PC下游行业应用调研

 行业动态     |      2016-01-10

  PC是一种综合性能优良的工程塑料品种,具有高耐热、高抗冲、高透明、自由染色及阻燃等优点。由于其高透明、高抗冲以及高耐热的特性,被大量应用于板材、薄膜、光学、汽车车灯以及医疗等行业,而改性PC则被大量应用于电子电器、汽车等领域。

  随着工业化水平的△▪▲□△不断提高,电子电气产品在我们的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。包括家用电器、消费电子、办公、低压电器、电工设备等在内的一系列产品,构建了现代人类生产和生活的方方面面。在电子电气产品的各种应用场景中塑料都发挥着举足轻重的作用,与其说是因为电子电气产业的快速发展为塑料带来了巨大的增长需求,不如说是因为塑料的出现和发展推动了电子电气产业的快速发展。

  PC材料在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性,是一种优良的绝缘材料,再加上优异的抗冲击性、良好阻燃性和尺寸稳定性,使PC及其合金材料成为应用于电子电气产品的理想材料。针对电子电气领域◇…=▲的应用特点。通常需要对PC材料进行针对性的阻燃、增韧、增强、填充、耐候以及合金化改性(PC/ABS、PC/ASA、PC/PBT、PC/PET、PC/TPU 等) ,以满足电子电气产品的特殊应用需求。大量的PC树脂及其改性材料被广泛应用于电子电气产品的外壳、机体、支架等部▼▲件。

  手机行业来看,作为最重要的移动终端,手机在人民生活中扮演着越来越重要的作用。PC及其合金材料在手机终端上的典型应用包括:手机电池后盖、手机中框、手机前框以及锂电池的电池框等。

  由于PC易上色,抗冲击性能优异,且易于成型,在手机电池后盖上得到广泛应用。手机电池后盖通常采用经过超韧改性的PC材料,可满足手机后盖高强度、高韧性的需求,同时具备金属或陶瓷材料所没有的简便的加工性和易装饰性。从最初的诺基亚、摩托罗拉等手机产品逐步开始使用PC及其合金材料作为外壳,到苹果Iphone 5C,PC系列材料见证了手机产品的整个发展过程。近几年来,用户对于应用质感方面的需求提升,金属、陶瓷和玻璃等材料逐渐成为主流,但在功能机领域仍广泛使用□◁PC材料作为外壳。

  手机中框也是PC在手机上的主要应用之一,因对尺寸稳定性要求高,又有刚性需求,主要使用玻璃纤维(GF)增强PC材料。改性企业需要针对玻纤加入后造成的韧性下降等进行改性,同时要考虑喷涂性能和耐溶剂要求。此外,客户也很关注低温跌落性能。手机市场方面,根据国际数据公司(IDC)公布的数据,2017 年全球智能手机出货量共计 14.62 亿台;根据工信部公布的数据,2017 年中国智能手机出货量为 4.91 亿台;根据Counterpoint Research 公布的数据,2017 年全球功能机的出货量为 4.5 亿台,其中绝大部分在中国生产。从出货量数据可大致估算PC材料的使用情况,功能机以PC和 PC/ABS 材料为主,年用量在 1 万吨左右;中低端智能机以PC和 PC+GF 材料为主,年用量在 4.5 万吨左右;高端智能机以 PC+GF 材料为主,年用量在 0.8 万吨左右。整体估算手机行业PC树脂的年消费量在 5 万吨左右。

  未来,随着人们生活水平的提高,功能机数量还会逐渐下降,智能机持续增长,智能机每台使用塑料 50-70 克,比功能机高 30-40 克,而且塑料用量还在不断增加。虽然金属化外壳会减少一部分塑料用量,但塑料的总用量仍在不断増加,凭借自身特点,PC在手机行业的应用仍然有巨大空间。

