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塑料材料CMF的最全面認識

棒球比分lob www.nufve.com.cn 新聞資訊發布于:2019-08-27作者:棒球比分lob

設計基礎材料——塑料


“材料的美感分為三類:原始狀態的美;再次創造的美;再次組合的美。材料本身是沒有感情色彩的。它的原始色彩,給予人感情的導視。材料本身只有功能性?!?/span>


塑料概述


塑料是指具有塑性行為的材料,所謂塑性是指受外力作用時,發生形變,外力取消后,仍能保持受力時的狀態。塑料通常由樹脂和輔助添加劑組成,樹脂約占塑料總重量的40%~100%。
塑料的基本性能主要決定于樹脂的本性,名稱也多由其原料樹脂的名稱來命名。但添加劑也起著改變性能缺陷的重要作用。
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塑料設計效果案例


塑料是現代材料的代表,優勢與劣勢一樣鮮明,但隨著科技的進步,塑料的性能越來越易于調控,在幾乎所有行業中,塑料的應用越發廣泛,“以塑代鋼”、“以塑代木”的趨勢也提醒著設計師們塑料這種材料的地位。塑料的種類繁多,本文并不能一一盤點,但全面的對基礎材料、基礎工藝的總結盤點,也可以提高設計師對產品可制造性的把控。



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塑料性能-種類推薦表


設計師在使用材料的時候,第一位應當考慮材料的性能是否符合要求,而不是從視覺出發。如何使材料的性能與美感配合服務于產品,正是CMF設計的關鍵所在。



DESIGN HANDBOOK

塑料選用參考手冊

性能

推薦意見

耐腐蝕性高

尼龍

成本與質量比低

脲醛、酚醛、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PVC

抗壓強度

聚對苯二甲酰胺、玻纖增強酚醛、環氧、三聚氰胺、尼龍、玻纖增強熱塑性聚酯、聚酰亞胺

成本與體積比低

PE、PP、脲醛、酚醛、PS、PVC

介電常數高

酚醛、PVC、氟塑料、三聚氰胺、烯丙基塑料、尼龍、聚對苯二甲酰胺、環氧

介電強度高

PVC、氟塑料、PP、聚苯醚、酚醛、熱塑性聚酯、玻纖增強尼龍、聚烯烴、PE

損耗因數高

PVC、氟塑料、酚醛、熱塑性聚酯、尼龍、環氧、對苯二甲酸烯丙酯、聚氨酯

承載耐變形能力好

熱固性層壓制品

彈性模量高

三聚氰胺、脲醛、酚醛

彈性模量低

PE、PC、氟塑料

電阻性高

PS、氟塑料、PP

斷裂伸長率高

PE、PP、有機硅、己烯醋酸乙酯

斷裂伸長度低

PES、玻纖增強PC、玻纖增強PP、熱塑性聚酯、聚醚酰亞胺、乙烯酯、聚醚醚酮、環氧、聚酰亞胺

彎曲模量

(剛性)

PPS、環氧、玻纖增強酚醛、玻纖增強尼龍、聚酰亞胺、對苯二甲酸二烯丙酯、聚對苯二甲酰胺、熱塑性聚酯

彎曲屈服強度

玻纖增強聚氨酯、環氧、碳纖維增強尼龍、玻纖增強PPS、聚對苯二甲酰胺、PEEK、碳纖維增強PC等

低摩擦系數

氟塑料、尼龍、聚甲醛

高硬度

三聚氰胺、玻纖或纖維素增強酚醛、聚酰亞胺、環氧

高沖擊強度

酚醛、環氧、PC、ABS

高耐濕性

PE、PP、氟塑料、PPS、聚烯烴、熱塑性聚酯、聚苯醚、PS、PC、(玻纖或碳纖維增強PC)

軟化性

PE、有機硅、PVC、熱塑性彈性體、聚氨酯、乙烯醋酸酯

高斷裂抗拉強度

環氧、玻纖或碳纖維增強尼龍、聚氨酯、玻纖增強熱塑性聚酯、聚對苯二甲酰胺、PEEK、碳纖維增強PC、PEI、PES

高拉伸屈服強度

玻纖或碳纖維增強尼龍、聚氨酯、玻纖增強熱塑性聚酯、PEEK、PEI、聚對苯二甲酰胺、玻纖或碳纖維增強PPS

低熱導率

PP、PVC、ABS、PPO、聚丁烯、丙烯酸、PC、熱塑性聚酯、尼龍

低膨脹系數

碳纖維或玻纖增強PC、玻纖增強酚醛、碳纖維或玻纖增強尼龍、玻纖增強熱塑性聚酯、玻纖或碳纖維增強PPS、PEI、PEEK、聚對苯二甲酰胺、烯丙基塑料、三聚氰胺

永久性高透明度

丙烯酸、PC

摘自機械工業出版社2003.10《產品設計材料手冊》

METHOD

塑 料 選 材


正常情況下,產品開發選定材料的過程可分為如下幾步:

