孫廣彬 王秀梅 張開宏 王玲臣

青島海爾洗衣機(jī)有限公司 山東青島 26600

塑料具有質(zhì)輕、電絕緣性能好、易加工成形等特性。近年來，隨著合成塑料的迅速發(fā)展，各種專用塑料的不斷開發(fā)，許多家電部件逐漸使用塑料替代。在家電部件使用的塑料中，熱塑性塑料占80%以上，就洗衣機(jī)行業(yè)而言，主要以通用級(jí)塑料為主，例如通用級(jí)ABS、PP和PS等。

從洗衣機(jī)生產(chǎn)中使用的現(xiàn)有塑料的性能、價(jià)格和應(yīng)用情況來看，當(dāng)前的發(fā)展主要是不同類型樹脂的開發(fā)。

1 我國洗衣機(jī)行業(yè)的發(fā)展

洗衣機(jī)工業(yè)在我國起步較晚，但起點(diǎn)高、發(fā)展快，1978年僅生產(chǎn)400多臺(tái)樣機(jī)，1984年產(chǎn)量即達(dá)578.1萬臺(tái)，到2005年國內(nèi)洗衣機(jī)產(chǎn)量約1500萬臺(tái)。而且，洗衣機(jī)的發(fā)展主要集中在幾個(gè)大的生產(chǎn)企業(yè)，品種已經(jīng)囊括世界四大類洗衣機(jī)。在過去的幾年內(nèi)，國內(nèi)洗衣機(jī)市場需求總量的增長一直穩(wěn)定在10%左右，2018年，洗衣機(jī)市場需求總量預(yù)計(jì)達(dá)到2000萬臺(tái)左右。

2 塑料在洗衣機(jī)行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

塑料是一種以合成的或天然的高分子為主要成分的物質(zhì)，通常含有添加劑等輔助成分。廣義的說，它是一種在一定溫度和壓力下能塑造成一定形狀，而當(dāng)解除壓力后，在常溫下能保持既定形狀的高分子有機(jī)材料。更確切的說，塑料是指具有以上特性的、以高分子化合物或以合成樹脂為基礎(chǔ)的一類物質(zhì)。

（1）ABS(Arcylonitrile Butadience Stytrne)

ABS樹脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三種單體的共聚物。在洗衣機(jī)行業(yè)中，ABS以其優(yōu)良的性能，應(yīng)用頗為廣泛，主要用于一些剛性、強(qiáng)度等要求較高的、結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的零部件，如控制盤座、上蓋等，平均每臺(tái)洗衣機(jī)ABS的用量約為2.5kg～3.5kg。

（2）PS（Polystyrene）

PS學(xué)名聚苯乙烯，是一種比較古老的樹脂牌號(hào)，由于其質(zhì)硬、透明、剛性等特點(diǎn)，已經(jīng)成為世界上應(yīng)用最廣的熱塑性樹脂，是通用級(jí)塑料的五大品種之一。在洗衣機(jī)行業(yè)中，PS以其和ABS相抗衡的性能和及其相近的收縮率來替代ABS，在滿足使用性能要求的前提下，用PS替代ABS可降低材料成本20%左右。

（3）PP（Polypropylene）

PP學(xué)名叫聚丙烯，以丙烯單體為主要組分聚合而成。按照參加聚合的單體組成，分為均聚級(jí)和共聚級(jí)兩種。共聚PP在洗衣機(jī)上的用量是最大的。洗衣機(jī)如內(nèi)桶、外桶、脫水桶、箱體、底座、波輪等零件都是用PP制作的，平均每臺(tái)洗衣機(jī)的PP用量約5.0kg～6.0kg，有些半自動(dòng)雙桶洗衣機(jī)每臺(tái)PP用量高達(dá)10kg。就2017年國內(nèi)洗衣機(jī)產(chǎn)量來看，洗衣機(jī)PP用量約為120kt～150kt，至2018年預(yù)計(jì)洗衣機(jī)產(chǎn)量達(dá)到2000萬臺(tái)，PP用量預(yù)計(jì)達(dá)到150kt～170kt。

