Traitement des modifications plastiques et analyse des coûts

2021-11-10

  

  Au milieu du XVIIIe siècle, les gens pouvaient déjà transformer des résines naturelles telles que l'asphalte et la colophane en plastiques synthétiques. Au cours des cent dernières années qui ont suivi, les plastiques sont passés de l’étape initiale de transformation des polymères naturels à l’étape des matériaux synthétiques, résolvant ainsi le problème fatal de la rareté des matières premières. Puis il a prospéré dans les années 18 et est devenu une existence indispensable dans la production et la vie industrielles modernes. À l'heure actuelle, les plastiques modifiés ont remplacé les plastiques traditionnels et sont devenus les matériaux les plus utilisés tels que Feuille FR4, Feuille de résine époxy 3240 et Feuille laminée en tissu de coton phénolique 3026, tout en reflétant le niveau technologique de pointe de la science moderne des matériaux.


1. Qu'est-ce que le plastique ?


  Le plastique est un concept très vaste. Il fait généralement référence à tous les polymères de haut poids moléculaire synthétisés à partir de matières premières monomères ou formés par polymérisation. C’est le quatrième matériau industriel après l’acier, le bois et le ciment. Habituellement, la résine de base produite par les usines chimiques est appelée « plastique non modifié » ou « résine pure ».


  Selon les propriétés physiques et chimiques du matériau,


  Les plastiques peuvent être divisés en deux catégories : les thermoplastiques et les thermodurcissables.


  Matériaux thermoplastiques, il n'y a pas de changement chimique entre les molécules lorsqu'ils sont chauffés, le matériau devient mou avec l'augmentation de la température et devient dur lorsque la température diminue. Ce processus est réversible à plusieurs reprises. Par conséquent, la résistance aux chocs de ces produits est souvent meilleure et leur traitement est plus facile, ce qui est très approprié pour certaines applications de conception complexes. En raison des propriétés des matériaux thermoplastiques qui peuvent être chauffés à plusieurs reprises, ce sont des matériaux recyclables, représentant environ 85 % des applications industrielles actuelles.


  Le matériau thermodurcissable, comme son nom l'indique, fait référence à un matériau qui subit un changement chimique après avoir été chauffé à une certaine température, et une structure de réseau réticulé se forme entre les chaînes moléculaires pour se solidifier et ne peut plus être ramollie. De tels matériaux ont généralement une bonne résistance mécanique et une bonne stabilité dimensionnelle, et sont également très bons en termes de résistance thermique et d'isolation. Ils sont généralement utilisés dans des scènes nécessitant une conservation de la chaleur, une isolation, une résistance à la corrosion et une résistance aux températures élevées.


  Les plastiques peuvent également être divisés en plastiques cristallins et plastiques non cristallins en fonction de leur cristallinité. Il n’y a pas de ligne de démarcation claire ici.


  Généralement, les polymères dont la cristallinité est supérieure à 80 % sont appelés plastiques cristallins. Il a un point de fusion clair et semble translucide ou opaque. En raison de sa surface lisse, il n'est pas facile d'effectuer un traitement de surface, tel que le vernis de cuisson, le chromage, etc. Ce type de plastique présente un retrait de moulage élevé, une résistance élevée et une forte résistance chimique et est largement utilisé dans les domaines industriels.


  Le plastique amorphe fait référence aux polymères dont la cristallinité est inférieure à 20 %. Il n’a pas de point de fusion évident et est transparent. Ses caractéristiques, avantages et inconvénients sont aux antipodes de ceux des plastiques cristallins et sont largement utilisés dans la vie quotidienne.


2. Pourquoi faut-il modifier le plastique ?


  Le plastique présente les avantages d'une faible densité, d'un traitement et d'un formage faciles, d'une résistance à la corrosion, d'une bonne isolation, d'une bonne transmission de la lumière et d'une coloration facile, et son prix est relativement bas. Cependant, par rapport aux matériaux métalliques courants, les plastiques ont une faible résistance à la chaleur et une faible résistance mécanique générale, et leur application dans le domaine de l'ingénierie présente certaines limites.


  Par exemple, le polypropylène (PP), ses excellentes propriétés mécaniques et sa bonne résistance à la chaleur, le rendent largement utilisé dans les intérieurs automobiles et les appareils électroménagers. Cependant, ce type de matériau présente des inconvénients tels qu'une faible précision dimensionnelle, une mauvaise résistance aux intempéries, une rigidité insuffisante, une décoration et un assemblage médiocres et des difficultés de collage et de galvanoplastie, ce qui a un impact énorme sur la production et l'application du produit.

 

  Pour un autre exemple, le nylon (PA6 / PA66) souvent utilisé dans la vie présente les avantages de ténacité, de résistance à l'usure, de résistance à l'huile et à l'eau, et est très approprié pour la production de composants électroniques (connecteurs), de pièces automobiles (ventilateurs de refroidissement) et pédales. Cependant, en raison de sa dureté et de son module élastique insuffisants, il existe certains risques pour la sécurité lors de l'utilisation.


