1、產品設計IIIinnovationCreative&材料產品設計之材料創新第1頁材料與設計材料與設計常見材料塑料與設計結構設計與產品設計Product Design III產品設計之材料創新第2頁材料與設計為何談材料Product Design III3產品設計之材料創新第3頁材料與設計Product Design III材料是設計物質基礎和載體4產品設計之材料創新第4頁5產品設計之材料創新第5頁查而斯和伊姆斯6產品設計之材料創新第6頁馬歇爾.布勞耶7產品設計之材料創新第7頁威樂.潘頓8產品設計之材料創新第8頁材料與設計Product Design III材料和工藝是產品設計物質技術條件，是實

2、現產品設計必要條件。設計經過材料和工藝轉化為實體產品，材料和工藝又經過設計實現自己價值。任何一個產品設計，只有選取材料性能特點及其加工工藝性能相一致，才能實現設計目標和要求。9產品設計之材料創新第9頁材料與設計Product Design III材料感覺特征人感覺系統因為生理刺激對材料作出反應或者由人知覺系統從材料表面特征得出信息，是人對材料勝利和心理活動，它建立在生理基礎上，是人們經過感覺器官對材料作出綜合印象。（經過視覺和觸覺，我們能夠感受到很多材料特征，不論它是透明還是不透明，柔軟還是堅硬）10產品設計之材料創新第10頁材料與設計Product Design III材料視覺特征材料觸覺特

3、征11產品設計之材料創新第11頁材料與設計Product Design III材料色彩美材料肌理美材料光澤美材料質地美材料形態美材料美感12產品設計之材料創新第12頁材料與設計Product Design III色彩美13產品設計之材料創新第13頁材料與設計Product Design III肌理美14產品設計之材料創新第14頁材料與設計Product Design III光澤美15產品設計之材料創新第15頁材料與設計Product Design III質地美16產品設計之材料創新第16頁材料與設計Product Design III形態美17產品設計之材料創新第17頁常見材料Product

4、Design III金屬塑料木材陶瓷玻璃18產品設計之材料創新第18頁常見材料Product Design III黑色金屬。黑色金屬主要就是鋼鐵材料，是以鐵碳二元合金為基礎體系金屬材料，依據對性能和用途不一樣要求，常加入其它各種合金元素以改變和提升鋼性能。依據鋼鐵材料成份、組織結構與用途，鋼鐵材料可分為鑄鐵、碳素鋼（碳鋼）、低合金鋼以及合金鋼等。鐵鋼鋁及鋁合金鎳和鎳合金19產品設計之材料創新第19頁常見材料Product Design III鐵鋼鋁及鋁合金鎳和鎳合金20產品設計之材料創新第20頁常見材料Product Design III鐵鋼鋁及鋁合金鎳和鎳合金21產品設計之材料創新第21頁常

5、見材料Product Design III玻璃玻璃含有一系列優良特征，如透明、堅硬、光滑、耐腐蝕等性能，以及良好工藝性。經過各種成型和加工方法制成玻璃制品，自古以來就在人類生活、生產中發揮著主要作用。同時，從環境保護角度看，作為地球上取之不盡礦產資源和其可重復利用特征，玻璃材料將是未來普遍看好“綠色”材料。22產品設計之材料創新第22頁常見材料Product Design III玻璃壓制成型。壓制成型是在模具中加入玻璃熔料加壓成形，多用于玻璃盅碟，玻璃磚。吹制成型。吹制成型是先將玻璃粘料壓制成雛形型塊，再將壓縮氣體吹入處于熱熔態玻璃型塊中，使之吹脹成為中空制品。吹制成型可分為機械吹制成型和人工