雖然塑料在洗衣機(jī)行業(yè)的應(yīng)用量是非?？捎^的，但是目前國內(nèi)洗衣機(jī)生產(chǎn)企業(yè)用料大部分依賴進(jìn)口，主要是從日本、韓國、北歐等區(qū)域進(jìn)口專用樹脂來滿足市場需求。由于國外洗衣機(jī)專用料牌號(hào)較多，國內(nèi)進(jìn)口渠道也較多，以及制作的洗衣機(jī)部件結(jié)構(gòu)的差異、生產(chǎn)設(shè)備的差異，國內(nèi)洗衣機(jī)生產(chǎn)企業(yè)用料很復(fù)雜，對(duì)各種料的評(píng)價(jià)也有所不同。國內(nèi)進(jìn)口用量較多，比較具有代表性的專用樹脂牌號(hào)、產(chǎn)地、及基本物性實(shí)測(cè)值，如表1所示。

3 應(yīng)用趨勢(shì)及材料要求

現(xiàn)下，家用電器行業(yè)尤其是洗衣機(jī)行業(yè)以前那種賣方市場的年代已經(jīng)一去不復(fù)返了，在買方市場的今天，產(chǎn)品的價(jià)格并不是由產(chǎn)品的實(shí)際成本決定的，而是由市場決定的，在這樣一個(gè)殘酷的競爭環(huán)境中，產(chǎn)品的成本競爭力也是在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)階段第一位考慮的，因此對(duì)材料使用也提出了新的要求。

（1）材料替代

隨著塑料在家用電器中不斷的開發(fā)和應(yīng)用，塑料替代金屬材料成為新的發(fā)展趨勢(shì)。塑料以其比金屬小近3倍的密度、重量輕、耐腐蝕、噪音小、易加工等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)替代金屬，實(shí)現(xiàn)的不僅僅是產(chǎn)品成本的降低，如現(xiàn)有洗衣機(jī)的外殼有些還是金屬材料的，如果可以替代為塑料材料，不僅降低了整個(gè)洗衣機(jī)的重量，而且耐腐蝕、不生銹，方便了消費(fèi)者的使用，就市場現(xiàn)狀來看，成本方面也將有很大的降低；另外在不改變?cè)性O(shè)計(jì)和模具的前提下，PS替代ABS也成為材料替代的主流之一。PS和ABS的收縮率和加工工藝非常相近，基于現(xiàn)有模具和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在性能滿足使用要求的前提下，就現(xiàn)有材料市場情況來看，用PS代替ABS作注射塑料件，可節(jié)約材料成本約20%左右；現(xiàn)階段，PP替代ABS也將成為材料替代發(fā)展的趨勢(shì)，但鑒于二者的收縮率有很大差異，必須在新產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)時(shí)給予考慮。目前很多家電制造商，如韓國三星、中國海爾均在著手于材料替代方面的工作，其中我司新設(shè)計(jì)XQB50/60/70-1268系列通過對(duì)PP料的調(diào)整和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的調(diào)整，成功的替換掉低端外觀控制盤座上的ABS材料，改善了外觀零件因ABS材料老化易發(fā)黃變色引起市場美譽(yù)度下降的現(xiàn)狀，并實(shí)現(xiàn)單個(gè)零件成本下降。在2013年，成功實(shí)現(xiàn)低于1000元全自動(dòng)洗衣機(jī)的順利上市。

材料替代是家電制造業(yè)在成本方面尋求發(fā)展的一個(gè)方向，其實(shí)也給材料的供應(yīng)商以及相關(guān)配套廠商如模具廠家提出了一個(gè)更高的要求和發(fā)展方向。PS取代ABS操作方便，成本優(yōu)勢(shì)立竿見影，但重要難題是PS的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性（ESCR）和抗腐蝕（HCFC）的能力相對(duì)而言較差。PP替代ABS目前碰到的難題主要?dú)w納為：變形、表面加工困難。比如洗衣機(jī)現(xiàn)有控制盤座用普通PP取代，由于其體積大，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，有一定剛性要求，并且為了更好的指導(dǎo)消費(fèi)者的使用，有些洗衣機(jī)的控制盤座上面還帶有印刷文字說明或者局部結(jié)構(gòu)如上蓋把手需要電鍍或者噴涂增強(qiáng)視覺效果，這些都是用現(xiàn)有普通PP難以實(shí)現(xiàn)的。

