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新材料加持家电及3C行业焕然一新

时间:2019-01-25 23:36来源:和记娱乐官网作者:和记娱乐点击:

  8月29-30日,“2018家电及3C行业创新材料与技术研讨会”于上海龙之梦大酒店举行,此前小编曾报道过此次盛会:一场家电&3C行业的思维碰撞你要的齐了:CMF、绿色、智能、抗菌...当然,一次分享还不够,来自专家们的干货太多,今天我们从材料的角度来系统回顾研讨会上的精华内容吧~

  创新材料及多技术集成将对绿色家电的发展产生重要影响,这一点已经成为众多行业人士的共识。来自上海大学国家大学科技园的总经理施利毅先生从安全、环保、节能和智慧四个方面介绍了创新材料在家电行业的应用。其中,他着重介绍了免喷涂金属质感材料、柔性显示材料、基于中空陶瓷微珠的绝热保温涂料 、超疏水涂层材料等多种材料及其应用。

  目前,免喷涂金属质感产品正以其环保和降本优势而越来越多替代传统喷涂、电镀方式。新一代的免喷涂工艺,在塑料基材中直接添加经过特殊处理的金属颜料,使产品通过注塑、挤塑流程后一次成型,直接产出色彩靓丽和金属光泽的产品,省却了喷涂、电镀的表面处理环节,节约成本、低碳环保,且美观耐用,是绿色家电的一个重要发展趋势。目前国内塑料行业的知名企业如锦湖日丽、会通、金发、明园新材料等,都在积极推广免喷涂材料的应用,而戴森、伊莱克斯、LG、格力、海尔、九阳等一大批家电企业已经在部分产品上采用了免喷涂材料和工艺。

  柔性显示材料由柔软的材料制成,目前可实现柔性显示的有电子纸技术及OLED技术。电子纸技术实际上是一类技术的统称,其显示效果接近自然纸张效果,免于阅读疲劳,具有像纸一样阅读舒适、超薄轻便、可弯曲、超低耗电的显示特点,目前实现电子纸技术的途径主要包括有胆固醇液晶显示技术、电泳显示技术(EPD)以及电润湿显示技术等。而OLED(有机发光显示器)是一种以有机薄膜作为发光体的自发光显示器件,它具有多重优势,如自发光(无需背光源),可实现软屏显示、更加轻薄;高亮度、高效发光;宽温范围、快速响应、低成本等。

  特殊的中空陶瓷气球效果使涂料拥有多种功能,由于表面附有陶瓷,会形成非常坚固的涂层,这个中空状的涂层会形成绝热层。实验证明,中空陶瓷层的高反射率、高放热性、低热传导性、小比热容量四种性能的组合可以非常有效地抑制热的移动。

  超疏水现象由低表面能的蜡质和微纳米的乳突共同作用引起,所以超疏水的两个基本条件就是微纳米结构和低表面能。近十年来学者发表的有关超疏水方面的文章呈逐年递增态势,目前主要应用在自清洁、防腐、抗冰、减阻、防雾、油水分离等领域。比如,冰箱/冰柜通过使用超疏水内胆,小水滴就会很容易滑落,不会沉积,因此有效抗结冰/结霜。又如,卫星天线若使用超疏水表面,就能有效抗积雪/结冰,不会影响电视节目质量。

  透明材质正在影响着消费电子产品和多媒体类产品市场的发展。作为透明塑料的代表材料之一,聚碳酸酯(PC)及其合金材料由于具有优异的耐热性能、抗冲击性能和阻燃性能,而广泛用于家用电器和消费电子市场。

  科思创聚碳酸酯事业部的技术开发经理郑家胜先生带来“聚碳酸酯在家电设计及智能应用解决方案”的主题演讲。他认为,中国中产阶级的壮大、家庭小型化及老龄化社会的到来都在加速高端家电市场的发展,而高端家电其中几个典型特点就是智能化、模块化、轻量化和交互式升级,由此对材料提出了更高的要求。在智能化方面,材料必须具有良好的信号穿透性,科思创在这方面已经有一些研究;同时,高端家电也要满足移动、快速充电等要求,这就要求材料需具有轻薄、阻燃、抗冲击等特性;交互式升级的一个基础要求即人机互动,因此材料良好的触感和抗化性也必不可少。