6、吹制成型，用來制造瓶類容器、器皿、燈泡等。拉制成型。拉制成型是利用機械拉引力將玻璃熔體制成制品，分為垂直拉制和水平拉制。主要用來生產平板玻璃、玻璃管、玻璃纖維等。壓延成型。壓延成型是用金屬輥將玻璃熔體壓成板狀制品，主要用來生產壓花玻璃、夾絲玻璃等，該成型分為平面壓延與輥間壓延成型。23產品設計之材料創新第23頁常見材料Product Design III24產品設計之材料創新第24頁常見材料Product Design III25產品設計之材料創新第25頁常見材料Product Design III木材木材是將采伐后樹木經初步處理與加工后得到天然材料。木材由疏松多孔纖維素和木質素組成。其硬度與

7、密度因樹種而異。總體上質輕堅韌并富有彈性，易于加工。26產品設計之材料創新第26頁Product Design III產品設計之材料創新第27頁Product Design III產品設計之材料創新第28頁塑料與設計塑料種類、特征慣用設計塑料Product Design III塑料產品設計之材料創新第29頁塑料與設計塑料是當代發展最快，應用最廣人工合成材料。相對金屬、木材、玻璃而言，塑料是一個年輕材料。塑料自被發覺和應用以來，不過一百多年歷史。在今天，塑料滿足了人類生活中很多需求，從日慣用具、家用電器、汽車到住宅，人類無時無處都能見到塑料身影。Product Design III30產品設計之

8、材料創新第30頁塑料與設計塑料工業高速發展，使得各種材料之間展開了競爭，一些原本大家熟悉材料可能會失去原有市場，而代之以功效更強、成本更低材料。另外，出于安全原因和環境保護原因，工業設計材料也在不停改變之中。比如，出于安全考慮，用聚碳酸酯制作嬰兒奶瓶和凈水桶，有可能會被熱塑性聚酯替換；傳統冰箱內襯所用耐沖擊聚苯乙烯和ABS塑料，因不能適應新型環境保護型無公害發泡劑，而會被改換成改性聚丙烯；高性能工程塑料因為強度、剛性比通用塑料更勝一籌，因而在適應產品微型化、薄壁化發展趨勢方面會更顯優勢。Product Design III31產品設計之材料創新第31頁常見塑料塑料廣泛用于描述樹脂和聚合物高分子

9、材料。“塑料”得名，是因為它們在溫度升高不大情況下，形狀很輕易發生改變。塑料稱呼有很多如塑料、樹脂、聚合物、彈性體、復合材料等。聚合物、塑料和樹脂通常認為是同義，但在技術上是有差異，聚合物是未添加任何物質純凈化合物，并非全部聚合物都是塑料，通常認為是一類材料總稱。Product Design III什么是塑料32產品設計之材料創新第32頁常見塑料按加工性能行為特征可分為熱塑性和熱固性熱塑性塑料受熱時軟化流動，冷卻后固化定形且這一過程能夠重復。熱固性塑料在加工定型后，加熱不會再軟化，在溶劑中不再溶解，不能進行重復加工。塑料種類很多，每一個塑料都有其特有性能。Product Design III什

10、么是塑料33產品設計之材料創新第33頁常見塑料在很多應用場所，塑料能夠和木材、金屬陶瓷以及玻璃等材料競爭.。與其它材料相比，塑料在性能、價格或性能/價格比喻面有其特殊優勢Product Design III塑料特征34產品設計之材料創新第34頁塑料特征Product Design III通用性易于成型加工輕、比強度高透光性著色性耐化學腐蝕性力學性能電絕緣性易燃性35產品設計之材料創新第35頁塑料特征Product Design III低劣耐侯性較高熱膨脹系數36產品設計之材料創新第36頁塑料對產業促進Product Design III白電小家電37產品設計之材料創新第37頁塑料對產業促進Pr

11、oduct Design III產品中塑料件，按其作用和功效，大致能夠分為三類第一類，用作產品殼體、罩、框架、支座等，是對各種零部件起固定、承載作用，和對內部電子元器件起保護作用結構件；第二類是功效件和內外飾件，如面板、風扇葉片、按鈕、旋鈕、刻度盤、液晶顯示器等，其作用是用以控制、操縱和指示等；第三類是產品內部電子元件器，如接插件、線路板以及其它直接和電接觸帶電零件38產品設計之材料創新第38頁普通塑件基本要求Product Design III（1）機械強度 產品外殼、支座和各種功效件，應能安全地承受裝配和使用過程中來自外界載荷和來自內部應力。所受載荷可能包含靜載荷、動載荷、短期載荷和長久載

