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家用电器塑料制品的应用与发展

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:为防止家用电器使用中发热导致制品物性下降或发生火灾,一般要求制品耐热温度达125℃,且应满足140℃球压陷试验,长期耐热温度应达80~90℃。表19-209 几种热塑性塑料的允许工作温度电冰箱、冷冻设备或寒冷地域使用的家用电器制品应选用低温时机电性能优良的塑料,如ABS、冰室用PP专用料等。家用电器制品常会接触油烟、酸碱溶液、洗衣粉、氟利昂等各类溶剂和溶液,所以应按不同用途家用电器酌情选用适当耐腐蚀的塑料。

家用电器塑料制品的应用与发展

家用电器已大量地进入普通百姓家中,主要品种有电视机、电冰箱、洗衣机空调、各类计算机、电热水器、电风扇、吸尘器微波炉、电磁灶、搅拌机、电饭煲、吹风机电熨斗、电话机、理发器、手机音响设备等,其品种繁多,不胜枚举,而且即使是同一品种家用电器,但按不同规格、款式、功能、档次也可分出不同用途及功能的许多品种规格。每个品种具体的性能及选料要求也有所差异。因此,这里只能举例介绍几种家用电器制品的性能及用料。

1.家用电器制品的基本性能要求

常用制品可分为结构件、功能件、装饰件、电子元器件等类别。结构件是壳体、罩、支架、基座等承载件,用于安装各类零件;功能件和装饰件是面板、叶片、按钮、旋钮、刻度盘、液晶显示屏等具有控制、操纵和指示功能的制品;电子元器件类用制品是指接插件、电路板、电池等元器件中应用的塑料制品。

结构件及功能件的基本性能要求有以下一些:

1)承载的制品应有足够的强度及刚性,能承受制品安装、使用过程中来自内部和外部的各种形式的载荷,包括静载、动载荷、短期或长期负荷等。对具体制品而言,其各需承担的负荷不同,如洗衣机内桶以承载冲击、振动、摩擦和扭转负荷为主。

2)电气安全性,包括绝缘性、介电性、耐热等级、防漏电等,应随不同家用电器品种确定具体项目及指标,如显像装置用制品要求耐高频、高压;洗衣机用制品要求防潮、防漏电等。另外,还要耐电磁波干扰,因有许多家用电器产品工作时会释放电磁波,不仅干扰其自身正常工作,还有害人体健康,所以对这类产品中的电子电气元器件要进行电磁屏蔽,常采用导电材料或设置屏蔽零件,应达到商用和民用的A类及B类屏蔽标准。受电磁干扰影响的电子产品分类见表19-208。

19-208 受电磁干扰影响的电子产品分类

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3)耐高、低温。为防止家用电器使用中发热导致制品物性下降或发生火灾,一般要求制品耐热温度达125℃,且应满足140℃球压陷试验,长期耐热温度应达80~90℃。因此,小家用电器用PP或GFPP即可,大家用电器需用工程塑料或GFPBT等增强工程塑料(可在245℃下工作168h)。几种热塑性塑料的允许工作温度见表19-209。另外,对湿热带或高温高湿环境下用的家用电器制品还需考虑耐水解性及湿度对电性能的影响等因素。

19-209 几种热塑性塑料的允许工作温度

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电冰箱、冷冻设备或寒冷地域使用的家用电器制品应选用低温时机电性能优良的塑料,如ABS、冰室用PP专用料等。

4)阻燃性。电器产品的壳体,特别是与电压或电流直接接触的电器零件,按规定必须达到阻燃要求。虽然电器用塑料一般阻燃性较差,并且燃烧时会产生大量的黑烟和有毒气体,但是通过添加一定数量的阻燃剂,是可以达到一定程度的阻燃要求的,不仅可以阻燃,而且可以控制烟密度,分解的产物无明显毒性。

许多国家的政府都颁布有电器产品的安全认证标准,在这个领域最有影响的是美国的UL标准。在UL标准中对塑料的各零部件,规定必须采用经UL94燃烧试验合格的制品。例如对电视机外壳,规定采用不低于UL94V-0的制品,表19-210所列为与塑料材料和产品有关的UL标准。

