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三、塑料選材的途徑

　　著手選材，可以先進(jìn)行初選，然后綜合評(píng)價(jià)后進(jìn)行試驗(yàn)。初選可通過(guò)兩個(gè)途徑，一是根據(jù)制品用途選材；二是根據(jù)制品要求性能選材（利用材料性能表和性能等級(jí)分類(lèi)等）；同時(shí)還要考慮經(jīng)濟(jì)成本和安全衛(wèi)生等因素。
　　下面就以一些已工業(yè)化的塑料為對(duì)象，列舉幾種簡(jiǎn)易的選材方法。
　　1、根據(jù)用途選材
　　　用途主要是指制品應(yīng)用域的歸類(lèi)，此外還包括制品的使用環(huán)境、受力類(lèi)型和作用方式、使用對(duì)象等等要素。
　　　(1)使用環(huán)境
　　　　所謂使用環(huán)境是指材料或制品使用時(shí)經(jīng)受周?chē)�環(huán)境的溫度、濕度、介質(zhì)等，特別是溫度和濕度的條件。根據(jù)用途的不同，溫度條件可由南北極的低溫到赤道或沙漠地區(qū)的炎熱氣溫，或者是宇航環(huán)境的高低溫，甚至在火災(zāi)時(shí)的高溫等；濕度條件從在水中長(zhǎng)期或間歇浸泡與露天雨淋到冬天的干燥狀態(tài)(30％RH)；有的制品是在特殊氣體中使用或者用于接觸化學(xué)液體或溶液的場(chǎng)合；此外，自然曝露狀態(tài)下除了風(fēng)、雨、霧等影響外還受太陽(yáng)光的曝曬等等。因此，必須考慮待用塑料對(duì)使用環(huán)境的適應(yīng)能力。
　　　(2)制品的受力類(lèi)型和作用方式
　　　　根據(jù)制品的受力類(lèi)型和受力狀態(tài)及其對(duì)材料產(chǎn)生的應(yīng)變來(lái)篩選能滿足使用要求的材料是很必要的。也就是說(shuō)，要考慮上述各種環(huán)境下的外力作用是拉伸、壓縮、彎曲、扭曲、剪切、沖擊或摩擦，或是幾種力的組合作用。此外，還要考慮外力的作用方式是快速的 (短暫)或是恒應(yīng)力或恒應(yīng)變的，是反復(fù)應(yīng)力還是漸增應(yīng)力等等。
　　　　用于沖擊負(fù)荷場(chǎng)合的制品，應(yīng)選擇沖擊強(qiáng)度高的；用于恒定應(yīng)力的場(chǎng)合而且必須防止變形時(shí)，應(yīng)選擇蠕變小的材料；用于反應(yīng)力作用的場(chǎng)合應(yīng)選擇疲勞強(qiáng)度比較高的材料；
　　　(3)使用對(duì)象
　　　　使用對(duì)象是指使用塑料制品的國(guó)別、地區(qū)、民族和具體使用者的范圍。例如。國(guó)家不同，其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格也不同。如美國(guó)的電氣部件用的塑料，為保證其對(duì)熱和電氣的安全性，要求必須符合UL規(guī)格。另外，對(duì)色彩和圖案及形狀的要求也會(huì)因國(guó)家、民族的習(xí)慣和愛(ài)好而不同，應(yīng)選擇合適的色彩和形狀。使用者不同，如兒童、老年、婦女用品也各有不同的要求在工業(yè)上使用也要考慮使用對(duì)象，而選擇不同的材料。
　　　(4)按用途進(jìn)行分類(lèi)。
　　　　按用途分類(lèi)的方法有多種，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)。如汽車(chē)運(yùn)輸工業(yè)用的，家用電氣設(shè)備用的，機(jī)械工業(yè)用的，建筑材料用的，宇航和航空用的……等等；有的，按應(yīng)用功能分類(lèi)。如結(jié)構(gòu)材料(外殼、容器等)，低摩擦擦材料(軸承、滑桿、閥襯等)，受力機(jī)械零件材料。耐熱、耐腐蝕材料(化工設(shè)備、耐熱設(shè)備和火箭導(dǎo)彈用材料)，電絕緣材料(電氣結(jié)構(gòu)制品)、透光材料……。表中列出一些機(jī)械部件采用工程盟梔料的情況。當(dāng)有幾種材料同屬一類(lèi)用途時(shí)，應(yīng)根據(jù)其使用特點(diǎn)和材料性能進(jìn)一步比較和篩選。最好選擇2-3種進(jìn)行試驗(yàn)比較。比如說(shuō)外殼這類(lèi)用途就包括動(dòng)態(tài)外殼，靜態(tài)外殼，絕緣外殼等，因此要求使用不同特性的塑料。動(dòng)態(tài)外殼是經(jīng)常受到劇烈震動(dòng)或輕微撞擊的容器，要求材料除有剛性和尺寸穩(wěn)定性外，還要有較好的沖擊強(qiáng)度。在室內(nèi)應(yīng)用時(shí)可采用ABS塑料，在戶外使用的應(yīng)考慮耐老化性能好的材料。如AAS(丙烯睛-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物)或MAAS，或用酚醛、環(huán)氧或聚的玻璃鋼等。靜態(tài)外殼是用在不活動(dòng)或少活動(dòng)的部位，如儀表殼、收音機(jī)和電視機(jī)外殼等。要求形狀和尺寸穩(wěn)定、美觀，一般可采用高沖擊強(qiáng)度聚苯乙烯、ABS、聚丙烯等；如要求透明則可采用乙酸丁酸纖維素、聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯。至于絕緣外殼，除要求絕緣外，有的還要求有高的機(jī)械強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，如電動(dòng)機(jī)罩、電動(dòng)機(jī)械外殼等，則可采用玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯，玻璃纖維增強(qiáng)聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBTP)或熱固性樹(shù)脂的玻璃鋼等。

