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/ _2 w5 j, j* b1 Q/ g/ _- E$ N塑膠隨處可見,幾乎每種產品都會使用到它。然而由於成型塑膠製品 (molded plastics) 的特性,會影響消費性產品的品質及安全,因此改變這些特性的因素就成為極為重要的研究對象。本文重點在說明塑膠產品的成型製程中,使用次料對於塑膠製品的特性有何影響,及成型者在使用塑膠次料時的須知事項。; r2 Y& j) s, Y
塑膠次料 (regrindmaterials) 與新塑料 (virginmaterials) 的混合比例,對電子電機設備的塑膠零件性能影響甚鉅。UL公司已與相關業界合作,發展出新的標準及測試方法來確保使用次料的安全性。. @- C, I1 Q7 p
何謂次料? 4 i% e" |! ?0 v+ C4 Z
次料包括渣滓或切碎的溢料 (flash)、流道結塊 (runners)、溶渣及無污染癈棄零件等,由製造商廠內成型者在初次模型製程中所產生的物料。這些次料碾壓成更小的材料後,與新純料混合再利用。我們這裡所說的次料,不包含經過化學再製或化學再聚合的材料,或大批買進並由另一家公司使用的次料;我們的次料只適用於同一家製造商的工業廢料 (用前癈料)。; I* Z2 y; B, Q3 G7 w% k/ w
使用次料是為了節省成本並達成環保的目的。* D& k+ F$ [% A9 w9 L( {# C. S
次料的使用有何限制?
6 R( {+ e0 t; k. \9 i1980 年,UL 集合業界的意見,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。* f0 T' ^7 Z' |& z
增加次料比例對塑膠特性有何不好影響?
% S* t, U/ X* W- b; i4 [+ x與新料混用的次料比例提高,將會嚴重劣化合成零件的機械特性。
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6 c& U& \5 E( u- a- `% Q- z: }" P圖 1 顯示新料中熱塑性次料比例增加的結果。在超過某個臨界值後,合成材料的特性即開始劣化。當我們使用設備裡的塑膠零件,劣化作用將會造成危險。因此,只要是機械特性很重要的應用產品,當新料中的次料比例增加時,其安全係數就會降低。" T) |1 j3 K% V
塑膠原料已日趨普遍運用到許多應用產品,其包含下列情況:" I/ o1 |$ n4 e, H2 O# ?4 }2 a
機械裝載 — 工程應用1 c; d( ^* j$ q- F/ O: \/ a
接接觸傳輸電流的導體8 ?9 M: F7 Q) g! r. ~1 h3 h
暴露在紫外線、濕氣、化學品及高熱環境等
& j9 a1 r2 r. u$ |$ [) c% s/ x對這類應用產品而言,強度、耐衝擊性、軟化溫度 (softening temperature)、光透明度、絕緣及戶外氣候 (weatherability) 等都是非常重要的特性。某些材料的分子量對上述多項特性有很大的影響力。次料因在成型過程中經過多次高溫處理會產生斷鏈作用 (chain scission),其分子量會比純料低。大體而言,純新料與次料的混合物之平均分子量會低於 100% 的新料。因此,太多的次料會對材料的特性產生負面作用。
7 [( \9 {' |3 U) I+ p次料比例如何影響塑膠零件性能的範例說明 — 電線與電纜
6 u+ m; Y& E) A5 S0 g& `, G# M/ y8 e為說明上述理論,在此以電流傳輸導體 — 電線與電纜 — 所使用的塑膠絕緣材料為例。( M8 M6 i2 w: l9 v- ]9 s5 o) _
電線及電纜的塑膠絕緣材料所要求的特性是% o: c/ Y3 m- d/ S1 V9 V
可支撐導體的良好機械強度。8 i+ E; i/ b% ~' v/ i
良好的絕緣特性9 O6 I, Q' \4 ~; U9 a0 [
良好的耐磨特性 (tracking resistance) 1 p' U F$ t" C, \' l/ z
次料因分子量低,故在上述特性之性能表現會比純新料差。而導體上使用再生料的絕緣材料,其特性也會劣於 100% 新料的絕緣材料。
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2 B/ [9 j% p0 w+ h' X. |; G圖 2 說明機械特性和分子量的相關性。分子量較低的材料會很快喪失其強度,嚴重時更會斷裂或產生裂縫。受到這種損害的絕緣材料,會造成導體暴露於外,進而可能引發火災、電擊或其他傷害事件。; k+ ?) N* B* B! @" K9 `2 B. Y
此外,塑膠料品如經纖維強化處理並重覆與新料混合,也會劣化材料的特性。用以強化特性的長玻璃纖維,每經一次再利用流程,就會機械性地斷成更短的纖維,而減弱了最終成品的強度。其後果是,此塑膠零件的性能將降到不能接受的水準。) R9 w r4 J6 F3 B2 ~7 m4 e
UL 建議如何使用再生料?
