工程材料概论.doc

塑料在工业设计中的应用摘要：工业设计是一项专门的服务型工作，为使用者和生产者双方的利益而对产品和产品系列的外型，功能和使用价值进行优选。在工业设计中难免要使用材料，说到材料，塑料就是一种应用很好的工业设计中所用的材料，塑料在工业设计中应用还是很广泛的。关键词：塑料；使用价值；工业设计；广泛应用1 前言塑料是重要的高分子材料，始创于1907年。经过百年的发展，从人们的日常生活到国家的国防建设，到处都能看到塑料的身影。这种人工合成材料在人类发展历史上扮演了重要的角色，不仅极大地丰富了人们的物质需求，也潜移默化地影响着人们的消费观念。毫不夸张地说，当今世界就是一个塑料的世界。塑料的种类很多，按照用途可分为通用塑料和工程塑料；按照加热时的表现则可分为热固性塑料和热塑性塑料。与其它材料相比，塑料容易成形、强度高、质量轻、性能稳定、有多种表现形式、适合批量生产，因此成为备受设计师青睐的造型材料。2 塑料的分类塑料的种类很多，到目前为止世界上投入生产的塑料大约有三百多种。塑料的分类方法较多，常用的有两种：(1) 根据塑料受热后的性质不同分为热塑性塑料和热固性塑料。例如：聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等是热塑性塑料；热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等。(2) 根据塑料的用途不同分为通用塑料和工程塑料。例如：聚烯烃、聚苯乙烯、酚醛塑料、氨基塑料五大品种都是通用塑料；聚酰胺、聚碳酸酯、ABS树脂、聚四氟乙烯等都是工程塑料。2.1 塑料在工业中的价值特性2.1.1各种塑料在产品中的应用及应用范围（1） ABS丙烯腈- 丁二烯 -苯二烯(ABS)共聚物性质：丙烯腈提供耐热及抗化性，丁二烯提供韧性及耐冲击性，苯乙烯提供延展性及加工性。优点：坚硬，易压出、易染色、难燃、耐冲击、表面性佳。缺点：耐溶剂性差、低介电强度、低拉伸率。用途：机械工业领域：用来制造齿轮、轴承、把手、管道、机器外壳等；电子电器领域：利用良好的电绝缘性能，制作电讯器材和电动机器等。如用ABS塑料制造各种电话机、听柄、指孔盘、手持话筒、手柄等，还可以制造吸尘器、洗衣机、打字机、计算机、仪器表、电风扇、电吹风的外壳和零部件。另外ABS塑料具有耐冷冻剂的腐蚀性能，并且无毒、无味，而且耐低温，非常适合于制造冷冻机、冷冻汽车、电冰箱、冷藏库上的许多部件和制品，如作电冰箱、冷冻汽车上的门、壁板、衬里等；汽车工业领域：制作方向盘、手柄、仪表盘、汽车外壳等；航空工业领域：ABS塑料在飞机上应用正逐渐增加，如用ABS塑料做机舱的花纹装饰、仪表盘、机罩等，可以减轻飞机重量；其他方面：可以制造各种用途的管材、容器、乐器、文具、玩具、家具、自行车等。（2） PP（聚丙烯）塑胶分类标志中，代码是5性质：极轻之塑料，密度仅为0.9g/cm3加工性质毋须预热干燥优点：易染色、耐湿性佳、耐化性佳、高铰链特性、耐冲击性缺点：复杂之异形押出不易、易被紫外线分解、不易接合、易氧化用途：包装领域：聚丙稀薄膜、纺织袋和注塑、吹塑制品是重要的包装产品，广泛用于食品、烟草、纺织品、医疗用品、运输、日用品的包装上。聚丙烯中空包装制品的透明性、力学性能和空气阻隔性良好。汽车领域：在汽车中使用的塑料品种多样，主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等，而聚丙烯的使用量占第一位，其中80%-90%为注塑制品。聚丙烯用于制造汽车的内、外装件，如方向盘、座椅靠背、行李架、窗框和灯罩等；电器和电子领域：用于制作各种家用电器外壳、电器设备零件；建筑领域：用于制造模板、饮水管、暖气管等；用于制造塑料家具、玩具、餐具、灯具等；用于制作新兴的纺织品聚丙烯无纺布。聚丙烯无纺布应用于室内装饰（桌布、窗帘等），医疗用品（手术衣，口罩等），还可以制成衣服、毯子、蚊帐、运动用品、滤布、防水布等。