翊凱公司
2007年11月28日

按塑料應(yīng)用范圍選材
　　(1)制造容器、外殼、蓋、導(dǎo)管的塑料 。
　　　這類(lèi)制品一般不要求承載很大負(fù)荷，但要求有良好甚至優(yōu)良的沖擊強(qiáng)度和硬度、良好的或適中的拉伸強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，以及良好的外觀和耐環(huán)境性，并要求材料的價(jià)格適中。對(duì)另有特殊性能要求的應(yīng)專(zhuān)門(mén)考慮。如果采用金屬制造時(shí)，一般是采用鋼板、型鋼、鑄鋁或沖切鋁、輕合金或壓鑄金屬。這些材料強(qiáng)度較高，剛硬度也好。但是，當(dāng)遇到下列情況和要求時(shí)，采用塑料更為合適。
　　　a．必須防止共振而且要求傳聲小；
　　　b．要求有一定的彈性變形以防止由于偶然碰撞而引起的凹痕；
　　　c．制品形狀復(fù)雜，用金屬加工工藝生產(chǎn)有困難；
　　　d．制品不希望后加工；
　　　e.要求制品整體電絕緣(或部分絕緣)和絕熱，或整體著色或要求透明、半透明;
　　　f.要求耐腐蝕和耐濕氣，不生銹;
　　考慮以上的特點(diǎn)、比較適宜的材料見(jiàn)表(待補(bǔ)充)所示。有時(shí)，一種材料不能滿足要求，往往需要塑料和其它材料復(fù)合，例如需要控制蠕變或撓曲變形或特別耐磨耗時(shí)，可把帶螺紋的金屬嵌件嵌入塑料件中，如果要求結(jié)構(gòu)殼體能經(jīng)受碰撞和粗用時(shí)，可考慮采用金屬和塑料的復(fù)合板或在金屬表面上復(fù)合塑料。
　　(2)低摩擦應(yīng)用方面的塑料
　　　這類(lèi)應(yīng)用要求的材料需具有低的摩擦系數(shù)甚至無(wú)潤(rùn)滑時(shí)摩擦系數(shù)也低，耐磨蝕性好，并具有適中至良好的形穩(wěn)性、耐熱性和耐腐蝕性。以往采用銅銻錫合金、青銅、鑄鐵、預(yù)潤(rùn)滑的木材、石墨等。但是，當(dāng)遇到下列情況和要求時(shí)，采用塑料更為合適。
　　　a．有腐蝕或磨耗；
　　　b．加工時(shí)，潤(rùn)滑劑會(huì)污染產(chǎn)品；
　　　c．組件必須在高于或低于普通潤(rùn)滑劑的適用溫度下工作；
　　　d．要求無(wú)保養(yǎng)操作；
　　　e．用塑料可避免復(fù)雜的潤(rùn)滑體系；
　　　f．迫切要求減重時(shí)；
　　　g. 要求電絕緣；
　　　h. 要求減弱聲響、噪音；
　　　I. 要求盡量減少擦傷和刻痕；
　　　j．體系高負(fù)荷、低速運(yùn)行會(huì)擠出普通潤(rùn)滑劑;
　　　k. 滑粘性不適宜時(shí)。
　　根據(jù)上述要求，作為軸承減摩零件的合適塑料見(jiàn)表(待補(bǔ)充)所示。但是，當(dāng)工作溫度長(zhǎng)期超過(guò)260℃或有很大的徑向負(fù)荷、止推負(fù)荷時(shí)，或是需要連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，以及長(zhǎng)期時(shí)間內(nèi)要求軸的偏斜極小或要求軸的磨損先于軸承的磨損時(shí)，應(yīng)考慮用其它材料。有時(shí)(尤其是遇到下列情況)可考慮用塑料和其它材料組合，如：a．需要盡快散發(fā)熱量，b．要求蠕變極小；c.僅用塑料不能承受太高負(fù)荷，等等。
　　(3)用作重應(yīng)力機(jī)械零件的材料(如齒輪、凸輪、齒條、聯(lián)軸節(jié)、輥?zhàn)拥?/span>)
