Обработка модификации пластика и анализ затрат

  В середине XVIII века люди уже могли перерабатывать природные смолы, такие как асфальт и канифоль, в искусственные пластмассы. В последующие чуть более ста лет пластмассы перешли от начальной стадии обработки натуральных полимеров к стадии синтетических материалов, решив фатальную проблему нехватки сырья. Затем он процветал в 18-х годах и стал незаменимым явлением в современном промышленном производстве и жизни. В настоящее время модифицированные пластмассы заменили традиционные пластмассы и стали наиболее широко используемыми материалами, такими как Лист FR4, 3240 Лист эпоксидной смолы и 3026 Ламинированный лист из фенольной хлопчатобумажной ткани, а также отражает передовой технологический уровень современного материаловедения.

1. Что такое пластик?

  Пластик – это очень обширное понятие. Обычно это относится ко всем высокомолекулярным полимерам, синтезированным из мономерного сырья или образующимся путем полимеризации. Это четвертый по величине промышленный материал после стали, дерева и цемента. Обычно базовую смолу, производимую химическими заводами, называют «немодифицированным пластиком» или «чистой смолой».

  В зависимости от физических и химических свойств материала,

  Пластмассы можно разделить на две категории: термопластичные и термореактивные.

  В термопластичных материалах при нагревании между молекулами не происходит химических изменений, материал становится мягким при повышении температуры и становится твердым при понижении температуры. Этот процесс многократно обратим. Таким образом, ударопрочность таких продуктов часто выше, и их легче обрабатывать, что очень подходит для некоторых сложных дизайнерских задач. Благодаря свойствам термопластических материалов, которые можно многократно нагревать, они являются перерабатываемыми материалами, на долю которых приходится около 85% текущих промышленных применений.

  Термореактивный материал, как следует из названия, относится к материалу, который претерпевает химические изменения после нагрева до определенной температуры, и между молекулярными цепями образуется сшитая сетчатая структура, которая затвердевает и больше не может быть размягчена. Такие материалы обычно обладают хорошей механической прочностью и стабильностью размеров, а также очень хорошей термостойкостью и изоляцией. Обычно они используются в сценах, где требуется сохранение тепла, изоляция, устойчивость к коррозии и устойчивость к высоким температурам.

  Пластмассы также можно разделить на кристаллические и некристаллические пластмассы в зависимости от их кристалличности. Здесь нет четкой разделительной линии.

  Обычно полимеры с кристалличностью более 80% называют кристаллическими пластиками. Он имеет четкую точку плавления и кажется полупрозрачным или непрозрачным. Из-за гладкой поверхности ее нелегко обрабатывать, например, обмазывать лаком, хромировать и т. д. Этот тип пластика имеет высокую усадку при формовании, высокую прочность и химическую стойкость и широко используется в промышленности.

  Аморфный пластик относится к полимерам с кристалличностью ниже 20%. Он не имеет явной точки плавления и прозрачен. Его характеристики, преимущества и недостатки прямо противоположны характеристикам кристаллических пластиков, и они широко используются в повседневной жизни.

2. Почему пластик следует модифицировать?

  Пластик имеет такие преимущества, как низкая плотность, простота обработки и формования, коррозионная стойкость, хорошая изоляция, хорошая светопроницаемость и легкая окраска, а цена относительно низкая. Однако по сравнению с обычными металлическими материалами пластмассы обладают плохой термостойкостью и общей механической прочностью, а их применение в области техники имеет определенные ограничения.

  Например, обычный полипропилен (ПП), его превосходные механические свойства и хорошая термостойкость позволяют широко использовать его в салонах автомобилей и в бытовой технике. Однако этот тип материала имеет такие недостатки, как низкая точность размеров, плохая стойкость к погодным условиям, недостаточная жесткость, плохая отделка и сборка, а также сложность склеивания и гальваники, что оказывает огромное влияние на производство и применение продукта.

