第四章-塑料材料及加工工艺PPT课件

第四章塑料材料及加工工艺,陕西科技大学设计与艺术学院,4-1塑料材料概述4-2塑料材料的加工工艺4-3产品设计中常用的塑料材料,问题：什么是塑料？塑料为什么能得到广泛的应用？,4-1塑料材料概述,什么是塑料？顾名思义，塑料是具有可塑性的有机高分子材料。具体说，塑料是以合成树脂为主要成分，适当加入各种添加剂，在一定温度和压力下加工塑制成型或交联固化成型的一类高分子材料。2.塑料的组成,塑料的组成,4-1塑料概述,塑料的组成决定了塑料的种类繁多、性能优良。,4-1塑料概述,3.塑料的分类,受热时软化或熔融、冷却后硬化，可反复成形，性能不发生变化，可回收再利用。,在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。,热固性塑料与热塑性塑料的比较,4-1塑料概述,3.塑料的分类,产量大，用途广、成型性好，价格低、大量应用的塑料,可作为工程材料和代替金属用的塑料。,有某种特殊功能的塑料，如发光塑料、导电塑料、泡沫塑料、氟塑料等,4-1塑料概述,4.塑料的一般特性,质轻，比强度高。化学稳定性好（不生锈、不氧化、耐酸、碱、盐）。电、热绝缘性能优良。透明性能好，并富有光泽，可以任意着色。易加工，形状复杂制品可一次整体成型。也具有自润滑、吸振、消声、气密等性能。缺点：强度、刚度、耐热性比金属差，温度变化时尺寸的稳定性差。受到外界光、热、机械力等影响时，易老化。,4-2塑料的加工工艺,塑料的加工工艺,又叫注射成型,注射成型的塑料制品,又叫注射成型,注射成型的塑料制品,又叫注射成型,注射成型的塑料制品,又叫注射成型,注射成型的塑料制品,又叫注射成型,塑料一次性杯子成型过程,塑料盒子成型过程,带螺纹的塑料盖子成型过程,注射成型塑料椅子与模具,注射成型塑料标牌与模具,注射成型塑料包装箱与模具,特点,1.适用范围广，既可用于热塑性塑料，也可用于热固性塑料和弹性体制品，原料损耗小。2.能一次成型出外形复杂、尺寸精确、带有嵌件的制品。3.利用一套模具，可进行批量生产，成型制品几乎不需进一步加工。4.成型周期短，效率高，一般的生产时间为4060秒。,又叫注射成型,双色注塑,是一个产品由两种不同材质或两种不同颜色的材质注射成型的工艺。,双色注塑的原理：,两种或三种塑料材料在同一台注塑机上注塑，分两次或三次成型，但产品仅出模一次。,双色注塑的产品,优点：能较好的结合两种材质或两种颜色的材料，精度高、品质好、结构强度高、耐久性好且配合间隙小。缺点：模具较复杂，成本高。,双色注塑的特点,又叫挤出成型,挤出成型广泛应用于塑料型材的生产,原理,利用机筒内螺杆的旋转运动，使熔融塑料在压力作用下连续通过挤出模的型孔或口模，待冷却定型硬化后而得各种截面形状的制品的工艺过程。,又叫挤出成型,挤出成型机,挤出成型模具,特点,1.适用于热固性和热塑性塑料。2.效率高，质量好，产品成本低廉。3.通过选择不同的口模，能生产连续的型材制品：薄膜、管、板、棒、异型材，中空容器等。,又叫挤出成型,又叫中空吹塑,吹塑成型是生产中空塑料制品及塑料薄膜的重要方法。,又叫中空吹塑,挤吹成型,拉伸吹塑,注吹成型,用挤出、注射等方法制出管状型坯，然后将压缩空气通入处于热塑状态的型坯内腔中，使其膨胀成为所需形状的塑料制品。,常用的方法,吹塑薄膜,又叫中空吹塑,1.适合于制造大型制件。2.制件底部强度不高。,特点,挤吹成型工艺过程：,又叫中空吹塑,1.制件壁厚均匀，外观好，尺寸精确。2.制件底部强度高。3.适用于批量大的小型精制品。,特点,注吹成型工艺过程：,先将型坯进行纵向拉伸，然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸。,制品透明度高、强度、硬度、刚性和抗渗透性提高。,又叫中空吹塑,拉伸吹塑工艺过程：,挤出拉伸吹塑,注射拉伸吹塑,PET塑料注射拉伸吹塑成型,分类,特点,首先通过挤出法将塑料挤成管，然后借助向管内吹入的空气使其连续膨胀到一定尺寸的管状薄膜，冷却后折叠卷绕。,又叫中空吹塑,吹塑薄膜工艺过程：,应用最广的薄膜生产工艺,又叫中空吹塑,特点,1.