　　　這類(lèi)應(yīng)用要求材料的機(jī)械強(qiáng)度高、尤其要求具有高的彎曲、拉伸和沖擊強(qiáng)度，在升高溫度時(shí)仍具有良好的耐疲勞性和穩(wěn)定性，機(jī)械加工性良好，尺寸穩(wěn)定、能模塑成型精密公差 制品。以往是采用鑄鐵、鋼、黃銅等，但是，當(dāng)遇到下列情況和要求時(shí)，考慮用塑料更為合適。
　　　a．迫切要求減重;
　　　b．使用環(huán)境砂塵多，有磨蝕和腐蝕;
　　　c．盡量減小聲響或振動(dòng)；
　　　d．希望有綜合效能。
　　根據(jù)上述要求，比較合適的塑料見(jiàn)表(有待補(bǔ)充)所示。但是，如果要求承受重負(fù)荷、工作溫度高、以及迫切要求降低材料成本時(shí)。應(yīng)考慮用其它材料。如果要求高耐沖擊、耐彎曲而且要求成本低時(shí)，可以考慮采用塑料與其它材料(如金屬)組成的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
　　(4)用作化工設(shè)備的塑料和耐熱塑料
　　　這類(lèi)應(yīng)用要求材料耐化學(xué)腐蝕、吸濕性小有的還要求耐高低溫，具有一般到良好的機(jī)械強(qiáng)度。以往是采用不銹鋼、欽、鈮、和其它貴金屬。但是當(dāng)遇到下列情況和要求時(shí)，可考慮用塑料更為合適。
　　　a．特別要求耐腐蝕，而不銹鋼又不能滿足要求；
　　　b. 要求既耐腐蝕又耐磨損；
　　　c．迫切要求降低成本或延長(zhǎng)化工設(shè)備的使用壽命；
　　　d．要求減少保養(yǎng)，便于維修；
　　　e．要求絕熱，隔熱以及耐瞬時(shí)高溫或燒蝕(為了選材方便，也可將耐熱塑料另分一類(lèi))
　　根據(jù)上述的要求，比較合適的塑料見(jiàn)表(有待補(bǔ)充)。此外，還有不飽和聚酯玻璃鋼用于大型手糊制品；酚醛或改性酚醛塑料用于耐高溫、耐燒蝕、或既耐熱又要求具有較高強(qiáng)度的制品。但是，如果要求的機(jī)械強(qiáng)度不高，工作溫度長(zhǎng)期超過(guò)290℃，而且在高低溫變動(dòng)范圍很寬的情況下要求尺寸穩(wěn)定性良好時(shí)，應(yīng)考慮新型復(fù)合材料或用其它材料。如果工作條件要求強(qiáng)度很高，而且要有極好的耐腐蝕性，或者要求在升高溫度下極耐腐蝕，或者需要借助塑料在高溫下慢慢燒蝕來(lái)保護(hù)金屬免受損壞，則可考慮用塑料和其它材料組成的復(fù)合材料( 如石墨、耐熱樹(shù)脂與填料或石棉、碳纖、Si02纖維等組成的復(fù)合材料)。
　　(5)用作電氣結(jié)構(gòu)零件的塑料
　　　這類(lèi)應(yīng)用要求材料在低至中頻下電絕緣性優(yōu)良，具有高的強(qiáng)度和抗沖擊性能，良好的耐疲勞性和耐熱性，在升高溫度情況下，尺寸穩(wěn)定性良好。以往是用陶瓷、玻璃或云母，但是，當(dāng)遇到下列情況和要求時(shí)，考慮用塑料更為合適。
　　　a．有沖擊負(fù)荷；
　　　b．迫切要求減重；
　　　c．尺寸精度要求較嚴(yán)格，陶瓷、玻璃等無(wú)機(jī)絕緣材料加工達(dá)不到要求時(shí)；
　　　d．要求制造形狀復(fù)雜的導(dǎo)體-絕緣體組合成整體的制品或零件(如印刷電路、集流環(huán)組件、灌封或封嵌件等)。
