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小家电产品设计基础知识|塑料材质介绍

  • 发布时间: 2022-10-10

科技发展时代进步,人们的生活水平不断提高,越来越多的小家电应需求而被发明出来。品类多样化的小家电,不仅兼顾实用性、更拥有完美的颜值点缀家居色彩。塑料作为一种常见材质,结构设计中为了小家电的造型需要使用塑料材质比较多。对于产品结构设计师而言,对材质的了解属于必需知识储备,材质的了解便于结构设计师设计过程中角度规划、模具设计。我们来对这些材质进行详细的总结,希望能够对大家在今后的设计中有所帮助。

 

塑料,是在一定条件下具有可塑性的高分子材料的统称。一般按照它的热熔性分为:热固性塑料和热塑形塑料。它是世界三大有机高分子之一(三大高分子材料是塑料、橡胶、纤维)。

 

小家电产品中,最常见的几类塑料:

 

一、ABS

全称:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯

ABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物,三种单体相对含量可任意变化,制成各种树脂。

延伸品类:透明ABS,阻燃ABS,ABS+PC

主要性能:

1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。

2、与有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。

3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。

4、流动性比HIPS差一点,比PMMA、PC等好,柔韧性好。

主要用途场合:

1、汽车内外饰:仪表板,饰柱,仪表前盖,格栅,内外饰件;

2、商务设备机壳和内置部件:笔记本/台式电脑,复印机,打印机,绘图仪,显示器;

3、电信,移动电话外壳,附件以及智能卡(SIM卡);

4、电器产品,电子产品外壳,电表罩和壳体,家用开关,插头和插座,电缆电线管道;

5、家用电器,如洗衣机,吹风机,微波炉内外部件;

基本性能:

比重:1.05克/立方厘米;成型温度:200-240℃;成型收缩率:0.4-0.7%;干燥条件:80-90℃  2小时;

物理性能:

1、用途最广泛,综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能优良.

2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.

3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别(非纯ABS材料)。

4、流动性比PC等好,稍逊HIPS,柔韧性好。

成型性能:

1.注塑前必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.

2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为>270度).对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.

3、如成形耐热级或阻燃级材料,生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。

适用场合:

适于制作小家电产品的产品外壳,适合表面高光,拉丝等。

ABS

二、PP

全称:聚丙烯

聚丙烯简称PP,是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。 [4]  聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂,为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能。

延伸品类:PP+波纤

主要性能:

密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆,不耐磨易老化。

主要用途场合:

适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。主要用作汽车、电器的零部件,各种容器、家具、包装材料和医疗器材等。小家电中,特别对于外观要求没那么高,以及温度相对较高的内部零件。

基本性能:

比重:0.9-0.91克/立方厘米;       

成型:收缩率:1.0-2.5% ;     

成型温度:160-220℃;    

干燥条件:---;

物理性能:

密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆,不耐磨易老化。

成型性能:

1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.

2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.

3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形

4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。

适用场合:

主要用作汽车、电器的零部件,各种容器、家具、包装材料和医疗器材等小家电中,特别对于外观要求没那么高,以及温度相对较高的内部零件。

pp

三、PC

全称:聚碳酸脂

聚丙烯简称PP,是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。 [4]  聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂,为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能。

延伸品类:

透明PC

主要性能:

冲击强度高,尺寸稳定性好,无色透明,着色性好,电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好,但自润滑性差,有应力开裂倾向,高温易水解,与其它树脂相溶性差。

主要用途场合:

适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件。

基本性能:

比重:1.18-1.20克/立方厘米;成型收缩率:0.5-0.8%;成型温度:230-320℃;干燥条件:110-120℃  8小时

物理性能:

冲击强度高,尺寸稳定性好,无色透明,着色性好,电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好,但自润滑性差,有应力开裂倾向,高温易水解,与其它树脂相溶性差。

成型性能:

1.无定形料,热稳定性好,成型温度范围宽,流动性差。吸湿小,但对水敏感,须经干燥处理。成型收缩率小,易发生熔融开裂和应力集中,故应严格控制成型条件,塑件须经退火处理。

2.熔融温度高,粘度高,大于200g的塑件,宜用加热式的延伸喷嘴。

3.冷却速度快,模具浇注系统以粗、短为原则,宜设冷料井,浇口宜取大,模具宜加热。

4.料温过低会造成缺料,塑件无光泽,料温过高易溢边,塑件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高,抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢,易变形粘模。

适用场合:

光学照明

用于制造大型灯罩、防护玻璃、光学仪器的左右目镜筒等,还可广泛用于飞机上的透明材料。

电子电器

聚碳酸酯是优良的E(120℃)级绝缘材料,用于制造绝缘接插件、线圈框架、管座、绝缘套管、电话机壳体及零件、矿灯的电池壳等。也可用于制作尺寸精度很高的零件,如光盘、电话、电子计算机、视频录象机、电话交换器、信号继电器等通讯器材。聚碳酸酯薄膜还被广泛用作电容器、绝缘皮包、录音带、彩色录象磁带等。

