塑料材料CMF的最全面认识
设计基础材料——塑料
“材料的美感分为三类:原始状态的美;再次创造的美;再次组合的美。材料本身是没有感情色彩的。它的原始色彩,给予人感情的导视。材料本身只有功能性。”
塑料概述
塑料是指具有塑性行为的材料,所谓塑性是指受外力作用时,发生形变,外力取消后,仍能保持受力时的状态。塑料通常由树脂和辅助添加剂组成,树脂约占塑料总重量的40%~100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,名称也多由其原料树脂的名称来命名。但添加剂也起着改变性能缺陷的重要作用。
塑料设计效果案例
塑料是现代材料的代表,优势与劣势一样鲜明,但随着科技的进步,塑料的性能越来越易于调控,在几乎所有行业中,塑料的应用越发广泛,“以塑代钢”、“以塑代木”的趋势也提醒着设计师们塑料这种材料的地位。塑料的种类繁多,本文并不能一一盘点,但全面的对基础材料、基础工艺的总结盘点,也可以提高设计师对产品可制造性的把控。 1
塑料性能-种类推荐表
设计师在使用材料的时候,第一位应当考虑材料的性能是否符合要求,而不是从视觉出发。如何使材料的性能与美感配合服务于产品,正是CMF设计的关键所在。
DESIGN HANDBOOK 塑料选用参考手册 性能 耐腐蚀性高 成本与质量比低 抗压强度 成本与体积比低 介电常数高 介电强度高 推荐意见 尼龙 脲醛、酚醛、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、PVC 聚对苯二甲酰胺、玻纤增强酚醛、环氧、三聚氰胺、尼龙、玻纤增强热塑性聚酯、聚酰亚胺 PE、PP、脲醛、酚醛、PS、PVC 酚醛、PVC、氟塑料、三聚氰胺、烯丙基塑料、尼龙、聚对苯二甲酰胺、环氧 PVC、氟塑料、PP、聚苯醚、酚醛、热塑性聚酯、玻纤增强尼龙、聚烯烃、PE 损耗因数高 承载耐变形能力好 弹性模量高 弹性模量低 电阻性高 断裂伸长率高 断裂伸长度低 弯曲模量 (刚性) 弯曲屈服强度 低摩擦系数 高硬度 高冲击强度 高耐湿性 软化性 高断裂抗拉强度 高拉伸屈服强度 低热导率 低膨胀系数 永久性高透明度 PVC、氟塑料、酚醛、热塑性聚酯、尼龙、环氧、对苯二甲酸烯丙酯、聚氨酯 热固性层压制品 三聚氰胺、脲醛、酚醛 PE、PC、氟塑料 PS、氟塑料、PP PE、PP、有机硅、己烯醋酸乙酯 PES、玻纤增强PC、玻纤增强PP、热塑性聚酯、聚醚酰亚胺、乙烯酯、聚醚醚酮、环氧、聚酰亚胺 PPS、环氧、玻纤增强酚醛、玻纤增强尼龙、聚酰亚胺、对苯二甲酸二烯丙酯、聚对苯二甲酰胺、热塑性聚酯 玻纤增强聚氨酯、环氧、碳纤维增强尼龙、玻纤增强PPS、聚对苯二甲酰胺、PEEK、碳纤维增强PC等 氟塑料、尼龙、聚甲醛 三聚氰胺、玻纤或纤维素增强酚醛、聚酰亚胺、环氧 酚醛、环氧、PC、ABS PE、PP、氟塑料、PPS、聚烯烃、热塑性聚酯、聚苯醚、PS、PC、(玻纤或碳纤维增强PC) PE、有机硅、PVC、热塑性弹性体、聚氨酯、乙烯醋酸酯 环氧、玻纤或碳纤维增强尼龙、聚氨酯、玻纤增强热塑性聚酯、聚对苯二甲酰胺、PEEK、碳纤维增强PC、PEI、PES 玻纤或碳纤维增强尼龙、聚氨酯、玻纤增强热塑性聚酯、PEEK、PEI、聚对苯二甲酰胺、玻纤或碳纤维增强PPS PP、PVC、ABS、PPO、聚丁烯、丙烯酸、PC、热塑性聚酯、尼龙 碳纤维或玻纤增强PC、玻纤增强酚醛、碳纤维或玻纤增强尼龙、玻纤增强热塑性聚酯、玻纤或碳纤维增强PPS、PEI、PEEK、聚对苯二甲酰胺、烯丙基塑料、三聚氰胺 丙烯酸、PC 摘自机械工业出版社2003.10《产品设计材料手册》
METHOD 塑 料 选 材
正常情况下,产品开发选定材料的过程可分为如下几步:
一,定义产品的关键要求即CTQ,比如:V0阻燃,长期使用温度高于80度,拉伸模量大于10Gpa……要求要具体,最好有详细的数据定义。
二,根据CTQ初步筛选材质种类,比如:尼龙66,玻纤增强PC,POM等,这时候不仅要看材料生产商出具的产品手册更应该查看知料应用案例。参考其他厂家类似产品选择材料的要求及原因可以减少项目在这一步的试错成本,缩短项目开发周期。 三,根据上一步确定的材质种类选定具体的材料规格,选定规格时不仅要参考知料应用案例还要看知料物性表里的参考价格提前了解原材料的成本和采购渠道。 四,选定具体的材料规格后在开模具前还需要进行可行性的分析。对比较复杂的结构部件进