　　根據(jù)上述的要求，比較合適的塑料見(jiàn)表（待補(bǔ)充）此外，還有聚酯(PETP、PBTP)、氟塑料、聚苯醚、聚砜、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、酚醚樹(shù)脂(xylok-新型酚醚樹(shù)脂。聚對(duì)二甲苯也是較好的絕緣材料。作為一般絕緣材料還可采用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯可用于制造一般電線電纜絕緣。其中聚碳酸酯用于要求高沖擊強(qiáng)度的透明零件；澆鑄環(huán)氧或模塑料可包封電子和電氣元件。適用于要求對(duì)環(huán)境有最大抗耐能力的場(chǎng)合。組合電器組件的包封可以用有機(jī)硅橡膠和環(huán)氧組合封來(lái)獲得更佳的性能；模塑的環(huán)氧用于在寬廣的溫度范圍內(nèi)要求尺寸穩(wěn)定的零件；三聚氰胺甲醛塑料用于要求具有較大硬度的零件；有機(jī)硅聚合物用于要求耐高溫的場(chǎng)合；氨基塑料用于要求價(jià)格低廉的場(chǎng)合；酚醛層壓材料用于沖切和模沖零件等等。但是，如果工作溫度極高，或壓縮負(fù)荷很高時(shí)，應(yīng)考慮用其它材料。
　　(6)用作透光零件、透明板和模型的塑料這類(lèi)透明或帶色的半透明材料要求透光性良好，具有良好至優(yōu)良的二次成型性和成型加工性，不易碎(耐沖擊)、并有一般至良好的拉伸強(qiáng)度。過(guò)去大多數(shù)采用玻璃，但是玻璃存在一些缺點(diǎn)，特別是不能滿足下列使用要求：
　　　a.制品要求耐沖擊、耐振動(dòng)、不易擊碎；
　　　b.要求具有一定的可彎的性；
　　　c.要求有更高的比強(qiáng)度；
　　　d．材料必須是天然半透明而不應(yīng)通過(guò)表面處理來(lái)達(dá)到半透明；
　　　e．要求易于成型形狀復(fù)雜的制品；等等。
　　根據(jù)上述的要求，比較合適的塑料見(jiàn)表(待補(bǔ)充)其中丙烯酸酯類(lèi)塑料推薦作一般應(yīng)用，特別適用于光學(xué)、裝飾和室外應(yīng)用。澆鑄的丙烯酸酪板料，具有較高的強(qiáng)度和透明性，可制造中、低精度透鏡，擠壓成型用的丙烯酸酯塑料價(jià)格較低(尤其是制造薄的制品)，并且有較好的二次成型性；在透明塑料中聚碳酸酯具有最高的強(qiáng)度，可制作透明的面罩、防護(hù)眼鏡或防護(hù)板。乙酸丁酸纖維素具有優(yōu)良的耐沖擊性，并可深延成型；透明聚氯乙烯具有最佳的二次成型性和印刷適應(yīng)性；乙酸纖維素塑料可用作可彎曲的透明板和防護(hù)板；中等抗沖擊的聚苯乙烯和硬質(zhì)聚氯乙烯塑料是價(jià)格低廉的透明和半透明材料；聚苯乙烯可制作價(jià)格最低的模塑透明部件。烯丙基二甘醇酯樹(shù)脂(CR-39)是目前光學(xué)上主要使用的熱固性塑料，其透明性，耐磨性，抗沖擊性及耐化學(xué)性都很好，采用表面鍍膜或涂有機(jī)硅酮膜來(lái)提高其表面硬度和耐磨性，能連續(xù)耐100℃，短期內(nèi)耐150℃。但尚有吸濕性較大等問(wèn)題，目前主要用于制作鏡片。但是，如果要求制品具有極好的耐化學(xué)性或者要求適應(yīng)高的工作溫度，或在工作條件下有磨損，在寬廣的溫度范圍內(nèi)要求有極好的尺寸穩(wěn)定性，則應(yīng)考慮對(duì)塑料進(jìn)行表面處理或采用其它材料。隨著新材料的不斷出現(xiàn)，選材表也要不斷補(bǔ)充修改，以利于提高制品質(zhì)量、降低成本。如軸承、軸瓦等低摩擦材料，以前一直使用布基酚醛層壓品，但近年來(lái)則采用尼龍和聚甲醛，要求摩擦系數(shù)更小和全耐熱時(shí)可即含氛塑料粉末或纖維的聚甲醛或聚酰亞胺。

