家电业是一家从事塑料经典又爱又恨。有些工程师材料的重量轻，设计美学和循环属性后好色。与此同时，其他人感叹塑料的挥发性成本，并质疑其耐用性和结构完整性。

热塑性塑料如丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯（ABS），尼龙，聚乙烯，聚丙烯和聚苯乙烯已广泛用于家电行业多年。事实上，大多数融合器，可以开启者，咖啡机，真空等小家电都使用大量的塑料。

即使是大型电器也有许多由塑料制成的内部部件，如齿轮、滑轮、泵壳、架子、托盘和浴缸。外部塑料部件并不常见，但包括控制面板、排气口、把手、旋钮和铭牌。

传统上，空调、洗碗机、烘干机、冰柜、电炉、电冰箱、炉灶、洗衣机等大型家用电器都是用金属部件组装的。但是，家电制造商正在重新审视增强塑料的好处，特别是对于大型结构部件，如门、框架和面板。

“复合人正在使用各种各样的添加剂，并扩大了多年来的聚合物的性能，”Maytag Co.（牛顿Ia）的材料化学家Paul Friedhoff说。这是一个正在进行的过程，许多设备应用程序仍在尝试。仍在使用玻璃，金属和其他材料的区域进行检查。

长期目标是开发完全由轻质材料制成的白色家电。事实上，全塑料冰箱目前在欧洲已经可以买到，那里的制造商被迫在产品设计上进行创新。通过使用塑料代替金属，传统的白色盒子变成了一件曲线优美的家具，有数千种颜色可供选择。

全塑料冰箱并不是一个全新的概念。事实上，其中一辆早在40年前就已问世。1967年，博格华纳公司(boorgwarner Inc.， Auburn Hills, MI)的Marbon化学部门推出了一款用ABS塑料制成的冰箱原型。但是，这种产品太贵了，无法大规模生产。

随着家电制造商努力向消费者提供新产品，以迎合快速变化的品味和新的家居设计趋势，热塑性塑料已成为金属的一个有吸引力的替代品。聚丙烯等材料有助于工程师提高性能，降低生产成本。塑料是轻量化的，多用途的和灵活的，允许新的技术创新和设计自由。

陶氏化学公司(Midland, MI)北美耐用消费品、家电和电子产品市场经理本·马图斯卡(Ben Matuska)说:“塑料让工程师在设计上有了很大的自由度。”例如，塑料允许更大的曲率和三维形状。此外，塑料的高一致性使其表面更光滑，比金属或玻璃纤维的不规则性更少。

“聚丙烯的新等级的递送降低整体成本比金属材料时，所有的制造和处理成本考虑在内，”增加Matuska。“随着制造商越来越依赖于美学，以产品差异，以挑剔的消费者，家电塑料中的含量不断增加。塑胶使更大的设计灵活性，并提供比金属整体成本较低，这是传统上使用。”

根据美国塑料理事会(APC, Arlington, VA)的数据，按重量计算，塑料占电器材料含量的近25%。然而，塑料占材料体积的60%。APC估计，如果没有塑料，今天的主要家用电器至少要多花25%的钱，多消耗30%的能源。

超过15年前的家电行业发生了塑料的重大转变。但是，塑料在更好的强度，更好的光泽，颜色选择和耐热性方面继续发展。Mastio＆Co Co的分析师（圣约瑟夫，MO）报告说，注塑设备部件的树脂消耗稳步攀升，2006年1997年的6亿英镑至10亿英镑。

冰箱零件是注塑成型家电市场的最大份额，占树脂总消耗量的三分之一以上。洗衣机零部件占需求的22%。

众多好处

“白色家电行业竞争激烈，不断努力提高生产效率，降低成本，”沃纳·波希，开发工程师在北欧A / S（奥地利林茨）业务部工程应用说。“除了的轻质益处[塑料，材料]允许部分集成，降低制造步骤的数量，并且还提供了在整理要求的降低。另外，需要单独的隔热和隔音被最小化由于降低在热和声学传输“。

许多电器制造商更青睐聚乙烯，因为它在化学上是惰性的，不会与添加剂和填充物相互作用。由于其分子结构，它还提供了良好的长期耐热性，可以通过添加剂来增强。

Borealis开发了一种聚丙烯系列，可以在洗碗机和洗衣机内部取代不锈钢。Posch声称:“与传统不锈钢材料相比，聚丙烯材料的模制部件具有显著的成本效益。”“这种新的解决方案降低了生产成本，提高了生产效率，同时提供了更好的长期性能。”