主要用于制造各种薄壳中空制品、日用包装和儿童玩具。2.只需要凹模，设备造价低。3.可成型复杂起伏曲线的制品。,又叫真空成型,1.用于生产大尺寸薄壳制件。2.工艺简单，生产成本低。3.不适合成型形状复杂和尺寸精度要求高的产品，壁厚较难控制。,特点,将加热的热塑性塑料薄片或薄板置于带有小孔的模具上，四周固定密封后进行抽真空，片材被吸附在模具的模壁上而成型，脱模后即可获得制品。,真空成型灯具,真空成型餐具,又叫真空成型,真空成型产品包装,又叫模压成型,玻璃钢模压成型,主要用于热固性塑料和增强塑料制品的生产。,热固性塑料模压成型,将树脂和其他添加剂的混合料置于金属模具中加热加压，塑料在热和压力作用下熔融，流动充满模腔，与固化剂发生交联反应，经一定时间，固化成具有一定形状的制品。,又叫模压成型,又叫模压成型,特点,1.制品质地致密，尺寸精确，外观平整光洁。2.能一次成型出外形复杂的制品。3.生产率低、模具成本较高。,又叫模压成型,与模压成型相似的另外一种工艺是层压成型，是借助加热、加压把多层相同或不同材料结合为整体的成型加工方法。,也用于木材、橡胶等材料,层压成型的胶合板,层压成型的人造革,层压成型的包装材料,把粉状或糊状塑料置于模具中，加热并沿两垂直轴旋转模具，使模具内物料熔融并均匀散布到模腔表面，经冷却脱模而得制品。,又叫旋转成型,滚塑成型的小狗椅,滚塑成型的产品,由金属浇铸工艺演变而来，是在不加压或稍加压的情况下，将液态单体、树脂或其混合物注入模内，在常温或加热条件下使其逐渐固化形成一定形状制品的方法。,又叫浇铸成型,1.成型工艺简单，成本低。2.适合热塑性和热固性塑料。,特点,工业上塑料的主要成型方法,4-2塑料的加工工艺,塑料的加工工艺,磨砂、抛光和雕刻，使塑料制品表面平滑、光亮、美观。,该设计采用的材料是半透明的聚丙烯，表面经过了磨砂处理，在光线下给人一种非常柔和的感觉，令人爱不释手。另外，这两个瓶子是通过内嵌的不锈钢和磁铁连成一体的。,磨砂,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。,抛光,镭射雕刻(激光雕刻),工艺过程：使用透光性较好的塑料（如：PC、PMMA）在表面上喷漆再用激光雕刻，把漆除掉可雕出任何图案或文字被刻过的地方因为没有漆料的遮蔽所以光就从图案中透过来。,发光手机按键,镭射雕刻(激光雕刻),银色镀铬外壳，其底层是铜。,在塑料制件表面镀覆金属。,电镀车标,将涂料喷涂于塑料制件的表面，形成漆膜，使之固化，牢固附着于塑料制件表面之上。,外喷涂,内喷涂（常用于透明塑料）,IMD（In-MoldDecoration）模内装饰技术,IMD（In-MoldDecoration）模内装饰技术,IML：In-MoldLabel（模内镶件注塑）IMR：In-MoldRoller(模内转印),IMD,IMD（In-MoldDecoration）模内装饰技术,IML（In-MoldLabel）模内镶件注塑工艺,将已印刷好图案的膜片放入金属模内，将成形用的树脂注入金属模内与膜片接合，使印刷有图案的膜片与树脂形成一体而固化成产品的一种成型方法。,原理：,IML技术,特点：表面是一层硬化的透明薄膜，中间是印刷图案层，背面是塑胶层，由于油墨夹在中间，可使产品防止表面被刮花和耐摩擦，并可长期保持颜色的鲜艳，不易褪色。,IMR（In-MoldRoller)模内转印,将图案印刷在薄膜上，通过送膜机将膜片与型腔贴合进行注塑，注塑后有图案的油墨层与薄膜分离，油墨层留在塑件上而得到表面有装饰图案的塑件，在最终的产品表面是没有一层透明的保护膜，膜片只是生产过程中的一个载体。,原理：,IMR技术,IMR技术,优点：生产时的自动化程度高和大批量生产的成本低。缺点：印刷图案层在产品的表面上，厚度只有几个微米，使用一段时间后容易磨损掉，易褪色。,IML：In-MoldLabel（模内镶件注塑）IMR：In-MoldRoller(模内转印),IMD,IMD（In-MoldDecoration）模内装饰技术,IML、IMR，这两种工艺的最大区别就是产品表面是否有一层透明的保护薄膜。,常用的印刷方法：丝网印刷和移印。