
○
○
○
○
热硬化性树脂
○
继电器盖
○
○
○
铁板、AS树脂
○
吹风机壳套
○
○
○
热硬化性树脂
○
○
○
船用灯身
○
○
○
炮金
○
○
汽车车门把手
○
○
锌模制品
○
○
○
照相机零件
○
○
铝模制品
○
○
○
○
电动工具壳套
○
○
○
○
铝模制品
○
○
○
○
仪表用玻璃
○
○
玻璃
○
钢盔
○
○
FRP
○
○
○
人工透析零件
○
○
○
PVC
○
奶瓶
○
○
○
玻璃
○
○
○
2.TYC使用PC之物性：
厂牌
物性
单位
住友303-10
（PC透明料）
奇异LS2-111
（PC透明料）
陶氏330
（PC+GF30﹪）
比重
------
1.2
1.2
1.42
吸水性
%
0.15
0.15
------
模收缩率
%
0.5~0.7
0.5~0.7
0.1~0.3
全光透过率
%
90
89
不透明
熔流指数
g/10min
10
11
6.5
引张强度
kg/cm²
720
630
1000
延伸率
%
130
100
------
弯曲强度
kg/cm²
980
950
1300
弯曲弹性率
kg/cm²
25000
24000
66000
IZOD冲击强度
kg.cm/cm
91
87
14
热变形
温度
荷18.6kg/cm²
℃
136
132
142
荷4.6kg/cm²
148
138
------
线膨胀系数
10-5㎝/㎝-℃
6.8
7
------
燃烧性（UL–94）
------
V-2
V-2
V-0
3.冲击特性：
PC的耐冲击性在所有工程塑料中特别高，不过冲击性也会因加力
方法或应变速度而显示不同的行动。
另外，破坏状态中也有延性破坏
及脆性破坏之分，影响这些差异因素是分子量、温度、角隅弧度、厚
度、添加物、裂化等。
当分子量达2.0×104以下时冲击强度会大幅降低，在这以上则逐渐
上升；到2.8×104~3.0×104达最高点，此分子量用于钢盔等需要高度耐
冲击性的制品（灯壳用之PC分子量约2.0×104左右）。
当改变缺口先
端的弧度时就会对强度产生很大的变化；角隅弧度的影响亦则角隅部位
的应变速度的改变，弧度愈小破坏部位的应变速度则增大而移向于脆性
破坏；另一方面角隅弧度的影响也与分子量有关，分子量愈小缺口感也
升高，弧度的影响增大。
关于厚度的影响，在平板落球冲击试验上并没
有明显倾向；但在附有缺口的Izod冲击试验上，当厚度到5~6㎜以上
则会发生脆性破坏。
在低温时影响冲击强度愈大，亦则分子量愈大低温
耐冲击特性愈好，在室温显示脆性破坏的低分子量材料，在高温时会显
示延性破坏。
添加物是对PC的耐冲击性发生莫大影响的因素，通常用
颜料、可塑剂、紫外线吸收剂、离型剂来做添加物时，其含量超过某一
程度，冲击强度就明显下降；因此，添加物的添加量多半考量与冲击强
度的平均上来决定。
4.光学性质：
PC在工程塑料中以透明性凸显而被应用于特种方面；尽管之前就
有PMMA，但从冲击强度、耐热性、尺寸安定性来看，PC是一种更
佳的高级透明材料，其用途已扩至光学用。
PC在不含紫外线吸收剂时
会吸收280~290nm；对于可见光线通常可达80~90﹪之光线透过率（与
厚度有关）；对于红外线部分，则厚度达5.0μm以上就几乎不透过。
PC
的折射率约1.58，比PMMA（1.49）大，更适合于透镜的设计。
PC会被
290nm之紫外线作用发生光氧化反应而劣化，劣化现象从表面开始，
引发变黄，切断主链而引起分子量降低、架桥、产生凝胶等各种化学
构造的变化，继而引起机械强度和柔软性的降低，终至龟裂；因此，