（3）PA（聚酰胺、尼龙Nylon)性质：结晶性热可塑性塑料，有明显熔点，Nylon6 Tm为220230，Nylon66则为260270，Nylon本身具吸水基故有吸水性，成形前须干燥，温度过高干燥则尼龙粒变色。优点：具高抗张强度、耐韧、耐冲击性特优、自润性、耐磨性佳、耐药性优、低温特性佳、具自熄性。缺点：尼龙吸湿性高、长期尺寸精密度及物性受影响。用途：电子电器：连接器、卷线轴、定时器、护盖断路器、开关壳座。汽车：散热风扇、门把、油箱盖、进气隔栅、水箱护盖、灯座。工业零件：椅座、自行车框、溜冰鞋底座、纺织梭、踏板、滑轮。（4） PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯 雅克力有机玻璃）性质：非晶体聚合物，92%光线穿透率，热变性温度介于74102间 收缩率0.4-0.7% 合适的薄厚1.5-4mm优点：高光学透明性在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光，室外十年仍有89%，紫外线达78.5%、耐候性佳、刚性佳、易染色机械强度较高，有一定的耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好、尺寸稳定，易于成型、质较脆，易熔于有机溶剂缺点：耐化性差、长期时用温度最高93、应力集中处，较易碎化、表面硬度不够，易擦毛用途：灯罩、窗玻璃、标示牌、光学透镜、硬式隐形眼镜、汽车零件。2.1.2 塑料在工业设计中的应用实例（1）产品名称：“生态”垃圾桶设计者：劳尔巴别利 分析：设计师设计这款垃圾桶是想使其成为一个清洁、小巧、有亲和力的产品。它分为三个部分：最大的是废料桶，小的是生态桶，可以放在大桶的里面，以及外沿。使用了不透明的ABS塑料，内壁经过了抛光处理，光滑的表面更加易于清理。（2）产品名称：爱国者V1000数码相机制造商：爱国者 分析：这款国产的1000万像素的数码相机，给人的第一感觉比较厚重，不同于其他国外生产的1000万像素的卡片机。机身采用工程塑料，经过磨砂处理以减少塑料的感觉。整个机身除了镜头周围的一圈是金属材质外，其余都是电镀了金属层的塑料部件。从它的材质来看，与它1000万像素的配置有些不符。（3）产品名称：镜球灯设计者：汤姆迪克森 分析：镜球灯看起来像是金属做的，实际上它的材质是塑料，只是它们被进行了金属工艺的处理，形成了镜子般的效果。这样的表面是灯的外观具有了反射的效果，具有强烈的太空感。该系列灯具分为吊灯、落地灯、桌面灯和地面灯好几种。（4）产品名称： “Bombori”吊灯 设计师：爱德华.凡.费莱特（荷兰）分析：单从设计造型来说，这款灯并不简洁。带子和副翼控制灯光从这个极不寻常的织物做的灯笼中发射出来的。也可以透过两个彩色或白色的耐热有机玻璃盘投射出来。灯罩的上半部分和下摆是用涂银的尼龙（也有彩色的、白色的）制作而成。（5）产品名称：E.T.A外太空提案天使落地灯设计师：古利艾尔莫.伯奇西（意大利）分析：这款灯具通过各种手工的生产方法，如：注塑成型、焊接、激光切割等，用树脂模具制成。产生的结果是迷人的、细长、高挑的灯具。有各种明亮的色彩。可拆卸的中央电缆柱心，使维护工作变得容易。生产中要在灯体上涂饰两层保护性的烘干漆，对树脂灯体作特殊的无毒处理。3 结论塑料虽然是廉价的人造物，但是它所带来的价值一点都不廉价。经过不同的表面处理，它能体现出丰富多彩的变化，能够模仿其它材质，从而减少不必要的浪费，为产品带来更高的附加值。科技是在不断进步的，关于塑料表面处理的技术在不断地发展。同时设计是无止境的，富于创意的设计师会利用不断更新的技术，把塑料的特性发挥地更加淋漓尽致，使塑料在工业设计中的应用范围更加的广泛而有价值。参考文献1 刘亚青，刘亚群.工程塑料配方设计与配方实例.化学工业出版社.2006,62 陈祥宝.塑料工