典型塑料在洗衣機行業中的應用現狀及趨勢

孫廣彬 王秀梅 張開宏 王玲臣

青島海爾洗衣機有限公司 山東青島 26600

塑料具有質輕、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展，各種專用塑料的不斷開發，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，就洗衣機行業而言，主要以通用級塑料為主，例如通用級ABS、PP和PS等。

從洗衣機生產中使用的現有塑料的性能、價格和應用情況來看，當前的發展主要是不同類型樹脂的開發。

1 我國洗衣機行業的發展

洗衣機工業在我國起步較晚，但起點高、發展快，1978年僅生產400多臺樣機，1984年產量即達578.1萬臺，到2005年國內洗衣機產量約1500萬臺。而且，洗衣機的發展主要集中在幾個大的生產企業，品種已經囊括世界四大類洗衣機。在過去的幾年內，國內洗衣機市場需求總量的增長一直穩定在10%左右，2018年，洗衣機市場需求總量預計達到2000萬臺左右。

2 塑料在洗衣機行業中的應用現狀

塑料是一種以合成的或天然的高分子為主要成分的物質，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，而當解除壓力后，在常溫下能保持既定形狀的高分子有機材料。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的一類物質。

（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。在洗衣機行業中，ABS以其優良的性能，應用頗為廣泛，主要用于一些剛性、強度等要求較高的、結構相對復雜的零部件，如控制盤座、上蓋等，平均每臺洗衣機ABS的用量約為2.5kg～3.5kg。

（2）PS（Polystyrene）

PS學名聚苯乙烯，是一種比較古老的樹脂牌號，由于其質硬、透明、剛性等特點，已經成為世界上應用最廣的熱塑性樹脂，是通用級塑料的五大品種之一。在洗衣機行業中，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，分為均聚級和共聚級兩種。共聚PP在洗衣機上的用量是最大的。洗衣機如內桶、外桶、脫水桶、箱體、底座、波輪等零件都是用PP制作的，平均每臺洗衣機的PP用量約5.0kg～6.0kg，有些半自動雙桶洗衣機每臺PP用量高達10kg。就2017年國內洗衣機產量來看，洗衣機PP用量約為120kt～150kt，至2018年預計洗衣機產量達到2000萬臺，PP用量預計達到150kt～170kt。

雖然塑料在洗衣機行業的應用量是非常可觀的，但是目前國內洗衣機生產企業用料大部分依賴進口，主要是從日本、韓國、北歐等區域進口專用樹脂來滿足市場需求。由于國外洗衣機專用料牌號較多，國內進口渠道也較多，以及制作的洗衣機部件結構的差異、生產設備的差異，國內洗衣機生產企業用料很復雜，對各種料的評價也有所不同。國內進口用量較多，比較具有代表性的專用樹脂牌號、產地、及基本物性實測值，如表1所示。

3 應用趨勢及材料要求

現下，家用電器行業尤其是洗衣機行業以前那種賣方市場的年代已經一去不復返了，在買方市場的今天，產品的價格并不是由產品的實際成本決定的，而是由市場決定的，在這樣一個殘酷的競爭環境中，產品的成本競爭力也是在產品開發設計階段第一位考慮的，因此對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和應用，塑料替代金屬材料成為新的發展趨勢。塑料以其比金屬小近3倍的密度、重量輕、耐腐蝕、噪音小、易加工等獨特的優勢替代金屬，實現的不僅僅是產品成本的降低，如現有洗衣機的外殼有些還是金屬材料的，如果可以替代為塑料材料，不僅降低了整個洗衣機的重量，而且耐腐蝕、不生銹，方便了消費者的使用，就市場現狀來看，成本方面也將有很大的降低；另外在不改變原有設計和模具的前提下，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，基于現有模具和產品結構，在性能滿足使用要求的前提下，就現有材料市場情況來看，用PS代替ABS作注射塑料件，可節約材料成本約20%左右；現階段，PP替代ABS也將成為材料替代發展的趨勢，但鑒于二者的收縮率有很大差異，必須在新產品模具設計時給予考慮。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，其中我司新設計XQB50/60/70-1268系列通過對PP料的調整和結構設計的調整，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材料老化易發黃變色引起市場美譽度下降的現狀，并實現單個零件成本下降。在2013年，成功實現低于1000元全自動洗衣機的順利上市。

材料替代是家電制造業在成本方面尋求發展的一個方向，其實也給材料的供應商以及相關配套廠商如模具廠家提出了一個更高的要求和發展方向。PS取代ABS操作方便，成本優勢立竿見影，但重要難題是PS的耐環境應力開裂性（ESCR）和抗腐蝕（HCFC）的能力相對而言較差。PP替代ABS目前碰到的難題主要歸納為：變形、表面加工困難。比如洗衣機現有控制盤座用普通PP取代，由于其體積大，結構相對復雜，有一定剛性要求，并且為了更好的指導消費者的使用，有些洗衣機的控制盤座上面還帶有印刷文字說明或者局部結構如上蓋把手需要電鍍或者噴涂增強視覺效果，這些都是用現有普通PP難以實現的。

（2）薄壁化結構設計

單純從材料替代方面提高產品的成本競爭力畢竟有限。現在很多家電制造商在產品開發設計階段就對成本進行控制，其中比較重要的一項就是降低零部件的耗材：通過整合先進的技術和工藝，減小零部件的壁厚、簡化零部件設計從而降低零部件重量來降低成本。以6.0kg雙桶洗衣機塑料箱體為例，以前平均壁厚一般為3mm左右，重量約為6.0kg，如果將平均壁厚設計為2mm，耗材將比原來減少約1.5kg，材料成本比原來降低近30%，以現有的PP市場價大致推算，可以實現單件成本降低人民幣15元左右，據近幾年的國內洗衣機市場銷售量來看，經濟型雙桶機目前仍占據二、三級市場的主流，以年銷售量300萬計算，僅此一項，可以實現年度成本降低人民幣4500萬元。以此類推，全自動波輪和滾筒洗衣機等其他家電的外殼都可以采用薄壁化設計，那么整體的材耗降低及由此帶來的增值空間將是非常可觀的。

當然，薄壁化結構設計是洗衣機產品以及其他家電產品結構設計的一個大致趨勢，但并不能削弱洗衣機的產品質量。這就要求材料的供應商能提供滿足薄壁結構注塑的專用樹脂：具有一定高的MFR（融體指數，一定壓力下，單位時間內的流動速度，單位為g/min），以滿足成型加工；在機械性能方面要有足夠的強度和剛性，以滿足裝配、使用等要求。目前，隨著CAE計算機輔助分析能力的進一步提升，薄壁化結構設計的前期驗證周期大大縮短。薄壁結構專用塑料的開發、研究成為塑料應用的又一廣闊領域。

4 總結

家電市場洗衣機行業一向是塑料消費的重要領域。隨著洗衣機行業的迅速發展，塑料化進程的不斷深入，各大樹脂生產企業要改變樹脂產品牌號單一，專用料少、質量不穩定，通用牌號多、檔次低的現狀。長期以來，我國是合成樹脂的大用戶，就家電行業而言，洗衣機生產企業絕大多數使用進口材料，因其相對來說質量穩定、工藝成熟，所以國產樹脂的推廣是十分困難的，各樹脂生產企業必須正確面對這種形式，積極準備開發更強機械強度、更優綜合性能的材料，以滿足家電市場洗衣機行業的更高要求，增強企業的市場競爭力，實現材料供應商和家電制造商雙贏。

表1 具有代表性的洗衣機專用樹脂產地和基本物性