添加紫外线吸收剂可把劣化现象抑制至相当程度。
TYC用于车灯灯壳
之PC，因需要长时间暴露在户外，使用之原料规格皆有添加紫外线吸
收剂。
5.应力龟裂性：
当PC超过一定水准之应力就产生龟裂。
界限应力与分子量有关，
分子量为24000以上时为300㎏/㎝2，分子量为22000以上时为200
㎏/㎝2。
因此假如残留应力或箍模部应力在这界限应力以下的话就不致
于产生裂痕；不过也有例外：
A.在成型过程中材料分解裂化而分子量降低至20000以下时界限
应力会极端降低。
B.有缺口或焊接部分。
C.在化学环境中使用（通常以环境应力龟裂表示）。
PC在实用上以C的情形问题较大。
因为产生裂纹的情形不仅是一般的
有机溶剂，而与油类、接着剂、橡胶迫紧、PVC接触时，即使在应力
不大时也常发生裂纹事故。
原因多半是这些材料所含添加物引起的；
问题是添加物的种类一般并没有公开，因此预测就显得极为困难。
6.尺寸安定性：
尺寸安定性的概念中应包括吸水膨胀、热膨胀、热缩收、蠕变变形
等。
比起结晶性塑料（PA、PBT、POM），非晶性PC塑料的尺寸安定性
是特别优越。
PC因吸水而产生的尺寸变化为0.02﹪（㎜/㎜）；热膨胀率
与一般塑料大致相同；热缩收率在120℃处理时约0.1﹪左右；成形缩
收率（模缩收率）为0.5~0.7﹪。
3、PC塑料射出成型：
1.成型机的选择：
PC是一种高粘度塑料，因此在选择成型机时要注意下列事项：
A.为防止因材料滞留而烧焦，螺旋最好用不附逆流防止环的，喷
嘴则用开放型。
B.以往箍模力的计算都用P＝350~500㎏/㎝2×S（S为投影面积）公
式；随着高压射出的趋势，选定成型机宜采用比上式高之压力。
C.射出率愈高愈适合薄制品。
最近成形条件趋势倾向多段控制或死循环控制，多段控制的项目包括射
出速度、射出压、背压、螺旋转数等；死循环控制应包括实际造成制品
的模具的控制。
其它的特殊成形机有喷孔式射出成型机、超高压成型机、射出压
缩成型机；喷孔式射出成型机使用PC时即使材料未干燥也可以顺利
成形。
使用超高压成型机成形PC制品时，成形缩收会减少；射出压
缩成型机则适合厚成型品及不要有光学歪形的成形品。
2.成型条件：
PC的成型温度最高限制为320℃，但高速成型时常有330~340℃
的高温出现；模具温度，只要厚度薄而均一，在60℃以下的低温也可
顺利成型，但若要减少成型内应力，模具温度最好提升至100~120℃
以上。
成型时的材料劣化主要有因水份存在引发的水解、因氧气存在而
引起的氧化分解、因加热而引起的热分解，这些因素在成型过程中相
互交错进行，情况复杂。
成型上的有关因素是原料的预备干燥、成型温
度、滞留于料管中的时间、背压、螺旋转数等。
PC原料的预备干燥只
要严守干燥条件（120℃×4~5小时以上）应无问题；但在使用回收料时
容易发生干燥不充分而诱起水解劣化。
成型温度与滞留于料管中的时
间相关联，成型温度在300℃以下滞留于料管中的时间可达120分钟，
若成型温度在320℃滞留于料管中的时间勿超过30分钟。
背压及螺旋
转数则与供料处一方的空气带入或挥发成分的脱气有关，提升背压而
降低转数则可提高脱气效果并防止因氧气引发的焦烧现象。
成形变形可分为定向变形和在玻璃转移温度以下发生的变形（冷却
变形）。
定向变形是分子主链在保压过程中定向而产生的，肉眼可以看
出光弹性条纹；冷却变形与分子链接合角或结合间隙等变形有关，浸
渍于有机溶剂时看到的龟裂就是由冷却变形引起的，可用120℃回火处
理即可解决。
定向变形在透镜等光学用途是一种障碍；树脂温度愈高保
压愈低定向变形愈少；低分子量的材料所成型的制品定向变形愈少。