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2007年11月28日

　根據(jù)要求的性能選材
　　聚合物材料在不同應(yīng)用場(chǎng)合下，會(huì)經(jīng)受各種外力和環(huán)境的綜合作用。因此首先要詳細(xì)了解使用條件及其對(duì)材料性能的要求，然后根據(jù)性能要求選材并進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是根據(jù)材料性能數(shù)據(jù)選材時(shí)，制品設(shè)計(jì)者應(yīng)該注意，塑料和金屬之間有明顯的差別，對(duì)金屬而言，其性能數(shù)據(jù)基本上可用于材料的篩選和制品設(shè)計(jì)，然而，粘彈性的塑料卻不一樣，各種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)記載的聚合物性能數(shù)據(jù)是在許多特定條件下的，通常是短時(shí)期作用力或者指定溫度或低應(yīng)變速率下的"，這些條件可能與實(shí)際工作狀態(tài)差別較大，尤其不適于預(yù)測(cè)塑料的使用強(qiáng)度和對(duì)升溫的耐力，因此，所有的塑料選材都要把全部功能要求轉(zhuǎn)換成與實(shí)際使用性能有關(guān)的工程性能，并根據(jù)要求的性能進(jìn)行選材。通常根據(jù)性能選材的方法有：對(duì)塑料性能分項(xiàng)考慮、比較的選材；同時(shí)考慮多項(xiàng)性能綜合評(píng)價(jià)的選材。
　　(1)對(duì)塑料性能分項(xiàng)考慮、比較的選材
　　　①相對(duì)密度塑料基材的相對(duì)密度一般都在0.91(聚丙烯)到2.2(聚四氟乙烯)的范圍內(nèi)。但若制成泡沫塑料，相對(duì)密度就會(huì)減少到0.04或更低；填充無(wú)機(jī)材料或金屬等材料能使相對(duì)密度達(dá)到3左右。塑料比金屬的相對(duì)密度小(鋁2.7，鋼7.8)，這是塑料的優(yōu)點(diǎn)之一。用它們來(lái)制造水上運(yùn)輸船舶和漂浮物,飛機(jī)和宇宙飛行器、導(dǎo)彈等就是利用這一優(yōu)異特性以及其它性能。
　　　列出各種工業(yè)材料和各種塑料的相對(duì)密度比較。
　　　②色澤與透明度塑料有可能在很廣的范圍內(nèi)著色，而且有的塑料表面有光澤，不需機(jī)械加工就能得到成型制品，這對(duì)簡(jiǎn)化工藝、降低成本是很有利的。此外，由于有些非結(jié)晶性的樹(shù)脂是透明的，所以適于在光學(xué)上和裝飾上應(yīng)用。若使用填料摻混，則會(huì)失去透明性。對(duì)于層壓塑料，可用表面有光澤的樹(shù)脂制作塑料裝飾板；還可在塑料表面組合金屬箔和其它塑料膜或通過(guò)表面電鍍、噴鍍、蒸鍍、表面陶瓷化和表面涂飾、改質(zhì)等技術(shù)來(lái)獲得各種用途的表面，改善表面性能。分別列出各種材料的折射率、透明塑料的光學(xué)性能以及各種塑料的光彈性常數(shù)；
　　　③硬度
　　　　塑料的硬度比-般金屬差得多，而且目前還沒(méi)有一種能通用于金屬和塑料的硬度測(cè)定計(jì)，所以不能作定量比較。一些材料的硬度的近似比較。盡管塑料表面比金屬軟，但對(duì)于許多方面的應(yīng)用，塑料的耐磨損性還是令人滿意的，例如熱固性的三聚氰胺甲醛樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂層壓板可用作桌面，俞者的棉纖維增強(qiáng)塑料可用作軸承滾珠等。為了進(jìn)一步提高塑料的表面硬度和耐磨性，以適應(yīng)某些應(yīng)用如光學(xué)材料和制品的需要，可以通過(guò)表面處理和改性技術(shù)，如有機(jī)與無(wú)機(jī)的表面涂層或表面鍍層，表面陶瓷化等，其表面性能將會(huì)大大改善。
　　　④機(jī)械性能
　　　　因?yàn)樗芰吓c金屬的特性不同，設(shè)計(jì)受力的塑料零部件時(shí)，必須考慮塑料的特點(diǎn)，并認(rèn)真進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合理選材。一般塑料的特點(diǎn)是：
　　　　a．塑料受熱膨脹，線脹系數(shù)比金屬大很多；
　　　　b．一般塑料的剛度比金屬低一數(shù)量級(jí)；
　　　　c．塑料的力學(xué)性能在長(zhǎng)時(shí)間受熱下會(huì)明顯下降；
　　　　d．一般塑料在常溫下和低于其屈服強(qiáng)度的應(yīng)力下長(zhǎng)期受力，會(huì)出現(xiàn)永久形變；
　　　　e．塑料對(duì)缺口損壞很敏感;
　　　　f．塑料的力學(xué)性能通常比金屬低的多,但有的復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量高于金屬,如果制品設(shè)計(jì)合理,會(huì)更能發(fā)揮起優(yōu)越性;
　　　　g．一般增強(qiáng)塑料力學(xué)性能是各項(xiàng)異性的;
　　　　h．有些塑料會(huì)吸濕,并引起尺寸和性能變化;
　　　　i．有些塑料是可燃的;
　　　　j．塑料的疲勞數(shù)據(jù)目前還很少,需根據(jù)使用要求加以考慮.
　　　根據(jù)塑料的特性,不能簡(jiǎn)單地直接代用金屬材料,必須按所選塑料的性能和特點(diǎn), 重新設(shè)計(jì)。

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2007年11月28日

工程塑料制品大部分是用注射成型方法加工而成的，制件的設(shè)計(jì)必須在滿足使用要求和符合塑　料本身的特性前提下，盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和模具、節(jié)省材料、便于成型。制件設(shè)計(jì)中應(yīng)分別考慮如下　因素：
　一、制件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、便于成型。
　　　在保證使用要求前提下，力求簡(jiǎn)單、便于脫模，盡量避免或減少抽芯機(jī)構(gòu)，如采用下圖例中　(b)的結(jié)構(gòu)，不僅可大大簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，便于成型，且能提高生產(chǎn)效率。

