PDF《GB 21551.2-2010 中抗菌技术的解决》

GB 21551.

2-2010 中抗菌技术的解决 2015-01-15 10:52:53 作者:刘晓青 李朝顺 王峰 王广峰 李志辉 李文东 来源:家电科 GB

21551 2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 抗菌材料的特殊要求》标准附 录D,提供了部分具有抗菌功能的家用和类似用途电器应该具有抗菌功能的零部,本文将对家电中涉及的 不同基材抗菌材料分类介绍. 目前,40%的工程塑料应用在家电中.随着家电的多样化与艺术化,塑料制造业也必 须配合它的升级换代,逐步向专业化、高性能化、安全、绿色环保方向发展.同时随着人们 对健康的愈加重视, 对家电产品技术更新上有了更高的要求, 尤其是家电的抗菌和杀菌功能 提出了更高更规范的要求[1].海尔集团、美的集团、格力集团、格兰仕集团、海信集团、 TCL 集团以及日本松下公司、韩国三星公司、美国惠而浦公司等这些国内外抗菌家电巨头纷 纷推出自己的抗菌家电产品.家电行业是抗菌材料应用范围最广、最成熟的领域. 我国是世界上抗菌家电发展较快的国家,自2003 年SARS 事件后,抗菌家电的标准 化被提到议事日程.经过社会多方努力,从2008 年后国家技术质量监督检疫总局陆续颁布 实施了家电抗菌、除菌的一系列标准,2011 年9月15 日起, 《家用和类似用途电器的抗菌、 除菌、净化功能抗菌材料、空气净化器、电冰箱、洗衣机、空调器的特殊要求》5 项家电抗 菌标准正式开始实施. 这是我国抗菌行业颁布实施的首批强制性国家标准, 这些标准对规范 和促进抗菌功能家电的发展起到了里程碑式的作用. 标准对空气净化器、电冰箱、洗衣机、空调器等家电需要具有抗菌功能的部件进行 分类,规定具体的抗菌防霉指标要求.本文将对家电中涉及的不同基材抗菌材料分类介绍.

1 抗菌原理 1.1 抗菌家电的抗菌原理 家电抗菌采用的手段主要是对容易滋生细菌的部件采用抗菌材料从而达到杀死细菌 或抑制细菌生长的目的. 要使家电零部件具有抗菌功能主要有两种方式: 一是使用有杀菌能 力的材料(如铜), 二是在零部件材料中添加抗菌材料. 所谓抗菌材料就是指材料中添加了抗 菌剂,能在一定时间内抑制细菌生长、繁殖和生存. 1.2 抗菌材料的抗菌原理[2-7] 家电用抗菌材料一般是通过接触性杀菌来实现自洁的作用,属于被动型杀菌.抗菌 材料可以在一定时间内(国际上通行的检验标准为

24 小时接触)把沾污在材料表面的微生 物杀死或抑制其繁殖,保持材料表面清洁,阻止其成为 二次污染 的传播源,这些微生物 包括各种细菌、真菌、酵母菌、藻类,甚至某些病毒等. 抗菌材料的使用寿命一般能与普通材料的使用寿命同步,同时可以避免因微生物作 用引起的性能下降等材料老化现象. 目前常用抗菌材料有效成分主要添加有机抗菌剂和无机 抗菌剂. 有机类抗菌剂的抗菌原理主要是破坏微生物呼吸系统及破坏微生物细胞壁来达到杀 菌的目的. 无机类抗菌剂的抗菌原理是抗菌的主要成分会逐渐从高聚合物中释放出来, 吸附 在细菌细胞壁表面,阻止细菌代谢,并结合细菌细胞内酶的巯基破坏酶的作用,杀死细菌, 当细菌死亡后,失去电性,又部分或全部游离出来,再去杀死其他微生物.