（2）薄壁化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

單純從材料替代方面提高產(chǎn)品的成本競爭力畢竟有限?，F(xiàn)在很多家電制造商在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)階段就對(duì)成本進(jìn)行控制，其中比較重要的一項(xiàng)就是降低零部件的耗材：通過整合先進(jìn)的技術(shù)和工藝，減小零部件的壁厚、簡化零部件設(shè)計(jì)從而降低零部件重量來降低成本。以6.0kg雙桶洗衣機(jī)塑料箱體為例，以前平均壁厚一般為3mm左右，重量約為6.0kg，如果將平均壁厚設(shè)計(jì)為2mm，耗材將比原來減少約1.5kg，材料成本比原來降低近30%，以現(xiàn)有的PP市場價(jià)大致推算，可以實(shí)現(xiàn)單件成本降低人民幣15元左右，據(jù)近幾年的國內(nèi)洗衣機(jī)市場銷售量來看，經(jīng)濟(jì)型雙桶機(jī)目前仍占據(jù)二、三級(jí)市場的主流，以年銷售量300萬計(jì)算，僅此一項(xiàng)，可以實(shí)現(xiàn)年度成本降低人民幣4500萬元。以此類推，全自動(dòng)波輪和滾筒洗衣機(jī)等其他家電的外殼都可以采用薄壁化設(shè)計(jì)，那么整體的材耗降低及由此帶來的增值空間將是非?？捎^的。

當(dāng)然，薄壁化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是洗衣機(jī)產(chǎn)品以及其他家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)大致趨勢(shì)，但并不能削弱洗衣機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。這就要求材料的供應(yīng)商能提供滿足薄壁結(jié)構(gòu)注塑的專用樹脂：具有一定高的MFR（融體指數(shù)，一定壓力下，單位時(shí)間內(nèi)的流動(dòng)速度，單位為g/min），以滿足成型加工；在機(jī)械性能方面要有足夠的強(qiáng)度和剛性，以滿足裝配、使用等要求。目前，隨著CAE計(jì)算機(jī)輔助分析能力的進(jìn)一步提升，薄壁化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期驗(yàn)證周期大大縮短。薄壁結(jié)構(gòu)專用塑料的開發(fā)、研究成為塑料應(yīng)用的又一廣闊領(lǐng)域。

4 總結(jié)

家電市場洗衣機(jī)行業(yè)一向是塑料消費(fèi)的重要領(lǐng)域。隨著洗衣機(jī)行業(yè)的迅速發(fā)展，塑料化進(jìn)程的不斷深入，各大樹脂生產(chǎn)企業(yè)要改變樹脂產(chǎn)品牌號(hào)單一，專用料少、質(zhì)量不穩(wěn)定，通用牌號(hào)多、檔次低的現(xiàn)狀。長期以來，我國是合成樹脂的大用戶，就家電行業(yè)而言，洗衣機(jī)生產(chǎn)企業(yè)絕大多數(shù)使用進(jìn)口材料，因其相對(duì)來說質(zhì)量穩(wěn)定、工藝成熟，所以國產(chǎn)樹脂的推廣是十分困難的，各樹脂生產(chǎn)企業(yè)必須正確面對(duì)這種形式，積極準(zhǔn)備開發(fā)更強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度、更優(yōu)綜合性能的材料，以滿足家電市場洗衣機(jī)行業(yè)的更高要求，增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，實(shí)現(xiàn)材料供應(yīng)商和家電制造商雙贏。

表1 具有代表性的洗衣機(jī)專用樹脂產(chǎn)地和基本物性