第二章 配方設(shè)計(jì)

橡膠加工工藝原理配方設(shè)計(jì)一、概述1、配方設(shè)計(jì)：根據(jù)制品的性能要求，合理地選用原材料，制訂各種原材料用量配比表，這個(gè)過程叫配方設(shè)計(jì)。2、配方設(shè)計(jì)的意義①是橡膠制品生產(chǎn)過程中的重要技術(shù)依據(jù)；②對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有決定性的影響；③對(duì)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)成本也有決定性的影響。3、配方設(shè)計(jì)工作者應(yīng)掌握的知識(shí)①橡膠工業(yè)所使用的生膠和原材料的特性及物理化學(xué)反應(yīng)的知識(shí)。②生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)方法及原理的知識(shí)。③產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及使用條件的知識(shí)。④國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展情況的知識(shí)。⑤原材料的來源，價(jià)格的知識(shí)等。4、配方設(shè)計(jì)的基本工作方法參照科學(xué)理論接受前人的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用現(xiàn)代儀器進(jìn)行測(cè)試二、配方設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.橡膠配方的組成是多組分的；

2.橡膠配方設(shè)計(jì)是各因子水平數(shù)不等的試驗(yàn)問題；

3.橡膠配方中各組分之間有復(fù)雜的交互作用；

4.工藝因素有時(shí)對(duì)橡膠配方實(shí)施有重要作用；

5.橡膠配方試驗(yàn)中必須盡力排除試驗(yàn)誤差；

6.配方經(jīng)驗(yàn)規(guī)律與統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)相結(jié)合。三、配方設(shè)計(jì)的原則配方設(shè)計(jì)的目的：優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，物美價(jià)廉⑴使產(chǎn)品性能滿足使用的要求或給定的指標(biāo)。⑵在保證滿足使用性能或給定的指標(biāo)的情況下，盡量節(jié)約原材料和降低成本；或者在不提高產(chǎn)品成本的情況下提高產(chǎn)品的質(zhì)量。⑶要使膠料適合于混煉、壓延、擠出、硫化等工藝操作以及有利于提高設(shè)備的利用率。⑷要考慮產(chǎn)品各部位不同膠料的整體配合，使各部件膠料在硫化速度和硫化膠性能上達(dá)到協(xié)調(diào)。例如對(duì)于輪胎制品、膠鞋；⑸在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能地簡(jiǎn)化配方。

1——胎冠：耐磨2——胎側(cè)：耐屈撓，耐熱，耐臭氧整個(gè)胎面：耐磨，耐老化3——胎體膠：彈性好，有一定的定伸應(yīng)力，生熱小，有很好的流動(dòng)性及粘著性，能承受變形。4——緩沖層：彈性好，反沖性等5——內(nèi)胎：耐屈撓，生熱小四、橡膠配方設(shè)計(jì)的形式基礎(chǔ)配方設(shè)計(jì)性能配方設(shè)計(jì)實(shí)用配方設(shè)計(jì)五、配方設(shè)計(jì)的基本程序1.確定膠料的技術(shù)要求膠料的技術(shù)要求包括：產(chǎn)品用途、使用部位及應(yīng)起的作用；產(chǎn)品具體使用條件，包括工作溫度范圍、工作壓力、工作周期、頻率及使用壽命等；膠料的工藝性能等。2．收集技術(shù)資料

主要是了解前人或有關(guān)單位對(duì)同類產(chǎn)品或類似產(chǎn)品所作過的配方試驗(yàn)情況，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。收集有關(guān)同類產(chǎn)品或類似產(chǎn)品研試技術(shù)，為進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí)作參考。3．制訂基本配方和性能試驗(yàn)項(xiàng)目基本試驗(yàn)配方的制訂：①確定生膠的品種和用量；②確定硫化體系；③確定補(bǔ)強(qiáng)填充劑；④確定軟化增塑劑；⑤確定防老劑；⑥確定其他專用配合劑；確定性能試驗(yàn)項(xiàng)目:加工性能；物機(jī)性能；使用性能；其他性能：4．進(jìn)行試驗(yàn)并選取最佳配方（試驗(yàn)室進(jìn)行）

