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成科橡膠制品有限公司
(橡膠技術李秀權工作室)
 
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如何降低橡膠制品的材料配方成本?

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2021新春剛過,化工原料漲價潮迫使生產企業的利潤萎縮或虧損。橡膠制品企業對下游主機廠很少可以提出漲價要求。這樣勢必要從材料配方上優化,達到最佳的性價比配合,滿足主機廠物化數據;同時要提高工廠的生產管控,工藝優化,提高合格率和機械化程度提高減少人工操作;在銷售和資金鏈上壓縮,把利潤達到最大化。

      我們這次主要闡述的是配方成本中原材料搭配。

        一個成熟適合工廠生產的配方會包括:生膠、活化劑、促進劑、硫化劑、防老劑、增塑劑(軟化劑)、填充劑、補強劑、特殊的著色劑、導電、阻燃劑等以及功能助劑(流動、脫模等)當然理論上是配方越簡單材料越少可以滿足性能要求越好,這就是一般國企、大型主機廠配方選擇材料必須品牌、必須正牌(目的是穩定性、一致性),造成同樣的材料價格處于相對較高的水平。今天我們主要探討的是中小型橡膠企業如何設計低成本的橡膠制品配方。

   當工廠來一個新的產品訂單(有物性或樣品)或原有的橡膠制品需要降低材料成本時,我們設計配方的考慮方案:

1、生膠

選擇可以滿足要求的同時再生橡膠,達不到要求用復牌生膠或過期生膠,最后考慮達不到物化性能時選擇并用生膠滿足指標要求,因為生膠往往是配方里材料最貴的。

價位低,價格低對低成本是很明顯的。密度小,單位體積成本較低,制品膠料成本也較低,一般非極性橡膠的密度小, 較小密度的橡膠有乙丙橡膠、 順丁橡膠等, 另外橡塑并用也可降低密度。

可填充性大的橡膠如充油丁苯橡膠、充油順丁橡膠即使增加炭黑和油的用量,其耐磨耗性能降低也不大。從成本上考慮,使用這些生膠比較有利。因此,近年來充油丁苯橡膠、順丁橡膠多用于輪胎配合。

三元乙丙橡膠是橡膠中填充能力最大的一種橡膠。它可以填充 50-80 份中粒子熱裂炭黑、半補強炭黑、快壓出炭黑,而且能保持一定的物理性能,可以明顯地降低成本。

近年來開發的氯化聚乙烯也是一種能填充大量填料的彈性體。試驗表明,在氯化聚乙烯中添加 300 份廉價的多孔粉石英填料, 仍能保持較好的拉伸性能, 對降低成本有顯著的效果。

2. 再生資源

使用再生膠是一種降低成本較為明顯的方法, 再生膠價格低并且其中含有可重復使用的部分防老劑、炭黑、促進劑、活性劑,特別是再生膠有時全部代替生膠來使用,因而在中低檔產品中應盡可能較多或全部使用再生膠。某些特種橡膠如丁腈橡膠、 氟橡膠、硅橡膠、氯醚橡膠、丙烯酸酯橡膠中適當摻用再生膠有時其性能下降不大,但可大大地改善工藝性能,

是一舉兩得的好事。合理使用硫化膠粉也是降低成本的重要途徑之一。多年來橡膠工業一直在探索回收利用廢橡膠制品的有效方法, 這對降低橡膠制品的成本有重要意義。硫化膠粉除在公路上使用外,也是橡膠的一種較好的填充劑,具有價格低、密度小、親和性好等特點。在輪胎胎面膠中少量摻用硫化膠粉還可以適當提高耐磨性和抗撕裂性。精細膠粉和膠粉的活化改性可進一步提高膠粉在橡膠中的使用價值。

充分利用硫化后的廢膠邊及報廢制品,也是某些橡膠制品降低配方成本的有效途徑。

市場上有回收二手橡膠化工原料,其中不乏有生膠、助劑、填料等,會以極低的成本出售給客戶。相對檢測或憑經驗使用的情況下,會極大的降低橡膠制品的原料成本(注意材料的持續性、一致性和穩定性)

3、補強劑

補強劑建議滿足物化性能的同時,選擇2-3炭黑搭配,用油來找硬度和工藝操作性,滿足制品的物化性能同時降低含膠率,來達到降低成本目的。主要炭黑的成本比生膠低,但如果可以用提高大量的填料(下面介紹)開設計配方,成本會更低。

4. 填充劑和操作油的搭配

一般填充劑都比較廉價,無論使用哪一種,只要增加其用量,就能大幅度降低成本。但同時必須添加與其性能和用量相應的操作油。

作為廉價的填充劑,一般可使用碳酸鈣和陶土等無機填料。通常這些無機填料的粒徑較大,表面具有親水性,與橡膠的相容性不好, 因此其補強性能遠不如炭黑, 增加其用量往往會導致硫化膠性能大幅度下降。為改進無機填料和橡膠大分子的結合能力, 增加其填充量,需要對它們進行各種表面改性處理。

例如, 用低分子量羧化聚丁二烯接枝的碳酸鈣, 可使硫化膠的撕裂強度、定伸應力、耐磨耗性明顯提高,還能使膠料具有良好的抗濕性及電性能,并改善膠料的加工工藝性能,增加填充量,部分取代半補強炭黑。

經鈦酸酯、硅烷偶聯劑處理的碳酸鈣與沉淀法白炭黑并用, 能改善三元乙丙橡膠的加工性能, 增加填充量, 減少白炭黑用量,在保持性能指標的前提下,降低了膠料成本。

為了降低材料成本,國內近年來開發了多種廉價的填充劑。這些填充劑過去大多屬于工業廢料、環境污染源,經開發應用后取得了顯著的經濟效益和社會效益。廉價的非補強填充劑,在橡膠制品中應用效果較好的有赤泥、油頁巖灰、硅鋁炭黑、硅灰石粉、多孔粉石英、活性硅粉、高透明白滑粉等。

5、其他填料(活化、硫化、促進、防老等),在配方填充比重相對較小占配方材料比重相對較少(對配方穩定性比重最大),建議選擇品牌性強,效果佳的。要設計性價比最高的橡膠配方,穩定材料、優化搭配,保證橡膠制品的穩定性和合格。

總結:要想設計低成本橡膠配方,同時滿足橡膠制品物性要求,需要要有足夠的經驗和相對高的原料檢測手段,控制再生膠、副牌、過期、二手橡膠化工原料等在配方和工藝中的實用性,生產出自己工廠合適的橡膠制品。


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