基于IEC 60335-1：2020对于注水式足部按摩器极速加热管绝缘层的探讨.pdf

捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级标准研究与解读40轻工标准与质量2023 年第 4 期基于 IEC 60335-1:2020 对于注水式足部按摩器极速加热管绝缘层的探讨张志鹏 张兆明 盖超军 崔盼 高岩（中家院（北京）检测认证有限公司，北京 100176）摘要：家用电器安全国际标准 IEC 60335-1:2020 中 22.33 条对于与导电性液体接触的结构有严格的要求，一旦器具内部结构漏电，那么导电性液体会将漏电流传导至使用者，造成触电危险。有一种注水式足部按摩器，其使用的极速加热管绝缘性为多层加强绝缘，而每一层的绝缘涂层为特殊的玻璃材质刷涂，对于其绝缘层进行详细论述，并探讨此类结构是否满足标准的安全要求，希望对足浴器生产企业和检验检测机构正确理解及实行相关标准提供参考。关键词：注水式足部按摩器；极速加热管；绝缘层；加强绝缘中图分类号：TM925.42 文献标志码：A DOI：10.19541/ki.issn 1004-4108.2023.04.007随着人民生活水平的提高，注水式足部按摩器（以下简称足浴器）的出现使得足浴保健方式更加方便1,2，市场占有率逐年增高，已成为一种家庭常见的电器产品。足浴器是一种带水使用的家用电器，器具正常工作的时候，热水与按摩带来舒适感，但是同时也带来安全隐患。水作为导电性液体与人体直接接触，而按摩器安全标准要求该器具不能设计为 I 类器具，那么水与带电部件的绝缘性，就是安全性的保证，也是消费者选购足浴器时首先要考虑的问题。足浴器的加热方式主要为玻璃管加热和 PTC 加热。玻璃管加热主要是通过水泵循环将液体流经至加热的玻璃管从而来达到加热的效果，这也是市面上比较常见的。市面上基本上生产企业都会使用玻璃管加热，因其加热较快。PTC 加热主要是在水中直接放入加热管外部绝缘体，但这种加热方式加热较慢，也很容易引发安全事故，有一些小型生产企业比较常用3。目前，市场上有企业新开发一种采用具有快速加热功能的加热管，用于足浴器产品。因 GB 4706.1-20054标准中 22.33条款要求：对于类结构，与带电部件接触的液体不应与加强绝缘直接接触。但是，IEC 60335-1:20205标准中 22.33 条款要求：对于类结构，与带电部件接触的导电性液体不应与加强绝缘直接接触，除非加强绝缘由至少三层构成。这种极速加热管绝缘层是否符合 IEC 60335-1:2020 安全要求，生产企业和检验机构尤为关注。本文重点基于 IEC 60335-1:2020 标准中22.33 条，深入分析探讨足浴器极速加热管绝缘层，为行业内生产企业和检验检测机构正确领悟及实行相关标准提供参考。1 注水式足部按摩器标准的现状目前市场上注水式足浴器产品安全主要是依据国家标准GB 4706.1-2005家用和类似用途电器的安全 第 1 部分：通用要求和 GB 4706.10-2008家用和类似用途电器的安全 按摩器具的特殊要求6，性能标准有 GB/T 26206-2020注水式足部按摩器7。IEC 标准有 IEC 60335-1:2020 Household and similar electrical appliances-Safety-Part 1:General requirements(家用和类似用途电器的安全-第 1 部分:通用要求)和 IEC 60335-2-32 Household and similar electrical appliances-Safety-Part 2-32:Particular requirements for massage appliances(家用和类似用途电器的安全-第2-32部分:按摩器具的特殊要求)8。由于足浴器市场需求越来越大，新型产品越来越多，是否符合相关标准要求十分重要，本文对于足浴器极速加热管绝缘层是否符合 GB 4706.1-2005 和 IEC 60335-1:2020 中 22.33 条款的要求展开讨论。