  Другой пример: нейлон (PA6/PA66), часто используемый в жизни, обладает преимуществами прочности, износостойкости, масло- и водостойкости и очень подходит для производства электронных компонентов (разъемов), автозапчастей (вентиляторов охлаждения) и педали. Однако из-за недостаточной твердости и модуля упругости во время использования существуют определенные угрозы безопасности.

  В это время появились модифицированные пластики. Его перерабатывают и модифицируют на основе обычных и конструкционных пластиков путем наполнения, смешивания, армирования и других методов для достижения различных свойств пластмассовых изделий. Можно сказать, что для модифицированных пластиков каждая пластиковая частица представляет собой расширенную настройку.

3. Как модифицировать пластик?

  Давайте разберемся, из каких веществ состоят модифицированные пластики.

Смола

  Смола – важнейший компонент пластмасс. Речь идет о высокомолекулярных соединениях, не смешанных с различными добавками, в основном с низкомолекулярным углеродом и водородом. Из сырья, такого как нефть, природный газ и продукты разложения угля, высокомолекулярные полимеры, очищенные и синтезированные химическими методами, называются синтетическими смолами, которые часто имеют лучшие характеристики, чем природные смолы.

наполнитель

  Чтобы повысить прочность и термостойкость пластика, а также улучшить его свойства и формуемость, в пластик обычно добавляют наполнители. Поскольку эти материалы обычно дешевле пластиков, они могут в определенной степени снизить стоимость модифицированных пластиков. Обычными органическими наполнителями являются древесная мука, щепа, бумага, волокна ткани; и распространенными неорганическими наполнителями являются стекловолокно, углеродная сажа, углеродное волокно и так далее.

Другие добавки

  Части модифицированных пластмасс, кроме смол и наполнителей, вместе называются другими добавками. К распространенным из них относятся пластификаторы, стабилизаторы, красители, антиоксиданты и так далее.

  Возьмем, к примеру, пластификаторы. Пластификаторы еще называют пластификаторами, которые способны повысить пластичность и мягкость пластмасс, уменьшить хрупкость, облегчить формование изделий. Однако, поскольку пластификатор легко выпадает в осадок в процессе производства, это приведет к увеличению брака продукции, и его не рекомендуется использовать в больших масштабах.

  Хорошо известно, что стабилизаторы предотвращают разрушение или разложение смолы под воздействием света и тепла во время обработки и использования. Краситель предназначен для увеличения цвета маточной смеси, чтобы пластик имел различные цвета. Антиоксидант предназначен для предотвращения окисления и пожелтения пластика при нагревании.

Существует три распространенных метода модификации:

 Заполнение

 Способ улучшения жесткости, твердости, жаростойкости и других свойств пластических материалов путем использования в наполнителе различных минеральных порошков называется наполнением. Тальк обыкновенный (ТД) применяется для повышения смазывающей способности материала, огнестойкости, кислотостойкости и изоляционных свойств. Кроме того, он имеет высокую температуру плавления, неактивные химические свойства, хорошую адсорбционную способность и легкость обработки поверхности.

Усилить

 Способ повышения жесткости, прочности, твердости и жаростойкости материала путем добавления в наполнитель волокнистых веществ называется армированием. Обычные, такие как стекловолокно, могут повысить изоляционные и термостойкость материала. В то же время значительно улучшатся коррозионная стойкость и механическая прочность материала. Стоит отметить, что слишком большое количество волокна приведет к ухудшению поверхности и уменьшению удлинения при разрыве, поэтому необходимо контролировать пропорцию его добавления.

Бленд

  Способ изменения физико-механических свойств и технологических свойств полимера путем смешивания различных смол называется блендированием. Например, в эластичном материале EPDM, когда он смешивается с хрупкими материалами, частицы эластомера в материале могут эффективно поглощать часть энергии удара, тем самым значительно улучшая ударную вязкость полимера.

