以實驗方法探討溫度變化對ABS塑膠材料之機械性質的效應及其應用

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研究生：	李明峰 Ming-feng Lee
論文名稱：	以實驗方法探討溫度變化對ABS塑膠材料之機械性質的效應及其應用 Experiment for investigating the effect and application of varied temperature to the mechanical properties of ABS plastic material
指導教授：	葉維磬 Wei-ching Yeh
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 機械工程學系在職專班 Executive Master of Mechanical Engineering
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	89
中文關鍵詞：	材料拉伸實驗、ABS塑膠、冷熱衝擊循環
外文關鍵詞：	Material tension experiment., Cycle thermal shock, ABS plastic
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ABS塑膠具有優異物理特性，常用於資訊業、家電用品、事務機器及汽車零件，因溫度效應造成機械性質的變化導致產品的損壞有密切關係。
本文研究以國喬ABS-D1000A試片在不同溫度作用下，佐以拉伸及尺寸變化之線性膨脹係數等實驗分析材料性質與溫度的關係，在70°~-20°間，每隔10°溫度變化觀察ABS塑膠，在定溫回歸室溫及定變溫下之材料性質的變化，並進一步將其結果應用於改善電視面框的結構設計，以減少面框因冷熱衝擊循環溫度變化所造成的損壞。
由實驗中歸納出材料特性隨溫度變化的相互關係，利用結構改良手法減少溫度效應所造成損害並加以驗證，確保產品品質。實驗數據及範例提供其它產品設計參考並可進一步配合軟體分析建立一個標準資料庫。

The material of ABS contains outstanding physical properties. It is quite popular in the information industry, appliance equipment, mutiprinter and vehicle parts. The damage of ABS products caused by the mechanical properties changed is relevant closely to the temperature effect.
The paper analyzes the relationship between material properties and the temperature, with the ABS-D1000A specimen of Grand Pacific Petrochemical Corporation, under the experiment of Linear-Coefficient of expansion of tension and dimensions change. Between 70℃ and -20℃, inspecting the variation of ABS material in every 10℃. The experiment controls the temperature from specific to room and varies it in every certain degree. In order to reduce the damage of the television frame which was caused by the cycle thermal shock, the test result was finally implemented in the structure design.
The experiment generalizes the relationship between temperature and material properties. The purpose is to minimize the damage from temperature effect by improving the structure design and validate the production quality. The experiment data and examples provide a reference for other products development. Moreover, through the analysis of CAE (Computer-aided engineering) it can be further established as a standard database.
Key work: ABS plastic, Cycle thermal shock, Material tension experiment.

中文摘要----------------------------------------------------I
Abstract---------------------------------------------------II
誌謝------------------------------------------------------III
目錄-------------------------------------------------------IV
圖目錄----------------------------------------------------VII
表目錄------------------------------------------------------X
第一章	      緒論--------------------------------------------1
1-1      前言--------------------------------------------1
1-2      文獻回顧----------------------------------------1
1-3      研究動機與目的----------------------------------2
1-4      塑膠特性----------------------------------------4
1-5      電漿螢幕面板基本作動原理------------------------5
1-6      電漿電視組成及優劣點----------------------------6
1-7      大尺寸平面薄型電視發展現況----------------------7
1-8      本文架構----------------------------------------8
第二章	      產品問題描述及材料性質說明---------------------16
2-1      面框組成方式-----------------------------------16
2-2      產品問題描述-----------------------------------16
2-3      高低溫衝擊循環測試(Temperature shock cycling)--17
2-3-1    高溫效應--------------------------------------18
2-3-2    低溫效應--------------------------------------19
2-3-3    高低溫溫度循環對於電子產品之影響--------------19
2-4      材料的性質與基本理論---------------------------21
第三章	      實驗方法---------------------------------------28
3-1      拉伸實驗---------------------------------------28
3-1-1    測定方法--------------------------------------28
3-1-2    試片準備及拉伸實驗條件------------------------31
3-2      試片尺寸變化量及線性熱膨脹係數測試-------------33
3-3      產品冷熱衝擊循環測試---------------------------33
3-3-1    測試規範--------------------------------------34
3-3-2    測試步驟--------------------------------------34
3-3-3    產品改良驗證----------------------------------35
第四章	      實驗結果與討論---------------------------------42
4-1      經定回溫條件作用的試片測試結果-----------------42
4-1-1    定回溫下拉伸強度測試結果分析------------------42
4-1-2    定回溫下降伏伸長率結果分析（Elongation at Yield）----------------------------------------------43
4-1-3    定回溫下斷裂點伸長率測試結果分析（Elongation at Break）----------------------------- ---------43
4-1-4    定回溫下尺寸變化量----------------------------43
4-2      經定變溫條件作用的試片測試結果-----------------44
4-2-1    定變溫下拉伸強度結果分析（Tensile strength）--44
4-2-2    定變溫下降伏伸長率結果分析（Elongation at Yield）------------------------------------- --------45
4-2-3    定變溫下斷裂伸長率結果分析（Elongation at Break）------------------------------------- --------46
4-2-4    定變溫下尺寸變化量之線性膨脹係數--------------46
4-2-5    定變溫下彈性系數------------------------------47
4-3      電視面框的結構產品改良方式及驗證---------------48
4-3-1    面框尺寸最大變化量----------------------------48
4-3-2    面框結構修改對策------------------------------50
4-3-3    面框再驗證------------------------------------51
第五章	      結論與未來發展---------------------------------77
參考文獻     ----------------------------------------------79
附錄一     專利M262955組合式面板框-------------------------82

                                

1. 李明峰，陳修豪，專利公報名稱“組合式面框M262955。US7,349,040B2.Mar.25,2008。 ZL200420009609.7，2004。
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