12、荷。（2）電氣安全性電氣安全性事關人身安全。電氣安全不但與選材相關，而且與設計有親密關系。所以，當前對電絕緣安全性，國際國內普遍采取標準是，對模塑成型后產品進行測試，而較少采取對材料測定。為此，必須參考現行有效標準。39產品設計之材料創新第39頁普通塑件基本要求Product Design III（3）耐熱性 對家用電器中使用塑料，必須進行耐熱性試驗，詳細耐熱要求，視產品用途而異。對于帶電零件以及電熱器具、電開工具外殼，則對塑料件耐熱溫度比普通電器產品外殼有更高要求。40產品設計之材料創新第40頁普通塑件基本要求Product Design III（3）耐熱性各種熱塑性塑料可允許工作溫度塑料名

13、稱 可允許工作溫度塑料名稱 可允許工作溫度 短 期 長 期 短 期 長 期 ABS PCABS PC GF-PC PA6 95 110130 135 “5 150 80 8090 115 115 80120 GF-PA6 PA66 GF PA66 PBT GF-PBT 200 170 220 200 210 120 80120 120 140160 14016041產品設計之材料創新第41頁普通塑件基本要求Product Design III（4）阻燃性電器產品殼體，尤其是與電壓或電流直接接觸電器零件，按要求必須到達阻燃要求。即使電器用塑料普通阻燃性較差，而且燃燒時會產生大量黑煙和有毒氣體，不

14、過經過添加一定數量阻燃劑，是能夠到達一定程度阻燃要求，不但能夠阻燃，而且能夠控制煙密度，分解產物無顯著毒性。 42產品設計之材料創新第42頁普通塑件基本要求Product Design III（五）電磁屏蔽性要求既能阻斷外部發射來電磁波進入產品內部，又能預防內部發射電磁波干擾其它正在工作電子產品，唯一方法就是對電子電器產品進行電磁波屏蔽。43產品設計之材料創新第43頁普通塑件基本要求Product Design III（五）電磁屏蔽性要求既能阻斷外部發射來電磁波進入產品內部，又能預防內部發射電磁波干擾其它正在工作電子產品，唯一方法就是對電子電器產品進行電磁波屏蔽。受電磁干擾影響電子產品分類 A

15、類 B類 A類 B類 數據處理設備 工業用計算機 程序控制器 微處理機 電子打印機 文字處理機 大型計算機 個人計算機 錄像機 電視機 高保真收錄機 設備、儀表 心臟起搏器 數字式手表 復印機 電話 遙控裝置 數字式天平 導航設備 靈敏度高試驗儀器 電子游戲機 袖珍計算機 數字式鐘表 民用電臺頻帶接收機44產品設計之材料創新第44頁普通塑件基本要求Product Design III（6）抗菌性抗菌性是指在慣用聚合物材料中，添加了一個或幾個特定抗菌劑成份之后，賦予了材料殺菌滅菌一個能力。開發和應用含有殺毒滅菌能力抗菌塑料，對于降低病菌傳輸、保障人民健康和提升人類生活質量，含有十分重大意義45產

16、品設計之材料創新第45頁普通塑件基本要求Product Design III小結產品采取設計材料，除了要求能滿足電器設備正常工作基本要求之外，還要考慮到產品加工性能、可裝飾性和經濟成本。大部分殼體材料和電氣部件以注射成型為主，產品要滿足小型化、薄壁化、精細化要求，以及產品優美造型設計，都需要材料有良好加工流動性。材料還必須能適應產品裝飾化要求，如電鍍、涂裝、染色、燙印等。產品成本在包括家用電器一類民用產品時，是個敏感原因，所以選擇材料時，材料價格、資源合理利用、環境友好性以及盡可能短生產周期等也是必須考慮到。 46產品設計之材料創新第46頁通用熱塑性塑料Product Design III85

