塑料創(chuàng)新設(shè)計表現(xiàn)力概述

1、本章主要內(nèi)容：6.1塑料材性的概述6.2 產(chǎn)品設(shè)計中塑料的工藝特性6.3塑料在設(shè)計中的應(yīng)用6.1塑料材性概述 塑料作為一種具有多種特性的現(xiàn)代材料，主要原因是塑料的原料廣泛，性能優(yōu)良 ，加工成型方便，具有裝飾性和近現(xiàn)代質(zhì)感。而且，塑料的品種繁多，價格比較低廉，在儀器、儀表家用電器、醫(yī)療器械、交通運(yùn)輸，農(nóng)業(yè)輕工、包裝日用雜貨乃至生活領(lǐng)域的各個方面都獲得廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)設(shè)計中，合理使用塑料可獲得事半功倍的效果。近年來，塑料工業(yè)開展很快，為適應(yīng)這種開展趨勢，設(shè)計人員需要熟悉掌握塑料的性能和用途，才能有助于研究材料應(yīng)用的相適性。6.1塑料材性概述塑料的開展歷史 塑料是一類很重要的合成高分子材料。在20

2、世紀(jì)初，塑料這個詞最初是用來表示改性的天然聚合物，后來，很多合成法生產(chǎn)的聚合物都被稱塑料，如圖61所示。 第一個能成功地耐高溫的塑料是“貝克萊特即酚酣塑料。1906年，美國的貝克蘭首次合成了酚醛塑料，耐熱性非常優(yōu)良。可以應(yīng)用于更多的生產(chǎn)領(lǐng)域，酚醛塑料的發(fā)現(xiàn)與使用是塑料材料應(yīng)用的真正開端。到 20世紀(jì) 30年代，尼龍圖62被制造出來，為此后各種塑料的創(chuàng)造和生產(chǎn)奠定了根底。圖62塑料的組成與分類1塑料的組成 塑料由合成樹脂、填充劑、增塑劑、潤滑劑、著色劑固化劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑等組成。 總的說來其成分主要分為兩類：合成樹脂和添加劑。6.1塑料材性概述合成樹脂 合成樹脂是用人工合成的方法，將低分子的有

3、機(jī)化合物 一般指從石油、天然氣、煤或農(nóng)副產(chǎn)品中提煉出的物質(zhì)作為原料，經(jīng)過化學(xué)合成而制造出的與天然樹脂某些性能相似的樹脂狀產(chǎn)物，是塑料中能起粘結(jié)作用的局部，也叫粘料，使塑料具有成型性能。 添加劑 添加劑是添加在合成樹脂中可以改善或調(diào)節(jié)塑料性能的輔助劑。常用的添加劑有填料、增強(qiáng)劑、增塑劑、潤滑劑，著色劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、固化劑、阻燃劑等。 2塑料的分類： 塑料種類繁多，通?？梢园慈缦滤姆N方法分類： 按受熱時的行為分類 按塑料中樹脂合成的反響類型分類 按塑料中樹脂大分子的有序狀態(tài)分類按性能特點和應(yīng)用范圍分類在設(shè)計領(lǐng)域以材料應(yīng)用為主，因此多采用這種分法，見下表61塑料的根本特性 1塑料的一般特性 質(zhì)

4、量輕、強(qiáng)度高 較好的化學(xué)穩(wěn)定性 優(yōu)異的電氣絕緣性 優(yōu)良的耐磨性、減摩性和自潤滑性 良好的消聲性和吸震性 優(yōu)異的光學(xué)性能 多種防護(hù)性能6.1塑料材性概述圖610 聚氨酯PU制品圖69 Dandelion燈圖68 多功能螺絲刀圖67 聚四氟乙烯玻璃纖維漆布圖65 蘋果筆記本ibook圖66 聚酯塑料工具箱塑料的根本特性2塑料特性上的缺陷 塑料雖然具有上述的優(yōu)良性能，但也存在許多缺乏之處。在使用塑料時，還必須考慮以下幾個問題： 塑料性質(zhì)隨外部條件變化的問題 塑料的老化問題 塑料的耐腐蝕問題 塑料的帶電問題 塑料的降解與環(huán)境問題塑料在設(shè)計中的特性 1塑料的質(zhì)感分析：塑料質(zhì)硬且具有適當(dāng)?shù)膹椥院腿岫?，給人