5 f9 k4 B: {+ ?" a熱固性塑膠 (thermoset)、熱塑性彈性聚合物(thermoplastic elastomers) 及回收塑料 (recycled material) 不可使用次料。
* t. t! b* x) W' { c% v8 G m1 B0 b. f至於其他應用,UL同意,在同一個模具工廠、同等級的熱塑性新料下,次料重量比不超過 25% 時,不必再行測試。次料重量比超過25%,UL即要求執行特別測試,其中包括相關的性能檢驗測試如強度、耐衝擊性、軟化溫度、燃燒性、引燃性 (Ignition)、漏電電痕 (Tracking) 及長期老化測試。有關次料重量比超過25%但能通過認證的資訊,請瀏覽網站:ULiQ?for Plastics。
2 A) m8 o0 f/ T* G6 P: J6 E此外,UL 的追蹤檢驗服務 (Follow-Up Service) 人員會確認塑膠料品的成型系統主要控制項。此系統在保障再生料的安全使用、色料 (colorant)、阻燃材料 (flame retardant)、脫模潤滑劑 (mold release lubricant) 及其他可能影響塑膠特性的添加劑。) }1 R0 L$ I- ]/ z- G( F/ q
UL 的現場檢驗專員 (Field Representatives) 則根據 UL 模具產品追蹤服務計畫,持續與製造商共同作業,在定期拜訪製造商時,確定製造商符合次料的重量比規定。: c W) r/ F" d7 ~) y( s; ~# b
成型人員使用次料時應做什麼?
" q4 \" F6 R3 j' T% Y& [使用熱塑性次料的重量比必須低於 25%, 但 UL 已驗證可以使用更高比例的情形則為例外 (參見下一項)。 - S2 D3 G8 `' ]! ?8 S8 ?4 F3 [/ z
如必須使用 25% 以上的熱固性次塑料,只能使用網站ULiQ? for Plastics中已經獲得認證的較高次料比例的塑膠料。
" ^ g5 V: @4 U6 v0 \6 A j7 \, a0 t不要使用任何一種熱固性塑膠、熱塑性彈性聚合物、或回收再用材料的次料。! p! j6 W" Z3 q3 B5 k/ U
處理廢料時即應馬上磨碎,或將廢料裝入密封的容器中,以避免因材料表面產生靜電荷而受到灰塵的污染。不要使用清理過的 (purged) 次料。
( c# }! {+ W' i! i, N最終產品製造商使用次料零件時應注意什麼?7 M' W: u( p; X* m1 J5 E
如果次料零件的成型地點即最終產品的生產地點,為符合 UL 追蹤服務 (UL Follow-up Service) 的要求,製造商應保留進料和生產用量紀錄,供 UL 檢驗專員計算次料的使用比例。, r2 w) }. f7 r3 P
如果成型零件來自外部,且此外部供應源不屬於「UL 追蹤服務計畫」的服務對象,此時製造商應準備一份合格完工證書 (Certificate of Compliance, C of C)。UL 追蹤服務計畫的現場服務專員將檢驗合格完工證書中的料比例資料。該資料應宣告,製造商驗收的熱塑性成型零件的料重量比未超過 25%。UL檢驗專員也將參考一份向成型部門下採購單的採構需求書。而在每次出貨的文件上應具載合格 (conformance) 聲明,且這份文件必須能追蹤到所運交成型零件的個別批號。所有檢驗資料的格式,應採用一般公認的商業實務,並讓 UL 檢驗專員能夠理解。資訊科技設備製造商請瀏覽網站:ul.com/ite/regrind.htm,本站概述了與資訊科技設備業有關的熱塑性次料的問題。 |