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橡胶rubber
關於橡膠
一、生膠之形成:
生膠可分別為天然橡膠及合成橡膠兩大類:
1.天然橡膠:
由橡膠樹幹切割口,收集所流出之橡漿,經
過去雜質、凝固、煙薰、乾燥等加工程序,
而形成的生膠料。
2.合成橡膠:
由石化工業所產生之副產品,依不同需求,
合成不同物性之生膠料。
常用者如:
SBR
、NBR、EPDM、BR、IIR、CR、Q、FKM等。
但因合成方式的差異,同類膠料可分出數種
不同之生膠,又經由配方的設定,任何類型
膠料,均可變化成千百種符合製品需求之生
膠料。
二、橡膠原料的配製:
橡膠原料的配製可分三個基本過程:
1.素煉:
素練是將生膠剪斷,並將生膠可塑化、均勻化,
幫助配合劑的混練作業。
其效果是改善藥品的
分散,防止作業中產生摩擦熱,而致橡膠發生焦
燒現象,進而改變橡膠的加工性。
2.混煉:
混練是將配合藥物均勻混入素練完成的生膠中,
而混練的良否,直接影響製品的良否。
藥物分散
不均,分子結構無法完全鍵結,橡膠則無法達到
理想的物性。
3.滾壓:
混練完成的生膠,經過滾壓作業,將膠料中含有
的多餘空氣壓出,並完成所需的厚度,以利於模
具內之成型作業。
三、橡膠的成型:
生膠分子結構為不飽和長鍵之彈性體,所以成型的要件中,需有適當的藥品添加物及外在環境因素(如時間、溫度、壓力等),將其不飽和鍵破壞,再重新鍵結為飽和鍵,並以真空輔助,將內含之空氣完全逼出。
如此,才可令成型之橡膠,發揮其應有的特性。
若其成型過程有任何缺失(如配方錯誤、時間不足、溫度失當等),則可造成物性流失,多餘藥物釋出,變形,老化加速,種種嚴重不良現象產生。
四、橡膠的老化現象:
依橡膠成品所處的環境條件,隨時間的經過,引起龜裂或硬化,橡膠物性退化等現象,稱之為老化現象。
引起老化的原因,有外部因素及內部因素:
1.外部因素:
外部因素有氧、氧化物、臭氧、熱、光、
放射線、機械性疲勞、加工過程的缺失等。
2.內部因素:
內部因素有橡膠的種類、成型方式、鍵結程
度、配合藥物的種類、加工工程中的因
子等。
老化現象的防止,著重於正確的膠種選擇及配方設計,外加嚴謹的生產理念。
如此才可增加橡膠製成品的壽命,並發揮應有的特殊功能。
五、橡膠製品的基本特性:
1.橡膠製品成型時,經過大壓力壓製,其因彈性體所俱備之內聚力無法消除,在成型離模時,往往產生極不穩定的收縮(橡膠的收縮率,因膠種不同而有差異),必需經過一段時間後,才能和緩穩定。
所以,當一橡膠製品設計之初,不論配方或模具,都需謹慎計算配合,若否,則容易產生製品尺寸不穩定,造成製品品質低落。
2.橡膠屬熱溶熱固性之彈性體,塑膠則屬於熱溶冷固性。
橡膠因硫化物種類主體不同,其成型固化的溫度範圍,亦有相當的差距,甚至可因氣候改變,室內溫濕度所影響。
因此橡膠製成品的生產條件,需隨時做適度的調整,若無,則可能產生製品品質的差異。
六、橡膠貼合用之雙面膠區分:
一般工業用雙面膠,可分壓克力膠系及橡膠膠系兩大類。
而此兩大類,又都可分有基材及無基材兩種型態(有基材:
於膠中加上一層棉質,加強雙面膠本身膠量及強度、無基材:
純膠質,確保雙面膠之透明度)。
因橡膠膠系的主體為CR,用於橡膠製品,極易與橡膠之硫化系統,產生反應而變黃。
所以較淡顏色的橡膠製品,均採用壓克力膠系中的有基材雙面膠(同種類的雙面膠,無論有基材或無基材,均以其本身膠質厚度做區分)。
常用橡膠特性比較
膠種
特性
NR
SBR
NBR
EPDM
IIR
CR
PU
Q
拉力強度
☆
☆
○
○
○
○
☆
×
KGf/cm²
350
300
250
200
200
250
450
120
