用Fortron PPS塑料制造混合水栓的概述
冷熱水混合水栓的作用是調節(jié)冷熱水的比例，使得出水的溫度達到合適溫度。人們一定有過這樣的經(jīng)驗，有時不注意將手接觸到水栓的熱水部位的外表時，會感覺很燙而立即將手縮回。然而在最近的水栓制品中，由于其主體內部結構采用了寶理公司的Fortron PPS樹脂，使得主體外部不再那么燙了。這樣的水栓正在快速普及。
使用Fortron制造水栓本體
長久以來，人們一直選用銅合金作為水栓的基本材料，重要部件的材料也都選擇金屬。但是有時候由于金屬的腐蝕會造成某種故障；另外，金屬和金屬之間的滑動也不太平穩(wěn)；再有，就是其絕熱效果非常不好，混合栓里同時有熱水和冷水進入，與熱水接觸部分會變得很熱，不僅會燙人手，而且浪費能源?；谏鲜鲈?，人們想到了使用塑料取代金屬來制造水栓的本體。這是因為塑料在絕熱、滑動、防腐這三方面比有著無可比擬的優(yōu)勢。即塑料比金屬更耐腐蝕，金屬與塑料之間的滑動要更為平穩(wěn)，塑料比金屬的絕熱性更好。
那么，該如何選用適合的樹脂呢？首先應保證成型出的制品要結實耐用、具有可電鍍表面的外觀。于是，人們就從通用工程樹脂開始選擇，首先是POM、改性PPE、PPS等工程塑料，最后是聚酰亞胺系列及PAR等超級工程塑料。也就是說，只要是當時日本市場上有的工程塑料基本上都試驗過。在篩選過程中，除了材料要具有出色的成型性能以外，還必須具有浸泡在熱水和冷水中的尺寸穩(wěn)定性，最重要的是制成的部件的強度要高，以保證結實耐用。另外，水栓本體在冷熱水中會發(fā)生吸水、變形，由于水壓力等產(chǎn)生蠕變，由于水沖擊而產(chǎn)生疲勞等等，而且，它作為一種家庭用品，一般都要求有10~20年的使用壽命，這就要求所使用的塑料材料即使經(jīng)歷了20年也應該能夠正常使用。
經(jīng)過這樣一種要求嚴格的挑選后，最終被篩選出來的材料有PPS、聚砜、芳香族尼龍。其中，寶理公司的Fortron PPS樹脂以其所具有的優(yōu)良的耐熱性、阻燃性、耐化學藥品性、尺寸穩(wěn)定性等性能而最被看好。然而PPS樹脂在成型時會釋放出一些揮發(fā)性氣體，從而影響其性能。并且由于水栓本體部件的形狀復雜，只能采用一模一個的成型方式。當大量成型時，放氣的問題就變得更加突出了，同時制品還會產(chǎn)生飛邊。為了解決該問題，水栓本體部件的模具設計人員對模具各部位的設計做出適當?shù)男薷模岳诟菀椎嘏懦龤怏w和減少飛邊。而且，隨著注塑商在成型加工現(xiàn)場和模具維護兩方面經(jīng)驗的不斷積累，今天的注塑商總能保證穩(wěn)定地成型出合格的水栓部件。
PPS樹脂的使用雖然使水栓的絕熱性得到明顯的改善，但是對傳統(tǒng)的混水栓結構（熱水從一頭進入，冷水從另一頭進入）加以重新設計，就可以更大限度地提高絕熱性。如淋浴用混水龍頭“JOY”系列就采用了一種新型的雙層樹脂結構。在這個樹脂部件中，一邊進來熱水，另一邊進來冷水并在里面實現(xiàn)混合。但在樹脂部件外部與外部金屬內側之間仍保持有冷水流過。也就是說，只有冷水才與金屬外殼的內側相接觸，形成了一種冷水將主體包起來的結構，從而從根本上解決了水栓金屬外殼燙手的問題。
溫控單元的主要材料使用了Fortron
傳統(tǒng)溫控單元采用的是銅的粘流體。它是一種當溫度發(fā)生變化時就會產(chǎn)生膨脹或收縮的半流動性物質。由于是半流動性物質，其響應速度自然就慢。在廚房使用熱水時我們都曾有過這樣的經(jīng)驗，就是雖然我們將溫度設定為一定的值，但是水的溫度還是一時高一時低，這是由于水壓的變化，水栓里面的溫度感應體的響應速度太慢而造成的過加熱現(xiàn)象。
為了克服此缺點，技術人員開發(fā)出了形狀記憶合金（SMA，敏感記憶合金），以用在新的混水栓上，并采用了開關彈簧結構。在熱水的一側安裝形狀記憶合金彈簧，在冷水的一側安裝普通彈簧，使兩邊的彈簧形成一種平衡狀態(tài)。其中，冷水側的彈簧受到的壓力是一定的，如果溫度發(fā)生波動，SMA彈簧上的力就會發(fā)生相應的變化，從而起到調節(jié)混水比例、控制溫度的作用。也就是說，如果混合水過熱就產(chǎn)生關小熱水閥門的彈簧力。只要事先將溫度設定好，彈簧就會自動調節(jié)熱水閥門以保證溫度恒定。這種設計的基本思路與采用銅的半流動性物質是一樣的，但是由于形狀記憶合金的響應速度更快，因此出水口的溫度不會發(fā)生大的波動。為了使該SMA彈簧正常工作，必須保證容納該彈簧的周邊部件不受溫度變化的影響，也就是要保證只讓SMA感受到水溫的變化，最大限度地發(fā)揮SMA材料的優(yōu)越性和水栓本體樹脂的絕熱性，另外，熱感應器內部存在的相互滑動越穩(wěn)定越好，因此，采用塑料成型這些周邊部件就成為了最佳的選擇。
溫控單元內部的部件可以大致分為；主體、溫控單元、切換單元這三部分。在這些部件上都采用了Fortron樹脂。主旋鈕在內部與圓柱形閥門塊相接觸，但是由于這部分并不直接接觸冷熱水，因此采用了“奪鋼”樹脂（寶理公司的POM樹脂）成型。在用Fortron成型的過水閥門上，熱水和冷水分別從其左右進入。在用Fortron成型的主體上，設有熱水和冷水的出口，而且還有使水流通向切換單元設定的淋浴頭和普通出水口，其結構非常復雜。
以前的水栓都是用銅合金鑄造而成的，鑄造時采用的是砂型模具或金屬模具，它可以通過中芯子鑄造法實現(xiàn)內部流路非常復雜的結構的成型。在改為使用塑料后，由于塑料部件成型的基本前提是通過兩半模具的合并和分開動作來實現(xiàn)的，因此，在模具的設計上花費了相當多的時間。
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