5、以柔和、親切、平安的觸覺質(zhì)感。在塑料原料中參加其它成分的原料，還可以獲得各種意想不到的質(zhì)感效果。6.1塑料材性概述圖611 彩色有機(jī)玻璃2塑料的造型特點 塑料成型方便，易制作形狀復(fù)雜的零件，因而產(chǎn)品的造型設(shè)計不受約束，可以比較自由地表達(dá)工業(yè)設(shè)計師構(gòu)思的藝術(shù)形象.圖614為“躺椅和腳凳圖615 全塑料輕型汽車圖614為“躺椅和腳凳圖615 全塑料輕型汽車產(chǎn)品設(shè)計中常用塑料 1五大通用塑料 聚乙烯(PE) 聚氯乙烯(PVC) 聚丙烯(PP) 聚苯乙烯(PS) ABS6.1塑料材性概述生活中的聚乙烯產(chǎn)品聚氯乙烯(PVC)材料聚丙烯(PP)食物盒聚苯乙烯(PS)材料ABS材料的電腦機(jī)箱2五大通用塑料

6、聚酰胺(PA，俗稱尼龍，圖624) 聚碳酸酯(PC，圖626) 聚甲醛(POM) 聚苯醚(PPO，圖629) 熱塑性聚酯6.1塑料材性概述圖624 尼龍繩(聚酰胺PA)圖626 聚碳酸酯(PC)顆粒圖628 聚甲醛(POM)顆粒圖629 聚苯醚PPO材料圖630 聚酯橡膠(TPEE)沙發(fā)塑料產(chǎn)品設(shè)計內(nèi)部因素 塑料在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用還應(yīng)注意其工藝上的設(shè)計原那么，雖然這些規(guī)定看起來與塑料工藝的聯(lián)系更為緊密，但在選材、用材過程中仍然要注意所設(shè)計的產(chǎn)品形態(tài)、結(jié)構(gòu)與材料成型性方面的關(guān)系，以幫助設(shè)計師更好地進(jìn)行選材。 6.1塑料材性概述內(nèi)部因素： 1易于模塑 2斜度 3壁厚 4加強(qiáng)筋與其它防止變形的結(jié)構(gòu)設(shè)

7、計 5支承面 6圓角 7孔的設(shè)計 8嵌件設(shè)計塑料產(chǎn)品設(shè)計的外部因素 塑料在不同操作環(huán)境下，其根本性質(zhì)會隨著不同的外界因素而改變，如以下圖6-31所示。如果原材料在不適和的范圍內(nèi)加工，再好的設(shè)計也會失敗。 6.1塑料材性概述圖6-316.2 產(chǎn)品設(shè)計中塑料的工藝特性6.2.1 塑料工藝之開展歷史研究第一個半合成的高分子材料出現(xiàn)于1869年，Hyatt創(chuàng)造了硝酸纖維素用樟腦增塑后的賽璐路，然后通過擠出成型、注射成型實現(xiàn)各種制品的工業(yè)化，標(biāo)志著熱塑性塑料時代的到來。現(xiàn)代的注射機(jī)和擠出機(jī)的原型由20世紀(jì)30年代確定 從20世紀(jì)30年代到70年代，這一時期不僅開發(fā)了多種塑料工藝，而且在中空吹塑成型、澆鑄