2 抗菌母粒[9-12] 抗菌材料实现抗菌功能主要有两种方式:直接法和母粒法.抗菌母粒是把抗菌剂引 入材料基质中, 成为固体的浓缩母粒. 目前家电用抗菌材料主要是通过各部件成型时过程中 添加抗菌母粒赋予制品抗菌功能. GB 21551.2-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能 抗菌材料的特殊 要求》标准附录 D,提供了部分具有抗菌功能的家用和类似用途电器应该具有抗菌功能的零 部,基于附录 D 进行分析,主要涉及以下几种材料:PP、PE、PVC、PS、ABS、橡胶类等.如表1所示. 表1家用和类似用途电器产品抗 菌零部件目录 产品名城 具有抗菌功能的制品(部件) 技术要求 内胆、 门衬、 果蔬盒、 瓶筐、 门把手 抗细菌 冰箱 门封条 抗细菌/霉菌 进风栅、风向板 抗细菌 空调 接水盒、过滤网 抗细菌/霉菌 波轮洗衣机 外桶、内桶、波轮、进水管抗细菌/霉菌 滚筒洗衣机 外桶、内桶、窗衬、进水管抗细菌/霉菌 消毒柜 塑料内胆、门衬、把手、隔板、面板 抗细菌 门封条 抗细菌/霉菌 吸尘器 机身外壳、软管组件、吸头 (长头、短头、地毯刷、集 尘袋) 抗细菌 热水器 开关和喷头 抗细菌 微波炉 炉腔、门体、门框、开关、 旋钮 抗细菌 塑料内胆、门衬、把手 抗细菌 冷柜 门封条 抗细菌/霉菌 空气杀菌解毒机 开关、按键、面板和内部塑 料部件 抗细菌 杀菌加湿器 开关、按键、面板和内部塑 料部件,储水盒 抗细菌 洗碗机 塑料内胆、门衬、门封条、 按键(开关)和金属外壳的 表面涂层 抗细菌 龙头开关、外部接水盒、大 顶盖及电源开关等各种按 键 抗细菌 饮水机 聪明头、 聪明座、 内部水桶、 出水管、出水龙头 抗细菌/霉菌 遥控器 按键、外壳 抗细菌 2.1 ABS 基材 在家电用工程塑料中,ABS 树脂的用量居首位,主要用于制作冰箱的内衬,电视机、 计算机、录音录像机、空调、吸尘器、电话机、电子琴及其他小家电的壳体和内部结构件等, 如家电中的外部透明件及冰箱的内部透明件就是采用透明 ABS 树脂制作的.ABS 树脂由于其 结构的特殊性导致抗菌剂的表面析出困难, 单一成分抗菌剂很难达到有效的抗菌效果. 因此 ABS 树脂添加的抗菌母粒需要根据最终制品的不同使用要求采用不同的抗菌剂进行复 配. 2.2 PS 基材 PS 材料在冰箱中应用较多,例如冰箱的门衬、内胆、抽屉等.这里要重点分析冰箱 内胆用抗菌母粒,我国冰箱生产厂家的冰箱内胆普遍采用 HIPS,少量使用 ABS.采用 HIPS 材料内胆分为 HIPS 基层与高光层,冰箱内胆要达到抗菌要求,HIPS 基层与高光层都需要添 加抗菌母粒. 由于高光层经过多面拉伸最终产品中高光层特别薄, 单一通过高光层添加抗菌 母粒达到抗菌效果,需要增加抗菌剂的浓度,容易因分散困难而产生类似针孔等缺陷,导致 废品率升高, 增加制造成本. HIPS 基层与高光层同时添加抗菌母粒可以解决这一问题, HIPS 基层添加抗菌母粒, 抗菌剂通过分子迁移从高浓度扩散到材料表层即高光层, 而且保证冰箱 内胆抗菌的有效性和长效性. 目前,冰箱的抽屉基本上采用 GPPS 的材料,该材料要求低温性能比较好,同时透明 度高. 采用抗菌母粒的技术难点就是解决好满足上述两个基本性能要求. 目前已经有厂家通 过了该抗菌母粒的 CQC 认证,解决了此技术问题,突破了冰箱透明 PS 抗菌部件的瓶颈. 2.3 PP 基材 HIPS 和ABS 是最先用在家用电器上的塑料材料,由于 HIPS 和ABS 树脂价恪昂贵, 逐步开发出适于做家用电器零部件用的 PP(聚丙烯)改性材料,并以其成本低、重量轻、 性能好等优点部分取代 HIPS 和ABS 树脂在家用电器产品上应用. PP 在家电中的应用部位主要包括:波轮洗衣机和滚筒洗衣机的内桶、外桶、波轮等 部件;