优点包括无腐蚀，高刚度，杰出的抗冲击和均匀收缩。该材料已经过专门设计，以提供卓越的抗腐蚀性环境中发现的这些器具。由聚丙烯制成的内部浴缸和洗碗机地下室不会褪色或降解，尽管经常暴露在高温和洗涤剂中。

在设备中使用塑料的另一个优点是能够整合零件并减轻重量。“我们已经看到塑料作为金属更换的增加，”Ticona Polymers Inc.的应用开发工程师（佛罗伦萨），罗恩杜瓦斯（Ron Dugas）说，罗恩杜瓦斯说，罗恩杜纳斯（佛罗伦萨）。“你可以做比金属更便宜的事情。

Dugas解释说:“例如，可以消除零部件。“一个塑料模制部件可以替代5或6个金属部件，同时可以节省7倍的重量。我们一直在寻找用塑料代替金属的新机会。”

塑料还可以帮助工程师以解决噪声和振动问题。“有运行塑料在塑料齿轮或轴承与金属对金属的优势，”美泰的Friedhoff，谁在洗衣产品说。“通常情况下，我们实现马力降低驱动系统和噪音的减少。”

尽管塑料有许多优点，但它对应用工程师提出了许多挑战，如阻燃性、尺寸稳定性、颜色稳定性和结构强度。然而，扩大塑料使用的最大障碍是影响原材料价格的动荡市场状况。

许多塑料树脂供应商在过去6个月已经上调了价格，部分归因的增加所造成的墨西哥湾沿岸去年秋天的严重飓风灾害的能力限制。他们也面临着前所未有的经营成本，如能源价格暴涨。

北欧化工，聚乙烯和聚丙烯的家电行业的领先供应商，近日宣布每吨150欧元提高其价格。“在过去的2年，我们经历了油的原料成本的结构性转变”的企业单位工程应用部副总裁保罗·特纳说。“价格上涨是必要的，以保持（我们的）企业盈利。”

惠而浦(Whirpool Corp.)等家电制造商也感受到了这些决定。该公司报告称，与去年同期相比，材料和石油相关成本上升了1.1亿美元，影响了第三季度的运营利润。

光的应用

传统上，大电器中的大多数塑料应用都集中在内部驱动部件（例如齿轮和滑轮）上。例如，大多数洗衣机使用大型滑轮从电动机传递扭矩以旋转内鼓。

几年前，英国Merloni Elettrodomestici有限公司(Peterborough, England)的工程师决定更换Hotpoint洗衣机的金属滑轮。塑料滑轮提供了一个成本效益的替代铸铝对等物。注射成型的滑轮，由玻璃增强尼龙树脂，成本低于铸造，在机械性能方面没有妥协。

手柄，旋钮和锁存器也是塑料流行的应用程序。当GORENJE（的Velenje，斯洛伐克），工程师们最近开发出一种新的洗衣机，他们专注于生产具有成本竞争力的产品。关键是要减少部件和组装操作的数量。通过模制塑料门把手为单个部件，它们简化了闩锁系统和通过更换几个金属零部件减少生产时间。

根据Maytag的Friedhoff，“它是[传统上]塑料难以用钣金竞争成本，力量和零件等柜子，顶部和基地。”然而，欧洲的工程师正在推动信封，因为他们正在寻找符合严格的新RoHS（限制有害物质）指令的设计，这将在7月生效。RoHS禁止在产品中使用某些化学品和重金属。

另一个环境倡议，废物电气和电子设备（WEEE）指令去年生效。它要求制造商建立和提供“生命结束”回收计划。它规定了10个设备类别，包括大型家用电器。结果，现在正在拆卸更多的关注。

Borealis' Posch解释说:“对回收利用的关注和环保举措是欧洲主要家电中塑料使用量增加的关键因素。”

例如，欧洲制造商正在试验使用塑料制造大型家电的底盘。BSH Bosch和Siemens Hausgerate GmbH(慕尼黑，德国)的工程师用塑料取代了滚筒式烘干机的金属底座。底盘是机组的主要部件，具有泵、电机和高度调节一体化。用聚丙烯代替金属，减少了材料的使用，提高了回收能力。两个部分的基础是注塑，然后焊接在一起。