4. Модифицированный процесс пластика и стоимость.

  В качестве примера возьмем упомянутый выше материал ПП. Полипропилен (ПП) имеет превосходные механические свойства, но ему не хватает жесткости, и его трудно наносить гальваническим способом. Таким образом, для автомобильных бамперов, решеток обогревателей и внутренних дверных панелей автомобиля, как для внешнего вида, так и для продуктов, требующих прочности и стабильности материала, можно смешивать EPDM для повышения их жесткости. Кроме того, насыпается 20% талька (ТД) для улучшения устойчивости материала и уменьшения сложности обработки поверхности.

ПП → ПП+ЭПДМ+TD20

  Согласно предыдущему представлению о модифицированных пластиках и методах модификации, мы можем разделить стоимость модифицированных материалов на четыре категории: стоимость смешанной смолы, стоимость наполнителя, стоимость добавок и стоимость обработки. В целом, смола составляет более 50% от общего веса пластика, наполнители и смешивающие материалы составляют менее 40% от общего веса, а добавки составляют менее 10% от общего веса. Это будет сосредоточено на затратах на обработку.

  Процесс переработки модифицированных пластиков относительно прост. Прежде всего, взвешивается и смешивается смесь смолы (ПП+ЭПДМ), наполнителя (TD) и смеси, необходимой для модифицированного пластика. Их плавят в двухшнековом двигателе, экструдируют через боковой питатель и охлаждают, чтобы получить конечный продукт. Тонкую палочку нарезают на гранулы и просеивают. После прохождения проверки его можно упаковать.

  В качестве примера возьмем состав стоимости модифицированных ПП пластиков:

  Стоимость материала — это общая стоимость сырья и вспомогательных материалов, а общую стоимость можно получить, проанализировав долю каждого материала и рассчитав цену. Здесь предполагается, что она составит 8.2 юаня/кг.

  Производственные затраты можно разделить на прямые и косвенные.

Прямые затраты здесь относятся к прямым затратам труда. Для удобства расчета в расчет затрат на оплату труда в таблице ниже включены также косвенные затраты на оплату труда.

  Путем анализа технологического процесса видно, что в процессе смешивания необходимо около 0.5 операторов, а в процессе экструзии также необходим оператор. Для других звеньев, таких как проверка и упаковка, вероятно, потребуется косвенный оператор. Предполагая, что производственная мощность каждой линии составляет 800 кг/час, а цена за единицу рабочего времени в следующей таблице является предпосылкой для расчета, стоимость рабочей силы может быть получена как 0.084 юаня/кг.

  Косвенные затраты включают косвенные затраты на рабочую силу, топливо, уровень отходов, упаковку, транспортировку и амортизацию. Уровень отходов, упаковка и транспортировка варьируются в зависимости от сложности продукта, размера, производственной площади и планирования производственной линии. Вот пример для анализа мощности топлива и амортизации.

Мощность сгорания

  Прочитав паспортную табличку оборудования производственной линии и проверив электросчетчик, можно узнать, что средняя мощность производственной линии составляет 360 кВт. Если взять в качестве примера Гуанчжоу, средняя цена на промышленную электроэнергию составляет 0.5 юаня/кВтч, а для производственной линии производительностью 800 кг/час удельное потребление энергии составляет 0.22 юаня/кг.

амортизация

  Здесь мы в основном рассматриваем два аспекта амортизации дома и амортизации оборудования. Срок амортизации зависит от конкретных условий каждого предприятия. Обычно амортизация дома рассчитывается за 20 лет, а амортизация оборудования колеблется в пределах 8-10 лет. Используя следующие условные значения, вы можете получить амортизационную плату в размере 0.056 юаня/кг.

Сводная стоимость и цена

  Для обычных компаний по производству пластмасс валовая прибыль обычно может составлять около 15%. Таким образом, структура затрат на один килограмм модифицированного ПП пластика примерно такая, как показано в таблице выше.