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1、 第六章第六章 配方设计配方设计 第一节第一节 配方设计方法配方设计方法一、概述一、概述1.概念概念 配方设计配方设计 ：根据制品的性能要求，合理地选用：根据制品的性能要求，合理地选用原材料，制订各种原材料用量配比表，这个过程原材料，制订各种原材料用量配比表，这个过程叫配方设计。叫配方设计。2.配方设计的意义配方设计的意义 是橡胶制品生产过程中的重要技是橡胶制品生产过程中的重要技术依据术依据.对产品质量有决定性的影响对产品质量有决定性的影响.对产品的经济成本也有决定性的对产品的经济成本也有决定性的影响影响3. 配方设计的变迁和发展配方设计的变迁和发展 配方组成的多样化配方组成的多样化 如胎面胶
2、配方的如胎面胶配方的演演变情况变情况 配合剂品种的专用配合剂品种的专用化化 配合效果的提高配合效果的提高 配方设计过程的简配方设计过程的简化化4. 配方设计是一项复杂的工作配方设计是一项复杂的工作胎面胶配方的演变情况胎面胶配方的演变情况组成组成 1905 1950 1969 目前目前 （国内）（国内）NR 50 100 70 50BR 30 50再生胶再生胶100ZnO 30 5 3 3白垩白垩 20 瓦斯瓦斯C 50 HAF 50 53PbCO3 30 PbSO4 6促促CZ 1.2 1.0 0.8 组成组成 1905 1950 1969 目前目前 （国内）（国内）古马隆古马隆 10 5 六
3、线油六线油 8 硬脂酸硬脂酸 1 2 2防防PANA 1 1 防防D 1防防4010 1 防防H 0.4 石蜡石蜡 1 硫黄硫黄 20 2.0 1.8 1.2合计合计 256 170.2 163.8 171.4 含胶率含胶率 42% 59% 61% 58%5.配方设计工作者应掌握的知识配方设计工作者应掌握的知识橡胶工业所使用的生胶和原材料的特性及橡胶工业所使用的生胶和原材料的特性及 物理化学反应的知识。物理化学反应的知识。 生产设备、生产方法及原理的知识生产设备、生产方法及原理的知识。 产品结构及使用条件的知识。产品结构及使用条件的知识。 国内外技术发展情况的知识。国内外技术发展情况的知识。
4、原材料的来源，价格的知识等。原材料的来源，价格的知识等。6.配方设计的基本工作方法配方设计的基本工作方法参照科学理论，参照科学理论，接受前人的技术经验，接受前人的技术经验，运用现代仪器进行测试运用现代仪器进行测试二、配方设计的原则二、配方设计的原则配方设计的目的：配方设计的目的：优质高产，物美价廉优质高产，物美价廉原则：原则： 使产品性能满足使用的要求或给定的指标。使产品性能满足使用的要求或给定的指标。 在保证满足使用性能或给定的指标的情况在保证满足使用性能或给定的指标的情况下，尽量节约原材料和降低成本；或者在不提高下，尽量节约原材料和降低成本；或者在不提高产品成本的情况下提高产品的质量。产品
5、成本的情况下提高产品的质量。 要使胶料适合于混炼、压延、挤出、硫化等工要使胶料适合于混炼、压延、挤出、硫化等工艺操作以及有利于提高设备的利用率。艺操作以及有利于提高设备的利用率。 要考虑产品各部位不同胶料的整体配合，使要考虑产品各部位不同胶料的整体配合，使各部件胶料在硫化速度和硫化胶性能上达到协调。各部件胶料在硫化速度和硫化胶性能上达到协调。例如对于例如对于轮胎制品轮胎制品 、胶鞋胶鞋 在保证质量的前提下，应尽可能地简化配方。在保证质量的前提下，应尽可能地简化配方。 轮胎：轮胎： 1胎冠：耐磨胎冠：耐磨2胎侧：耐屈挠，耐热，耐臭氧胎侧：耐屈挠，耐热，耐臭氧整个胎面：耐磨，耐老化整个胎面：耐磨，