19-210 与塑料材料和产品有关的部分UL标准

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5)耐化学药品性。家用电器制品常会接触油烟酸碱溶液、洗衣粉氟利昂等各类溶剂和溶液,所以应按不同用途家用电器酌情选用适当耐腐蚀的塑料。

6)抗菌性,如电冰箱、空调、洗衣机、冰柜、电气炊具(灶)及用具等都应具有抗菌性,采用抗菌塑料。

7)提高适应性,包括提高产品性能适应使用性和市场需求;提高造型外观水平,生产美观时尚实用款式,提高消费购买欲;提高工艺水平,采用先进工艺及适应先进结构和流水线生产工艺用的塑料等。此外,还应采取各种措施在满足产品各项性能指标前提下,最大限度地降低成本,达到价廉物美的目标,适应市场竞争的需要。

总之,家用电器产品是民生常用品,其使用性、安全性、经济性及美观时尚款式都与百姓选购心理有密切的关系,所以在产品设计、选用材料、制造技术等方面都要予以精心关注。

2.家用电器产品常用塑料

家用电器产品常用塑料见表19-211。

19-211 家用电器产品常用塑料

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(续)

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3.家用电器制品常用成型工艺

家用电器用工程塑料件的常用成型方法有注射成型、挤出成型、双轴拉伸成型、热成型、中空成型、泡沫成型、层压成型等,其中以注射成型为最重要。表19-212归纳了主要家用电器零部件的成型方法。

19-212 主要家用电器零部件成型方法一览表

978-7-111-40195-7-Chapter19-464.jpg(www.xing528.com)

4.家用电器常用塑料制品的性能要求及用料实例

由于家用电器产品很多,这里只选择电视机、电冰箱、洗衣机和空调机中用的主要塑料制品简述其特性及用料。

(1)电视机 电视机所用材料要求耐热,阻燃,耐电压,耐电晕,耐电弧及良好的力学性能,且材料的安全性、可靠性越高越好。电视机中一般性能制品可用PS、ABS、PP等塑料,高性能制品用PA、POM、PC、PPO、PET、PBT等塑料,个别高性能制品也有用PPS、PSU等塑料的。

电视机外壳是主要制品,要求高低温抗冲击性好(一般要求在-30℃以下具有良好的抗冲击性),以适应不同气候地域使用;外壳料必须具有UL94V-0级阻燃性,且环保,不能用有损环保性的阻燃剂;要求流动性、成型性、尺寸稳定性及表面装饰性好,有利于制作薄壁、形状复杂、表面质量优良的制品。其常用材料多数为ABS,小型机用改性PP,中型机用改性PP、HIPS、ABS等,国外还有采用阻燃ABS/PVC合金、MPPO等塑料的。

(2)电冰箱 电冰箱用于储藏食品、药品等,故除了要求力学性能、耐寒性和电性能外,还要求用料必须无毒,无味,无臭,抗菌,防霉,不沾食品,不对储物产生不良污染反应,耐低温,不开裂,耐食用油,耐发泡剂,耐水,耐氟利昂等溶剂,耐洗涤剂,经久耐用(使用寿命20~30年),且有良好的绝热性能。电冰箱中主要塑料制品有内胆、门内衬、门框格、顶框、密封条、果菜盒、储物抽屉、把手和隔热条等,常用塑料有ABS、HIPS、PP、PE、PVC、PA、PU等。

1)门胆、门内衬常用材料有改性HIPS、ABS、改性PP,以及HIPS/ABS、ABS/PS、BS/PS、ABS/PMMA、ABS/HIPS/PS、ABS/PS/ABS、PMMA/ABS/PMMA等复合材料及专用材料等。