冷
却变形之影响因素有模温及保压，模温愈高保压愈低冷却变形愈少。
3.品质管制：
不论如何测试已成型的完成品品质，都不是根本解决的方法，毕
竟从设计阶段就开始检讨及讨论测试的方法较重要。
PC塑料之缺点
包括耐温水性、耐碱性、耐有机溶剂性、耐疲劳性，故在设计时就要
考量角隅弧度及结合强度等，另外亦须检讨材料、成型机、模具、成
型条件等因素。
试作时（非量产后）PC的品质评鉴方法有：
A.测定分子量（黏度平均分子量）。
B.耐冲击试验。
C.外观检查。
D.溶剂浸渍试验。
E.成型品之环境加速试验。
F.装配作业试验。
G.完成品环境试验。
量产阶段常发生的问题：
A.因材料批号、成型机、模具品号而产生的变动。
B.长久成型时模具温度的变动、料管内死角的材料滞留焦烧。
C.因使用回收料而产生的劣化。
D.因作业者不同而发生的偏差。
4、PC塑料在车灯上的应用：
1.透明件：
A.灯壳：
（Lens）
PC塑料用于头灯、雾灯、角灯灯壳上，主要是利用PC的
高透明度（厚度3㎜时，可见光穿透率约88~90﹪）、高耐冲
击性（有缺口的Izod冲击强度达80㎏-㎝/㎝以上）、高热变形
温度（荷重4.6㎏/㎝2时达135℃以上），在造型上可较流线形
的设计（玻璃灯壳很难达成）。
应用于头灯灯壳的PC塑料，一般使用透明无色的新料，且
是有添加紫外线吸收剂的新料（例如奇异PC-GE111C、住友
PC-JY30310C）；射出成必须做回火处理，以消除成型时的残
留应力，回火条件为将成型品放置120℃之环境下2小时以上
（低于HDT5~10℃×4~8小时为佳）。
用于头灯之PC灯壳必须在其表面Coating一层较硬的树脂，
保护材质较软的PC免被刮伤及溶剂的侵蚀。
此层树脂之加工
可分Thermoset及UVcuring涂料，效果以UVcuring较佳。
B.内套：
（InnerLens）
PC塑料用于内套上，必须注意耐热及色度问题：
a.耐热问题：
若后灯或角灯之内套为杯形，则须注意其内壁
受热状况，受热因素有杯形内空间或尺寸、灯泡之瓦特数
、该灯泡之功能（方向灯、煞车灯、倒车灯等）、灯泡（丝）至
内套距离、内套本身是否有散热设计（灯泡上方的内套开孔）
等。
若后灯或角灯之内套为板形（有鱼眼或花纹者），受热状
况较杯形者低。
不论但若杯形或板形内套，其受热温度勿
超过140℃（新料），否则将可能导致变形。
b.色度问题：
PC塑料用于内套都须染色（本色除外），方向灯为
琥珀色，煞/行车灯为红色，头灯、倒车灯为白色；正规车及
改装车灯种若须通过法规认证，其颜色色度要符合色度法规
标准。
各种颜色色度范围如下：
（x＋y＋z＝1）
地区
颜色
SAE
ECE
JIS
琥珀色
y＝0.39
y＝0.79－0.67x
y＝x－0.12
y≧0.398
y≦0.429
z≦0.007
y≧0.398
y≦0.429
z≦0.007
红色
y＝0.33
y＝0.98－x
y≦0.335
z≦0.008
y≦0.335
z≦0.008
白色
x＝0.31
x＝0.50
y＝0.15＋0.64x
y＝0.44
y＝0.38
y＝0.05＋0.75x
x≦0.500
x≧0.310
y≦0.440
y≧0.382
y≦0.150＋0.64x
y≧0.050＋0.75x
x≦0.500
x≧0.310
y≦0.440
y≧0.382
y≦0.150＋0.64x
y≧0.050＋0.75x
2.不透明件：
A.副反射镜（RS）：
PC塑料用于RS上，大部份皆须要真空铝蒸镀：
若整个RS都
要蒸镀，则选用黑色PC塑料较佳；若RS只有部份要蒸镀，即