机械设备

用于制造各种齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、轴承、凸轮、螺栓、杠杆、曲轴、棘轮,也可作一些机械设备壳体、罩盖和框架等零件。

医疗器材

可作医疗用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、药品容器和手术器械,甚至还可用作人工肾、人工肺等人工脏器。

PC

四、POM

全称:聚甲醛

聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物。

延伸品类:/

主要性能:综合性能较好,强度、刚度高,减磨耐磨性好,吸水小,尺寸稳定性好,但热稳定性差,易燃烧,在大气中暴晒易老化。

主要用途场合:适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件

基本性能:比重:1.41-1.43克/立方厘米;成型收缩率:1.2-3.0% ;成型温度:170-200℃;干燥条件:80-90℃  2小时;

物理性能:综合性能较好,强度、刚度高,减磨耐磨性好,吸水小,尺寸稳定性好,但热稳定性差,易燃烧,在大气中暴晒易老化。

成型性能:

1.结晶料,熔融范围窄,熔融和凝固快,料温稍低于熔融温度即发生结晶。流动性中等。吸湿小,可不经干燥处理。

2.摩擦系数低,弹性好,塑件表面易产生皱纹花样的表面缺陷。

3.极易分解,分解温度为240度。分解时有刺激性和腐蚀性气体发生。故模具钢材宜选用耐腐蚀性的材料制作。

适用场合:

适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件。刚性、高耐磨的特性。主要用于齿轮,轴承,汽车零部件、机床、仪表内件等起骨架作用的产品。

POM

五、PA

全称:聚酰胺

聚酰胺俗称尼龙(Nylon),英文名称Polyamide(简称PA),是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称,包括脂肪族PA,脂肪—芳香族PA和芳香族PA。

延伸品类:PA6/PA66/PA+波纤

主要性能:坚韧,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大。尼龙6弹性好,冲击强度高,吸水较大;尼龙66性能优于尼龙6,强度高,耐磨性好;尼龙610与尼龙66相似,但吸水小,刚度低;尼龙1010半透明,吸水小,耐寒性较好。

主要用途场合:适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,电器,仪表等零件。

基本性能:比重:PA6-1.14克/立方厘米;PA66-1.15克/立方厘米;PA1010-1.05克/立方厘米;成型收缩率:PA6-0.8-2.5%  PA66-1.5-2.2% ;成型温度:220-300℃;干燥条件:100-110℃  12小时;

物理性能:

坚韧,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大;

尼龙6弹性好,冲击强度高,吸水较大;

尼龙66性能优于尼龙6,强度高,耐磨性好;

尼龙610与尼龙66相似,但吸水小,刚度低;

尼龙1010半透明,吸水小,耐寒性较好;

成型性能:

1.结晶料,熔点较高熔融温度范围窄,热稳定性差,料温超过300度、滞留时间超过30min即分解。较易吸湿,需干燥,含水量不得超过0.3%。

2.流动性好,易溢料。宜用自锁时喷嘴,并应加热。

3.成型收缩范围及收缩率大,方向性明显,易发生缩孔、变形等。

4.模温按塑件壁厚在20-90度范围内选取,注射压力按注射机类型、料温、塑件形状尺寸、模具浇注系统选定,成型周期按塑件壁厚选定。树脂粘度小时,注射、冷却时间应取长,并用白油作脱模剂。

5.模具浇注系统的形式和尺寸,增大流道和浇口尺寸可减少缩水。

适用场合:

该类产品用途广,是以塑代钢、铁、铜等金属的好材料,是重要的工程塑料;铸型尼龙广泛代替机械设备的耐磨部件,代替铜和合金作设备的耐磨损件。适用于制作耐磨零件、传动结构件、家用电器零件、汽车制造零件、丝杆防止机械零件、化工机械零件、化工设备。如涡轮、齿轮、轴承、叶轮、曲柄、仪表板、驱动轴、阀门、叶片、丝杆、高压垫圈、螺丝、螺母、密封圈,梭子、套筒、轴套连接器等。

PA

六、PE

全称:

聚乙烯(polyethylene ,简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上,也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100~-70°C),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性优良。

延伸品类:HDP  E(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)

主要性能:耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,辐照改性,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨。

主要用途场合:低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件。

基本性能:

比重:0.94-0.96克/立方厘米;成型收缩率:1.5-3.6%;成型温度:140-220℃;干燥条件:---;

物理性能:

耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,辐照改性,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨。

成型性能:

1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形。

2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统.