反彈性
☆
○
○
○
△
☆
☆
☆
抗撕裂
☆
△
○
△
○
○
☆
×
抗磨耗
☆
☆
☆
☆
○
○
☆
×
耐老化
×
○
☆
☆
☆
☆
×
☆
抗臭氧
×
×
×
☆
☆
○
○
☆
耐燃性
×
×
×
○
×
☆
×
○
耐水性
☆
☆
☆
☆
☆
☆
×
☆
電氣絕緣性
○
○
△
☆
☆
☆
○
☆
耐酸性
△
△
○
☆
☆
☆
△
○
耐鹼性
○
○
○
☆
☆
☆
×
☆
耐油性
×
×
☆
×
×
○
☆
△
耐溶劑性
△
△
×
☆
☆
△
×
○
耐候性
×
○
☆
☆
△
○
○
☆
止滑性
☆
☆
☆
☆
△
○
△
△
1.天然橡膠:
NR
2.合成橡膠:
SBR、NBR、EPDM、IIR、CR、PU
3.矽橡膠:
Q(SiliconeRubber)
4.優良:
☆ 良好:
○ 尚可:
△ 不良:
×
5.天然橡膠取於橡膠樹,經加工而成。
其他則由石化工業副產品,依不
同之需求,合成物性不同之橡膠。
6.橡膠成品之物性,以其基本物性為主。
若要加強其他物性,則須靠正
確之配方設計及藥物選擇。
丁晴橡膠(NBR)、
乙烯丙烯橡膠(EPDM)
丁基橡膠(IIR)、
聚氯丁二烯橡膠(CR)、
苯乙烯丁二橡膠(SBR)、
說明:
SBR發泡材料,可做為包裝盒內部之緩衝材料、墊片、鞋墊....等。
隔熱效果極佳,可節省能源消耗。
因具密閉式氣泡構造,故水氣不易透過,且吸水率低
適用溫度範圍廣,自低溫-40°C至105°C,耐候性良好,經久耐用。
用途:
工廠,建築物,車輛,船舶及冷暖氣設備等各種配管.如熱水管,及各種液體或氣體導管之保溫隔熱,保冷,防止冷面凝結等。
材質:
瓦楞板:
POLYPROPYLENE混入碳材料押出成型
鋁 框:
鋁擠型,ABS壓出型
電阻值:
103-105OHM/SQ
特性:
導電性、耐酸鹼、無自燃性、耐衝擊、質輕、省模具費,交期快,適合少量多樣產品及量產。
表面阻抗達106歐姆(Ω)以下,不會累積靜電荷
不受溫度、濕度影響,是持久產的導電材料。
中空構造耐衝擊產優良。
質輕、強韌,搬運容易。
容易壓折線,裁切、成型加工。
最適合各種多樣化尺寸、小量生產之包裝容器。
說明:
PP整理箱與射出箱之比較:
∙比射出箱輕巧,易搬運。
∙組合式整理箱可折成平面式,存方在廠房及載運時相當節省空間。
∙一般級PP瓦楞板做成的整理箱,可用於裝運大型汽車塑膠零件射出品。
∙導電級及抗靜電級板材可用於各種電子廠的零件及器材的裝運。
∙整理策另有鋁條加強型,適用於大型且較重物品的裝運。
∙整理箱使用壽命超長,抗壓產強,防潮性佳,且耐油污及防化學藥品浸蝕。
∙PP瓦楞板也可做成隔板,以達到隔離效果,目前可分成一般級、抗靜電級、導電級三種,隔板外箱可用PP瓦楞板或瓦楞紙板來製作,或直接以射出策加隔板來使用。
PP整理箱與紙箱之比較:
∙防水性佳,不易軟化,可重覆回收數十次。
∙可任意貼上及拆下貼紙,而不破壞箱子的外觀。
∙可依顏色來分類管理。
∙載運時可折成一般紙策而輕易搬運。
∙防塵,耐油污及化學藥品浸蝕。
用途:
適用於各種科技產業,涵蓋範圍如:
晶圓、封裝測試、通訊、主機板、濾光片、TFTPanel、半導體設備等,週轉箱之用。
橡膠原料業
由於天然橡膠與合成橡膠具替代性,近二年天然橡膠價格低迷使合成橡膠倍受壓抑,擴廠效應亦使合成橡膠供過於求,近年產銷呈現量增價跌。
隨著亞洲經濟逐漸復甦,天然橡膠明顯反彈,但仍需大陸買盤才會持續有行情。
合成橡膠在石化原料上漲及需求帶動下,價格將確定脫離去年的谷底。
但價格反映較石化原料慢,整體橡膠原料業今年業績將優於去年。
一.原料種類
橡膠原料大略可分為三大類:
天然橡膠、合成橡膠及配合劑三大類。
