CN102226478B - 一种仿金属水龙头及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种仿金属水龙头及其制备方法，涉及一种水龙头。提供一种不仅具备金属水龙头的重质感、冰凉手感、高强高耐水压等特性，而且具备低成本、易加工等特点的仿金属水龙头及其制备方法。水龙头的本体在成型时分为内层和表层，内层为水道骨架，内层设阀芯座；表层为高比重塑胶表层；水龙头的把手成型时分为内层和表层，内层和表层采用注塑包覆的成型方法实现结合；对制得的水龙头本体以及水龙头把手进行表面处理，使其具备金属外观；将阀芯放入水龙头本体的阀芯座内，通过阀芯盖上的螺纹将阀芯固定在水龙头本体上，然后水龙头把手通过连接螺钉实现与阀芯的连接，即得仿金属水龙头。
Description
技术领域
本发明涉及一种水龙头，尤其是涉及一种仿金属水龙头及其制备方法。
背景技术
目前，高档水龙头普遍采用铜、锌、不锈钢等金属及其合金材料。虽然金属制品具备高性能，但是一般金属铜水龙头一体成型采用沙芯法。沙芯法即首先由混有黏土及多量沙质的粗糙物质做水龙头的水道形态，然后将沙芯置于模具内，再向模具灌入铜水使铜水包覆在沙芯外面，待铜水冷却之后，再把上述颗粒沙土状的沙芯从中掏出来。金属的成型需要很高温度，制成产品工序繁杂，因此成本高、能耗高，而且效率低。
在环境污染日益严重，节能减排刻不容缓的今天，如何采用易成型、低成本的塑胶复合材料来取代金属制品，已成为一块意义重大而且具有商业价值的新技术领域。但是，除了高强度等特性可满足水龙头的使用功能外，金属材料的高比重、高导热系数、金属光泽等特性，造就了金属制品具备重质感、冰冷手感以及特殊表面光泽等感官性功能，这些功能都是普通塑胶材料所不具备的，这些缺点阻碍了塑胶材料的上述应用。
塑胶水龙头本体一般采用注塑成型，因此成本低效率高，但是塑胶材料本身性质决定了其不具备金属的上述特性。人们为了模拟并替代金属，想出各种成型方法。例如在塑胶水龙头内设法嵌入金属片或金属块，或在塑胶水龙头壳体和水道之间空隙填充各种比重高的材料等。但是，采用上述这些仿金属水龙头的制造方法，或者功能单一，或者结构复杂制造工序多，无法兼顾到金属水龙头的使用功能和感官功能，不但增加了产品的加工难度和能耗，而且无形中又增加了许多成本。
中国专利ZL200610037471.5公开一种采用三层包覆制备水龙头的方法。依据该专利制造的水龙头虽然也可实现有限的金属水龙头功能，例如增重。但是很显然其制造过程复杂，制造工序过多，这在工业化生产中会增加很多的制造成本以及大规模制造的困难性。
中国专利ZL200920307175.1公开一种采用金属材料制备的水龙头，其阀体、手柄、出水件都是金属材料，其优点是这种水龙头采用金属材料制备，水龙头部件通过抛光、喷砂和阳极氧化后具有耐热性、耐磨性、抗腐蚀性；表面易着色而颜色鲜艳不易脱落等优点。显然其缺点是水龙头的整体质量不够重，出水件采用金属材料耐腐蚀性差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的金属水龙头存在的缺点，提供一种不仅具备金属水龙头的重质感、冰凉手感、高强高耐水压等特性，而且具备低成本、易加工等特点的仿金属水龙头及其制备方法。
本发明所述仿金属水龙头设有本体、把手、受力件、表面处理层、阀芯、连接螺钉和阀芯盖，本体内层为水道骨架，本体内层设有阀芯座。
本发明所述仿金属水龙头的制备方法包括以下步骤：
1)水龙头的本体在成型时分为内层和表层，内层为水道骨架，内层设阀芯座；表层为高比重塑胶表层，内层和表层的组装方法为：
先成型内层的水道骨架，表层分为上盖和下盖，上盖和下盖分别用注塑成型，然后将水道骨架放入比重塑胶表层上盖内，再合上下盖组装成一体；或
先成型内层的水道骨架，然后将水道骨架作为模内嵌件放入模具中，最后通过注塑包覆一层高比重塑胶表层；