  C’est à cette époque que les plastiques modifiés voient le jour. Il est traité et modifié sur la base de plastiques généraux et de plastiques techniques par remplissage, mélange, renforcement et autres méthodes pour obtenir diverses propriétés des produits en plastique. On peut dire que pour les plastiques modifiés, chaque particule de plastique est une personnalisation avancée.


3. Comment modifier les plastiques ?


  Voyons quelles substances sont constituées de plastiques modifiés.


Résine


  La résine est le composant le plus important des plastiques. Il fait référence à des composés de haut poids moléculaire qui n'ont pas été mélangés à divers additifs, principalement du carbone et de l'hydrogène de faible poids moléculaire. Issus de matières premières telles que le pétrole, le gaz naturel et les produits de décomposition du charbon, les polymères de haut poids moléculaire raffinés et synthétisés par des méthodes chimiques sont appelés résines synthétiques, qui ont souvent de meilleures performances que les résines naturelles.


remplisseuse


  Afin d'améliorer la résistance et la résistance à la chaleur du plastique, ainsi que ses propriétés et sa formabilité, nous ajoutons généralement des charges au plastique. Étant donné que ces matériaux sont généralement moins chers que les plastiques, ils peuvent réduire dans une certaine mesure le coût des plastiques modifiés. Les charges organiques courantes sont la farine de bois, les copeaux, le papier et les fibres textiles ; et les charges inorganiques courantes sont la fibre de verre, le noir de carbone, la fibre de carbone, etc.


Autres additifs


  Les parties de plastiques modifiés autres que les résines et les charges sont collectivement appelées autres additifs. Les plus courants comprennent les plastifiants, les stabilisants, les colorants, les antioxydants, etc.


  Prenons l'exemple des plastifiants. Les plastifiants sont également appelés plastifiants, ils peuvent augmenter la plasticité et la douceur des plastiques, réduire la fragilité et rendre les produits faciles à façonner. Cependant, comme le plastifiant précipite facilement pendant le processus de production, cela entraînera une augmentation du taux de défauts du produit et il n’est pas recommandé de l’utiliser à grande échelle.


  Les stabilisants sont bien connus pour empêcher la résine d'être détruite ou décomposée par la lumière et la chaleur pendant le traitement et l'utilisation. Le colorant sert à augmenter la couleur du mélange maître, de sorte que le plastique ait une variété de couleurs. L'antioxydant sert à empêcher le plastique de s'oxyder et de jaunir sous l'effet de la chaleur.


Il existe trois méthodes de modification courantes :


 Composite

 

 La méthode utilisée pour améliorer la rigidité, la dureté, la résistance à la chaleur et d’autres propriétés des matières plastiques en utilisant différentes poudres minérales dans la charge est appelée remplissage. La poudre de talc commune (TD) est utilisée pour augmenter le pouvoir lubrifiant du matériau, la résistance au feu, la résistance aux acides et l'isolation. De plus, il présente un point de fusion élevé, des propriétés chimiques inactives, une bonne capacité d'adsorption et un traitement de surface facile.


Equipe

 

 La méthode utilisée pour améliorer la rigidité, la résistance, la dureté et la résistance à la chaleur du matériau en ajoutant des substances fibreuses à la charge est appelée renforcement. Les fibres courantes telles que la fibre de verre peuvent augmenter l'isolation et la résistance à la chaleur du matériau. Dans le même temps, la résistance à la corrosion et la résistance mécanique du matériau seront également considérablement améliorées. Il convient de mentionner que trop de fibres entraîneront une mauvaise surface et un allongement à la rupture réduit. Il est donc nécessaire de contrôler la proportion de leur ajout.


Mélangeurs Spéciaux


  La manière de modifier les propriétés physiques et mécaniques ainsi que les propriétés de traitement du polymère en mélangeant différentes résines est appelée mélange. Par exemple, le matériau élastique EPDM, lorsqu'il est mélangé à des matériaux fragiles, les particules d'élastomère contenues dans le matériau peuvent absorber efficacement une partie de l'énergie d'impact, améliorant ainsi considérablement la ténacité du polymère.


4. Processus plastique modifié et coût


  Prenons comme exemple le matériau PP mentionné ci-dessus. Le polypropylène (PP) possède d'excellentes propriétés mécaniques, mais manque de rigidité et est difficile à galvanoplastir. Par conséquent, pour les pare-chocs de voiture, les grilles de chauffage et les panneaux de porte intérieurs de voiture, tant pour l'apparence que pour les produits nécessitant résistance et stabilité des matériaux, l'EPDM peut être mélangé pour augmenter leur rigidité. De plus, 20 % de talc (TD) sont ajoutés pour améliorer la stabilité du matériau et réduire la difficulté du traitement de surface.


