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手機(jī)摔一下中框裂成蛛網(wǎng)、充電樁外殼遇火星熔化、路由器殼體發(fā)熱后漏電 —— 電子設(shè)備外殼的 “抗摔、阻燃、絕緣” 三大需求,少一個(gè)都可能出大問題。很多人覺得 “金屬外殼更靠譜”,但金屬又重又貴(比塑料重 50%、成本高 3 倍),還得額外做絕緣處理,反而麻煩。
其實(shí) ABS、PC/ABS、PPS 這三種工程塑料,早就通過 “改性升級(jí)” 實(shí)現(xiàn)了 “抗摔不脆裂、阻燃不著火、絕緣不漏電”,而且適配不同電子設(shè)備場景。本文針對手機(jī)中框、充電樁外殼、路由器殼體,拆解每種材料的核心優(yōu)勢、測試數(shù)據(jù)和選型技巧,幫你 5 分鐘搞懂 “該選哪種塑料做外殼”。
工程塑料能替代金屬成為電子外殼主力,核心是它能 “一料三用”,同時(shí)滿足三大需求:
1. 抗摔性:通過 “彈性改性”(如添加橡膠成分),工程塑料的韌性比金屬好 —— 金屬摔了易變形,塑料摔了能回彈,甚至不裂紋;
2. 阻燃性:添加阻燃劑(如溴系、磷系)后,工程塑料能達(dá)到 “遇火自滅” 的 V0 級(jí)標(biāo)準(zhǔn),比金屬(不阻燃,還可能導(dǎo)熱助燃)更安全;
3. 絕緣性:工程塑料本身是絕緣體,介損值(衡量絕緣性能的指標(biāo))僅 0.002-0.008,比金屬(導(dǎo)電體)省去額外絕緣涂層,成本更低;
4. 輕量化:工程塑料密度 1.0-1.3g/cm3,是鋁合金(2.7g/cm3)的 1/2,手機(jī)、路由器用塑料外殼,能輕 30% 以上,便攜性更好。
簡單說:工程塑料做電子外殼,既比金屬 “輕、省、安全”,又能針對性解決 “抗摔、阻燃、絕緣” 問題,堪稱 “性價(jià)比之王”。
不同電子設(shè)備的外殼需求不同 —— 手機(jī)要抗摔,充電樁要阻燃 + 戶外耐候,路由器要耐高溫 + 絕緣,對應(yīng)材料也不一樣:
手機(jī)每天都可能摔落,外殼的核心需求是 “抗摔不裂紋”,ABS(丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物)是最佳選擇,它的 “丁二烯成分” 就像 “塑料里的彈簧”,能吸收撞擊力。
? 抗摔性拉滿:通過 “10% 玻纖增強(qiáng)” 的 ABS,韌性提升 40%,1 米高度跌落至水泥地,只要厚度≥1.2mm,就能做到 “無裂紋、無變形”;
? 加工性好:能注塑出復(fù)雜的中框造型(如曲面、按鍵孔),還能直接染色(黑色、白色等),省去噴漆工序,生產(chǎn)效率比金屬高 3 倍;
? 成本低:ABS 單價(jià)約 1.8 萬元 / 噸,是鋁合金的 1/3,手機(jī)廠商用它做中框,能省不少成本。
測試條件 | 測試結(jié)果 | 對比金屬(鋁合金) |
1 米高度,跌落至水泥地 | 殼體無裂紋、邊角輕微擦傷 | 鋁合金中框變形、邊角凹陷 |
1.5 米高度,跌落至木地板 | 邊角輕微裂紋,不影響使用 | 鋁合金中框嚴(yán)重變形,無法使用 |
2 米高度,跌落至瓷磚地 | 殼體開裂,但碎片無尖銳角 | 鋁合金中框碎裂,有尖銳邊緣(易劃傷) |
該手機(jī)采用 “1.2mm 厚玻纖增強(qiáng) ABS” 做中框,上市后摔落返修率從鋁合金中框的 25%,降至 8%,單臺(tái)手機(jī)成本節(jié)省 15 元(按年產(chǎn) 1000 萬臺(tái)算,年省 1.5 億元)。