2 注水式足浴器极速加热管的结构注水式足浴器极速加热管，为不锈钢管外涂覆三层绝缘层，捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级标准研究与解读41轻工标准与质量2023 年第 4 期绝缘涂层采用特殊的玻璃材质刷涂，但由于材质及工艺的特殊性，无法做物理剥离；三层绝缘层外涂覆一层发热膜，两端电极紧固在发热膜上，通电后发热膜加热。足浴器工作过程：足浴器通电-发热膜工作加热-传导至三层绝缘层-钢管-加热水-使用者触及加热水。极速加热管实物图如图 1 所示。图 1 极速加热管实物图3 注水式足浴器极速加热管的绝缘层工艺注水式足浴器极速加热管结构示意图如图 2 所示。目前阶段，普遍存在不锈钢的热膨胀系数与其基体不匹配的问题，极速加热管中 430 和 444 不锈钢的膨胀系数为 10.5 ppm 左右，但绝缘玻璃浆料中其相对于各组分的热膨胀系数会低很多，从而会造成电热过程中极速加热管的涂层容易出现开裂或脱落现象9,10，从而导致其使用寿命较短，绝缘性能较差，并且其承受耐压能力也相对较差。但是，极速加热管在 3 层绝缘浆料的配比与加工工艺上面进行了优化，具体如下。图 2 极速加热管结构示意图3.1 涂覆在不锈钢基材上的绝缘层，附着在不锈钢管外表面将 BaCO3、A12O3、CaCO3、SiO2、H3BO3、TiO2按照一定比例进行配对混合后形成一种与不锈钢热膨胀系数基本一致，附着力强的绝缘浆料，之后将不锈钢基片清洗干净，在不锈钢基片上用丝网印刷的方式将绝缘浆料印制其上面，在隧道炉里最高 850烧结，然后降温成玻璃体，使其膜厚达到50 um 60 um，形成了与不锈钢圆管有很强附着力的基材绝缘层，即图 2 所示的第一层绝缘层。3.2 第二层绝缘层，附着在基材绝缘层外表面加强绝缘浆料的介电常数相对更高些，可以进一步提高绝缘性能。绝缘浆料的组成成分中 40%50%为 CaCO3，20%30%为 SiO2，10%20%为 B2O3，5%10%为A12O3，0.5%1.5%为 MnO2，0.5%1%为 P2O5的原料混匀后印刷在基材绝缘层外表面，在隧道炉750下高温烧结，达成绝缘层厚度大约在 50 um 60 um，形成了与不锈钢圆管具有耐高压的绝缘层，即图 2 所示的第二层绝缘层。3.3 耐高温绝缘层，为多层次的加强绝缘层最外层耐高温绝缘玻璃粉浆料，印刷在加强绝缘层外表面，该耐高温绝缘层主要成分是 Ba-Si-Zn-Al-Pt 系玻璃粉。物料混合后经振动磨改性处理获得。该绝缘层浆料能承受纳米发热膜工作时的高温，并且能与纳米发热膜层有匹配的附者力，在隧边炉800下高温烧结成玻璃态耐高温绝缘层，该绝缘层厚度大约175 um 185 um。每层绝缘烧结完成后，均需进行 1 750 V耐压测试，合格才能进入下道工艺，即图 2 所示的第三层绝缘层。这三层绝缘层组成了极速加热管的加强绝缘层，可以通过标准中对于加强绝缘的要求进行测试。4 对足浴器极速加热管绝缘层是否符合 IEC 60335-1:2020 中 22.33 条的探讨首先，IEC 60335-1:2020 标准中 22.33 条对于 II 类结构的要求，标准是这样描述的：“对类结构，正常使用过程中易触及的导电性液体或者可能成为易触及的导电性液体，以及与未接地的易触及金属部件接触的导电性液体，不应与基本绝缘或加强绝缘直接接触，除非加强绝缘由至少三层构成。”，与 GB 4706.1-2005 标准中 22.33 条“对类结构，正常使用中易触及的或可能成为易触及的导电性液体不应与基本绝缘或加强绝缘直接接触。”相比较，IEC 60335-1:2020 标准对于与导电性液体接触的加强绝缘做了一些放宽要求。导电性液体可以与加强绝缘接触，只要加强绝缘具有三层以上的绝缘层。基于此，深入研究标准为何产生这种变化。加强绝缘的定义为“在标准规定的相关测试条件下，提供等效于双重绝缘的防电击等级从而来施加于带电部件上的单一绝缘。并不意味着该绝缘为同质体，它可以由几层组成，但它不像基本绝缘和附加绝缘那样能逐一被进行试验。”加强绝缘因为具备几个特性，它的绝缘性能在某些时候等效双重绝缘，可以认为是一种级别更高的绝缘，但是由于其不能被分层逐一考核，因而有可能因下转第 44 页44轻工标准与质量2023 年第 4 期捍 卫 生 活 品 质 推 动 产 业 升 级标准研究与解读44轻工标准与质量2023 年第 4 期和各种宣传，该标准的制定，为家用咖啡机产品安全、卫生、性能水平的提升提供可靠直观的参考，解决消费者选购上的困难。