2)水龙头的把手成型时分为内层和表层，内层和表层采用注塑包覆的成型方法实现结合，具体方法为：首先成型作为内层的受力件，然后将受力件作为模内嵌件置于注塑模具内，在受力件的表面注塑一层高比重塑胶表层，使高比重塑胶表层直接包覆在受力件的表面形成统一的整体，将这一整体作为水龙头的把手；
3)对步骤1)制得的水龙头本体以及步骤2)制得的水龙头把手进行表面处理，使其具备金属外观，所述表面处理过程可采用以下方法：
先采用物理气相沉积法(PVD)使所述本体或把手的表面附着一层金属层，然后再进行水电镀或喷漆形成表面处理层；
4)将阀芯放入水龙头本体的阀芯座内，通过阀芯盖上的螺纹将阀芯固定在水龙头本体上，然后水龙头把手通过连接螺钉实现与阀芯的连接，即得仿金属水龙头。
在步骤1)中，所述水道骨架为管式结构，其内部中空，作为水路，所述水道骨架上设有阀芯座，用于安装控制水流的阀芯。
在步骤2)中，所述高比重塑胶表层采用高比重塑胶材料，所述高比重塑胶材料的密度为2.0～10.0g/cm3，高比重塑胶材料中至少包含一种热塑性塑胶材料和一种高比重填料；
所述高比重填料可选自铁、不锈钢、铜、锌、铝、钨、钼、铅、氧化铁、氧化锌、铁氧体中的至少一种，所述高比重填料以颗粒的形式均匀地分散在热塑性塑胶材料中；
所述热塑性塑胶材料可选自聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯与ABS的合金(PC/ABS)、聚乳酸(PLA)中的一种，或可选自聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物(ABS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯与ABS的合金(PC/ABS)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸(PLA)中的一种与其它塑胶材料的合金；
所述受力件的材料可选自铜合金、铁合金、铝合金、锌合金、铅、不锈钢、聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚砜(PSU)、聚酰胺(PA)、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)或聚碳酸酯与ABS的合金(PC/ABS)；所述聚丙烯(PP)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚砜(PSU)、聚酰胺(PA)、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)或聚碳酸酯与ABS的合金(PC/ABS)中可至少填充5％～60％的纤维；
所述水龙头本体的表层和水龙头把手的表层均采用注塑成型。
所述水龙头本体的表层和水龙头把手的表层其外表面要进行电镀、喷涂等表面处理，提供金属外观并且进一步提高表面的耐磨性和耐腐蚀性，以强化其作为水龙头的使用功能。
与现有的金属水龙头相比，本发明具有以下突出的优点：
1)本发明所制备的仿金属水龙头其制造过程中所采取的措施方法有别于传统的塑胶水龙头或者金属水龙头的成型制造方法。本方法工艺简单易行、生产效率高、成本低，并且可实现金属水龙头的多种功能。
2)本发明所制备的仿金属水龙头的本体的表层以高比重塑胶材料制造，具备功能特点如下：
(1)高比重塑胶材料比重大，使水龙头具备金属的重质感；
(2)表层材料导热系数高，表面导热快，具备类似金属的冰凉手感；
(3)表层材料成型后表面粗糙度低、光泽度高，可使用PVD结合电镀或喷漆的方法实现各种金属外观；
(4)高比重塑胶材料如果是通过注塑直接包覆在水道骨架的表面，还可提高水道的耐水压的强度，使水龙头更稳定更耐用。
3)由于不需要承担外观功能，这使得内层的水道骨架可采用耐水性和化学稳定性好的铜、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)等材料制造，如果加上表层材料的包覆增强作用，使水道骨架能承受更高的水压，而且耐腐蚀性和耐温性高，不会因为受热或腐蚀释放有毒物质，保证长期使用的安全性和优良的水质。