从外观可以看到原素材颜色者，则须按照KD件颜色，对照现有
PC色板，选取适当颜色料号成形，以免产生色差客诉。
PC塑料用于RS上，真空铝蒸镀时须注意外观品质（因有RS的灯
具，其灯壳大多为无花纹之透明灯壳）、真空底漆的耐热程度。
B.反射镜（R）或底座（B）：
PC塑料用于R或B上，若须保留背面颜色者或不须真空铝蒸镀
者（如侧面标示灯或改装车灯等），则按照KD件颜色，对照现有
PC色板，选取适当颜色料号成形，以免产生色差客诉。
5、PC灯壳之认证：
PC塑料用于户外件时，若有安全虞虑（像车灯）就须要有耐候认证：
A.SAE：
根据SAEJ576C法规之耐候测试规定：
将被测物（该被测物
可以为没Coating的试片，也可以为有Coating，有Coating者
须注明Coating涂料厂商及涂料规格。
PC试片厚度分别为1/4、
1/8、1/16inch）分别置放于美国高温高湿的Florida州及高温干
燥的Arizona州之户外向南方45O角摆放，历经三年的风吹日
晒雨淋后，量测试验前后之差异。
量测项目有：
（a）Appearance：
测后外观不得有龟裂、剥落等严重异常现象。
（b）PercentLuminousTransmittance&
PercentChangeinLuminousTransmittance：
比较三年耐候测
试前后，全光（380nm~780nm）穿透率的改变程度。
（c）ChromaticityCoordinates（CIEIlluminantA）：
以CIE标准A
光源量取测试前后之色差。
（d）TransmissionHaze：
模糊度的改变。
若上述测试结果皆能符合检验规格，则会将该PC的生产工厂
、商品名称、材质、规格编号、颜色，登录在AMECA之手册
中；若有Coating，则Coating涂料厂商、涂料规格编号、地址
亦一并登录其中。
以使用者立场（如TYC），只须查阅该手册，
即可轻易得知哪些PC塑料搭配哪些Coating涂料之认证。
B.ECE：
根据ECEReg.57法规，使用塑料材质灯壳之灯具，须做下列之
测试：
（a）耐温度循环：
下列条件做5个循环
（i）40±2℃及85~95﹪RH×3小时
（ii）23±5℃及60~75﹪RH×1小时
（iii）-30±2℃×15小时
（iv）23±5℃及60~75﹪RH×1小时
（v）80±2℃×3小时
（vi）23±5℃及60~75﹪RH×1小时
试验前后之配光值差异不得超过10﹪。
（b）耐大气射线：
将试品置于相当于色温5500OK及6000OK
下（用滤光片降低低于295nm及高于2500nm之辐射），照射
总能量为4500±200MJ/m2；照射期间并以23±5℃蒸馏水
喷洒（喷5分、干25分循环）。
试验后之样品不得有破裂、变形等异样；透光率差异（Δtm）不
得超过0.020。
（c）耐化学药剂：
以体积比混合正-庚烷61.5﹪、甲苯12.5﹪、
四氯乙烷7.5﹪、三氯乙烯12.5﹪、二甲苯6﹪之溶剂涂抹于
试片上10分中（施压50N/m2）。
试验前后之光量分布变异（Δdm）不得超过0.020。
（d）耐清洁剂及烃化物：
将试品加热至50±5℃，涂抹99﹪蒸
馏水与1﹪磺化月桂酸混合物5分钟，再加温至50±5℃
干燥，再以湿布擦净。
原试品再以正-庚烷70﹪与甲苯30﹪
（体积比）涂抹。
透光率的变异量（Δtm）不得超过0.010。
（e）耐机械破坏：
用直径1.3㎜喷嘴之喷枪，压力6.0~6.5bars，
流速0.24±0.02L/min之砂浆（Mohr硬度为7的硅砂，粒径
大小为0~0.2㎜与水混合比：