避坑點(diǎn):別用 “純 ABS” 做手機(jī)中框,純 ABS 韌性不夠,1 米跌落可能裂紋,一定要選 “加 10%-15% 玻纖的改性 ABS”。
充電樁外殼要面對兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn):一是靠近電源,需 “阻燃防火災(zāi)”;二是戶外安裝,需 “抗紫外線、耐高低溫”,PC/ABS 合金(PC+ABS)剛好能兼顧。
PC 提供 “抗沖擊 + 耐高溫”,ABS 提供 “加工性 + 耐候性”,兩者混合后,性能比單一材料強(qiáng)太多:
? 阻燃達(dá) V0 級(jí):按 UL94 阻燃標(biāo)準(zhǔn)測試,PC/ABS 垂直燃燒 10 秒后,離火 3 秒內(nèi)自滅,無滴落物(不會(huì)引燃下方棉花),比 ABS(HB 級(jí),遇火持續(xù)燃燒)安全 10 倍;
? 戶外耐候:添加抗 UV 劑的 “耐候級(jí) PC/ABS”,戶外暴曬 2 年不發(fā)黃、不脆裂,低溫 - 40℃也不會(huì)變脆,比普通塑料(1 年就脆裂)耐用 2 倍;
? 抗摔也夠用:1.5mm 厚的 PC/ABS 外殼,1 米跌落至地面,無裂紋,能應(yīng)對戶外安裝時(shí)的輕微碰撞。
1. 阻燃測試:用打火機(jī)燒外殼邊角,燒 10 秒后關(guān)火,3 秒內(nèi)熄滅且無滴落,就是 V0 級(jí);若持續(xù)燃燒或滴落,就是不達(dá)標(biāo);
2. 耐候測試:看材料是否有 “抗 UV 標(biāo)識(shí)”(如 GB/T 16422.2 認(rèn)證),有標(biāo)識(shí)的才適合戶外;
3. 厚度檢查:充電樁外殼厚度至少 1.5mm,太薄會(huì)影響抗摔和阻燃效果(熱量易穿透)。
該充電樁采用 “1.8mm 厚耐候級(jí) PC/ABS” 做外殼,經(jīng)過 1 年戶外使用:
? 夏季高溫 60℃、冬季低溫 - 20℃,外殼無變形、無脆裂;
? 模擬短路起火測試,外殼僅表面碳化,無火焰蔓延,通過消防驗(yàn)收;
? 成本比不銹鋼外殼低 40%,安裝時(shí)因重量輕(比不銹鋼輕 60%),人工成本也省了 20%。
路由器工作時(shí),內(nèi)部芯片會(huì)發(fā)熱(溫度達(dá) 60-80℃),外殼需 “耐高溫不軟化”,還得 “絕緣不漏電”,PPS(聚苯硫醚)是唯一能滿足的工程塑料 —— 它的耐溫性是三種材料里最好的,還自帶優(yōu)異絕緣性。
? 耐高溫:長期耐溫 200℃,短期耐溫 260℃,路由器內(nèi)部 80℃的溫度對它來說 “小菜一碟”,連續(xù)工作 1000 小時(shí)也不會(huì)軟化變形;
? 絕緣性頂級(jí):介損值僅 0.002(頻率 1MHz),是三種材料里最低的(ABS 0.008、PC/ABS 0.006),不會(huì)因高溫導(dǎo)致絕緣性能下降,避免漏電風(fēng)險(xiǎn);
? 阻燃性強(qiáng):無需額外添加阻燃劑,本身就達(dá) V0 級(jí),遇火自滅,適合靠近電路板的外殼。
測試項(xiàng)目 | 測試結(jié)果 | 對比 PC/ABS |
80℃恒溫工作 1000 小時(shí) | 殼體無變形、無發(fā)黃 | PC/ABS 殼體輕微軟化、邊緣翹曲 |
絕緣電阻(500V 電壓) | 1012Ω(絕緣性優(yōu)異) | 101?Ω(絕緣性良好) |
阻燃測試(UL94) | V0 級(jí)(自滅無滴落) | V0 級(jí)(自滅無滴落) |
該路由器采用 “2.0mm 厚 PPS” 做殼體,上市后:
? 高溫穩(wěn)定性投訴從 PC/ABS 殼體的 12%,降至 1%;