6、耐老化3胎体胶：弹性好，有一定的定伸应力，生热小，胎体胶：弹性好，有一定的定伸应力，生热小， 有很好的流动性及粘着性，能承受变形。有很好的流动性及粘着性，能承受变形。4缓冲层：弹性好，反冲性等缓冲层：弹性好，反冲性等5内胎：耐屈挠，生热小内胎：耐屈挠，生热小三、橡胶配方设计的形式三、橡胶配方设计的形式1.基础配方设计基础配方设计2.性能配方设计性能配方设计3.实用配方设计实用配方设计四、配方设计的基本程序四、配方设计的基本程序 1.确定胶料的技术要求确定胶料的技术要求 胶料的技术要求包括：胶料的技术要求包括： 产品用途、使用部位及应起的作用；产品具体使用条件，产品用途、使用部位及应起的作用；产
7、品具体使用条件，包括工作温度范围、工作压力、工作周期、频率及使用包括工作温度范围、工作压力、工作周期、频率及使用寿命等；胶料的工艺性能等。寿命等；胶料的工艺性能等。2收集技术资料收集技术资料 主要是了解前人或有关单位对同类产品或类似产品所作主要是了解前人或有关单位对同类产品或类似产品所作过的配方试验情况，技术经验。收集有关同类产品或类似产过的配方试验情况，技术经验。收集有关同类产品或类似产品研试技术，为进行配方设计时作参考。品研试技术，为进行配方设计时作参考。 3制订基本配方和性能试验项目制订基本配方和性能试验项目基本试验基本试验配方的制订配方的制订 确定性能确定性能试验项目试验项目 确定生胶
8、的品种和用量确定生胶的品种和用量 确定硫化体系确定硫化体系 确定补强填充剂确定补强填充剂 确定软化增塑剂确定软化增塑剂 确定防老剂确定防老剂 确定其他专用配合剂确定其他专用配合剂 加工性能加工性能 物机性能物机性能 使用性能使用性能 其他性能：视产品而定其他性能：视产品而定4进行试验并选取最佳配方（试验室进行）进行试验并选取最佳配方（试验室进行） 塑炼塑炼 混炼混炼 制成硫化胶试样制成硫化胶试样 性能测试性能测试 数据整理数据整理 对比，取舍对比，取舍 初选最佳配方初选最佳配方5复试并扩大中试（车间中进行）复试并扩大中试（车间中进行） 试验配方试验配方复试复试3-5次次车间规模车间规模试验试验
9、检验胶料的工艺性能、检验胶料的工艺性能、硫化胶的物机性能硫化胶的物机性能和成品的机床性能和成品的机床性能初步确定初步确定最佳工艺条件最佳工艺条件6确定完整的生产配方确定完整的生产配方生产配方内容包括：生产配方内容包括：配方组分、用量，胶料性能指标（指胶料的名称，配方组分、用量，胶料性能指标（指胶料的名称，代号，用途），工艺条件（主要指塑混炼条件，代号，用途），工艺条件（主要指塑混炼条件，硫化条件）及检验方法等整套资料。硫化条件）及检验方法等整套资料。以上配方设计程序可示意于下图以上配方设计程序可示意于下图调查研究收集技术资料调查研究收集技术资料原材料性能分析原材料性能分析制品的使用分析制品的使
10、用分析加工工艺分析加工工艺分析制订基本配方和性能试验项目制订基本配方和性能试验项目 试试 验验 室室 研研 究究 分分 析析选选 取取 最最 佳佳 配配 方方复复 试试 并并 扩扩 大大 中中 试试确定完整的生产配方确定完整的生产配方 五、橡胶配方的组成及表示方法五、橡胶配方的组成及表示方法1.橡胶配方的组成橡胶配方的组成 橡胶配方橡胶配方简单地说就是一份生胶和简单地说就是一份生胶和各种配合剂用量的配比表。各种配合剂用量的配比表。 生产上的橡胶配方包含：胶料的生产上的橡胶配方包含：胶料的名称代号及用途，生胶及各种配合剂名称代号及用途，生胶及各种配合剂的用量、含胶率，比重、成本及胶料的用量、含胶