8、成型、壓延成型等工藝技術(shù)和機(jī)械方面取得顯著的進(jìn)展，如聚乙烯工業(yè)的開展帶動了中空吹塑技術(shù)的進(jìn)步 塑料的工藝特性 根據(jù)加工時聚合物所處狀態(tài)的不同，塑料成型加工的方法大體可分為三種： 一. 是處于玻璃態(tài)的塑料，可以采用車、銑、鉆、刨等機(jī)械加工方法和電鍍、噴涂等外表處理方法； 二. 是當(dāng)塑料處于高彈態(tài)時，可以采用熱壓、彎曲、真空成型等加工方法； 三. 是把塑料加熱到粘流態(tài)，可以注射成型、擠出成型、吹塑成型等加工類型。 6.2 產(chǎn)品設(shè)計中塑料的工藝特性塑料成型工藝之特性1注塑成型工藝研究 注塑成型又稱注射成型，是熱塑性塑料的主要成型 方法之一，也適應(yīng)局部熱固性塑料的成型。如圖631為注射成型原理圖 6.

9、2 產(chǎn)品設(shè)計中塑料的工藝特性2擠出成型工藝 擠出成型又稱擠塑成型，主要適合熱塑性塑料的成型，也適合局部流動性較好的熱固性和增強(qiáng)塑料的成型.其成型過程是利用轉(zhuǎn)動的螺桿，將被加熱熔融的熱塑性原料，從具有所需截面形狀的機(jī)頭擠出，然后由定型器定型，再通過冷卻器使其冷硬固化，成為所需截面的產(chǎn)品。 3壓制成型工藝 壓制成型主要用于熱固性塑料的成型，根據(jù)成型物料的性狀和加工設(shè)備及工藝的特點，壓制成型可分為模壓成型和層壓成型兩種 模壓成型流程4吹塑成型工藝圖6335澆鑄成型工藝 澆鑄成型又稱鑄塑成型，如圖635所示 6纏繞成型工藝 纏繞成型是纖維增強(qiáng)塑料的成型方法之一，是將浸漬過樹脂的連續(xù)纖維按一定方式纏繞在

10、芯模上制成坯件，經(jīng)固化而制成一定形狀制品的方法，如圖636所示。 7發(fā)泡成型工藝 發(fā)泡成型是先將塑料顆粒預(yù)發(fā)泡，經(jīng)過一定的時間熟成后，把它填入鋁合金做的模具中用蒸汽加熱而成型。如圖637為發(fā)泡成型過程示意圖 塑料加工工藝之特性 常用的塑料連接工藝 熱熔粘接 機(jī)械方式連接 溶劑粘接 膠貼劑粘接6.2.5 塑料外表處理工藝之種類1塑料電鍍工藝2塑料涂裝工藝3塑料印刷工藝4塑料真空鍍膜工藝5塑料著色工藝研究6塑料熱噴涂工藝6.3塑料在設(shè)計中的應(yīng)用6.3.1 塑料產(chǎn)品制件之結(jié)構(gòu) 1型材結(jié)構(gòu) 2模具成型結(jié)構(gòu) 3塑料膜結(jié)構(gòu)6.3.2 產(chǎn)品設(shè)計中塑料工藝的選擇設(shè)計所包含的因素較復(fù)雜，工藝技術(shù)的選擇方式也多樣，但無論選擇哪種工藝技術(shù)，都要確保設(shè)計目標(biāo)得以實現(xiàn)。1根據(jù)產(chǎn)品的材料來選擇塑料工藝2根據(jù)產(chǎn)品的形態(tài)來選擇塑料工藝3根據(jù)產(chǎn)品的外表要求來選擇塑料工藝4根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)來選擇塑料工藝5依據(jù)產(chǎn)品的功能要求來選擇塑料工藝6依據(jù)市場與經(jīng)濟(jì)的因素來選擇塑料工藝7依據(jù)社會的因素來選擇塑料工藝8依據(jù)環(huán)境的因素來選擇塑料工藝