4)本发明所制备的仿金属水龙头的把手采用高比重塑胶材料包覆受力件的方式成型，受力件可选用金属材料或高强度塑胶材料，使水龙头把手成型简单易于实现，并具备类似金属的功能性：
(1)内层的受力件可承受高扭力，延长水龙头把手的使用寿命；
(2)表层的高比重塑胶材料兼具塑胶材料和金属材料的部分特性，通过注塑包覆后可实现内外层良好的过渡和结合；
(3)表层比重大，使水龙头具备金属的重质感；
(4)表层导热系数高，具备冰凉的金属手感；
(5)表层成型后表面粗糙度低、光泽度高，可使用PVD结合电镀或喷漆的方法实现各种金属外观。
附图说明
图1为本发明实施例1(双把仿金属水龙头)结构组成示意图。
图2为本发明实施例2(双把仿金属水龙头)结构组成示意图。
图3为本发明实施例3(单把仿金属水龙头)结构组成示意图。
在图1～3中，各标记为：水道骨架1、本体2、把手3、受力件4、表面处理层5、阀芯6、连接螺钉7、阀芯盖8。
具体实施方式
具体说明如下：
参见图1～3，水道骨架1其内部为中空，形成水路，水道骨架1内壁接触水；水道骨架1用金属材料或经过纤维增强的热塑性塑胶材料制造，使水龙头的接触水的部分拥有高耐压性等类似金属材料的优良特性。
本体2的表层和把手3的表层采用注塑成型。本体2的表层和把手3的表层赋予水龙头众多金属功能，如果采用包覆的方式成型，还可起到增强内部件强度的作用。
受力件4作为一个连接水龙头本体和水龙头把手的过渡部件，选用金属材料或高强度塑胶材料，通过把手表层3的包覆增强作用，使水龙头把手实现高扭力，并延长水龙头把手的使用寿命。
表面处理层5赋予水龙头金属外观并且进一步提高表面的耐磨性和耐腐蚀性，以强化其作为水龙头的使用功能。
阀芯6用于控制水流开关和大小。安装时，将阀芯6放入水龙头本体的阀芯座中，通过阀芯盖8固定在本体上，然后水龙头把手通过连接螺钉7实现与阀芯6的连接，使用时通过左右旋转或上下提按水龙头把手，带动阀芯内部运动实现对水流的开关以及大小的控制。
下面结合几个仿金属水龙头的实施例，来具体阐述本发明的制备过程及其优势。以下实施例只是为了其他人进一步理解本发明的意图，不作为本发明的限制范围。
实施例1
一种双把手的仿金属水龙头的具体制备过程如下：
步骤1：
(1)水龙头把手制造：先成型受力件4，再将受力件4作为模内嵌件放入注塑模具中，然后通过注塑，在受力件4的外表面注塑包覆把手3的表层；
(2)水龙头本体制造：先成型水道骨架1，再注塑成型水龙头的本体2的表层(本实施例中水龙头的本体2的表层包括上盖和下盖)，然后将水道骨架1放入上盖内，再合上下盖组装成统一的水龙头本体。
步骤2：
对步骤1中的水龙头把手和水龙头本体进行电镀：电镀时先采用物理气相沉积法(PVD)使本体2的表层和把手3的表层的表面金属化，再进行通常的水电镀，使之具有光亮铬的金属外观。
步骤3：
将阀芯6放入水龙头本体的阀芯座内，通过阀芯盖8上的螺纹将阀芯固定在水龙头本体上，然后水龙头把手通过连接螺钉7实现与阀芯6的连接，即得仿金属水龙头。
按上述步骤制备的双把手仿金属水龙头示意图如图1所示，将上述制备的双把手仿金属水龙头按照水龙头的相关标准进行测试。测试结果如表1所示。
实施例2
一种双把手的仿金属水龙头的具体制备过程如下：
步骤1：
(1)水龙头把手制造：先成型受力件4，再将受力件4作为模内嵌件放入注塑模具中，然后通过注塑，在受力件4的外表面注塑包覆把手3的表层；
(2)水龙头本体制造：先成型水道骨架1，再将水道骨架1作为模内嵌件放入模具内，再通过注塑在水道骨架1的表面包覆本体2的表层。
步骤2：
对步骤1中的水龙头把手和水龙头本体进行电镀：电镀时先采用物理气相沉积法(PVD)使本体2的表层和把手3的表层的表面金属化，再进行通常的水电镀，使之具有光亮铬的金属外观。
步骤3：
将阀芯6放入水龙头本体的阀芯座内，通过阀芯盖8上的螺纹将阀芯固定在水龙头本体上，再将水龙头把手通过连接螺钉7实现与阀芯6的连接，即得仿金属水龙头。
