典型塑料在洗衣机行业中的应用现状及趋势

孙广彬 王秀梅 张开宏 王玲臣

青岛海尔洗衣机有限公司 山东青岛 26600

塑料具有质轻、电绝缘性能好、易加工成形等特性。近年来，随着合成塑料的迅速发展，各种专用塑料的不断开发，许多家电部件逐渐使用塑料替代。在家电部件使用的塑料中，热塑性塑料占80%以上，就洗衣机行业而言，主要以通用级塑料为主，例如通用级ABS、PP和PS等。

从洗衣机生产中使用的现有塑料的性能、价格和应用情况来看，当前的发展主要是不同类型树脂的开发。

1 我国洗衣机行业的发展

洗衣机工业在我国起步较晚，但起点高、发展快，1978年仅生产400多台样机，1984年产量即达578.1万台，到2005年国内洗衣机产量约1500万台。而且，洗衣机的发展主要集中在几个大的生产企业，品种已经囊括世界四大类洗衣机。在过去的几年内，国内洗衣机市场需求总量的增长一直稳定在10%左右，2018年，洗衣机市场需求总量预计达到2000万台左右。

2 塑料在洗衣机行业中的应用现状

塑料是一种以合成的或天然的高分子为主要成分的物质，通常含有添加剂等辅助成分。广义的说，它是一种在一定温度和压力下能塑造成一定形状，而当解除压力后，在常温下能保持既定形状的高分子有机材料。更确切的说，塑料是指具有以上特性的、以高分子化合物或以合成树脂为基础的一类物质。

（1）ABS(Arcylonitrile Butadience Stytrne)

ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物。在洗衣机行业中，ABS以其优良的性能，应用颇为广泛，主要用于一些刚性、强度等要求较高的、结构相对复杂的零部件，如控制盘座、上盖等，平均每台洗衣机ABS的用量约为2.5kg～3.5kg。

（2）PS（Polystyrene）

PS学名聚苯乙烯，是一种比较古老的树脂牌号，由于其质硬、透明、刚性等特点，已经成为世界上应用最广的热塑性树脂，是通用级塑料的五大品种之一。在洗衣机行业中，PS以其和ABS相抗衡的性能和及其相近的收缩率来替代ABS，在满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学名叫聚丙烯，以丙烯单体为主要组分聚合而成。按照参加聚合的单体组成，分为均聚级和共聚级两种。共聚PP在洗衣机上的用量是最大的。洗衣机如内桶、外桶、脱水桶、箱体、底座、波轮等零件都是用PP制作的，平均每台洗衣机的PP用量约5.0kg～6.0kg，有些半自动双桶洗衣机每台PP用量高达10kg。就2017年国内洗衣机产量来看，洗衣机PP用量约为120kt～150kt，至2018年预计洗衣机产量达到2000万台，PP用量预计达到150kt～170kt。

虽然塑料在洗衣机行业的应用量是非常可观的，但是目前国内洗衣机生产企业用料大部分依赖进口，主要是从日本、韩国、北欧等区域进口专用树脂来满足市场需求。由于国外洗衣机专用料牌号较多，国内进口渠道也较多，以及制作的洗衣机部件结构的差异、生产设备的差异，国内洗衣机生产企业用料很复杂，对各种料的评价也有所不同。国内进口用量较多，比较具有代表性的专用树脂牌号、产地、及基本物性实测值，如表1所示。

3 应用趋势及材料要求

现下，家用电器行业尤其是洗衣机行业以前那种卖方市场的年代已经一去不复返了，在买方市场的今天，产品的价格并不是由产品的实际成本决定的，而是由市场决定的，在这样一个残酷的竞争环境中，产品的成本竞争力也是在产品开发设计阶段第一位考虑的，因此对材料使用也提出了新的要求。