门胆和内胆都是用板材吸塑成型的,由于它们要接触有氟利昂发泡的PU等隔热材料,所以必须具有抗氟利昂溶蚀的性能。因此,目前开发了HIPS或ABS/PE共挤板;HIPS、ABS与PC、PET、PE、PP、PA、BS、AS共混板,改性PP板;耐氟利昂HIPS板等,它们都是利用加入聚烯烃等耐氟利昂性材料制作而成的。

2)密封材料要承受8~24N的开门拉力,因此要选用强度及压缩变形、回弹性良好的材料,目前主要用高相对分子质量PVC树脂配制的挤出条,门密封条用PVC与磁粉复合料。

3)隔热材料是设置在门、壳体、盖等制品夹层内的隔热层,要求热导率<0.0166W/(m·K),常用喷涂硬质PU发泡塑料。由于用氟利昂作发泡剂污染大气,所以目前各国都在研发环保型隔热材料,如用环戌烷作发泡剂的硬质PU发泡塑料专用料等。

4)其他,如果菜盘、抽屉等制品都要求具有耐低温物性,有PP、PS、AS透明专用料;冰块盘、冷冻室门、顶框、把手等制品用ABS、HIPS;电器按钮用ABS;继电器壳及接水盘、压缩机罩用改性PP和MPPO。

(3)洗衣机 洗衣机用制品要求耐热、耐化学药品、耐水、耐洗涤剂、耐油腻,且要求抗冲击,使用温度为60~100℃。

波轮式洗衣机主要塑料制品有内桶、底座、盖板、内盖、喷淋管、排水阀、波轮、变速器齿轮、带轮、凸轮、电钮板、开关盒等。

1)内桶为大型薄壁容器,要承受冲击负载和一定的温度,且有耐磨、耐化学药品、抗菌、流动性和尺寸稳定性等性能。目前,许多塑料厂都开发了综合性能兼备的改性PP内桶专用料,如燕山石化的PP1830,扬子石化的内桶专用PP料等。

2)喷淋管。采用粒度为0.425~0.85mm(20~40目)拉丝级PP2401与HDPE(20%~30%)混合烧结而成。

3)其他,如内盖板用改性PP;底座用高流动性、高韧性PP,外盖板用HIPS;底板用ABS;排水阀用ABS;排水管用LDPE波纹管;波轮用GFPA、GFPP;齿轮、凸轮和带轮用POM。

全自动洗衣机用塑料制品常用改性PP,由PP/EPDM/HDPE配制而成。

(4)空调机 空调机用制品要求高刚性、抗蠕变、抗冲击、抗振动、耐寒、耐候、耐化学药品、耐油、抗静电、无烟、无毒,且要求阻燃,耐热(热变形温度>70℃)、流动性好、尺寸稳定和可用超声波焊接。

空调机中除动力部分、室外机壳、固定板外,其他制品均已塑料化。空调机主要部件用塑料品种见表19-213。

19-213 空调机主要部件用塑料品种

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室外机外壳的耐候性要求较高,以前一直用喷塑钢板,由于喷塑钢板易生锈且密度大,近年来国外已开始采用改性塑料来制造室外机外壳。

用改性塑料来代替喷塑钢板,在刚性、耐冲击性、耐候性和加工流动性三方面要满足要求,尤其是耐候性,户外使用寿命要达到15年以上。

随着塑料性能的发展,目前改性PP(耐候)、改性AES、改性ASA已进入人们的视野,其中耐候改性PP已具备足够的刚性、抗低温冲击性及优良的耐候性、电绝缘性和耐漏电性,有望扩大应用。AES、ASA、耐候PP与普通ABS的性能比较见表19-214。

19-214 AES、ASA、耐候PP与普通ABS的性能

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(5)其他家用电器产品用塑料制品 各种用途家用电器性能不同,各有特点,如电扇的叶片、机壳等主要制品要求抗振、强度及刚性、尺寸稳定、耐热和阻燃等;而吸尘器则要求抗静电、刚性、抗冲击、耐刮痕、电性能好,易着色,有光泽等;微波炉和电饭煲则要求耐热、阻燃等。现将各种小型家用电器制品常用料归纳于表19-215。

19-215 小型家用电器制品常用塑料

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