3.加热时间不宜过长,否则会发生分解,灼伤。

4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模。

5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂。

适用场合:

高压聚乙烯:一半以上用于薄膜制品,其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等 [6]

中低压聚乙烯:以注射成型制品及中空制品为主。 [6]

超高压聚乙烯:由于超高分子聚乙烯优异的综合性能,可作为工程塑料使用。

PE

七、PVC

全称:聚氯乙烯

聚氯乙烯(Polyvinyl chloride),英文简称PVC,是氯乙烯单体(VCM)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。

延伸品类:按度数来区分

主要性能:力学性能,电性能优良,耐酸碱力极强,化学稳定性好,但软化点低。

主要用途场合:适于制作薄板,电线电缆绝缘层,密封件等。

基本性能:比重:1.38克/立方厘米;成型收缩率:0.6-1.5%;成型温度:160-190℃;干燥条件:---;

物理性能:力学性能,电性能优良,耐酸碱力极强,化学稳定性好,但软化点低。

成型性能:1.无定形料,吸湿小,流动性差.为了提高流动性,防止发生气泡,塑料可预先干燥.模具浇注系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角.模具须冷却,表面镀铬.

2.极易分解,在200度温度下与钢.铜接触更易分解,分解时逸出腐蚀.刺激性气体.成型温度范围小.

3.采用螺杆式注射机喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料.好不带镶件,如有镶件应预热。

适用场合:广泛用于各行各业各式各样产品: 电线外皮、光纤外皮、鞋、手袋、袋、饰物、招牌与广告牌、建筑装潢用品、家俱、挂饰、滚轮、喉管、玩具、门帘、卷门、辅助医疗用品、手套、某些食物的保鲜纸、某些时装等。

PVC

八、TPE

全称:四苯乙烯

tpe材料,又名热塑性弹性体,是一种兼有塑料和橡胶特性,在常温下显示橡胶的高弹性,高温下又能塑化成型的高分子材料(不需要硫化)。

延伸品类:按度数来区分

主要性能:高弹性,高强度,高回弹性,又具有可注塑加工的特征,具有环保无毒安全,硬度范围广,有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。

主要用途场合:/

基本性能:比重:0.95克/立方厘米;成型收缩率:1-2.5%;成型温度:180-220℃;干燥条件:---;

物理性能:高弹性,高强度,高回弹性,又具有可注塑加工的特征,具有环保无毒安全,硬度范围广,有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。

成型性能:对TPE原料进行干燥处理。

在一般情况下,如果是对TPE制品表面有严格要求,则注塑前必须先对TPE原料进行干燥处理。因为在注塑生产中,TPE原料一般含有不同程度的水分和其他很多易挥发的低分子聚合物。所以,TPE原料必须先测量含水量,含水量过高的要进行干燥处理。一般干燥方法是用干燥皿在60℃~80℃干燥2小时。另一种方法是采用干燥室料斗,这个方法可以持续地为注塑机提供干燥的热料,对简化作业、保持清洁、提高质量、增加注射速率均为有利。

尽量避免高温注塑。

在能保证塑化质量的前提下,应尽量降低挤出温度,并且提高注射压力及螺杆转速,从而降低熔胶的粘度,达到提高流动性的目的。

设置合适的TPE注塑温度。

TPE原料在注塑生产的过程中,各个区域温度的一般设定范围是:料筒160℃到210℃,喷嘴180℃到230℃。模具温度应高于注塑区的冷凝温度,从而避免制品表面出现的条纹和注塑冷胶导致制品有缺陷,故模具温度的应设计定在30℃到40℃之间。

注射速度要从慢到快。

如果是几级注射,速度从慢到快。因此,模具中的气体很容易排出。如果产品的内部包裹在气体中(膨胀在里面),或者如果有凹痕,诀窍是无效的,这个方法可以调整。在SBS体系中宜采用中等注射速度。而在SEBS体系中宜采用较高的注射速度。如果模具有足够的排气系统,即使高速注射也不必担心产生困气现象。

注意控制加工温度。

TPE原料加工的温度在200度左右,TPE在存储时不会吸收空气当中的湿气,一般不再需要烘干环节,如果产品的外观至关重要,原料可以鼓风加热式料斗内,在50度的温度下烘2一4小时。TPE包胶ABS、AS、ps、PC、pp、PA等相粘接的材料需要预烘,80度温度下烘2一4小时。

适用场合:广泛地应用于汽车行业(汽车内饰、汽车脚垫、汽车外饰、汽车密封条等)、日用品、家居用品、玩具行业(喷油玩具、软性玩具、宠物玩具、婴幼儿玩具、发泄玩具)、情趣用品、工具包胶、运动器材行业、手表表带。

TPE

【结语】

1.塑料的应用场景很广泛,上述的介绍只是部分常用于小家电中;

2.产品设计中使用塑料必须满足使用要求和符合塑料本身的特性前提下,要尽可能简化结构和模具、节省材料、便于成型。

3.产品设计时需要注意塑料的可塑性,即零件注塑生产效率要高,尽量降低注塑的报废率。

 

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