　二、制件的壁厚確定應(yīng)合理。

　　　塑料制件的壁厚取決于塑件的使用要求，太薄會(huì)造成制品的強(qiáng)度和剛度不足，受力后容易產(chǎn)生　翹曲變形 ，成型時(shí)流動(dòng)阻力大 ，大型復(fù)雜的制品就難以充滿型腔。反之，壁厚過(guò)大，不但浪費(fèi)材　料，而且加長(zhǎng)成型周期，降低生產(chǎn)率，還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲等疵病。因此制件設(shè)計(jì)時(shí)確定　制件壁厚應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
　　　1.在滿足使用要求的前提下，盡量減小壁厚；
　　　2.制件的各部位壁厚盡量均勻，以減小內(nèi)應(yīng)力和變形；
　　　3.承受緊固力部位必須保證壓縮強(qiáng)度；
　　　4.避免過(guò)厚部位產(chǎn)生縮孔和凹陷；
　　　5.成型頂出時(shí)能承受沖擊力的沖擊。
　　　國(guó)外的一些常用塑料的推薦壁厚如下表：

　三、必須設(shè)置必要的脫模斜度
　　　為確保制件成型時(shí)能順利脫模，設(shè)計(jì)時(shí)必須在脫模方向設(shè)置脫模斜度，其大小與塑料性能、制　件的收縮率和幾何形狀有關(guān)，對(duì)于工程塑料的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，一般應(yīng)在保證順利脫模的前提下，盡量　減小脫模斜度。
　　　下表為根據(jù)不同材料而推薦的脫模斜度：

具體確定脫模斜度時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
　　　　1．對(duì)于收縮率大的塑料制件應(yīng)選用較大的脫模斜度；
　　　　2．對(duì)于大尺寸制件或尺寸精度要求高的制件應(yīng)采用較小的脫模斜度；
　　　　3．制件壁厚較厚時(shí)，成型收縮增大，因此脫模斜度應(yīng)取大；
　　　　4．對(duì)于增強(qiáng)塑料脫模斜度宜取大；
　　　　5．含自潤(rùn)滑劑等易脫模塑料可取小；
　　　　6．一般情況下脫模斜度不包括在制件公差范圍內(nèi)。
　四．強(qiáng)度和剛度不足可考慮設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋
　　　為滿足制件的使用所需的強(qiáng)度和剛度單用增加壁厚的辦法，往往是不合理的，不僅大幅增加了　制件的重量，而且易產(chǎn)生縮孔、凹痕等疵病，在制件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置加強(qiáng)筋，這樣能滿意地解決　這些問(wèn)題，它能提高制件的強(qiáng)度、防止和避免塑料的變形和翹曲。設(shè)置加強(qiáng)筋的方向應(yīng)與料流方向　盡量保持一致，以防止充模時(shí)料流受到攪亂，降低制件的韌性或影響制件外觀質(zhì)量。
　五．在滿足使用要求的前提下制件的所有的轉(zhuǎn)角盡可能設(shè)計(jì)成圓角，或者用圓弧過(guò)渡。　圓角具有以下特點(diǎn)：
　1、 圓角可避免應(yīng)力集中，提高制件強(qiáng)度
　　　在制件的轉(zhuǎn)角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊、振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，尤其像常用的工程塑　料――聚碳酸酯，如果成型條件不當(dāng)或制件結(jié)構(gòu)不合理，則會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，特別容易產(chǎn)生應(yīng)　力開(kāi)裂。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，當(dāng)圓角半徑小于制件壁厚0.3倍/時(shí)應(yīng)力集中急劇增大， 當(dāng)大于壁厚0.8倍　/時(shí)，應(yīng)力集中明顯變小。
　2、 圓角可有利于充模和脫模
　　　對(duì)于一些流動(dòng)性差的塑料或加入填料的塑料，制件設(shè)計(jì)圓角尤為重要，不僅可改善充模性能，　而且可提高制品使用性能。
　3、 圓角有利于模具制造，提高模具強(qiáng)度
　　　制件上設(shè)計(jì)了圓角，模具的對(duì)應(yīng)部位也呈圓角，這就增加了模具的堅(jiān)固性，模具在淬火或使用　時(shí)不致因應(yīng)力集中而開(kāi)裂，因而也增加了模具的強(qiáng)度。
　六．應(yīng)根據(jù)制件的使用要求和塑料材料的特性合理確定制件的尺寸公差。　影響塑料制件尺寸精度的因素很多而且十分復(fù)雜，歸納起來(lái)主要有以下幾方面：
　　 1、塑料原料本身的特性，一般結(jié)晶型和半結(jié)晶型的塑料的收縮率比無(wú)定型的大，范圍也寬，因　此制件尺寸精度也就有差異。
　　 2、成型工藝條件如料溫、模溫、注射壓力、保壓壓力、塑化背壓、注射速度、成型周期等都會(huì)　影響成型收縮率的大小和波動(dòng)范圍。
　　3、模具的結(jié)構(gòu)如分型面選擇、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣、模具的冷卻和加熱等以及模具的剛度等　都會(huì)影響制件尺寸精度。
　　4、模具在使用過(guò)程中的磨損和模具導(dǎo)向部件的磨損也會(huì)直接影響制件的尺寸精度。因此在制件　設(shè)計(jì)中正確合理確定尺寸公差是非常重要的。對(duì)于工程塑料制件、尤其是以塑代鋼的制件，設(shè)計(jì)者　往往簡(jiǎn)單地套用機(jī)械零件的尺寸公差，這是很不合理的，許多工業(yè)化國(guó)家都根據(jù)塑料特性制定了塑　料制件尺寸公差。我國(guó)也于1993年發(fā)布了GB/T14486－93 《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》，設(shè)計(jì)　者可根據(jù)所用的塑料原料和制件使用要求，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定確定制件的尺寸公差。
　七．工程塑料的制件設(shè)計(jì)除了要注意上述各點(diǎn)外，還應(yīng)注意各種孔、側(cè)凹（凸）、螺紋和嵌件的設(shè)　計(jì)，這里不再一一詳述，如有需要了解，可參閱有關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)利，也歡迎與我們交流討論。