塑煉→混煉→制成硫化膠試樣→性能測(cè)試→數(shù)據(jù)整理→對(duì)比，取舍→初選最佳配方5．復(fù)試并擴(kuò)大中試（車間中進(jìn)行）試驗(yàn)配方復(fù)試3-5次→車間規(guī)模試驗(yàn)→檢驗(yàn)?zāi)z料的工藝性能、硫化膠的物機(jī)性能和成品的機(jī)床性能→初步確定最佳工藝條件6．確定完整的生產(chǎn)配方生產(chǎn)配方內(nèi)容包括：配方組分、用量，膠料性能指標(biāo)（指膠料的名稱，代號(hào)，用途），工藝條件（主要指塑混煉條件，硫化條件）及檢驗(yàn)方法等整套資料。以上配方設(shè)計(jì)程序可示意于下圖調(diào)查研究收集技術(shù)資料原材料性能分析制品的使用分析加工工藝分析制訂基本配方和性能試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)室研究分析選取最佳配方復(fù)試并擴(kuò)大中試確定完整的生產(chǎn)配方六、橡膠配方的組成及表示方法1.橡膠配方的組成橡膠配方簡(jiǎn)單地說就是一份生膠和各種配合劑用量的配比表。生產(chǎn)上的橡膠配方包含：膠料的名稱代號(hào)及用途，生膠及各種配合劑的用量、含膠率，比重、成本及膠料的物機(jī)性能等。2.配方的表示方法（1）以質(zhì)量份數(shù)來表示的配方（基本配方）以生膠的質(zhì)量為100份，其它配合劑用量相應(yīng)地以質(zhì)量份數(shù)來表示。（2）以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示的配方以膠料總質(zhì)量為100，生膠及各種配合劑用量均以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示。國(guó)外載重汽車輪胎胎面膠配方(單位：質(zhì)量份)原材料大型載重胎胎面膠中型載重胎胎面膠胎側(cè)膠胎冠膠胎面基部膠胎冠膠胎面基部膠NRBRSBR硬脂酸氧化鋅微晶蠟防老劑操作油硬質(zhì)炭黑防焦劑促進(jìn)劑硫磺503020252311550.71.31.620453525—2.511600.71.21.6—3070232311600.71.31.8—455523—311650.71.31.8—3070232312550.61.11.2合計(jì)181.6184.0184.8187.8179.9含膠率%55.0754.3554.1153.2555.59（3）以體積百分?jǐn)?shù)來表示的配方以膠料的總體積為100，生膠及各種配合劑的含量均以體積百分?jǐn)?shù)來表示。（4）質(zhì)量配方（生產(chǎn)配方、實(shí)用配方）取膠料的總質(zhì)量等于煉膠機(jī)的容量，生膠及配合劑的含量分別以Kg來表示。幾種食品用橡膠制品膠料配方原材料橡膠濾酒板高壓鍋膠圈食品膠管食品輸送帶覆蓋膠食品包裝轉(zhuǎn)運(yùn)袋NR(1#標(biāo)準(zhǔn)膠)BRNBR-26氧化鋅硬脂酸防老劑264石蠟白炭黑輕質(zhì)碳酸鈣硫酸鋇陶土鈦白粉立德粉凡士林DBP松香促進(jìn)劑TMTD硫磺100

532

224350

168

20.3

1005

1.520

5040

20.58020

51.52.51.520155

5

20

2.20.2100

52.52120

36.2

30.3100

3.2211

60

5

3.52.5

合

計(jì)251.3219.0312.9170.0178.23.換算關(guān)系

①質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配方組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=×100%②體積百分?jǐn)?shù)配方組分體積=基本配方中組分的質(zhì)量份數(shù)/該組分的密度

配方組分體積百分?jǐn)?shù)=×100%

③生產(chǎn)配方換算系數(shù)=煉膠機(jī)的容量（Kg）/基本配方總質(zhì)量份數(shù)配方組分生產(chǎn)配方=基本配方中組分的質(zhì)量份數(shù)×換算系數(shù)基本配方中組分的質(zhì)量份數(shù)基本配方總質(zhì)量份數(shù)配方組分體積配方膠料總體積七、橡膠配方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法優(yōu)選法：適用于單因子或雙因子試驗(yàn)拉丁方法：適用于多因子試驗(yàn)等高線法：適用于三因子以下試驗(yàn)，正交試驗(yàn)法：適用于多因子試驗(yàn)回歸分析法：能研究變量與性能之間特殊關(guān)系并計(jì)算八橡膠配方設(shè)計(jì)原理1、取得工藝性能的配方設(shè)計(jì)原理可塑度（粘度）混煉性焦燒性噴霜壓延、擠出粘著性2、取得硫化膠性能的配方設(shè)計(jì)原理硬度和定伸應(yīng)力

彈性

拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率撕裂強(qiáng)度

耐磨性耐疲勞性

拉伸強(qiáng)度達(dá)15MPa的配方：①NR100②SBR100③BR100S3S1.8S1.5ZnO5ZnO3ZnO3硬脂酸0.5硬脂酸1硬脂酸1.5促M(fèi)0.7