11、率，比重、成本及胶料的物机性能等。的物机性能等。 2.配方的配方的表示方法表示方法 以质量份数来表示的配方（基本配方）以质量份数来表示的配方（基本配方） 以生胶的质量为以生胶的质量为100份，其它配合剂用量份，其它配合剂用量相应地以质量份数来表示相应地以质量份数来表示 。以质量百分数来表示的配方以质量百分数来表示的配方(质量百分比配方）质量百分比配方） 以胶料总质量为以胶料总质量为100，生胶及各种配合剂，生胶及各种配合剂用量均以质量百分数来表示。用量均以质量百分数来表示。 以体积百分数来表示的配方（体积百分比配方）以体积百分数来表示的配方（体积百分比配方） 以胶料的总体积为以胶料的总体积为1
12、00，生胶及各种配合，生胶及各种配合剂的含量均以体积百分数来表示。剂的含量均以体积百分数来表示。 质量配方（生产配方、实用配方）质量配方（生产配方、实用配方） 取胶料的总质量等于炼胶机的容量，生胶及取胶料的总质量等于炼胶机的容量，生胶及配合剂的含量分别以配合剂的含量分别以Kg来表示来表示 3.换算关系换算关系 质量百分数质量百分数 配方组分质量百分数配方组分质量百分数= 100% 体积百分数体积百分数 配方组分体积配方组分体积=基本配方中组分的质量份数基本配方中组分的质量份数/该组分的密度该组分的密度 配方组分体积百分数配方组分体积百分数= 100% 生产配方生产配方 换算系数换算系数=炼胶机
13、的容量（炼胶机的容量（Kg）/基本配方总质量份数基本配方总质量份数 配方组分生产配方配方组分生产配方=基本配方中组分的质量份数基本配方中组分的质量份数换算系数换算系数基本配方中组分的质量份数基本配方中组分的质量份数基本配方总质量份数基本配方总质量份数配方组分体积配方组分体积配方胶料总体积配方胶料总体积在实际生产中，有些配合剂往往以母炼胶或膏剂的形在实际生产中，有些配合剂往往以母炼胶或膏剂的形式加入，因此使用母炼胶或膏剂的配方应进行换算。式加入，因此使用母炼胶或膏剂的配方应进行换算。例如，现有如下配方：例如，现有如下配方：天然橡胶天然橡胶 100.00 硬脂酸硬脂酸 3.00 硫黄硫黄 2.75
14、防防A 1.00 促促M 0.75 硬质炭黑硬质炭黑 45.00氧化锌氧化锌 5.00 合计合计 157.50若其中促进剂若其中促进剂M以母炼胶的形式加入，以母炼胶的形式加入，M母炼胶的配方母炼胶的配方为：为： 天然橡胶天然橡胶 90.00 促促M 10.00 合计合计 100.00原配方应作如下修改：原配方应作如下修改： 天然橡胶天然橡胶 93.25 硬脂酸硬脂酸 3.00 硫黄硫黄 2.75 防防A 1.00 促促M 7.50 硬质炭黑硬质炭黑 45.00 氧化锌氧化锌 5.00 合计合计 157.50六、橡胶配方试验设计方法六、橡胶配方试验设计方法优选法：适用于单因子或双因子试验优选法：
15、适用于单因子或双因子试验 拉丁方法：适用于多因子试验拉丁方法：适用于多因子试验 等高线法：适用于三因子以下试验，等高线法：适用于三因子以下试验， 正交试验法：适用于多因子试验正交试验法：适用于多因子试验 回归分析法：能研究变量与性能之间特殊关系回归分析法：能研究变量与性能之间特殊关系并计算并计算第二节第二节 橡胶配方设计原理橡胶配方设计原理一、取得工艺性能的配方设计原理一、取得工艺性能的配方设计原理可塑度（粘度）可塑度（粘度） 混炼性混炼性焦烧性焦烧性 喷霜喷霜 压延、挤出压延、挤出粘着性粘着性二、取得硫化胶性能的配方设计原理二、取得硫化胶性能的配方设计原理硬度和定伸应力硬度和定伸应力 弹弹 性性 拉伸强度和拉伸强度和扯断伸长率扯断伸长率 撕裂强度撕裂强度 耐磨性耐磨性 耐疲劳性耐疲劳性 拉伸强度达拉伸强度达15MPa 的配方：的配方：NR 100 SBR 100 BR 100 S 3 S 1.8 S 1.5 ZnO 5 ZnO 3 ZnO 3 硬脂酸硬脂酸 0.5 硬脂酸硬脂酸 1 硬脂酸硬脂酸 1.5 促促M 0.7 促促CZ 1.2 促促CZ 1 HAF 50 HAF 50 石油系软化剂石油系软化剂 10