17、%PE、PP、PVC、PS、ABS 等47產品設計之材料創新第47頁通用熱塑性塑料Product Design III通用塑料PE、PP、PVC、PS、ABS 等48產品設計之材料創新第48頁通用熱塑性塑料Product Design III聚乙烯簡稱PE，是應用極為廣泛通用樹脂，也是合成樹脂中產量最大一個品種polyethylene49產品設計之材料創新第49頁通用熱塑性塑料Product Design III低密度聚乙烯性質柔軟、硬度低、剛性差，主要用于材料在低溫下也有極好韌性或變形能力場所。如制作一些強度要求不高生活用具、玩具、小型容器，要求良好密封性罩、蓋和較大容量滾塑容器；線型低密度

18、聚乙烯耐環境應力開裂性要比LDPE和HDPE好多，又有非常好耐穿刺性，所以更適宜生產盛裝油類和洗滌劑類物品小型容器；用LLDPE生產蓋有良好密封性和回彈性，LLDPE也用來生產比較大型滾塑容器和中空殼體50產品設計之材料創新第50頁慣用塑料Product Design III高密度聚乙烯有較高機械強度，可制作一些受力不大機械部件，如蓋殼、手柄、緊固件、襯套；利用PE輕量性和耐沖擊性，可生產周轉箱、托盤、運輸容器和沖浪滑板。在歐美，近40HDPE用來生產中空容器，而市場上中空容器23幾乎都使用HDPE。經典用途，如奶瓶、化學品瓶、食品瓶、藥品及化裝品瓶；高流動性HDPE用來生產高抗沖薄壁食品容器

19、，大型容器如太陽能熱水器、2001000L。運輸容器，汽車油箱、燃料罐也是用HDPE生產。HDPE也能生產大型滾塑容器，用來作為儲罐、儲槽和城市廢物容器等51產品設計之材料創新第51頁通用熱塑性塑料Product Design III聚丙烯polypropylene簡稱PP，是通用塑料中綜合性能非常優異一個材料。近幾年，PP工程塑料研究和開發取得很大進展，使PP在汽車、家電等行業取得廣泛應用。52產品設計之材料創新第52頁通用熱塑性塑料Product Design III 密度小，僅為08909lgcm3，在熱塑性塑料中，僅次于聚4甲基1戊烯。 制品力學性能好，含有高剛性和表面硬度，尤其是有非

20、常優異耐彎曲疲勞性，能經受幾十萬次折疊彎曲而不破壞，很適適用于鉸鏈。 長久使用溫度可達120C，不受外力時最高可達150C，是通用塑料中耐熱性較高一個材料。 低吸水性，突出耐化學藥品性，能耐80以下酸、堿、鹽及很多極性有機溶劑。 因為是非極性材料，所以有優良電氣絕緣性能，對高頻誘電性非常好。53產品設計之材料創新第53頁通用熱塑性塑料Product Design III 耐日光性差，易發生熱氧老化，用于室外需添加抗氧劑和光穩定劑。 低溫耐沖擊性差，抗蠕變性和耐磨性也不佳。 氧化性酸能促使PP降解，對脂肪烴、芳烴有不一樣程度溶脹，而鹵代烴對PP也有破壞作用。聚丙烯polypropylene設計注

21、意54產品設計之材料創新第54頁通用熱塑性塑料Product Design III 防止與銅接觸，銅鹽溶液對PP有特殊破壞作用，所以制品中不宜有銅嵌件，除非使用耐銅級聚丙烯。 PP成型收縮率較高，熱膨脹系數也比較大，制品在熱環境下受應力作用，要預防熱應力脆化發生。 與PE有相同之處，因為非極性緣故，制品涂飾和粘接需表面處理。 聚丙烯polypropylene設計注意55產品設計之材料創新第55頁通用熱塑性塑料Product Design III良好物性和相對低價格，使PP應用非常廣泛，包括領域包含汽車、家電、包裝、化工、機械、家用器具、文體用具以及醫療衛生等。聚丙烯polypropylene應

