用Fortron PPS塑料制造混合水栓

作者：宝理塑料贸易（上海）有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 1 工程塑料展厅 聚乙烯(PE), 聚苯乙稀PS, 聚酰亚胺PI, 聚酰胺PA, PA66塑料(尼龙), ... 冷热水混合水栓的作用是调节冷热水的比例，使得出水的温度达到合适温度。人们一定有过这样的经验，有时不注意将手接触到水栓的热水部位的外表时，会感觉很烫而立即将手缩回。然而在最近的水栓制品中，由于其主体内部结构采用了宝理公司的Fortron PPS树脂，使得主体外部不再那么烫了。这样的水栓正在快速普及。 使用Fortron制造水栓本体 长久以来，人们一直选用铜合金作为水栓的基本材料，重要部件的材料也都选择金属。但是有时候由于金属的腐蚀会造成某种故障；另外，金属和金属之间的滑动也不太平稳；再有，就是其绝热效果非常不好，混合栓里同时有热水和冷水进入，与热水接触部分会变得很热，不仅会烫人手，而且浪费能源。基于上述原因，人们想到了使用塑料取代金属来制造水栓的本体。这是因为塑料在绝热、滑动、防腐这三方面比有着无可比拟的优势。即塑料比金属更耐腐蚀，金属与塑料之间的滑动要更为平稳，塑料比金属的绝热性更好。 那么，该如何选用适合的树脂呢？首先应保证成型出的制品要结实耐用、具有可电镀表面的外观。于是，人们就从通用工程树脂开始选择，首先是POM、改性PPE、PPS等工程塑料，最后是聚酰亚胺系列及PAR等超级工程塑料。也就是说，只要是当时日本市场上有的工程塑料基本上都试验过。在筛选过程中，除了材料要具有出色的成型性能以外，还必须具有浸泡在热水和冷水中的尺寸稳定性，最重要的是制成的部件的强度要高，以保证结实耐用。另外，水栓本体在冷热水中会发生吸水、变形，由于水压力等产生蠕变，由于水冲击而产生疲劳等等，而且，它作为一种家庭用品，一般都要求有10~20年的使用寿命，这就要求所使用的塑料材料即使经历了20年也应该能够正常使用。 经过这样一种要求严格的挑选后，最终被筛选出来的材料有PPS、聚砜、芳香族尼龙。其中，宝理公司的Fortron PPS树脂以其所具有的优良的耐热性、阻燃性、耐化学药品性、尺寸稳定性等性能而最被看好。然而PPS树脂在成型时会释放出一些挥发性气体，从而影响其性能。并且由于水栓本体部件的形状复杂，只能采用一模一个的成型方式。当大量成型时，放气的问题就变得更加突出了，同时制品还会产生飞边。为了解决该问题，水栓本体部件的模具设计人员对模具各部位的设计做出适当的修改，以利于更容易地排除气体和减少飞边。而且，随着注塑商在成型加工现场和模具维护两方面经验的不断积累，今天的注塑商总能保证稳定地成型出合格的水栓部件。 PPS树脂的使用虽然使水栓的绝热性得到明显的改善，但是对传统的混水栓结构（热水从一头进入，冷水从另一头进入）加以重新设计，就可以更大限度地提高绝热性。如淋浴用混水龙头“JOY”系列就采用了一种新型的双层树脂结构。在这个树脂部件中，一边进来热水，另一边进来冷水并在里面实现混合。但在树脂部件外部与外部金属内侧之间仍保持有冷水流过。也就是说，只有冷水才与金属外壳的内侧相接触，形成了一种冷水将主体包起来的结构，从而从根本上解决了水栓金属外壳烫手的问题。 温控单元的主要材料使用了Fortron 传统温控单元采用的是铜的粘流体。它是一种当温度发生变化时就会产生膨胀或收缩的半流动性物质。由于是半流动性物质，其响应速度自然就慢。在厨房使用热水时我们都曾有过这样的经验，就是虽然我们将温度设定为一定的值，但是水的温度还是一时高一时低，这是由于水压的变化，水栓里面的温度感应体的响应速度太慢而造成的过加热现象。 为了克服此缺点，技术人员开发出了形状记忆合金（SMA，敏感记忆合金），以用在新的混水栓上，并采用了开关弹簧结构。在热水的一侧安装形状记忆合金弹簧，在冷水的一侧安装普通弹簧，使两边的弹簧形成一种平衡状态。其中，冷水侧的弹簧受到的压力是一定的，如果温度发生波动，SMA弹簧上的力就会发生相应的变化，从而起到调节混水比例、控制温度的作用。也就是说，如果混合水过热就产生关小热水阀门的弹簧力。只要事先将温度设定好，弹簧就会自动调节热水阀门以保证温度恒定。这种设计的基本思路与采用铜的半流动性物质是一样的，但是由于形状记忆合金的响应速度更快，因此出水口的温度不会发生大的波动。为了使该SMA弹簧正常工作，必须保证容纳该弹簧的周边部件不受温度变化的影响，也就是要保证只让SMA感受到水温的变化，最大限度地发挥SMA材料的优越性和水栓本体树脂的绝热性，另外，热感应器内部存在的相互滑动越稳定越好，因此，采用塑料成型这些周边部件就成为了最佳的选择。 温控单元内部的部件可以大致分为；主体、温控单元、切换单元这三部分。在这些部件上都采用了Fortron树脂。主旋钮在内部与圆柱形阀门块相接触，但是由于这部分并不直接接触冷热水，因此采用了“夺钢”树脂（宝理公司的POM树脂）成型。在用Fortron成型的过水阀门上，热水和冷水分别从其左右进入。在用Fortron成型的主体上，设有热水和冷水的出口，而且还有使水流通向切换单元设定的淋浴头和普通出水口，其结构非常复杂。 以前的水栓都是用铜合金铸造而成的，铸造时采用的是砂型模具或金属模具，它可以通过中芯子铸造法实现内部流路非常复杂的结构的成型。在改为使用塑料后，由于塑料部件成型的基本前提是通过两半模具的合并和分开动作来实现的，因此，在模具的设计上花费了相当多的时间。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/2/2005)