  郑家胜也分享了他眼中的家电设计趋势:第一是时尚的外观,这对材料的设计自由度提出了很高的要求,然后要求材料具备个性化的色彩,还要满足一些特殊的表面加工工艺。第二,家电设计要满足安全的设计规范要求,对材料的要求则表现在耐高温、抗水解、无卤阻燃等,有食品接触需求的还要达到食品接触的等级,以及满足高效加工工艺的需求。

  让我们把视线转到弹性体材料。来自四川大学高分子研究所高分子材料合成理论与技术研究室的张爱民教授详细介绍了热塑性弹性体在家电产品中的应用,据介绍,弹性体在家用电器中的应用领域相对较少,主要集中在家电外壳材料的改性、洗衣机等的减震阻尼部件、冰箱/冰柜&洗衣机等的密封条、热水器等的软管、胶粘剂、家电外层涂料以及电线电缆的护套/绝缘层等方面。

  但随着我国对家电各项性能指标的要求越来越严格,对材料也在不断提出新的要求,未来弹性体材料在家电领域将大有可为。张爱民教授现场介绍了弹性体在家电领域的种种应用,并预测了家电用弹性体材料的发展趋势。

  在家电的外壳材料中,PP将会逐渐取代其他材料成为主流,为改善其冲击韧性,热塑性弹性体增韧改性 PP 被证实是简单易行的物理改性方法。

  TPE类密封条能长时间保持良好的弹性和形状,持续密封性能好,由于不含酯类物质,因此不容易滋生细菌或产生霉变,会逐步成为密封材料的主流,而TPE与热塑性塑料的共混改性将是发展的重点。

  未来软管需要采用符合要求的胶料以满足环境保护的要求,同时人们对阻燃和耐燃软管的应用给予了更多的关注,对所用软管也提出了更高的要求,例如要求有更大的弯曲半径和较轻的质量等。而热塑性弹性体可以满足以上要求,因此热塑性弹性体在家电软管领域也有广阔的发展前景。据预测,电缆所用的绝缘层和护套料将会向无卤阻燃化方向发展,其中TPE必将迎来更大的发展空间。

  1998年中国第一台抗菌冰箱在海尔下线,标志着我国抗菌家电开始走向市场,自此掀起了健康家电之风,次年新飞抗菌冰箱下线,抗菌家电首先在冰箱产品上不断普及。随后,抗菌洗衣机、抗菌空调、抗菌微波炉、抗菌洗碗机、抗菌饮水机等抗菌家电陆续面世。抗菌家电概念的推出在消费者中产生了强大的冲击波,掀起了一股“健康家电”的热潮。

  抗菌家电的市场启动,极大地刺激了抗菌材料的研究和发展,也带动了抗菌材料在其它领域的应用。据中国科学院理化技术研究所高级工程师甄志超先生介绍,家电杀菌功能主要通过“功能除菌”和“材料抑菌”两大类来实现。“功能除菌”的技术包括“净离子”、“双离子”、“动态杀菌”、“涡流杀菌”、“光波杀菌”,等等,其中核心技术主要为“正负离子杀菌”和“光触媒杀菌”、“臭氧杀菌”等,就目前来说,国内外都较为认可的是正负离子杀菌技术。而“材料抑菌”则是利用特殊材料抑制细菌的繁衍,不过但不能主动杀灭细菌,对于降低单位立方空间内的菌群数量也是一种有效方法。

  在家电抗菌领域,抗菌母粒或抗菌防霉母料是常见的一种产品形式。据介绍,该类母粒一般是按4%重量比添加到原料中,混合均匀,然后按正常注塑工艺加工出具有抗菌或防霉功能的塑料件,随后应用在抗菌冰箱、抗菌洗衣机、抗菌空调、抗菌遥控器、抗菌吸尘器、抗菌加湿器、抗菌饮水机、抗菌热水器等产品上。

  目前,中国石化北京化工研究院、齐鲁石化、扬子石化联合开发的“聚丙烯等抗菌树脂生产及应用开发”项目,首次利用聚合装置开发出工业级抗菌聚丙烯树脂,包括3个注塑级牌号PPB-M30-VS、QPK10、QP73NKJ,可以直接用于抗菌家电聚丙烯的部件注塑。“国内最早重视抗菌研究的是大学和研究所,目前学术和实验室水平在国际上都是比较不错的。目前中国最大的问题是消费者还没有全面认识到抗菌产品的价值,不过我们技术储备已经有了,一旦市场需求爆发,是可以满足家电市场的产品需求的。”甄志超在介绍中国在抗菌领域的研究水平时说道。