翊凱公司
2007年11月28日

一、配色著色_定義：

　　配色就是在紅、黃、藍(lán)三種基本顏色基礎(chǔ)上，配出令人喜愛(ài)、符合色卡色差要求、經(jīng)濟(jì)并在加工、使用中不變色的色彩。另外塑料著色還可賦予塑料多種功能，如提高塑料耐光性和耐候性；賦予塑料某些特殊功能，如導(dǎo)電性、抗靜電性；不同彩色農(nóng)地膜具有除草或避蟲(chóng)、育秧等作用。即通過(guò)配色著色還可達(dá)到某種應(yīng)用上的要求。




二、著色劑：
　　著色劑主要分顏料和染料兩種。顏料是不能溶于普通溶劑的著色劑，故要獲得理想的著色性能，需要用機(jī)械方法將顏料均勻分散于塑料中。按結(jié)構(gòu)可分為有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料。無(wú)機(jī)顏料熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性優(yōu)良，價(jià)格低，但著色力相對(duì)差，相對(duì)密度大；有機(jī)顏料著色力高、色澤鮮艷、色譜齊全、相對(duì)密度小，缺點(diǎn)為耐熱性、耐候性和遮蓋力方面不如無(wú)機(jī)顏料。染料是可用于大多數(shù)溶劑和被染色塑料的有機(jī)化合物、優(yōu)點(diǎn)為密度小、著色力高、透明度好，但其一般分子結(jié)構(gòu)小，著色時(shí)易發(fā)生遷移。
　　白色顏料主要有鈦白粉、氧化鋅、鋅鋇白三種。鈦白粉分金紅石型和銳鈦型兩種結(jié)構(gòu)，金紅石型鈦白粉折射率高、遮蓋力高、穩(wěn)定、耐候性好。
　　炭黑是常用黑色顏料，價(jià)格便宜，另外還具有對(duì)塑料的紫外線保護(hù)（抗老化）作用和導(dǎo)電作用，不同生產(chǎn)工藝可以得到粒徑范圍極廣的各種不同炭黑，性質(zhì)差別也很大。炭黑按用途分有色素炭黑和橡膠補(bǔ)強(qiáng)用炭黑，色素炭黑按其著色能力又分為高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。炭黑粒子易發(fā)生聚集，要提高炭黑的著色力，要解決炭黑的分散性。
　　珠光顏料又叫云母鈦珠光顏料，是一種二氧化鈦涂覆的云母晶片。根據(jù)色相不同，可分為銀白類(lèi)珠光顏料、彩虹類(lèi)珠光顏料、彩色類(lèi)珠光顏料三類(lèi)。
　　購(gòu)買(mǎi)顏料，必須了解顏料的染料索引（C.I），C.I是由英國(guó)染色家協(xié)會(huì)和美國(guó)紡織化學(xué)家和染色家協(xié)會(huì)合編出版的國(guó)際性染料、顏料品種匯編，每一種顏料按應(yīng)用和化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)別有兩個(gè)編號(hào)，避免采購(gòu)時(shí)因?qū)ο嗤�分子結(jié)構(gòu)、不同叫法的顏料發(fā)生誤解，也有利于使用時(shí)管理和查找原因。




