1、 什么叫配方設(shè)計(jì)，有何意義
根據(jù)
橡膠制品的性能要求，合理地選用原料，并制定各種原材料，用量配比表，這個(gè)過(guò)程叫
做配方設(shè)計(jì)。
配方設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括三方面，即基礎(chǔ)配方，性能配方和生產(chǎn)配方。基礎(chǔ)配方是專供研究或鑒定新膠種或新型配合劑用的，其配方組份的比例一般采用傳統(tǒng)的使用量，以便對(duì)比，并要求盡可能簡(jiǎn)單。性能配方是為了達(dá)到某種特性要求進(jìn)行的，其目的是為了滿足產(chǎn)品性能的要求以及工藝上的要求，提高某方面的特性及探索新的特性配合劑等。生產(chǎn)配方是在前面硬實(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件所作的實(shí)用投產(chǎn)配方。
配方設(shè)計(jì)是
橡膠制品生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其意在于：1）它是橡膠制品制品生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要技術(shù)依據(jù)；2）它對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有決定的影響；3）它對(duì)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)成本也有決定性的影響。
2、 配方設(shè)計(jì)的目的是什么？要搞好配方設(shè)計(jì)應(yīng)具有哪些知識(shí)。
配方設(shè)計(jì)的目的是尋找各種配合組份的最宜配比組合，使膠料的性能、成本和工藝可能
性三方面取得最佳的綜合平衡。使產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
在
橡膠制品中所使用的原材料有上千種之多，當(dāng)它們配合在一起時(shí)，尤其在加工過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的物理或化學(xué)的變化。這些變化會(huì)直接影響制品的性能和使用壽命。任何一個(gè)配方工作人員要設(shè)計(jì)一個(gè)好的膠料配方，找出一種最適宜的各種原材料的配比組合，必須充分運(yùn)用其掌握的各種知識(shí)，并付出大量的勞動(dòng)才能達(dá)到。由于配方設(shè)計(jì)是一件頗為復(fù)雜的技術(shù)工作，因此配方設(shè)計(jì)人員必須掌握以下知識(shí)：生膠和原材料的特性及各種物理的，化學(xué)的反應(yīng)的知識(shí)；生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)方法，生產(chǎn)原理的知識(shí)；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及使用條件的知識(shí)，國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的知識(shí)，以及原材料的來(lái)源，價(jià)格的知識(shí)等。
3、 配方設(shè)計(jì)的原則
為了達(dá)到配方設(shè)計(jì)的目的，通常在進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)掌握以下原則：
1） 要使產(chǎn)品性能滿足使用的要求或給定的指標(biāo)。
2） 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；或在不提
高產(chǎn)品成本的情況下提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
3） 要使膠料適合于混煉，壓延，壓出，硫化工藝操作以及有利于提高設(shè)備的生產(chǎn)率。
4） 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上和硫化膠性能
上達(dá)到協(xié)調(diào)。例如：對(duì)輪胎制品來(lái)說(shuō)，要使胎面和緩沖面，簾布面的硫化速度相配合，使外層一致過(guò)硫而內(nèi)層不致欠硫，而且要使定伸強(qiáng)度性能從胎面至簾布層逐漸過(guò)渡。
5） 盡量避免有毒原材料，減少污染。同時(shí)要盡可能簡(jiǎn)化配方。
4、 如何鑒定膠料配方的好壞
一個(gè)膠料配方是否合理，在半成品狀態(tài)主要看工藝性能。所謂工藝性能，通常是指膠料
在設(shè)備上操作時(shí)的綜合加工性能，最主要的有可塑度，粘度，均一性，收縮率等。對(duì)于成品來(lái)說(shuō)，則主要表現(xiàn)在使用壽命和成本高低上。膠料的苣性能和制品使用性能，可以通過(guò)試驗(yàn)室測(cè)定，并從測(cè)試數(shù)據(jù)上作出判斷。鑒定膠料配方的物理指標(biāo)通常有如下幾項(xiàng)。