  电脑行业来看,笔记本电脑和电脑显示器外壳也是PC的一个重要应用,相比铝合金和碳纤维复合材料等,PC及其合金材料具有成型方便、高韧性、价格便宜等优势。

  由于笔记本电脑具有结构紧凑、移动性强、使用环境多变等特点,因此要求机壳材料具备机械强度高、耐刮擦、耐高低温冲击、耐热、阻燃、轻量化、易加工成型、可电镀和造价低等特点。现有商品化的笔记本电脑塑料质外壳多使用PC改性材料,如玻璃纤维改性PC、碳纤维改性PC、矿粉增强改性 PC/ABS 合金和碳纤维改性 PC/ABS 合金等。

  笔记本电脑外壳用途的改性PC还需满足阻燃要求,部分制品需具有较高的硬度或较好的耐刮擦性能等,目前每年用于笔记本电脑市场的改性PC(主要为阻燃 PC/ABS合金)超过 5 万吨。

  电源及周边行业来看,电源及周边行业包含了手机充电器、笔记本电源适配器、充电宝、开关插座、插排、UPS 不断电供应系统等应用。由于这些产品通常会带电工作,其外壳或内部绝缘部件普遍需要良好的外观性能、机械性能、电性能和耐热性能。PC材料由于其具有优异的抗冲性、耐热性、光泽度、阻燃性和绝缘效果,主要应用于制件的外壳和内部绝缘件上。

  充电器通常是指一种为蓄电设备提供能量的装置,充电器在各个领域有着广泛的应用,如手机、平板电脑、数码相机、路由器、消防灯等,其中尤以手机充电器应用最多。

  随着智能手机的快速发展,全球手机产量以较快的速度增长。通常一部手机出货即意味着需要搭配至少一○▲-•■□个手机充电器,PC材料通常被用于制作充电器外壳,一个充电器外壳的单重在 15-20 克(根据不同形状重量略有不同,随着快速充电技术的发展,充电器外壳有增大趋势),可以大概估算出全球手机充电器对PC材料的需求量大概在2万-3万吨,再加上其他电子设备的充电器需求,估算全球用于充电器的PC材料总消费量在 3 万吨以上。

  近年来,智能手机、平板电脑等便携移动式消费类电子产品在国内快速兴起,而由于这类数码电子产品功能的增加和电池自身体积及容量的限制,造成了其续航能力严重不足,因此衍生出了可为智能移动产品续航的充电宝。充电宝需求快速增长的同时也给相关的塑料行业带来了机会。

  在充电宝行业中塑料材质主要用来制作外壳和电路板骨架,其对树脂材料的要求主要集中在阻燃、抗跌落和成型等方面。外壳材料中,低端品牌多使用 ABS,中高端品牌则多使用PC及其合金材料。尤其是在轻量化、薄壁化和美观化的趋势下,PC材料的薄壁无卤阻燃和高冲击性能受到了越来越多的青睐。目前,小米、罗马仕、海陆通、魅族、海翼等品牌中都广泛使用了PC及其合金材料作为外壳和内部骨架,在共享充电宝品牌中同样也有广泛应用。相信在未来发展过程中,PC因其优异的力学性能、耐热性能、薄壁阻燃性能和外观性能会受到越来越多的关注。

  音响行业来看,根据中国电子音响行业协会统计,全球电子音响市场产值从 2010 年至 2016 年整体规模呈增长趋势,2016 年全球电子音响行业产值约为 4728 亿元。

  中国音响行业在过去 30 多年中取得了长足发展,目前中国已发展成为世界音响设备的生产和出口大国。自 1999 年开始,我国电子音响产值以平均每年超过 30%的速度增长,至 2006 年产值已达 2069 亿元。但受用工成本增加、原材料价格上涨、人民币汇率波动等因素综合影响,我国主要电子音响产品产值增速从 2006 年开始放缓。2014 年后,由于国际市场的复苏,居民可支配收入的增加。网络零售的持续增长,国内国际市场均又恢复了良好的发展势头,2016 年我国电子音响产品产值◆■约为 2741 亿元。