22、用56產品設計之材料創新第56頁通用熱塑性塑料Product Design III洗衣機是PP使用量較多家電產品，材料要求有高沖擊強度和剛性強度，適用大部件有內桶、底座、面蓋、波輪、泵殼等，采取非增強級PP內桶，允許旋轉速度是600rmin，選擇玻璃纖維增強PP內桶，可到達1200rmin。PP在冰箱上應用近年呈不停增加趨勢。采取PP制造部件有冰箱頂蓋、接水盤、冰箱壓縮機罩、控制面板、隔板、擱架、抽屜盒、保鮮筐等；因為新型環境保護型發泡劑對ABS、HIPS有顯著腐蝕作用，已開發了高熔體強度PP生產冰箱內襯。為適應冷凍用途部件耐寒性要求，可采取無規共聚PP，現有很好透明度，又具低溫沖擊性。聚丙烯

23、polypropylene應用57產品設計之材料創新第57頁通用熱塑性塑料Product Design III用作家電殼體材料PP大多屬于高性能品種，有高模量、高沖擊強度、高流動和熱穩定性高品種，它們多屬阻燃級，其中不少為復合物或合金。各種級別改性PP，已在電視機后殼、內框、空調器、吸塵器、換氣扇、風扇等家電產品上得到應用。這些材料所含有優異勁度、韌性、防翹曲性和光澤度，完全可與ABS媲美。PP在耐熱性方面含有優勢，使得PP在廚房電器、小家電殼體材料方面應用也呈快速增加之勢。一些耐熱品種已代替ABS、PC和PA等工程塑料，用于咖啡壺、洗碗機、電水壺、烤面包機、電飯煲、熱水器等家電產品。聚丙烯p

24、olypropylene應用58產品設計之材料創新第58頁通用熱塑性塑料Product Design IIIPP在汽車消費塑料中占據最大份額，約占總市場42，大量內飾件和外飾件如保險杠、儀表板、方向盤、蓄電池殼體、裝飾板、冷卻風扇、散熱器罩、燈殼、擋泥板等，視部件使用要求可選擇高沖擊型、高剛性、耐高熱性、高光澤等各種品牌，大部分是塑料合金和摻混物。有些內飾件可直接使用高結晶性PP。高沖擊彈性體增韌PP用于汽車保險桿材料，為汽車提供了良好安全性能。所以，在歐洲95汽車保險杠材料采取這種材料。 聚丙烯polypropylene應用59產品設計之材料創新第59頁通用熱塑性塑料Product Desi

25、gn III家用電器方面應用以板材和注塑件為主，主要應用有洗衣機、洗碗機、干燥機、冰箱、電視機、空調等，也包含一些小家電。有些需要專用具牌，如洗衣機內桶等部件。高品質PP能夠在這一領域同ABS競爭。 無規共聚PP以及采取成核技術研制透明聚丙烯，前者透明度可達96，后者可到達89，可與經典透明材料如PET、PVC、PC相媲美，能廣泛應用于對透明度要求高食品容器、文具、瓶、微波爐炊具以及需高溫下使用或消毒器具，如嬰兒奶瓶、醫用注射器、熱飲杯等。一些用途（如醫用制品）需耐輻射級PP。 聚丙烯polypropylene應用60產品設計之材料創新第60頁通用熱塑性塑料Product Design III

26、PP鉸鏈特征使它在盒、罩、容器蓋方面得到很多應用，蓋及盒體或瓶體一次成型，既降低了成本，又給使用帶來了方便，可用于文具用具、醫用器皿，以及儀表盒、工具盒、眼鏡盒、化裝用具等。 PP在硬包裝方面應用包含周轉箱、啤酒保鮮桶外殼、托盤、運載容器、吹塑瓶和用片材生產熱成型容器。 玻璃纖纏增強、阻燃級聚丙烯在電氣方面可用于電氣開關、接線盒、電聲零件、配電盤蓋、電開工具等電氣零件和電器設備，特殊品級有耐銅級、電磁干擾屏蔽級。 有耐候性方面要求制件可選擇PP丙烯酸合金和PPSMA合金。聚丙烯polypropylene應用61產品設計之材料創新第61頁通用熱塑性塑料Product Design III聚氯乙烯

