第二章 配方设计

1、橡胶加工工艺原理橡胶加工工艺原理 配方设计配方设计 一、概述一、概述 1、配方设计、配方设计 ：根据制品的：根据制品的性能要求性能要求，合理地，合理地 选用选用原材料原材料，制订各种原材料，制订各种原材料用量配比用量配比表，表， 这个过程叫配方设计。这个过程叫配方设计。 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是橡胶制品生产过程中的重要技术技术依据；依据； 对对产品质量产品质量有决定性的影响；有决定性的影响； 。 3、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 橡胶工业所使用的橡胶工业所使用的生胶和原材料生胶和原材料的的特性特性及及物物 理化学反应理化学反应的

2、知识。的知识。 生产生产设备设备、生产、生产方法方法及及原理原理的知识。的知识。 产品产品结构结构及及使用条件使用条件的知识。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。 等。等。 4、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、配方设计的特点二、配方设计的特点 1.橡胶配方的组成是橡胶配方的组成是的；的； 2.橡胶配方设计是橡胶配方设计是不等的试验问题；不等的试验问题； 3.橡胶配方中橡胶配方中有复杂的有复杂的作用；作用； 4.有时对橡胶有时对橡胶实施有重要作用

3、；实施有重要作用； 5.橡胶配方试验中橡胶配方试验中； 6.配方配方与与相结合。相结合。 三、配方设计的原则三、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 使产品性能满足使产品性能满足使用的要求使用的要求或或给定的指标给定的指标。 在保证满足使用性能或给定的指标的情况下，在保证满足使用性能或给定的指标的情况下， 尽量尽量节约原材料和降低成本节约原材料和降低成本；或者在不提高；或者在不提高 产品成本的情况下产品成本的情况下提高产品的质量提高产品的质量。 要使胶料适合于要使胶料适合于混炼、压延、挤出、硫化混炼、压延、挤出、硫化等等 工艺操作工艺操作以及有利

4、于提高设备的以及有利于提高设备的利用率利用率。 要考虑产品各部位不同胶料的要考虑产品各部位不同胶料的整体配合整体配合，使，使 各部件胶料在各部件胶料在硫化速度和硫化胶性能硫化速度和硫化胶性能上达到协上达到协 调。调。例如对于轮胎制品例如对于轮胎制品 、胶鞋、胶鞋； 在保证在保证质量质量的前提下，应尽可能地的前提下，应尽可能地。 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，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

5、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 四、橡胶配方设计的形式四、橡胶配方设计的形式 基础配方设计基础配方设计 性能配方设计性能配方设计 实用配方设计实用配方设计 五、配方设计的基本程序五、配方设计的基本程序 1.1.确定胶料的技术要求确定胶料的技术要求 胶料的胶料的技术要求技术要求包括：包括： 产品产品用途、使用部位用途、使用部位及及应起应起的作用；产品具的作用；产品具 体体使用条件使用条件，包括，包括工作温度范围工作温度范围、工作压力、工作压力、 工作周期、频率及使用寿命工作周期、频率及使用寿命等；胶料的等；胶料的工

6、艺工艺 性能性能等。等。 2 2收集技术资料收集技术资料 主要是了解主要是了解前人或有关单位前人或有关单位对同类产品或对同类产品或 类似产品所作过的类似产品所作过的配方试验配方试验情况，情况，技术经验技术经验。 收集有关同类产品或类似产品研试技术，为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。进行配方设计时作参考。 3 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 基本试验配方的制订：基本试验配方的制订： 确定生胶的确定生胶的品种和用量品种和用量； 确定确定硫化体系硫化体系； 确定确定补强填充剂补强填充剂； 确定确定软化增塑剂软化增塑剂； 确定确定防老剂防老剂； 确

7、定其他专用配合剂；确定其他专用配合剂； 确定性能试验项目确定性能试验项目: 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：其他性能： 4进行试验并选取最佳配方（试验室进进行试验并选取最佳配方（试验室进 行）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性能测 试试数据整理数据整理对比，取舍对比，取舍初选最佳初选最佳 配方配方 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） 试验配方复试试验配方复试3-5次次 车间规模试验车间规模试验检检 验胶料的工艺性能、硫化胶的物机性能验胶料的工艺性能、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

8、确定最佳工艺初步确定最佳工艺 条件条件 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： 配方配方组分、用量组分、用量，胶料，胶料性能指标性能指标（指胶料的名（指胶料的名 称，代号，用途），称，代号，用途），工艺条件工艺条件（主要指塑混炼（主要指塑混炼 条件，硫化条件）及检验方法等整套资料。条件，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