  根据音响使用场合的差异可分为多媒体音、家庭影院、汽车音响、专业音响及扬声器等多个种类。在整个行业向着小型•□▼◁▼化、无线连•☆■▲接、绿色环保、外观时尚以及智能化的方向发展时,材料的选取和更迭显得十分重◇•■★▼要。

  消费电子市场应用展望。PC材料在未来消费电子市场的应用中存在很多共性需求。如移动终端产品轻薄化不断加强,对PC材料的流动性、强度与韧性的均衡性、耐化学品性以及抗翘曲性等也提出了更高的要求。移动终端▽•●◆产品的超薄化和多孔位设计,对于PC材料的残余应力消除也是一个重要挑战。因此,针对移动终端产品的特殊应用要求,对高流动改性的增韧PC、增强▲=○▼改性PC、耐化学品性改性的PC以及PC合金材料等的系统性研究是PC材料在该领域应用研究的重要方向。

  新兴技术方面,随着手机信号逐渐朝高频、超高频方向发展,低介电常数和低介质损耗的高频高速基材作为移动终端产品的外壳材料是未来的一个重要发展趋势,改性PC材料可以作为 FPC 和金属中框手机天线的理想替代材料。随着 5G 时代的来临,手机后盖去金属化和陶瓷化趋势也在加快,例如 PC+PMMA 复合板材就兼具了PC高强度、高耐热的特点和 PMMA 高光泽、高表面硬度的优势,可采用各种高压和高温的模内装饰(IMD)和模内嵌片(FIM)成型工艺,适合于制成具有各种绚丽效果的超薄外壳产品。

  随着移动互联网、物联网、人工智能等技术的进一步渗透和发展,PC在消费电子行业中的用量也将逐步增长。

  中国是全球最大的家用电器消费市场和制造中心。随着人均可支配收入的提高,人们的消费理念也在不断调整,大家电消费升级,小家电逐步普及。总体上,居民购置家电的顺序通常为:电视→冰箱→洗衣机→空调→油烟机→洗碗机→小家电。从细分品类来看,电视数量增长趋缓,但电视的大屏化和智能化是主要方向;空调市场普及率仍有提高空间,特别是农村地区的人均保有量还有待提高;冰箱和洗衣机总体普及率较高,主要是消费结构的内部转变。

  根据中国家电协会发布的《高端家电产品消费者调查报告》显示,79.3%的消费者近半年里有购买高端家电的计划,而 8 年前该数据仅为 28.2%;高品质、智能化、高科技已成为中高收入消费者心目中高端家电应具备的产品属性。小家电作为消费升级的弹性品种,未来增速会快于传统大家电。中国的小家电市场仍处在发展初期,欧美发达国家的小家电种类约有 200 种,而中国仅有不到 100 种;中国家庭平均拥有的小家电数量不到 10 件,远低于欧美国家每户 20-30 件的水平。中国在家用电器行业的上下游产业链配套全球领先,其中,塑料原料生产和将其加工为成型的外观和功能部件的过程构成了家用电器产业链中的重要一环。由于具有优异的耐热性能、抗冲击性能和阻燃性能,PC及其合金材料在家用电器,特别是高端家电行业的应用非常广泛。

  电视机行业来看,PC在电视机上通常的应用部件包括电视机的前框、后盖、底座和 LED 模组胶框等,使用材料上主要以增强PC和PC合金材料为主。

  随着 LED 和 OLED 显示技术的进步,大屏幕成为时代潮流。为了满足大尺寸的设计要求,需要提高PC的强度和刚性,出现了玻纤增强或矿物增强的PC材料。经过增强后的PC,弯曲强度可以从 2200 MPa 提升到 4000 至 6600 MPa 不等,使电视机壳的设计厚度从之前的 3mm 降低到 1mm 左右,为大尺寸和薄壁化设计带来了巨大便利。

