塑料取代金属的新趋势

工程塑料的性能不断提高，以塑料替代金属的案例也随着更加普遍。新一代的纤维增强塑料（图1，图2），例如Solvay 公司的IXEF PARA, 其机械性能己可与一些金属媲美，加上IXEF PARA 注塑后的表面非常平滑美观，也可用于结构性的外观件上。又例如 Solvay 的Amodel PPA，有些型号的热变形温度可高达310℃ 而且耐水解，可用于又高温又潮湿的环境中。在纤维增强的塑料中，长纤维热塑性塑料近年在国内外也人气急升，成型后的纤维仍可保持相当的长度而且互相缠结，使成品同时具备高刚性及很好的韧性；加上尺寸稳定性、质轻及耐腐蚀等优点，长纤材料已被广泛用于 汽车、航天、医疗、交通、体育用品、家用电器和电子产品中。现在的汽车设计中塑料部件己占车重的16%，第一基石(香港)有限公司(www.first-foundation.com)估计在五年内此百分率将继续增加至约25%。这趋势令新一代的汽车更省油、更少碳排放及更舒适。

图1（数据由第一基石(www.first-foundation.com)提供）：几种代金属塑料与金属抗拉强度及比重的比较。

图2（数据由第一基石(www.first-foundation.com)提供）：比拉伸强度为抗拉强度对比重的商值。优质的结构性材料具有较高数值，能以较少截面达到强度要求。

塑料代金属的好处

虽然个别塑料应用在不同的代金属个案中有着不完全一样的诱因，一般而言以工程塑料替代金属可归纳为以下的好处:

1. 减轻重量 –   代金属塑料的比重大部份在1.7 以下。比 钢 (~7.8) 及质轻的金属如铝(~2.8) 等更轻。一般来说，使用碳纤维增强的塑料在减重上的效果更明显。
2. 耐化学性- 较高的耐化学性让 塑料件比金属更可抵抗锈蚀、雨水、清洁剂等物质。
3. 节省成本 – 不单比较部件成 本，在整体系统的成本效益上，塑料件可能有助整合数个组件，减少部件数目和组装工序，或在注塑时着色以减少金属件的抛光及上色等成本。
4. 适合更复杂部件- 当部件的复杂度提高，塑料部件比金属件的工序和成本上升较缓和。
5. 增加设计自由度- 塑料件更能胜任生产形状复杂的设计，设计自由度更高，更可加强品牌或产品的独特性。
6. 降低废品率 – 使用塑料时可降低多重工序及回料使用都有助减少废品率。
7. 吸声减震 – 塑料件 对缓和震动及降低噪音较有效，让产品的使用更安静更耐用。

塑料代金属的步骤

首先拟定哪些金属部件有可能由塑料替代 。对现有的设计作综合的功能性和工序成本的评估。一般来说, 无牵涉部件间之转动或滑动，或对使甪时无需牵涉到装卸功能的部件，可以统合成较少组成部份，亦可能较适合由塑料件替代。在组装上，原来的螺钉设计也可考虑减少或以弹力嵌入(snap fit)、超声或其他的装嵌法取代。此外在设计方面，也可使用FEA (有限元分析) 预先评估塑料件在使用时的受力状况和安全系数。模具的设计和加工参数方面 , 利用MFA (模流分析) 等软件工具可助分析注塑时的应力分布。有助优化成品部件和生产工艺，让项目达到更高经济效益。

第一基石(香港)有限公司(www.first-foundation.com)专营世界著名化工公司的工程塑料，例如伊士曼的Tritan聚酯、BASF 和Ascend 公司的尼龙、苏威公司的高性能聚砜和PlastiComp公司的长纤维热塑性塑料等。我们第一基石一直凭诚信、热心与积极合作的态度服务各行业客户 。

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