,丝网印刷的基本原理：将文字和图案设计好，在特制的丝网上腐蚀制版，把制好的丝版（部分网孔能够透过油墨）放在塑料件的适当位置，用刮板刮涂颜料印刷图案。它的适应性很强，成本低，见效快。,常用的印刷方法：丝网印刷和移印。,移印的基本原理：指对承印物为不规则的异形表面（如仪器、电器零件、玩具等），使用铜或钢凹版，经由硅橡胶材料铸成的半球面形状的移印头，以此压向版面，将印版上的图像转印至承印物上完成转移印刷的方式。,用在曲面、球面等不规则产品形状上，通常丝印无法完成，就会使用移印。移印在玩具行业用得比较多。,4-2塑料的加工工艺,塑料的加工工艺,1.聚乙烯塑料（PEpolyethylene）最简单的塑料,结构单元：,4-3产品设计中常用的塑料材料,1.产量大，价格低廉，属热塑性塑料；2.半透明白色蜡状，摸上去像石蜡；3.密度较小，无色无味无毒；做各种容器，如水壶、饭盒等餐具和厨房用品；,性能及应用,无毒、重量轻，不易破碎，密封性好，注射成型。,聚乙烯塑料碗,性能及应用,1.产量大，价格低廉，属热塑性塑料；2.半透明白色蜡状，摸上去像石蜡；3.无色无味无毒；做各种容器，如水壶、饭盒等餐具和厨房用品；4.具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达到-70-100；5.化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的侵蚀；各种糖果、糕点等食品包装袋，化妆品、药品容器；6.有韧性、耐冲击；玩具、隔离墩；,性能及应用,PE塑料玩具,性能及应用,能很好地平衡冲力、拉力与硬度。,性能及应用,1.产量大，价格低廉，属热塑性塑料；2.半透明白色蜡状，摸上去像石蜡；3.无色无味无毒；做各种容器，如水壶、饭盒等餐具和厨房用品；4.具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达到-70-100；5.化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的侵蚀；各种糖果、糕点等食品包装袋，化妆品、药品容器；6.有韧性、耐冲击；玩具、隔离墩；7.易加工成型（吹塑、挤出、注射、滚塑）。,性能及应用,性能及应用,性能及应用,PE塑料垃圾桶，滚塑成型,性能及应用,价格低廉的PE塑料椅，滚塑成型,性能及应用,1.产量大，价格低廉，属热塑性塑料；2.半透明白色蜡状，摸上去像石蜡；3.无色无味无毒；做各种容器，如水壶、饭盒等餐具和厨房用品；4.具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达到-70-100；5.化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的侵蚀；各种糖果、糕点等食品包装袋，化妆品、药品容器；6.有韧性、耐冲击；玩具、隔离墩；7.易加工成型（吹塑、挤出、注射、滚塑）；8.软化点低，耐热性差，机械强度低，印刷性和粘结性差。,性能及应用,2.聚丙烯塑料（PPpolypropylene）产量最大的塑料,结构单元：,1.无毒、无味，比PE更轻，更透明，表面光滑度高；,性能及应用,1.无毒、无味，比PE更轻，更透明，表面光滑度高；2.硬度比PE大，耐热（100-120度不变形），是通用塑料中唯一能在水中煮沸的品种；做各种容器、热水瓶壳、饮料包装、玩具以及耐蒸汽消毒的医疗器械等；,性能及应用,应用于餐具,1.无毒、无味，比PE更轻，更透明，表面光滑度高；2.硬度比PE大，耐热（100度不变形），是通用塑料中唯一能在水中煮沸的品种；做各种容器、热水瓶壳、饮料包装、玩具以及耐蒸汽消毒的医疗器械等；3.机械强度可与尼龙相比；做汽车水箱、车门零件、车内装饰及机械零部件；电器产品的外壳和家具等；,性能及应用,聚丙烯厨房秤,PP塑料家具,1.无毒、无味，比PE更轻，更透明，表面光滑度高；2.硬度比PE大，耐热（100度不变形），是通用塑料中唯一能在水中煮沸的品种；做各种容器、热水瓶壳、饮料包装、玩具以及耐蒸汽消毒的医疗器械等；3.