三、配色著色工藝：
　　配色著色可采用色粉直接加入樹(shù)脂法和色母粒法。
　　色粉與塑料樹(shù)脂直接混合后，送入下一步制品成型工藝，工序短，成本低，但工作環(huán)境差，著色力差，著色均勻性和質(zhì)量穩(wěn)定性差。
　　色母粒法是著色劑和載體樹(shù)脂、分散劑、其他助劑配制成一定濃度著色劑的粒料，制品成型時(shí)根據(jù)著色要求，加入一定量色母粒，使制品含有要求的著色劑量，達(dá)到著色要求。
　　色母粒可以按欲著色樹(shù)脂分類(lèi)，如ABS色母粒，PC色母粒，PP色母粒等；也可按著色樹(shù)脂加工藝分類(lèi)，有注塑、吹膜、擠出級(jí)三大類(lèi)母粒。色母粒由于對(duì)顏料先進(jìn)行預(yù)處理，有較高的著色力，用量可降低且質(zhì)量穩(wěn)定，運(yùn)輸、貯存、使用方便、環(huán)境污染大為降低。
　　分散劑通過(guò)對(duì)顏料的潤(rùn)濕、滲透來(lái)排除表面空氣，將凝聚體、團(tuán)聚體分散成細(xì)微、穩(wěn)定和均勻的顆粒，并在加工過(guò)程中不再凝聚，常用分散劑為低分子量聚乙烯蠟，對(duì)于較難分散的有機(jī)顏料和炭黑采用EVA蠟或氧化聚乙烯蠟，合成低分子量聚乙烯蠟和聚乙烯裂解法制的低分子量聚乙烯蠟有很大差別。其他助劑有偶聯(lián)劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、抗靜電劑、填料等，視要求和品種而定加入量，稱(chēng)為多功能母粒，再如加入光亮劑，有利于模塑制品脫模和提高制品表面光亮度。
　　色母粒的性能指標(biāo)有色差、白度、黃度、黃變度、熱穩(wěn)定性、氧指數(shù)、熔體流動(dòng)速率等，當(dāng)然顏料的細(xì)度、遷移性、耐化學(xué)性、毒性也與色母粒性能有關(guān)，有些指標(biāo)在專(zhuān)門(mén)用途中十分重要，如纖維級(jí)母粒的壓濾值（DF值）細(xì)度。




四、配色管理和儀器
　　配色管理的硬件有測(cè)色計(jì)及處理測(cè)得數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。測(cè)色計(jì)可分為分光光度計(jì)和色差計(jì)兩種，代替人眼測(cè)定色彩，去除人為因素對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。
　　分光光度計(jì)用來(lái)測(cè)定各波長(zhǎng)對(duì)完全漫反射面的反射系數(shù)，不能直接求得色度值或色差，但通過(guò)其對(duì)數(shù)據(jù)處理便可評(píng)價(jià)色度值及其他各種數(shù)值。分光光度計(jì)可分為采用衍射光柵分光和采用干涉濾光片分光兩種類(lèi)型。先進(jìn)的帶內(nèi)裝微處理器的分光光度計(jì)，具有0%、100% 的自動(dòng)校正及倍率增加等功能，從而提高了精度。
　　色差計(jì)是一種簡(jiǎn)單的測(cè)試儀器，即制作一塊具有與人眼感色靈敏度相等的分光特性的濾光片，用它對(duì)樣板進(jìn)行測(cè)光，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一種具有感光器分光靈敏度特性并能在某種光源下測(cè)定色差值的濾光片，色差計(jì)體積小、操作簡(jiǎn)便，較適宜對(duì)分光特性變化小的同一種產(chǎn)品作批量管理，帶有小型微機(jī)的色差計(jì)，容易用標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行校正和輸出多個(gè)色差值。
　　配色管理軟件有分光反向率曲線、色差公式、條件等色表示法、遮蓋力表示法和霧度表示法。分光反射率曲線用于選擇著色劑時(shí)的分析，不能用來(lái)判斷顏色的一致度。色差值是色彩管理中最重要的指標(biāo)之一，但不同的色差公式求得的色差各不相同，因此必須注明所用色度體系或色差公式。




五、電腦配色：
　　利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)色配方及其管理已成功地用于塑料配色調(diào)色。
　　電腦配色儀具有下列功能：
　　　　(1)配色 根據(jù)要求建立常用顏（染）料數(shù)據(jù)庫(kù)（制備基礎(chǔ)色板并輸入）。然后在軟件菜單下把來(lái)料色板輸入電腦，在鍵盤(pán)中點(diǎn)出數(shù)個(gè)候選顏料，立刻計(jì)算出一系列配方，并分別按色差和價(jià)格排序列出，供配色選擇；
　　　　(2)配方修正 修正電腦列出配方、其他來(lái)源配方，色差不合格時(shí)利用顯示器顯示的不一致的反射曲線直接通過(guò)鍵盤(pán)增減顏料量，直至兩條曲線基本重合，得出修正后配方；
　　　　(3)顏色測(cè)量和色差控制 測(cè)量著色劑的著色強(qiáng)度、產(chǎn)品的白度、產(chǎn)品顏色牢度、顏色色差。由于電腦能定量表述顏色的性能指標(biāo)，有利于雙方的信息溝通和傳遞；
　　　　(4)顏色管理 日常工作中的色樣、配方、工藝條件、生產(chǎn)日期和用戶等信息均可存入計(jì)算機(jī)，便于檢索、查找和作為修改時(shí)的參考，方便、快捷，提高工作效率，且便于保密。