按上述步骤制备的双把手仿金属水龙头示意图如图2所示，将上述制备的双把手仿金属水龙头按照水龙头的相关标准进行测试。测试结果如表1所示。
实施例3
一种单把手的仿金属水龙头的具体制备过程如下：
步骤1：
(1)水龙头把手制造：先成型受力件4，再将受力件4作为模内嵌件放入注塑模具中，然后通过注塑，在受力件4的外表面注塑包覆把手3的表层；
(2)水龙头本体制造：先成型水道骨架1，再将水道骨架1作为模内嵌件放入模具内，再通过注塑在水道骨架1的表面包覆本体2的表层。
步骤2：
对步骤1中的水龙头把手和水龙头本体进行电镀：电镀时先采用物理气相沉积法(PVD)使本体2的表层和把手3的表层的表面金属化，再进行通常的水电镀，使之具有光亮铬的金属外观。
步骤3：
将阀芯6放入水龙头本体的阀芯座内，通过阀芯盖8上的螺纹将阀芯固定在水龙头本体上，然后水龙头把手通过连接螺钉7实现与阀芯6的连接，即得仿金属水龙头。
按上述步骤制备的单把手仿金属水龙头示意图如图3所示，将上述制备的单把手仿金属水龙头按照水龙头的相关标准进行测试。测试结果如表1所示。
从实施例1～3的功能测试结果可以看出，本发明制备的仿金属水龙部分功能达到甚至超过金属水龙头的要求。
表1仿金属水龙头部分功能测试
Claims (3)
1.一种仿金属水龙头的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）水龙头的本体在成型时分为内层和表层，内层为水道骨架，内层设阀芯座；表层为高比重塑胶表层，内层和表层的组装方法为：
先成型内层的水道骨架，表层分为上盖和下盖，上盖和下盖分别用注塑成型，然后将水道骨架放入高比重塑胶表层上盖内，再合上下盖组装成一体；或
先成型内层的水道骨架，然后将水道骨架作为模内嵌件放入模具中，最后通过注塑包覆一层高比重塑胶表层；
所述水道骨架为管式结构，其内部中空，作为水路，所述水道骨架上设有阀芯座，用于安装控制水流的阀芯；
2）水龙头的把手成型时分为内层和表层，内层和表层采用注塑包覆的成型方法实现结合，具体方法为：首先成型作为内层的受力件，然后将受力件作为模内嵌件置于注塑模具内，在受力件的表面注塑一层高比重塑胶表层，使高比重塑胶表层直接包覆在受力件的表面形成统一的整体，将这一整体作为水龙头的把手；所述高比重塑胶表层采用高比重塑胶材料，所述高比重塑胶材料的密度为2.0～10.0g/cm3，高比重塑胶材料中至少包含一种热塑性塑胶材料和一种高比重填料；所述受力件的材料选自铜合金、铁合金、铝合金、锌合金、铅、聚丙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物、聚碳酸酯或聚碳酸酯与ABS的复合材料；所述聚丙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物、聚碳酸酯或聚碳酸酯与ABS的复合材料中填充5%～60%的纤维；
3）对步骤1）制得的水龙头本体以及步骤2）制得的水龙头把手进行表面处理，使其具备金属外观，所述表面处理过程采用以下方法：
先采用物理气相沉积法（PVD）使所述本体或把手的表面附着一层金属层，然后再进行水电镀或喷漆形成表面处理层；
4）将阀芯放入水龙头本体的阀芯座内，通过阀芯盖上的螺纹将阀芯固定在水龙头本体上，然后水龙头把手通过连接螺钉实现与阀芯的连接，即得仿金属水龙头。
2.如权利要求1所述的一种仿金属水龙头的制备方法，其特征在于所述高比重填料选自铁、不锈钢、铜、锌、铝、钨、钼、铅、氧化铁、氧化锌中的至少一种，所述高比重填料以颗粒的形式均匀地分散在热塑性塑胶材料中。
3.如权利要求1所述的一种仿金属水龙头的制备方法，其特征在于所述热塑性塑胶材料选自聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈的共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯与ABS的复合材料、聚乳酸中的一种。
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