  近几年,人们对美好生活及品质的追求不断提升,同时伴随着人均收入水平的持续升高,代表品质生活的厨卫电器市场随之走俏。据报道,2017年厨卫市场规模已突破两千亿,其中洗碗机成为厨卫电器中增长最快的品类。

  美的集团厨房与热水事业部先行研究工程师费望春先生介绍,现有的洗碗机抗菌防霉技术主要有抗菌材料技术、UVC杀菌防臭技术、UVA+光触媒净化技术、电化学杀菌防臭技术、缓释杀菌防臭技术等,除此之外,还有多项潜在抗菌技术也在开发中,如蒸汽杀菌、等离子杀菌、紫外灯杀菌、臭氧杀菌、高压脉冲电场杀菌、强磁场脉冲杀菌及其他杀菌技术。

  以抗菌材料技术为例,它的工作原理是抗菌剂和塑胶原料在生产过程中同时加入内嵌式的抗菌剂永久嵌入产品分子结构内,当微生物与产品表面接触时抗菌剂发挥保护效用。GB 21551.2 对抗细菌/霉菌材料的定义为:抗菌率大于或等于90%,同时防霉等级为1级或0级。其中,抗菌防霉体系选择、配方体系、加工工艺等都会影响抗菌率和防霉等级。

  费望春还重点介绍了一种缓释抗菌技术研究,它以水溶性硼硅玻璃为载体搭载银离子形成缓释颗粒,缓释颗粒置于水中时,玻璃缓慢溶解,同时缓慢释放出银离子,通过银离子的杀菌功能对水进行有效的杀菌除臭。实验表明,缓释颗粒抗菌率均保持在99.99%以上;缓释速率基本趋于平稳状态,0.25%含量的缓释颗粒缓释速率保持在12(μg/L)/d。

  松下家电研究开发(杭州)有限公司开发主管黄超先生从另外一个角度介绍了如何利用“nanoe” 技术达到净化空气的目的。据介绍,“nanoe” 的开发原点是“水具有溶解异味成分的性质”,而谈到“nanoe”的特点,简单来说就是通过向空气中的水施加高电压使其分裂成纳米级的微粒离子,使其具有有效除臭、抑制细菌、病毒、过敏性物质、甚至美容等特性,其中主要作用的物质则为羟基自由基。

  而新开发的带电微粒子水“nanoe X”,可使羟基自由基发生量增大10倍,进而达到更为惊奇的效果——除生活中5大异味的分解、除味,通过“nanoe X” 还可分解多种花粉和过敏原。例如,利用 “nanoe X”可分解杉、柏、鸭茅、豚草、芒草等11种的花粉 ,亦可分解View39※中规定的宠物、真菌、螨虫、昆虫的过敏原。因此,在家电产品上展开该技术的应用让人无比期待。据了解,目前已经有27类家电产品上搭载了“nanoe X” 。

  火灾历来都作为重大的安全问题为人们所警惕和防守,而家用电器塑料部件、地毯、织物、墙漆、木质装饰和家具等正是火场中主要的可燃物质。据估计,由电气故障及使用不慎引发的特大火灾占比在50%以上。

  对家电部件而言,高分子阻燃技术是一种重要阻燃手段。归根结底,阻燃技术的根本目的就是减少聚合物热和非热灾害。一般来说,阻燃可分为有卤阻燃和无卤阻燃两大类。有卤阻燃会释放有毒烟气,对环境造成污染。因此,在目前的环境下,人们更青睐无卤阻燃技术的发展。

  上海化工研究院功能材料事业部副部长叶文先生重点介绍了高分子材料无卤阻燃解决方案。据介绍,无卤阻燃可应用于建筑、电线电缆、交通运输、白色家电、海洋工程、电器开关等多个领域。此外,他还分享了多个无卤阻燃产品及应用案例,比如焦(聚)磷酸哌嗪(PAPP)复配后应用在纯PP树脂体系中,20-22%添加量即可实现UL94 V-0(1.6mm)阻燃等级,适用于PP、PE、TPE及PP多种浓度玻纤增强、填料填充体系,有望取代APP成为下一代无卤阻燃剂的核心组分。