9、 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 六、橡胶配方的组成及表示方法六、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 橡胶配方简单地说就是一份橡胶配方简单地说就是一份生胶生胶和各种和各种配合剂配合剂用用 量的量的配比表配比表。 生产上的橡胶配方包含：生产上的橡胶配方包含： 胶料的名称代号及用途，生胶及各种配合剂的用胶料的名称代号及用途，生胶及各种配合剂的用 量、含胶率，比重、成本及胶料的物机性能等。量、含胶率，比重、成本及胶料的物机性能等。 2.配方的表示方法配方的表

10、示方法 （1）以以质量份数质量份数来表示的配方（基本配方）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，其它配合剂用量相应地以质份，其它配合剂用量相应地以质 量份数来表示量份数来表示 。 （2）以）以质量百分数质量百分数来表示的配方来表示的配方 以胶料总质量为以胶料总质量为100，生胶及各种配合剂用量均以质，生胶及各种配合剂用量均以质 量百分数来表示。量百分数来表示。 国外载重汽车轮胎胎面胶配方国外载重汽车轮胎胎面胶配方(单位：质量份单位：质量份) 原材料原材料 大型载重胎胎面胶大型载重胎胎面胶中型载重胎胎面胶中型载重胎胎面胶 胎侧胶胎侧胶 胎冠胶胎冠胶 胎面基部胎面基部 胶

11、胶 胎冠胶胎冠胶 胎面基部胎面基部 胶胶 NRNR BRBR SBRSBR 硬脂酸硬脂酸 氧化锌氧化锌 微晶蜡微晶蜡 防老剂防老剂 操作油操作油 硬质炭黑硬质炭黑 防焦剂防焦剂 促进剂促进剂 硫磺硫磺 5050 3030 2020 2 2 5 5 2 2 3 3 1111 5555 0.70.7 1.31.3 1.61.6 2020 4545 3535 2 2 5 5 2.52.5 1111 6060 0.70.7 1.21.2 1.61.6 3030 7070 2 2 3 3 2 2 3 3 1111 6060 0.70.7 1.31.3 1.81.8 4545 5555 2 2 3 3 3

12、 3 1111 6565 0.70.7 1.31.3 1.81.8 3030 7070 2 2 3 3 2 2 3 3 1212 5555 0.60.6 1.11.1 1.21.2 合计合计181.6181.6184.0184.0184.8184.8187.8187.8179.9179.9 含胶率含胶率% %55.0755.0754.3554.3554.1154.1153.2553.2555.5955.59 （3）以）以体积百分数体积百分数来表示的配方来表示的配方 以胶料的以胶料的总体积为总体积为100，生胶及各种配合剂的含量均，生胶及各种配合剂的含量均 以体积百分数来表示。以体积百分数来表示

13、。 （4）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，生胶及配合剂取胶料的总质量等于炼胶机的容量，生胶及配合剂 的含量分别以的含量分别以Kg来表示。来表示。 几种食品用橡胶制品胶料配方几种食品用橡胶制品胶料配方 原材料原材料 橡胶滤酒板橡胶滤酒板高压锅胶圈高压锅胶圈食品胶管食品胶管 食品输送带食品输送带 覆盖胶覆盖胶 食品包装食品包装 转运袋转运袋 NR(1#NR(1#标准胶标准胶) ) BRBR NBR-26NBR-26 氧化锌氧化锌 硬脂酸硬脂酸 防老剂防老剂264264 石蜡石蜡 白炭黑白炭黑 轻质碳酸钙轻质碳酸钙 硫酸钡硫酸钡 陶土陶土

14、 钛白粉钛白粉 立德粉立德粉 凡士林凡士林 DBPDBP 松香松香 促进剂促进剂TMTDTMTD 硫磺硫磺 100100 5 5 3 3 2 2 2222 4343 5050 1616 8 8 2 2 0.30.3 100100 5 5 1.51.5 2020 5050 4040 2 2 0.50.5 8080 2020 5 5 1.51.5 2.52.5 1.51.5 2020 155155 5 5 2020 2.22.2 0.20.2 100100 5 5 2.52.5 2 2 1 1 2020 36.236.2 3 3 0.30.3 100100 3.23.2 2 2 1 1 1 1 6

15、060 5 5 3.53.5 2.52.5 合合 计计251.3251.3219.0219.0312.9312.9170.0170.0178.2178.2 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

16、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 七、橡胶配方试验设计方法七、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：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 八八 橡胶配方设计原理橡胶配方设计原理 1、取得工艺性能的配方设计原理、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 2、取得硫化胶性能的配方设计原理、取得硫化胶性能的配方设计原理 硬