机械强度可与尼龙相比；做汽车水箱、车门零件、车内装饰及机械零部件；电器产品的外壳和家具等；4.耐弯曲疲劳性很好；做文具盒、仪器铰链；,性能及应用,应用于文具盒，录像带盒等，重复曲折不会断裂。,1.无毒、无味，比PE更轻，更透明，表面光滑度高；2.硬度比PE大，耐热（100度不变形），是通用塑料中唯一能在水中煮沸的品种；做各种容器、热水瓶壳、饮料包装、玩具等；3.机械强度可与尼龙相比；做汽车水箱、车门零件、车内装饰及机械零部件；4.耐弯曲疲劳性很好；做文具盒、仪器铰链；5.抗冲击性能好，用玻璃纤维增强做汽车保险杠；6.纤维面料叫“丙纶”；做透明包扎绳、包扎带、编织带、用于编织草帽、拖鞋、地毯、门帘等；,性能及应用,性能及应用,性能及应用,1.无毒、无味，比PE更轻，更透明，表面光滑度高；2.硬度比PE大，耐热（100度不变形），是通用塑料中唯一能在水中煮沸的品种；做各种容器（盆、桶、杯子等）、餐具、玩具等；3.机械强度可与尼龙相比；做汽车车门零件、车内装饰等、电视机的外壳、冰箱等；4.耐弯曲疲劳性很好；做文具盒、仪器铰链；5.抗冲击性能好，用玻璃纤维增强做汽车保险杠；6.纤维面料叫“丙纶”；做透明包扎绳、包扎带、编织带、用于编织草帽、拖鞋、地毯、门帘等；7.耐酸、碱和有机溶剂性能很好；做耐酸、碱管道和洗涤剂、化妆品、药品等的容器；,性能及应用,3.聚苯乙烯（PSpolystyrene）最铿锵有声的塑料,聚苯乙烯灯饰外壳,聚苯乙烯外壳路灯,结构单元：,1.无毒、无味、无色透明。在塑料中，除了有机玻璃和聚碳酸酯塑料外，透明性能要算聚苯乙烯最好，比普通玻璃透光性好，价格比有机玻璃便宜很多，耐火性不如有机玻璃；2.质地坚硬，呈刚性，绝缘性能好，尤其是高频特性；做绝缘材料、家电外壳、电器用具；3.表面硬度高，特别易于加工成型，易于着鲜艳色彩；做仪表外壳、灯罩、透明模型、玩具；,性能及应用,性能及应用,性能及应用,性能及应用,性能及应用,性能及应用,性能及应用,1.无毒、无味、无色透明。在塑料中，除了有机玻璃外，透明性能要算聚苯乙烯最好，比普通玻璃透光性好，价格比有机玻璃便宜很多，耐火性不如有机玻璃；2.质地坚硬，呈刚性，绝缘性能好，尤其是高频特性；做雷达的绝缘材料；3.表面硬度高，特别易于加工成型，易于着鲜艳色彩；做仪表外壳、灯罩、透明模型、玩具；4.可以制成泡沫塑料用于防震、防潮、隔音、包装垫材等。,性能及应用,性能及应用,1.无毒、无味、无色透明。在塑料中，除了有机玻璃外，透明性能要算聚苯乙烯最好，比普通玻璃透光性好，价格比有机玻璃便宜很多，耐火性不如有机玻璃；2.质地坚硬，呈刚性，绝缘性能好，尤其是高频特性；做雷达的绝缘材料；3.表面硬度高，特别易于加工成型，易于着鲜艳色彩；做仪表外壳、灯罩、透明模型、玩具；4.可以制成泡沫塑料用于防震、防潮、隔音、包装垫材等。缺点：1.脆性大，不耐冲击；2.耐热性差（-40至+80）。,性能及应用,4.聚氯乙烯塑料（PVCpolyvinylchloride）最多才多艺的塑料,结构单元：,性能及应用,1.产量仅次于PE、PP，应用广泛；2.良好的化学稳定性和较好的力学性能，绝缘性能优良，难燃自熄，价格低廉，电线被覆层；,性能及应用,1.产量仅次于PE、PP，应用广泛；2.良好的化学稳定性和较好的力学性能，绝缘性能优良，难燃自熄，价格低廉，电线被覆层；3.适应于注射、挤出、压延等成型加工工艺；4.常见的聚氯乙烯有硬质和软质两类。,硬质PVC：脸盆、梳子、热水瓶壳、塑料桶、搓衣板、耐酸泵以及各种管材、板材、水管、塑料地板及天花板；,PVC塑料代替钢材,柔软的灯,PVC塑料充气家具,性能及应用,1.产量仅次于PE、PP，应用广泛；2.良好的化学稳定性和较好的力学性能，绝缘性能优良，难燃自熄，价格低廉，电线被覆层；3.适应于注射、挤出、压延等成型加工工艺；4.常见的聚氯乙烯有硬质和软质两类。5.制造人造革(比真皮加工容易、不怕水、质地均匀、可以做很大一块，但不透气，低温变硬)；做成手提袋、钱包、雨衣等。,用于制造人造革，地板革,夏普SH841i的人造革外壳,性能及应用,1.产量仅次于PE、PP，应用广泛；2.