（1）材料替代

随着塑料在家用电器中不断的开发和应用，塑料替代金属材料成为新的发展趋势。塑料以其比金属小近3倍的密度、重量轻、耐腐蚀、噪音小、易加工等独特的优势替代金属，实现的不仅仅是产品成本的降低，如现有洗衣机的外壳有些还是金属材料的，如果可以替代为塑料材料，不仅降低了整个洗衣机的重量，而且耐腐蚀、不生锈，方便了消费者的使用，就市场现状来看，成本方面也将有很大的降低；另外在不改变原有设计和模具的前提下，PS替代ABS也成为材料替代的主流之一。PS和ABS的收缩率和加工工艺非常相近，基于现有模具和产品结构，在性能满足使用要求的前提下，就现有材料市场情况来看，用PS代替ABS作注射塑料件，可节约材料成本约20%左右；现阶段，PP替代ABS也将成为材料替代发展的趋势，但鉴于二者的收缩率有很大差异，必须在新产品模具设计时给予考虑。目前很多家电制造商，如韩国三星、中国海尔均在着手于材料替代方面的工作，其中我司新设计XQB50/60/70-1268系列通过对PP料的调整和结构设计的调整，成功的替换掉低端外观控制盘座上的ABS材料，改善了外观零件因ABS材料老化易发黄变色引起市场美誉度下降的现状，并实现单个零件成本下降。在2013年，成功实现低于1000元全自动洗衣机的顺利上市。

材料替代是家电制造业在成本方面寻求发展的一个方向，其实也给材料的供应商以及相关配套厂商如模具厂家提出了一个更高的要求和发展方向。PS取代ABS操作方便，成本优势立竿见影，但重要难题是PS的耐环境应力开裂性（ESCR）和抗腐蚀（HCFC）的能力相对而言较差。PP替代ABS目前碰到的难题主要归纳为：变形、表面加工困难。比如洗衣机现有控制盘座用普通PP取代，由于其体积大，结构相对复杂，有一定刚性要求，并且为了更好的指导消费者的使用，有些洗衣机的控制盘座上面还带有印刷文字说明或者局部结构如上盖把手需要电镀或者喷涂增强视觉效果，这些都是用现有普通PP难以实现的。

（2）薄壁化结构设计

单纯从材料替代方面提高产品的成本竞争力毕竟有限。现在很多家电制造商在产品开发设计阶段就对成本进行控制，其中比较重要的一项就是降低零部件的耗材：通过整合先进的技术和工艺，减小零部件的壁厚、简化零部件设计从而降低零部件重量来降低成本。以6.0kg双桶洗衣机塑料箱体为例，以前平均壁厚一般为3mm左右，重量约为6.0kg，如果将平均壁厚设计为2mm，耗材将比原来减少约1.5kg，材料成本比原来降低近30%，以现有的PP市场价大致推算，可以实现单件成本降低人民币15元左右，据近几年的国内洗衣机市场销售量来看，经济型双桶机目前仍占据二、三级市场的主流，以年销售量300万计算，仅此一项，可以实现年度成本降低人民币4500万元。以此类推，全自动波轮和滚筒洗衣机等其他家电的外壳都可以采用薄壁化设计，那么整体的材耗降低及由此带来的增值空间将是非常可观的。

当然，薄壁化结构设计是洗衣机产品以及其他家电产品结构设计的一个大致趋势，但并不能削弱洗衣机的产品质量。这就要求材料的供应商能提供满足薄壁结构注塑的专用树脂：具有一定高的MFR（融体指数，一定压力下，单位时间内的流动速度，单位为g/min），以满足成型加工；在机械性能方面要有足够的强度和刚性，以满足装配、使用等要求。目前，随着CAE计算机辅助分析能力的进一步提升，薄壁化结构设计的前期验证周期大大缩短。薄壁结构专用塑料的开发、研究成为塑料应用的又一广阔领域。

4 总结

家电市场洗衣机行业一向是塑料消费的重要领域。随着洗衣机行业的迅速发展，塑料化进程的不断深入，各大树脂生产企业要改变树脂产品牌号单一，专用料少、质量不稳定，通用牌号多、档次低的现状。长期以来，我国是合成树脂的大用户，就家电行业而言，洗衣机生产企业绝大多数使用进口材料，因其相对来说质量稳定、工艺成熟，所以国产树脂的推广是十分困难的，各树脂生产企业必须正确面对这种形式，积极准备开发更强机械强度、更优综合性能的材料，以满足家电市场洗衣机行业的更高要求，增强企业的市场竞争力，实现材料供应商和家电制造商双赢。

表1 具有代表性的洗衣机专用树脂产地和基本物性