陶氏的Matuska声称:“塑料在家电领域的用途几乎没有限制。”“随着树脂的不断发展，我们完全可以相信，电器将完全由塑料制成。

Matuska补充说:“[传统上]大型塑料部件(如冰箱门)受到刚度和韧性问题的阻碍，同时也受到以前较便宜的金属或玻璃纤维解决方案的影响。”“然而，随着树脂和成型技术的进步，用塑料制造大型零件变得越来越简单。高熔体强度的聚丙烯树脂特别适合于热成型，这是制造大型零件的理想工艺。这些新型聚合物表现出更少的下垂或弯曲，允许新的壁厚选择。”

欧洲的消费者已经能够购买一些完全塑料塑料板材建造的设备。Arcelik（伊斯坦布尔，土耳其）和Gorenje等制造商提供全塑料冷冻机和冰箱，可提供8,000种不同的颜色，可讽刺地包括刷牙铝和不锈钢。

“色彩频谱是一大卖点与消费者，” Senoplast Klepsch＆Co. GmbH的（皮森多夫，奥地利），其产生用于制作冰箱的ABS压克力板的总经理迪特马尔Plobst说。“它为消费者提供比传统产品更品种。

Plobst补充道:“而且，生产转换也不是问题。“用金属制造200台同一颜色的冰箱，再制造200台完全不同颜色的冰箱，既不容易，也不划算。”

画不是高光泽表面，其中剃须断制造时间和费用上必要的。另外，全塑料冰箱的重量比钢轻的对应50％。

“塑料片很容易加工，”Plobst说。“我们使用全自动折边机和一层塑料薄片来制作门和外壳。”根据Plobst的说法，这个过程类似于热成型，是在360华氏度下完成的。平均循环时间约为60秒，取决于塑料片的颜色和厚度。

制造商和塑料公司正在争相开发结合塑料和金属优点的混合材料。目前有几家公司正在使用塑料-金属复合技术组装结构件。虽然大多数活动都集中在汽车应用上，如车门、后挡板和发动机罩，但一些发展预计会渗透到家电行业。

拜耳聚合物（匹兹堡）已经开发了一种方法，通过使用塑料肋加强U字型片状金属型材。金属提供强度和刚度，而塑料肋提供，以防止过早屈曲而不增加显著重量的结构所必需的支持。

Lanxess AG(勒沃库森，德国)的工程师最近进行的试验表明，与传统点焊相比，聚酰胺注射冲孔钢是一种更有效、更经济的连接技术。“在钢和聚酰胺6(30%玻璃纤维增强)试件的拉伸疲劳测试中，合成的混合装配点比可比的焊接点具有更高的抗持续载荷能力，”半晶体产品业务部门的工程师Ulrich Dajek说。

为了产生混合组装点，也称为模内装配点，首先用两种或更多种金属中的套环冲压不同尺寸的孔。然后将金属板置于注射成型工具中，使得相邻件的套环彼此配合。然后通过注射成型设置套环和孔，通过注射成型设置热塑性塑料的摩擦铆钉头。如果施加拉伸载荷，则主力由彼此内部的套环保持。注入的铆钉头分配负载并防止金属片滑动。

Dajek说:“这种结构的一个优点是，与点焊相比，可以实现更窄的公差。”注射模是精密的装配量规。而且，由于混合组件是一个单一的产品解决方案，它提供了回收的好处。

为了进一步扩大混合技术的应用和性能潜力，Dajek和他的同事正在用有机薄板代替钢。他指出:“我们基本上得到的是一个完全由塑料制成的混合部件。”“它比它的同类金属更轻，也有更高的表面刚度和更高的强度数据。这也让我们有机会集成附加部件，如加固件、固定点、引导和夹子，只需在适当的地方塑造它们。”

新的纳米技术应用将最终使家电制造商能够显著改善塑料的结构性能。通过操纵原子和分子，有可能制造出更轻、更强、能够承受更大范围温度的材料。

“将来将在未来更多地使用纳米技术来解决结构诚信问题，”Ticona的杜巴斯说。“聚丙烯等塑料将受益于该技术。我们正在密切关注汽车行业发生的事情。”