良好的化学稳定性和较好的力学性能，绝缘性能优良，难燃自熄，价格低廉，电线被覆层；3.适应于注射、挤出、压延等成型加工工艺；4.常见的聚氯乙烯有硬质和软质两类。5.制造人造革(比真皮加工容易、不怕水、质地均匀、可以做很大一块，但不透气，低温变硬)；做成手提袋、钱包、雨衣等。,缺点：1.热稳定性较差，成型时需要加稳定剂，制品不耐高温，一般不用于制作食品包装；2.制品脆性大、易老化。,5.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-polymethylmethacrylate）最透明的塑料,俗称“有机玻璃/亚克力”),性能及应用,1.质轻（无机玻璃的一半），透光度（92%以上）大于玻璃（91%），是一种优秀的透明、光泽度好、易着色的热塑性塑料；,具有柔韧、透明、防水的特点，延展性很好,性能及应用,1.质轻（无机玻璃的一半），透光度（92%以上）大于玻璃（91%），是一种优秀的透明、光泽度好、易着色的热塑性塑料；2.较高的强度和韧性、不易破碎；3.易于成型、加工(钻孔、弯曲和机械加工)；主要用于制造飞机、汽车的窗玻璃，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，医疗器械等。,性能及应用,1.质轻（无机玻璃的一半），透光度（92%以上）大于玻璃（91%），是一种优秀的透明、光泽度好、易着色的热塑性塑料；2.较高的强度和韧性、不易破碎；3.易于成型、加工(钻孔、弯曲和机械加工)；主要用于制造飞机、汽车的窗玻璃，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，医疗器械等。缺点：1.价格贵；2.表面硬度低，表面易划伤；3.耐热性较差，温度不可超过100度，不能用沸水洗涤。,6.ABS塑料（丙烯腈(A)丁二烯(B)苯乙烯(S)三元共聚物）最宜电镀的塑料,丙烯腈：能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性.丁二烯：能提高耐冲击性和韧性.苯乙烯：能提高表面光泽性和成型加工性能.,性能及应用,用于家电及电子通讯类产品的壳体和零部件；汽车手柄、灯罩、仪表盘等；家具、医疗和装饰。,无毒，微黄色，不透明；坚韧、质硬、刚性；表面光洁度高，最宜作电镀处理材料；抗冲击强度较高，易加工、成型，可机械加工。,7.聚碳酸酯塑料（PC-polycarbonate）最贵的塑料,Rinspeed概念车“zaZen,性能及应用,1.无毒无味、透明（透光率为8692）、绝缘；2.既耐热（软化温度142C）、又耐寒（-100C-140C），一种热塑性工程塑料；3.机械性能好，抗冲击强度优于有机玻璃；用于建筑玻璃窗、甚至防弹玻璃，有“防弹胶”之称.不过价格比PMMA贵.4.优良的光学性能，100%抗紫外线；被认为是21世纪的主导镜片材料。应用领域涉及电子、电气、计算机、通讯设备、办公设备、照明用具、汽车、日用消费品等，十分广泛。,透明外壳采用了聚碳酸酯塑料.,Apple透明系列电脑所用材料,聚碳酸酯质轻、耐用、透明、廉价、健康.,用于游泳镜片,聚碳酸酯是目前最主要的光盘基板用树脂.,据统计目前全球每年生产的220多万吨聚碳酸酯有高达74%左右用于制造光盘。,8.聚酰胺塑料（PAPolyamide）最耐磨的塑料,俗称“尼龙”,性能及应用,1.白色至浅黄色，半透明固体，无毒无味，易着色2.具有很高的机械强度，耐疲劳性好3.耐磨性与自润滑性好,性能及应用,1.白色至浅黄色，半透明固体，无毒无味，易着色2.具有很高的机械强度，耐疲劳性好3.耐磨性与自润滑性好4.软化点高（熔点为264C），耐热性好,手柄为:PP柄，件头：尼龙A66,性能及应用,1.白色至浅黄色，半透明固体，无毒无味，易着色2.具有很高的机械强度，耐疲劳性好3.耐磨性与自润滑性好4.软化点高（熔点为264C），耐热性好5.耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，吸振、隔音6.尼龙的熔体流动性好，故制品壁厚可小到1mm,