麥劍章　林勇強(qiáng)

廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東佛山 528311

1　引言

目前，市場上絕大多數(shù)的空調(diào)室內(nèi)機(jī)底盤、出風(fēng)框等零部件均采用ABS注塑而成。在空調(diào)運(yùn)行過程中，尤其是在開機(jī)（或關(guān)機(jī)）后的一段時(shí)間內(nèi)由于溫度變化而引起塑料件之間的熱脹冷縮，導(dǎo)致零件配合處發(fā)出PIXI音（吡唏音）的噪聲。熱脹冷縮產(chǎn)生的PIXI音不連續(xù)且忽高忽低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懙饺梭w睡眠質(zhì)量[1]。傳統(tǒng)的解決方法是通過在零件裝配界面貼絨布或海綿的方式來緩解噪聲，但這種方式生產(chǎn)效率低且效果不明顯。

在塑料行業(yè)，通常將ABS、PS等材料表面硬度較高的塑料稱為硬膠，相比之下，PP、PE等塑料則稱為軟膠[2]。而且，敲擊ABS、PS等硬膠發(fā)出的聲音較為清脆；而敲擊PP、PE等軟膠時(shí)即使發(fā)出聲音也通常比較低沉、不易被察覺。PP作為通用塑料具有加工性好、密度小、價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于其成型收縮率較大、力學(xué)性能偏低等缺點(diǎn)，使其直接用于制造結(jié)構(gòu)零件時(shí)，難以滿足產(chǎn)品對材料性能的要求[3]。為提升PP材料的綜合性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，本文通過添加填充劑對PP進(jìn)行改性，改善其強(qiáng)度、剛性和耐熱性能，降低了收縮率，提高了尺寸穩(wěn)定性，使其整體綜合性能接近工程塑料的水平，替代傳統(tǒng)材料用于制造空調(diào)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)框，解決空調(diào)的熱脹冷縮噪聲問題。

2　實(shí)驗(yàn)部分

2.1　主要原料和設(shè)備

PP：PPB-M09，茂名石化。

ABS：HI-121H，寧波LG甬興化工有限公司。

填充劑G、填充劑M以及各種助劑：市售。

高速混合機(jī)：SHR-200A，張家港萬凱機(jī)械有限公司。

雙螺桿擠出機(jī)：SHJ-50，南京聚力化工機(jī)械有限公司。

注塑機(jī)：MA3600/2250G，海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司。

2.2　測試儀器與方法

拉伸和彎曲性能：日本島津公司AG-IS型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)，分別按GB/T 1040.2-2006和GB/T 9341-2008測試。

缺口沖擊強(qiáng)度：承德金和儀器制造有限公司XJU-2.75型懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，按GB/T 1843-2008測試。

熱變形溫度：美特斯工業(yè)系統(tǒng)(中國)有限公司ZWK1000型微機(jī)控制熱變形維卡軟化點(diǎn)試驗(yàn)機(jī)，按GB/T 1634.2-2004測試。

收縮率：按GB/T 17037.4-2003測試。

2.3　試樣制備

將PP與各種助劑混合均勻后，于200～230℃下擠出造粒。取2～3kg粒料于220～240℃下注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣。

3　結(jié)果與討論

3.1　材料性能

表1是不同填充劑對PP復(fù)合材料性能的影響。由表1可見，PP材料成型收縮率較大，為1.6%，填充劑G和填充劑M的加入均能顯著降低PP材料的收縮率，使其達(dá)到和ABS材料相同的收縮率水平，為0.5%。PP/G復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和熱變形溫度均顯著高于PP材料和ABS材料，而缺口沖擊強(qiáng)度卻略低于PP材料且顯著低于ABS材料，僅為9.5kJ/m2，說明填充劑G對PP材料只起到了增強(qiáng)作用，導(dǎo)致其韌性反而變差了。PP/M復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和熱變形溫度較PP材料均有一定程度的提高，而且缺口沖擊強(qiáng)度幾乎提高到ABS材料的水平，達(dá)到18.7kJ/m2，說明填充劑M不但對PP材料起到了一定的增強(qiáng)作用，而且還顯著提高了PP材料的抗沖擊韌性。為方便對比表1中不同材料的綜合性能，圖1給出了不同材料的各項(xiàng)性能歸一化后的雷達(dá)圖。由圖1可見，PP/M復(fù)合材料與ABS材料的各項(xiàng)性能最為接近。

為進(jìn)一步驗(yàn)證PP/M復(fù)合材料替代ABS材料制備空調(diào)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)框零件的可行性，下文將對不同材料制備的出風(fēng)框裝配整機(jī)進(jìn)行測試驗(yàn)證。

3.2　整機(jī)性能

目前國標(biāo)對空調(diào)熱脹冷縮聲音沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，故按照公司內(nèi)部的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。此標(biāo)準(zhǔn)來源于用戶體驗(yàn)，以確保此聲音不會(huì)影響用戶正常行為，如表2所示。

表3是不同PP復(fù)合材料對整機(jī)性能的影響。由表3可見，使用PP/G和PP/M復(fù)合材料制備的空調(diào)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)框均能顯著減少整機(jī)的熱脹冷縮噪聲次數(shù)，大大提升了用戶體驗(yàn)滿意度。但PP/G復(fù)合材料制備的出風(fēng)框左側(cè)在整機(jī)耐寒跌落試驗(yàn)后出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，如圖2所示，而PP/M復(fù)合材料制備的出風(fēng)框在整機(jī)耐寒跌落試驗(yàn)后依然保持完好。如前所述，PP/G復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度較低，僅為9.5kJ/m2，而PP/M復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度幾乎為PP/G復(fù)合材料的兩倍，高達(dá)18.7kJ/m2。綜合考慮，PP/M復(fù)合材料的綜合性能更優(yōu)，更能滿足空調(diào)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)框零件的要求。

4　結(jié)論

填充劑M改性PP材料不但具有較高的力學(xué)機(jī)械性能、耐熱性和較小的成型收縮率，其缺口沖擊強(qiáng)度甚至可以媲美ABS塑料?？偟膩碚f，PP/M復(fù)合材料整體的綜合性能接近工程塑料的水平，用它來替代現(xiàn)有ABS材料制造空調(diào)器室內(nèi)機(jī)出風(fēng)框，還能很好的解決空調(diào)的熱脹冷縮噪聲問題，在家電等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。

表1　不同填充劑對PP復(fù)合材料性能的影響

項(xiàng)目　噪聲水平　噪聲次數(shù)開機(jī)10min內(nèi)PIXI音　OA變化量1dB(A)以上　≤15關(guān)機(jī)10min內(nèi)PIXI音　OA變化量6dB(A)以上　≤15

表3　不同PP復(fù)合材料對整機(jī)性能的影響

圖1　不同材料各項(xiàng)性能歸一化后的雷達(dá)圖

圖2　PP/G復(fù)合材料制備的出風(fēng)框左側(cè)在整機(jī)耐寒跌落試驗(yàn)后出現(xiàn)開裂現(xiàn)象