臺灣地區因氣候關係,不適宜種植橡膠樹,所需的天然橡膠完全仰賴進口。
合成橡膠種類繁多,各有不同的特性與用途,目前國內生產量較大的項目有苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、聚丁二烯橡膠(BR)、丁晴橡膠(NBR)及熱可塑性橡膠(TPE)等四種,其他種類的合成橡膠大多由國外進口供應。
至於配合劑方面,國內僅自產碳煙、白煙及少數規格的防老劑,其他配合劑同樣需仰賴進口供應。
二.天然橡膠
天然橡膠是在橡膠樹皮上切割乳液而取得,橡膠樹性喜高溫多雨,在赤道兩邊的熱帶多雨地區最適宜種植。
根據國際橡膠研究會的統計,全球天然橡膠產量將近650萬公噸,大部分集中在東南亞地區,尤其是泰國佔30﹪、印尼佔23﹪、馬來西亞佔15﹪。
因自然條件不適宜種植橡膠樹,因此臺灣地區所需天然橡膠完全仰賴國外進口。
全世界生產的天然膠有70%使用於輪胎,飛機用的輪胎幾乎百分之百使用天然橡膠,70%的巨型輪胎、載重輪胎也一直使用天然橡膠,車用輪胎至少有40%以上使用天然橡膠,使用天然橡膠的產品高達2萬多種以上,甚至嬰兒奶嘴也是天然橡膠做的,由於獨特的性能,天然橡膠在本世紀對人類有很大的幫助。
三.天然橡膠市況
國際天然橡膠行情平均二到三年會出現一次循環,最近一次高峰出現在民國84年5月至85年底,今年7月出現曾出現27年來的新低,顯示谷底已現。
以指標泰國三號膠(RSS-3)為例,86年初每公噸曾出現1,250美元(見圖一),但亞洲金融風暴後行情一路下挫,86年底跌至每公噸560美元,去年全年在每公噸700美元上下盤整,今年7月更跌至545美元,創天然橡膠27年來新低價。
四.合成橡膠
合成橡膠是以化學聚合的方式,由石油或天然氣裂解所產生的石化基本原料,添加各種化學原料而合成,因合成橡膠在性能上並不亞於天然橡膠,加上生產不受氣候變化影響而供應較穩定,因而其使用量已超越天然橡膠,目前天然橡膠與合成橡膠的消費比例大約為2:
3。
目前使用量較多的有苯乙烯丁二橡膠(SBR)、聚丁二烯橡膠(BR)、丁晴橡膠(NBR)、乙烯丙烯橡膠(EPDM)、聚氯丁二烯橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)、熱可塑性塑膠(TPE)四種。
六.橡膠配合劑
配合劑係為了增加橡膠製品體積、降低製造成本、便利加工以及增加橡膠製品的物理性而添加的化學品。
國內較常使用且用量較多的配合劑概況如下:
(1)碳煙
碳煙(CarbonBlack)可增加橡膠製品的硬度、抗張強度、耐磨性及抗撕裂性等。
全球碳煙70%用於輪胎,20%用於非輪胎橡膠製品例如橡膠管、膠帶、零配件成品,10%用於非橡膠用途如塑膠、油墨、紙與油漆。
碳煙本身雖無毒性,但因為呈黑色粉塵狀,在運輸過程中容易產生汙染,加上暴露在空氣中容易吸收水份,品質保持不易,這些特性使得碳煙不適宜遠距離輸送。
國內碳煙現仍由中國合成橡膠獨家生產,年產能約10萬公噸。
受惠於下游需求增加,碳煙進出口一反去年頹勢,均呈現成長局面,依據經濟部統計(見表五),今年上半年我國產碳煙生產量為50,326公噸,較去年同期小幅增加0.89%,幸市況轉好,銷售量值成長均大於產量,尤其出口量值分別較去年同期大幅成長54.08%
及29.84%,主要出口地為香港、日本及越南。
至於進口方面,由於韓元貶值,有利出口,使韓貨進口激增,進口量值各比87年同期增加15.69%及3.33%,除韓國外,進口國包括澳洲、泰國、印度及美國。
近年來新增碳煙廠有限,碳煙價格一直維持平穩走勢,86年底為反應持續上揚的原料成本以及新臺幣匯率大幅貶值,中橡調漲每公斤新臺幣1.2元,調整後的價格每公斤25.85元,87年一整年至今均未變動,今年上半年國內景氣低迷,碳煙售價也不得不調降。