每升水加25g硅砂）喷于试品
上，喷嘴与试品距离380±10㎜，被喷面直径170±50㎜。
试验前后之透光率的变异量（Δtm）不得超过0.100，光量分布
变异（Δdm）不得超过0.020。
（f）涂装附着力测试：
在涂装表面20㎜×20㎜的地方切割成
2㎜×2㎜之方格，在周温23±5℃及65±15﹪RH用测试胶
带以2N±20﹪之力量粘贴在方格上5分钟，放置10分钟后
，以1.5±0.2m/sec速度，90O角撕开。
方格损伤不得超过15﹪。
（g）其它尚有整灯Test，在此不详述。
6、其它注意事项：
PC塑料为非结晶性工程塑料，具有高透明度、高冲击强度、高耐热性、
无毒性、耐燃性等优点，故常被应用在医疗设备、光学仪器、汽机车部
品、电动工具壳套、电子产品、采光屋顶或墙板、较高级的日常用品；
PC塑料之用途虽然广泛，但在使用上仍需注意：
1.价格：
PC必竟是工程塑料，其单价当然比泛用塑料（如PP、PE、PS、
PMMA、ABS、PVC等）贵很多，若泛用塑料之性能即可适用时
，就不需要使用PC料。
2.缺口冲击强度：
虽然PC塑料的冲击强度是所有塑料中最高的，但随着
抽色、射出成形等加工，颜料、染料的添加，多次熔融而造成
平均分子量下降，影响其冲击强度；尤其是有尖锐缺口的成形
件，冲击强度就不能与无缺口的新PC料成形件同日而语。
3.硬度：
PC塑料的Rockwell硬度为R -108或M-80（PMMA约为M-95），
只要碰触到尖硬的物体，即可能被刮伤，甚至手指甲就会有刮痕
；故PC的成形件不可以重叠放置，以免造成不良，尤其是用于
光学类的车灯无色灯壳。
4.残留内应力：
前面有提到应力龟裂性，此处再次强调射出成形时、后
加工所造成的残留内应力破坏及防止对策和检测方法。
A.PC为非结晶塑料，没有明显的熔点，粘度大，射出成形时若
没刻意留心操作条件，成形品的残留内应力将大增，解决方
式有：
（a）.模具设计、开发前，先做塑料模流分析之仿真。
（b）.射出成形时，增加塑料熔融温度，降低射速、保压，提高
模具温度，会增加成形CycleTime。
（c）.素材回火（annealing）：
回火可以缓和内部应力；在不引起
成形品变形的温度（HDT）以下10~15℃，加温2~3小时，
即可达到降低内应力的效果；需注意回火炉内温度分布的
均温性。
B.热板加工的灯具亦会造成残留内应力，解决方式有：
（a）.灯壳与底座素材试组合之间隙要小，不要有翘曲，热板加
工时熔料要平均，结合时压力不要过大。
（b）.另一方法为回火，回火时要注意灯壳与底座是否同为PC
料，方可比照A之（c）。
C.应力检测方法：
有偏光镜法（非破坏性）及溶剂法（破坏性）：
（a）.偏光镜法：
使用两片偏光镜相互交叉置于无色透明灯壳上
方，利用光程差原理，可看出残留内应力的分布状况。
（b）.溶剂法：
不论是透明件或不透明件，此法皆可检测出来；
根据日本资料，可用正-丁醇与四氯化碳不同比例的混合，
检测出残留内应力的大小：
NO
溶剂混合（体积比）
残留内应力
（㎏f/㎝2）
正-丁醇
四氯化碳
1
1
0
136
2
2
1
104
3
1
1
84
4
1
1.5
68
5
1
2
48
6
0
1
42
注：
有机溶剂皆有毒性，四氯化碳尤其甚者，需小心。
例如：
有一PC成形品欲测试残留内应力，以NO：
2之溶
剂浸渍（或涂抹）没有异样，而以NO：
3之溶剂浸渍
（或涂抹）产生龟裂，则表示该成形品之残留内应力
为84~104㎏f/㎝2。
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