PP → PP+EPDM+TD20


  Selon l'introduction précédente des plastiques modifiés et des méthodes de modification, nous pouvons diviser le coût des matériaux modifiés en quatre catégories : coût des résines mélangées, coût des charges, coût des additifs et coût de traitement. En général, la résine représente plus de 50 % du poids total du plastique, les charges et les matériaux de mélange représentent moins de 40 % du poids total et les additifs représentent moins de 10 % du poids total. Cela se concentrera sur les coûts de traitement.


  Le processus de traitement des plastiques modifiés est relativement simple. Tout d'abord, la résine mixte (PP+EPDM), la charge (TD) et le mélange nécessaire au plastique modifié sont pesés et mélangés. Ils sont fondus dans une double vis, extrudés via un alimentateur latéral et refroidis pour devenir un produit final. La forme mince du bâton est découpée en granulés et tamisée. Après avoir passé l’inspection, il peut être emballé.


  Prenons comme exemple la composition des coûts des plastiques modifiés en PP :


  Le coût des matériaux est le coût total des matières premières et auxiliaires, et le coût total peut être obtenu en analysant la proportion de chaque matériau et en calculant le prix. Ici, on suppose qu'il est de 8.2 yuans/kg.


  Les dépenses de fabrication peuvent être divisées en coûts directs et coûts indirects.

Le coût direct fait ici référence à la main-d’œuvre directe. Pour faciliter le calcul, le calcul des coûts de main-d'œuvre dans le tableau ci-dessous inclut également les coûts de main-d'œuvre indirects.


Processus

Opérateurs pour chaque ligne

Prix ​​unitaire par heure de travail (CNY/Heures)

Capacité par ligne (KG/Heures)

Coût de la main d'œuvre par kilogramme

Mélangeurs Horizontaux

0.5

25

800

0.084

Faire sortir

1

25

Autre

1

30


  Grâce à l'analyse du processus technologique, on peut constater qu'environ 0.5 opérateur est nécessaire pour le mélange, et qu'un opérateur est également nécessaire pour le processus d'extrusion. Pour d'autres maillons tels que l'inspection et l'emballage, un opérateur indirect est probablement nécessaire. En supposant que la capacité de production de chaque ligne est de 800 kg/heure et que le prix unitaire des heures de travail dans le tableau suivant est la prémisse de calcul, le coût de la main-d'œuvre peut être obtenu à 0.084 yuans/kg.


  Les coûts indirects comprennent la main-d’œuvre indirecte, l’énergie combustible, le taux de déchets, l’emballage, le transport et les coûts d’amortissement. Le taux de déchets, l'emballage et le transport varient en fonction de la complexité du produit, de sa taille, de la zone de production et de la planification de la ligne de production. Voici un exemple pour analyser la puissance du carburant et la dépréciation.


Puissance de combustion

Puissance moyenne de la ligne de production (KW)

Électricité industrielle (CNY/kw.h)

Capacité par ligne (KG/Heures)

Consommation d'énergie par kilogramme

360

0.5

800

0.22


  En lisant la plaque signalétique de l'équipement de la ligne de production et en vérifiant le compteur électrique, on peut savoir que la puissance moyenne de la ligne de production est de 360 ​​kW. En prenant Guangzhou comme exemple, le prix moyen de l'électricité industrielle est de 0.5 yuan/kWh, et pour une ligne de production d'une capacité de 800 kg/heure, la consommation unitaire d'énergie est de 0.22 yuan/kg.


Dépréciation


Valeur d'origine

Durée d'amortissement

Amortissement mensuel moyen

Production mensuelle (tonne)

Dépréciation par kilogramme

Amortissement de la maison (Atelier unique)

6000000

20

250000

10000

0.056

Amortissement du matériel (ligne unique)

1830000

10

15250

500


  Ici, nous considérons principalement deux aspects de la dépréciation des maisons et de la dépréciation des équipements. La durée d'amortissement dépend des conditions spécifiques de chaque entreprise. Généralement, l’amortissement des maisons est basé sur 20 ans et celui des équipements fluctue sur 8 à 10 ans. Grâce aux valeurs conventionnelles suivantes, vous pouvez obtenir des frais d'amortissement de 0.056 yuans/kg.


Résumé des coûts et prix

Catégorie de coût

Détails


prix unitaire (CNY / Kg)


Coût des matériaux

Frais de matières premières et auxiliaires


8.2

85%

Coûts de fabrication

coût direct

Main-d'œuvre directe

0.084

Coûts indirects

Travail indirect

Puissance de combustion

0.22

Taux de réjection

0.08

Forfait

0.11

transport

0.2

dépréciation

0.056

Dépenses de la période

Frais de R&D, frais de gestion, frais financiers, frais de vente

0.45

5%

Bénéfice (moyen)



0.94

10%


  Pour les entreprises de plastique conventionnelles, leur marge bénéficiaire brute peut généralement être d'environ 15 %. Par conséquent, la structure des coûts d’un kilogramme de plastiques modifiés au PP correspond à peu près à celle indiquée dans le tableau ci-dessus.


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