27、polyvinylchloride簡稱PVC，是最早工業化生產塑料品種之一，在聚烯烴塑料快速崛起之前，PVC是國內產量最大、應用最廣塑料材料。價格廉價和綜合性能優良，是PVC得到廣泛應用主要原因。62產品設計之材料創新第62頁通用熱塑性塑料Product Design IIIPVC硬制品可作為結構材料使用，各種建筑用材，如管材、異型材、板材等，是硬質PVC主要應用領域。因為PVC防腐性能好，在化工、環境保護、石油、醫藥工業等部門也有廣泛應用。PVC是非結晶無定形聚合物，有良好透明性。假如注意各種助劑選擇和使用，能夠加工成透明性很好制品，用于裝飾材料、食品包裝用具、食用油瓶和醫用制品。聚氯乙烯p

28、olyvinylchloride應用63產品設計之材料創新第63頁通用熱塑性塑料Product Design III軟質PVC過去多用作日用消費品，現在向醫用材料發展。在汽車、輪船等運載工具方面，軟質PVC作為密封材料、裝飾材料，應用量也較大。良好電氣絕緣性不但使PVC在電纜工業得到大量應用，也能夠作為電開工具絕緣手柄和其它絕緣材料使用，尤其是PVC與ABS和SMA合金可用作電腦配件、家用電器、電氣工具、儀表外殼、計算機零件、商用機器電子配件等。 聚氯乙烯polyvinylchloride應用64產品設計之材料創新第64頁通用熱塑性塑料Product Design III透明、無毒、柔韌，適于

29、作礦泉水瓶，玩具、包裝膜和泡沫塑料等。排水壓力管；柔性物品：用于嬰兒褲和仿皮制品（如仿麂皮）；用于隔熱和絕緣，可用于電線電纜；應用在水床上被覆和靜電粉末噴涂方法；用于室內裝潢，地板磚、管子、軟管、瓶子聚氯乙烯polyvinylchloride應用65產品設計之材料創新第65頁通用熱塑性塑料Product Design III聚苯乙烯polystyrene簡稱PS，是最早工業化生產樹脂之一。在通用塑料中，產量僅次于聚烯烴和聚氯乙烯。66產品設計之材料創新第66頁通用熱塑性塑料Product Design III通用級PS，以其透明性、剛性和電氣絕緣性，主要用來生產絕緣材料、玩具、文具用具、透明模

30、型、光學零件以及家庭日慣用具，片材用于硬包裝領域。聚合工藝改進、高分子量PS及間規PS開發，使PS由通用樹脂應用領域進入工程塑料應用領域，主要應用目標是電子工業和汽車工業，微波領域可能也是間規PS未來主要應用領域。與通用級PS比較，耐沖擊PS應用更廣泛，被大量用于家電機殼、電器用具、冰箱內襯。新開發各種HIPS，不論是加工性、耐沖擊性還是外觀光澤，都可和ABS競爭，甚至能夠和ABSPS合金競爭，新競爭點和增加點是辦公機械和計算機部件聚苯乙烯polystyrene應用67產品設計之材料創新第67頁通用熱塑性塑料Product Design IIIABS樹脂Acrylonitrile Butadiene Styrene丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物簡稱。ABS這一名稱即是由用以制造這一共聚物三種單體：丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）首字母所組成。68產品設計之材料創新第68頁通用熱塑性塑料Product Design III ABS是電子電器工業使用量最大塑料品種。其特點是剛性、韌性平衡，良好著色性、可電鍍、加工流動性好，而價格在通用塑料和工程塑料之間。ABS主要用于各種電子電器設備外殼，如電風扇、暖風機、冰箱門膽、電視機、吸塵器、空調機、食品攪拌機、電話、音響設備、傳真機、復印機、手機、筆記本電腦、鍵盤、