一,定義產品的關鍵要求即CTQ,比如:V0阻燃,長期使用溫度高于80度,拉伸模量大于10Gpa……要求要具體,最好有詳細的數據定義。

二,根據CTQ初步篩選材質種類,比如:尼龍66,玻纖增強PC,POM等,這時候不僅要看材料生產商出具的產品手冊更應該查看知料應用案例。參考其他廠家類似產品選擇材料的要求及原因可以減少項目在這一步的試錯成本,縮短項目開發周期。

三,根據上一步確定的材質種類選定具體的材料規格,選定規格時不僅要參考知料應用案例還要看知料物性表里的參考價格提前了解原材料的成本和采購渠道。

四,選定具體的材料規格后在開模具前還需要進行可行性的分析。對比較復雜的結構部件進行模流分析優化模具設計,甚至有些產品還需要做3D打印的模型進行更多的驗證。


(搬運自網絡)






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用途分類


通常,塑料可分為加熱熔化的熱塑性塑料和加熱不熔化的熱固性材料。但在設計上更有意義的是通過用途將其分類為通用塑料、工程塑料和特種塑料。


通用塑料


通用塑料在日常生活中是最常見的。

通用塑料是指生產量大、貨源廣、價格低、適用于大量應用的塑料,包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)。通用塑料通常具有良好的成型工藝性,可選用多種成型工藝制成用途多樣的產品,包括塑料袋、保鮮膜、飯盒、家具、電器等。


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家電中不同種類塑料的應用


聚乙烯(PE)是五大通用塑料消費量第一的產品,擠出成型工藝制成的管材與壓延成型工藝制成的薄膜類產品消費量占比最高,另有吹塑成型工藝制成的中空類產品包括瓶、罐、桶等;注射成型工藝根據模具形狀可制成更多形態的桶、盆、日用小器具;高密度聚乙烯還可以作為高頻的電絕緣性材料,應用于雷達和電視。

PE塑料具有無臭,無毒,手感似蠟,具有耐低溫性能(最低使用溫度可達-100~-70°C),化學穩定性好,能耐大多數酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質的酸)、常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性優良等特性。不染色時,低密度聚乙烯透明,而高密度聚乙烯不透明。


聚丙烯(PP)是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。聚丙烯是無毒、無臭、無味的乳白色高結晶的聚合物,且是目前所有塑料中最輕的品種之一。PP水穩定性好、化學成分穩定,防腐蝕效果良好,還具有良好的耐熱性。雖然聚丙烯成型性好,但因收縮率大(為1%~2.5%),厚壁制品易凹陷,對一些尺寸精度較高零件,很難于達到要求,但制品表面光澤好。

聚丙烯常被應用于一次性餐具的制作,且易于回收,但應當注意的是回收后的塑料制品不可再應用于餐具的制作。同時由于PP塑料耐高溫的特性,可應用于需要微波加熱的塑料制品,同樣常用于一次性餐盒的PS材料則多應用于冷飲包裝方向。


聚氯乙烯(PVC)塑料在全球的合成材料中用量在位列第二。PVC塑料不易燃,強度高、硬度高,耐摩擦,具有優良的幾何穩定性,但不耐高溫,在高溫中易軟化。

在色彩方面PVC本身是微黃色半透明有光澤的質感,但成品穩定性較差,長時間使用會發黃,且在曲折處會出現白化現象。

聚氯乙烯一般應用于保鮮膜、塑料鞋及革制品、薄膜、電纜、塑料袋。


聚苯乙烯(PS)是指由苯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物,它是一種無色透明的熱塑性塑料,具有高于100℃的玻璃轉化溫度,因此經常被用來制作各種需要承受開水的溫度的一次性容器,以及一次性泡沫飯盒。此外聚苯乙烯還被應用于梳子、盒子、圓珠筆桿、兒童玩具、塑料購物袋等。


ABS即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,ABS是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料結構,其綜合性能良好,化學穩定性好,電性能良好,有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明的特性,同時ABS塑料具有很好的成型性,加工出的產品表面光潔,表面可做電鍍、噴漆處理。

由于ABS塑料的優良性能常被應用于汽車、電子電器、辦公設備、通訊設備等對強度硬度有所要求的結構件上,且常被應用作3D打印材料,屬于3D打印材料中最穩定的一種。


總結:塑料原料種類繁多,應用環境也千差萬別,在具體的工作中如何選材,總結來說,就是反復類比的過程,需要依次考慮到產品使用環境、性能特征、安全性能、外觀以及成本等因素


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