  同时,快速冷热成型技术(RHCM)的成熟也使得玻纤或矿物增强PC材料的外观能够达到镜面效果,为增强PC材料的广泛应用解决了外观工艺问题。LED 和 OLED 电视机经过多年发展,选材已基本成熟,较为常见的材料选择为:电视机前框基本使用玻纤或矿物增强PC,后盖使用 PC/ABS,底座和模组胶框则主要使用玻纤增强PC。

  2017 年国内电视机产量为 17233 万台,同比增长 1.6%,估算消耗PC约 10万吨。随着电视机市场产量的逐步稳定,电视机用PC材料用量也基本稳定在这一数量。华南和华东是国内主要的电视机产地,2017 年,广东电视机产量达◁☆●•○△到 8400 万台,占全国总量的 48.7%,是中国最大的电视机产地,而华东地区占比也达到了32%。因此,两者也是国内电视机用PC材料的主要消费市场。

  空调行业来看,进入 21 世纪,空调行业逐步迈入成熟期,伴随着变频技术等产品升级方面取得新突破和人民消费水平的不断提升,中国也迅速成为全球空调制造与消费第一大国,形成了格力、美的、海尔三足鼎立的稳固格局。2017 年中国的空调产量高达 1.8 亿台,同比增长了近20%。

  随着环保要求的提高,喷漆成本及可实施性面临巨大挑战,免喷涂设计方案逐渐成为空调行业 CMF(Color,Material,Finishing 即颜色、材料、工艺)设计的主要趋势。免喷涂设计为一次成型(注塑件即为成品件) ,大幅减少了加工工序,规避了喷漆的环保风险,是一种绿色的解决方案。免喷涂还可实现一些喷涂无法达到的颜色效果和质感(如半透效果、自然纹理效果等),整体成本也较喷漆方案降低 20%~30%。PC类材料是免喷涂设计中主要使用的材料之一,利用PC的选明和高强度特性,通过颜色技术达到半透、闪烁等特殊外观效果,在空调面板、视窗等部件上得到成功应用。

  未来,人们对空调的外☆△◆▲■观、低噪音等性能要求还将不断升级,作为综合性能优异的工程塑料,PC也会在空调行业中获得越来越多的应用。

  除上述应用外,在厨房电器领域,PC树脂以其优异的透明性和▲●…△耐热性,也被广泛应用于电饭煲、微波炉豆浆机、果汁机等产品的透明视窗。PC/ABS 合金材料则通常被用于制造外观效果要求较高的微波炉、电磁炉等外壳部件。在白色家电领域,由于PC及其合金材料具有优异的耐低温性和抗冲击性,被广泛应用于冰箱、洗衣机等产品的外壳部件。这些应用场景通常都要求材料具有良好的刚韧平衡性能和良好的外观效果。

  PC在办公设备上主要应用于打印机、复印机、传真机、投影仪、碎纸机、扫描仪等外壳部件,其中以打印机应用最多。

  打印机是电脑的输出设备之一,用于将电脑处理结果打印在相关介质上。近年来,随着移动设备的日益普及和企业办公无纸化的发展趋势,传统打印的需求量在逐年下降。2015年,全球打印设备行业的市场规模约为 440 亿美元,比 2014 年减少 5.7%;2015 年全球打印设备的出货量约为 1.04 亿台,比 2014 年微跌 1%。未来全球打印设备市场规模和全球打印设备出货量仍将保持小幅微跌状态,预计至 2020 年,全球打印设备市场规模将降至413 亿美元,复合年均增长率为-1.58%;全球打印设备出货量将降至 1.03 亿台,复合年均增长率为-0.25%。