由于咖啡机产品功能繁多不止能制备传统咖啡，目前市场上部分咖啡机具备多种饮品制备功能，该标准未对多种咖啡饮品功能挡位进行研究，比如冷萃功能等，后续应进一步完善关于咖啡机更多功能挡位的考核指标，提供更全面的技术指标和标准来对产品质量进行约束，规范和引导行业发展，促进家用咖啡机行业的良性发展。参考文献1 T/CAS 646-2022 家用及类似用途咖啡机技术要求和试验方法 S.2 GB/T 4214.1-2017 家用和类似用途电器噪声测试方法 通用要求 S.图 1 咖啡出水口平均温度为某些原因造成整个绝缘的绝缘性能下降或者失去，例如热或者潮湿。双重绝缘一种绝缘性能下降，也还有另外一层绝缘起到安全防护，而加强绝缘有可能因为热或者潮湿或者其他原因造成整体性能下降，尤其与水接触的结构，一旦加强绝缘绝缘性能下降，使用者就有触电的危险。因此，在 GB 4706.1-2005 标准中 22.33 条，II 类结构中与水接触的只能是双重绝缘。但是加强绝缘分类中，其实也包括不同质体，多层的加强绝缘，只是由于工艺等原因，这些层很难剥离，不能被逐一进行试验考核，但是其多层特性与双重绝缘类似，且整体的绝缘性能也等效于双重绝缘，因而在 IEC 60335-1:2020 标准中，II 类结构，正常使用过程中易触及的导电性液体或者可能成为易触及的导电性液体允许接触到多层次的绝缘（双重绝缘或者 3 层以上的加强绝缘）。IEC 60335-1:2020 标准认为正常使用过程中易触及的导电性液体或者有可能成为易触及的导电性液体，要求不应与基本绝缘或者加强绝缘直接接触，可能会产生一种对人体会造成意外触电危险源，故此对于这类产品，需要符合要求的多层次的绝缘（双重绝缘或者 3 层以上的加强绝缘），来满足结构方面的安全性要求。5 结束语结合具有极速加热管足浴器的实例，该足浴器为II类器具，极速加热管中不锈钢材质钢管属于金属导体，水流经钢管与人体接触，可认为加热整体与易触及的导电液体（水）接触。正常使用中易触及的导电液体（水）与带电部件（加热膜的电极）之间用加强绝缘隔开，不锈钢管外涂覆三层绝缘层，三层绝缘层采用不同的工艺，符合三层加强绝缘的要求。可以认为，该足浴器产品符合 IEC 60335-1:2020 标准中 22.33 条的要求。因此，具有极速加热管足浴器这一类型的加热管绝缘层符合标准要求需要满足，足浴器产品为 II 类器具，正常使用中易触及的导电液体（水）与带电部件（加热膜的电极）之间，不应与基本绝缘或加强绝缘直接接触，除非加强绝缘由至少 3 层构成。且若加热膜和金属管三层玻璃材质绝缘层无法物理剥离，只能起到一层绝缘作用，需要进行电气强度和 29 章相关试验确定其是否符合哪种绝缘。参考文献1 GB/T 26206-2020 注水式足部按摩器 S.2 张庆玲,赵金丹,张亚兵,等.电足浴器微生物污染状况及抗除菌功能研究 J.家电科技,2018(12):36-37.3 朱浩唯,李嘉,汤培勇.电动足浴器常见安全隐患分析 J.日用电器,2019(04):28-30.4 GB 4706.1-2005 家用和类似用途电器的安全 第 1 部分：通用要求 S.5 IEC 60335-1:2020 Household and similar electrical appliancesSafetyPart 1:General requirementsS.6 GB 4706.10-2008 家用和类似用途电器的安全 按摩器具的特殊要求 S.7 GB/T 26206-2020 注水式足部按摩器 S.8 IEC 60335-2-32 Household and similar electrical appliances-Safety-Part 2-32:Particular requirements for massage appliancesS.9 刘驰.430、444 不锈钢高温物理性能及力学性能研究 D.包头:内蒙古科技大学,2020.10 安创联宏晟电子有限公司.430 不锈钢用绝缘玻璃介质浆料及其制备方法.CN101805125BP.“中国”公告日:2011.12.07.上接第 41 页