  展望无卤阻燃的发展方向,叶文提出:一方面,通过配方设计,新组分的引入,可进一步提升阻燃剂的阻燃特性,减少添加量,这对成本控制、性能保持和提高易加工性都有极大帮助;另一方面,现行无卤阻燃剂普遍存在分解温度不高的问题,加工过程中对工艺设备要求相对苛刻,进一步提升阻燃剂耐温性、分散性和相容性,对无卤阻燃剂的推广具有重要意义。

  作为车用塑料单一最大品种,PP的发展一向热门,发泡聚丙烯(EPP)也因其各种优良性能而受到众多关注,甚至有有望成为车用泡沫塑料的最大品种。针对聚丙烯发泡材料,中国科学院宁波材料技术与工程研究所高级工程师吴飞先生围绕其特点及应用、制备技术、行业应用现状、未来发展等方面进行了阐述。

  目前聚丙烯发泡材料的技术主要集中在釜压发泡技术、挤出发泡技术和模压发泡技术方面。谈及聚丙烯发泡材料的产业现状,吴飞对其在汽车行业、家电行业、常规包装、日用及玩具、功能性用途的应用进行分析,他认为产业机会在于新能源汽车轻量化应用、物流周转托盘化、包装行业EPE/EPS替代和一次性保温隔热用品等方面。

  产品设计中一个很重要的原则就是一致性,不一致的产品会对用户及自身品牌造成极其重大的影响,而认证产品的一致性是指使用认证标志的产品在设计、结构和所使用的关键元器件、材料方面与型式试验样品一致的程度,具体是指以下三个一致:一、认证产品的标志与型式试验检测报告上所标明的应一致;二、认证产品的结构应与型式试验测试时的样品一致;三、认证产品所用的零部件及材料应与型式试验时申报并经认证机构所确认的一致。

  对含有非金属材料的产品进行CCC等相关验证时,往往需要对产品材料进行一致性控制。通过对送检样品和抽样样品的红外光谱(IR)、热重分析(TG)及差示扫描量热分析(DSC)等图谱的识别进行对比,可以判定非金属材料是否保持一致性。中国家用电器研究院部件材料所材料分析部部长曹焱鑫先生着重介绍了家电非金属材料的一致性控制,他首先提到,保持产品的一致性离不开对消费者需求、市场准入要求及企业采购需求等多方面的考虑。此外,他还详细阐述了红外光谱(IR)、热重分析(TG)及差示扫描量热分析(DSC) 这些一致性控制方法,并对其判定依据进行详细说明。

  IR、TG 和 DSC 的判定依据不同,如 IR 可以根据红外吸收光谱判定送检样品的分子结构;TG 主要基于送检样品的质量变化、热稳定性、分解温度、组分分析等判定材料成分;而 DSC 的主要判定依据是玻璃化转变、熔融、结晶等因素。很多情况下,需要根据具体材料来选定最适合的判定方法,有时甚至需要将多种方法结合使用。

  产品召回,在今天已经屡见不鲜。近年来,中国出口的遥控玩具车、手持式搅拌机、收音机、卷发器等产品都曾经历过召回,仅铅含量超标一点就有多个案例,有些是因为焊料中的铅含量超标,有些是因为黄铜及天线和电容器上的塑料中的铅含量超标,有时候甚至直接导致厂家撤离当地市场。

  如何才能避免材料失效,规避召回风险?从材料的角度来说,提前做好材料的筛选和验证至关重要。SGS科技电子产品限用物质测试服务部技术主管王富美女士的演讲议题是“关注产品研发过程中的顾此失彼”,她从专业角度对材料性能的验证、产品性能的改进、材料对法规的符合性进行了介绍,并通过一些案例进行生动阐述。以木塑产品原料筛选为例,首先要选择合适的树脂,其次是合适的UV添加剂,然后要解决木纤维的吸湿性,最后选择合适的颜填料体系。

  总结而言,王富美认为:材料的筛选有时具有两面性,有时合格产品在特定环境下也有可能失效,最重要的是,材料在满足性能的同时一定要满足法规的要求。返回搜狐,查看更多

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