  打印设备外壳多使用塑料材质,低端应用通常采用 ABS,其优良的外观和成型加工性能受到很多厂商的青睐。但 ABS 偏软,耐黄变和薄壁阻燃性能不足,且机械性能相对较差,在碰撞、搬运过程中易出现开裂等问题。PC/ABS 曲于高机械强度,良好的外观和优异的加工成型性能,是高端打印设备厂商首选的外壳塑料材质。打印机用PC材料以阻燃 PC/ABS 为主,这类材料具有无卤高阻燃、优异的机械性能、良好★◇▽▼•的耐化学品性。高流动性以及可喷涂(电镀)等优点,可提高制品的设计自由度,满足大型制件的薄壁化要求,主要应用在面板、外壳、压盖和送纸托盘等部位,年用量在15 万~20 万吨。另外,打印机的一些内部件中也用到增强阻燃 PC 或増强阻燃 PC/ABS 等材料,性能上要求具备高刚性、低翘曲、较好的耐油墨溶剂性能和尺寸稳定性以及优良外观等。近年来,为满足厨房打印机和餐厅打印机等对耐溶剂性能的特殊要求,阻燃 PC/聚酯的应用也越来越广泛,这类材料具备更高的耐溶剂、耐油和耐应力开裂性能。

  未来,在选材方面,随着环保意识和环保要求的増强,越来越多的国家和企业开始鼓励在产品中添加再生料,再生料的使用比例会越来越高;在功能性方面,对高光免喷涂、耐刮擦、抗静电类材料的关注度和需★-●=•▽求会越来越高。

  低压电器是指用于交流 50Hz(或 60Hz)、额定电压 1000 V 及●以下、直流额定电压1500V 及以下的电路内,起通断、保护、控制或调节作用的电器组件或组件。

  近些年,中国低压电器市场在宏观经济发展形势良好和房地产行业稳步增长的双重带动下呈现出勃勃生机,2017 年我国低压电器市场规模在 800 亿元左右。受固定资产投资回暖,下游发电、工业、等市场高速增长驱动,预计低压电器行业产值在 2018-2020年将维持 8%左右的增速。PC在低压电器产品中使用时,大多需在阻燃、耐应力开裂等方面进一步改性以满足电子电器产品特性的要求。本章节中讨论的低压电器市场主要包括开关、插座、插排、电能表等。

  开关插座和插排是家居装饰的功能产品,从 20 世纪 80 年代采用热固性塑料的拉线开关。按钮开关发展到今天采用PC材料的智能开关,不仅体现了电工产品技术的快速升级,也反映出材料应用技术的不断进步。材料选择方面,阻燃改性的PC材料是作为低压电器开关插座和插排外壳的理想材料,包括 TCL、罗格朗、西门子、公牛、正泰等主要生产企业均大量使用阻燃PC材料作为墙壁开关、家用插座等产品的外壳材料。

  材料性能要求方面,低压电器开关插座和插排产品不但要求所选材料具有优异的抗冲击性能,更重要的是由于这一应用环境存在长期接触电流风险,在使用过程中必须能绝对确保用电安全,对材料的灼热丝性能、耐热性能以及耐电痕化性能等都有较高要求。为了规范这部分产品的应用安全性能,陆续出台了国家标准《家用和类似用途固定式电气装置的开关》(GB/T 16915-2014)《家用和类似用途插头插座》(GB/T2099.1-2008)。

  在塑料领域,正在编制行业标准《塑料:家用和类似用途电气装置用阻燃PC专用料》等,规范作为墙壁开关、电源插座等应用领域的PC系列材料性能,包括阻燃PC、玻璃纤维增强PC等。开关插座和插排用改性PC经常会出现应力开裂问题,在装配、放置或使用一段时间后往往就会出现开裂现象,特别是在卡扣、自攻丝的柱台周边等应力集中区域发生频率最高。因此,需在产品设计和材料配方中对PC的耐应力开裂缺陷▲★-●进行改善。对于产品而言,需要在产品结构设计中避免造成应力集中结构,在装配过程中也应避★△◁◁▽▼免过盈配合过大,引起应力集中。此外,PC接触•●的化学品种类对诱发开裂的风险也很高,如:润滑脂、防锈油、充油橡胶垫片等,主要是由于此类化学品对于PC有溶胀或溶解作用,诱发装配产品受力部位发生开裂。

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