? 絕緣測試合格率 100%,無漏電事故;
? 雖然 PPS 成本比 PC/ABS 高 50%(單價(jià) 4 萬元 / 噸),但因穩(wěn)定性好,售后成本省了 60%,整體反而劃算。
避坑點(diǎn):普通家用路由器(功率小、發(fā)熱低)不用選 PPS,選 PC/ABS 就行,能省成本;只有高端大功率路由器(如企業(yè)級(jí))才需要 PPS。
材料 | 抗摔性(1 米跌落) | 阻燃等級(jí) | 耐溫范圍 | 絕緣性(介損值) | 適配場景 | 單價(jià)(萬元 / 噸) |
ABS | 1.2mm 厚無裂紋 | HB 級(jí)(不阻燃) | -40~80℃ | 0.008(1MHz) | 手機(jī)中框、普通電子外殼 | 1.8-2.0 |
PC/ABS | 1.5mm 厚無裂紋 | V0 級(jí) | -40~120℃ | 0.006(1MHz) | 充電樁外殼、戶外電子 | 2.5-3.0 |
PPS | 2.0mm 厚無裂紋 | V0 級(jí) | -40~200℃ | 0.002(1MHz) | 路由器殼體、高溫電子 | 4.0-4.5 |
? 靠近電源(如充電樁、電源適配器、路由器電路板):必須選 V0 級(jí)(PC/ABS、PPS),避免短路起火;
? 不靠近電源(如手機(jī)中框、普通遙控器外殼):可選 HB 級(jí)(ABS),省成本。
? 戶外(如戶外充電樁、戶外監(jiān)控外殼):選 “耐候級(jí) PC/ABS”(帶抗 UV 標(biāo)識(shí)),避免暴曬脆裂;
? 室內(nèi)(如手機(jī)、路由器、臺(tái)式機(jī)外殼):普通級(jí) ABS、PC/ABS、PPS 都能用,看其他需求。
? 工作溫度>80℃(如大功率路由器、烤箱控制器):選 PPS(耐 200℃),避免軟化;
? 工作溫度<80℃(如手機(jī)、普通充電樁):選 ABS 或 PC/ABS,夠用且成本低。
選型案例:要做戶外充電樁外殼→第一步:靠近電源,選 V0 級(jí)(PC/ABS、PPS);第二步:戶外用,PPS 耐候性不如耐候級(jí) PC/ABS;第三步:工作溫度<80℃,不用 PPS;最終選 “耐候級(jí) PC/ABS”。
1. 用 ABS 做充電樁外殼:ABS 阻燃僅 HB 級(jí),遇火會(huì)持續(xù)燃燒,有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn) —— 某小廠用 ABS 做充電樁外殼,短路測試時(shí)外殼熔化,差點(diǎn)引發(fā)火災(zāi),最終全部召回;
2. 用 PC/ABS 做大功率路由器殼體:PC/ABS 耐溫僅 120℃,路由器長期高溫(80℃以上)會(huì)軟化變形,導(dǎo)致殼體貼合不嚴(yán),進(jìn)灰影響散熱;
3. 忽視材料厚度:覺得 “材料性能夠了,薄點(diǎn)也沒事”—— 比如用 1.0mm 厚的 ABS 做手機(jī)中框,1 米跌落就裂紋,必須按推薦厚度(ABS≥1.2mm、PC/ABS≥1.5mm、PPS≥2.0mm)選,別偷工減料。
電源阻燃選 V0,戶外耐候抗 UV;
高溫絕緣用 PPS,普通抗摔選 ABS;
厚度別省按標(biāo)來,摔不裂、不著火、不漏電。
電子設(shè)備外殼選型,不是 “越貴越好”,而是 “需求匹配”—— 手機(jī)選 ABS,省錢又抗摔;充電樁選 PC/ABS,阻燃耐候兩不誤;路由器選 PPS,高溫絕緣更穩(wěn)定。只要按 “阻燃→耐候→耐高溫” 三步篩選,再對照厚度要求,就能選對材料,既避免安全風(fēng)險(xiǎn),又不浪費(fèi)成本。