碳煙的原料為塔底油,塔底油自86年11月起一路走低,即使旺季也出現不漲反跌的反常現象,今年2月以每公秉70美元創近十年新低價,之後受原油價格上漲影響,價格極具攀升,8月份每公噸已漲至105美元,為反映成本,碳煙廠商中橡已自今年8月起調漲售價(見圖三)。
(2)白煙
白煙(WhiteCarbon)亦是橡膠製品補強填充劑,主要是用於增加橡膠製品的硬度。
去年白煙國際價格並未隨合成橡膠下跌而下跌,故進出口值仍有增加。
據海關統計(見表六),上半年白煙出口量是14,838公噸,較去年同期減少9.83%,出口值亦減8.60%,主要出口市場為日本、香港及越南;進口量卻有19.81%的增幅,進口值更增加了26.12%,主要進口來自德國、日本及比利時。
(3)促進劑與防老劑
橡膠促進劑是橡膠原料加硫過程中不可或缺的助劑,橡膠防老劑更是延長橡膠產品壽命的必須添加劑,如促進劑、防老劑、尼龍簾子布等原料,約佔橡膠製品生產成本的四成,其價格對於橡膠製品的競爭力有絕對的影響。
在環保抗爭聲浪逐年提昇下,我國促進劑出口規模漸萎縮,而進口規模則相對將呈現成長的局勢。
據海關統計(見表七),今年上半年橡膠促進劑出口3,582公噸,比去年大幅成長38.03%,出口值更大增40.79%,主要出口至香港、越南及馬來西亞;進口量值亦各增加26.44%及3.13%,進口國為馬來西亞及德國。
至於橡膠防老劑(抗氧化劑),出口量值各比去年同期成長19.14%及16.71%,進口量值亦增加14.06%及9.90%。
七.結論
國際天然橡膠價格已走了兩年空頭市場,再下挫機率不高,但要回升至86年的高價,則需大陸的買盤進場才會有大行情。
在合成橡膠方面,根據國際合成橡膠協會於今年五月間的預測,今年全球將有2%的成長,加上今年來石化原料價格上漲,橡膠原料業成功的調高售價,可望走出過去的景氣低迷,但供給過剩的壓力仍存在。
碳煙同樣因今年石油大漲,原料塔底油價格上揚,成本增加,廠商亦調高售價,同時因產業進入障礙高,短期供給增加不易,故價格仍可持穩。
不僅是橡膠業,今年各行業均有「上肥下瘦」的情況,如電子的上游IC產業、鋼鐵的上游熱軋、造紙的上游紙漿業、塑膠的上游乙烯等。
上游肥是因成本可以轉嫁,若下游不接受,可放慢出貨,當市場看漲時,下游不但需接受,更會主動搶料,但下游不一定可100%轉嫁,尤其是最終產品愈接近消費者愈難轉嫁。
以PC為例,只聽過電腦降價,從沒聽過漲價的,所以PC電腦製造商直接面對消費者,在原料成本增加但轉嫁困難下,面臨兩面夾殺,同理,下游橡膠製品廠亦是如此,對愈接近消費者的三次加工業愈不利,在921大地震及合成橡膠於10月調高售價後,明年「上肥下瘦」的現象將更明顯。
AvailableMaterials(使用膠料)
1.Nitrile(NBR)(耐油膠)
2.Neoprene(CR)(氯丁橡膠)
3.Ethylene-PropyleneRubber(EPDM)(乙烯-丙烯橡膠)
4.Silicone(矽膠)
5.Viton(FKM)(氟素橡膠)
6.PolyAcrylate(AR)(亞克力橡膠)
7.HighNitrile(HNBR)(高耐力橡膠)
8.Fluoro-Silicone(FS)(氟素矽膠)
9.ButylRubber(IIR)(丁基橡膠)
10.PolyUrethaneRubber(PU)(聚胺酯橡膠)
11.Thermo-PlasticRubber(TPR)(熱可塑橡膠)
12.其他諸如Hypalon,Hydrin,Vamac,SBR,NR,....等
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