1) 可塑性或門(mén)尼粘度 （無(wú)名數(shù)）
2) 門(mén)尼焦燒時(shí)間 （分）
3) 硫化特性（T10、T90） （分）
4) 扯斷強(qiáng)度 [MPa（公斤/厘米2）]
5) 300%定伸強(qiáng)度 [MPa（公斤/厘米2）]
6) 伸長(zhǎng)率 （%）
7) 永久變形 （%）
8) 硬度 （邵氏、度）
9) 老化系數(shù) （無(wú)名數(shù)）
10) 回彈率 （%）
11) 撕裂強(qiáng)度 [KN/m（公斤/cm）]
12) 耐磨耗 （CC/1.61KM）
13) 壓縮變形（%）和壓縮生熱 （℃）
14) 屈撓龜裂 （裂口等級(jí)/屈撓次數(shù)）
15) 其他：如耐油性，耐磨性，粘著性等。
其中1-3項(xiàng)是對(duì)膠料加工性能的測(cè)試，從硫化特性一項(xiàng)中還要定出最宜硫化時(shí)間。
4-11項(xiàng)是對(duì)各種膠料通用的測(cè)試指標(biāo)，是作為各種膠料的最基本性能反指標(biāo)。
12-15項(xiàng)是特種性能指標(biāo)，視產(chǎn)品的類型而定。
5、 進(jìn)行配方設(shè)計(jì)的程序
具體設(shè)計(jì)膠料配方時(shí)，一般按下述程序進(jìn)行。
1） 確實(shí)膠料的技術(shù)要求，通過(guò)調(diào)查研究，明確產(chǎn)品技術(shù)要求，然后根據(jù)要求制定產(chǎn)品
的性能指標(biāo)。著重了解產(chǎn)品的使用條件，如使用溫度、壓力、接觸介質(zhì)，使用負(fù)荷，使用壽命及膠料在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中所起的作用等。
2） 收集技術(shù)資料，主要了解同類產(chǎn)品或類似產(chǎn)品所做過(guò)的配方試驗(yàn)情況，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，
收集技術(shù)資料作為配方設(shè)計(jì)時(shí)參考。
3） 制訂基本配方和性能試驗(yàn)項(xiàng)目，技術(shù)要求確定之后，就要制定配方設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案。
一般先訂出一系列平行方案，再根據(jù)各方案制訂出基本試驗(yàn)配方和變量試驗(yàn)范圍。制定基本試驗(yàn)配方時(shí)，首先考慮生膠，硫化劑，促進(jìn)劑，活性劑，補(bǔ)強(qiáng)劑，軟化劑，防老劑等一般膠料必須的成分，其次根據(jù)各種具體要求來(lái)適當(dāng)選用填充劑，顏料，其他配合劑，配合劑品種和變更范圍可利用數(shù)學(xué)方法如優(yōu)法，等高線圖解法，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)法，可減少試驗(yàn)次數(shù)，獲得最佳配比。
膠料性能試驗(yàn)項(xiàng)目主要有：強(qiáng)伸性能，永久變形，硬度，回彈性，抗撕裂，熱老化等，從加工性考慮有可塑性，焦燒，硫化特性等項(xiàng)目，根據(jù)使用性能，還可選做生熱性，疲勞，耐熱，耐臭氧老化，粘著力等。
4）進(jìn)行試驗(yàn)并選取得最佳配方，基本配方制訂好后，就可按照它進(jìn)行試驗(yàn)室的小配合試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)，先將配制的膠料硫化成各種標(biāo)準(zhǔn)試樣，然后按所制訂的試驗(yàn)項(xiàng)目逐一進(jìn)行測(cè)試并記錄試驗(yàn)結(jié)果。再進(jìn)行對(duì)比取舍，從中選出綜合平衡性能最好的配方。
5）復(fù)試和擴(kuò)大中試，選取的試驗(yàn)配方一般再?gòu)?fù)試次數(shù)如其性能穩(wěn)定合格，則進(jìn)行擴(kuò)大試即車間規(guī)模的試驗(yàn)，并試制成具體產(chǎn)品。從試中可以確定成品的性能及最宜的工藝條件。
6）確定生產(chǎn)配方，經(jīng)上述程序，對(duì)選定配方逐步修正到適合車間生產(chǎn)條件為止，最后即可把配方及工藝條件確定下來(lái)作為生產(chǎn)配方。生產(chǎn)配方包括配方組份、用量、膠料性能指標(biāo)，工藝條件（即塑煉、混煉、硫化等條件）等整理資料。
6、基本配方中原材料是如何進(jìn)行選擇的
原材料選用恰當(dāng)與否是配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。配方人員應(yīng)掌握各種原材料的理化性能，資源供應(yīng)及價(jià)格成本情況。確定基本配方中配方組份與用量可按下列步驟進(jìn)行。
1） 確定生膠的品種：根據(jù)主要性能指標(biāo)確定生膠種類（單用或并用）
2） 確定硫化體系：根據(jù)生膠的類型，施工要求及產(chǎn)品性能確定。
3） 確定補(bǔ)強(qiáng)劑填充劑的種類與用量：根據(jù)膠料性能，比重，成本及含膠率確定。
4） 確定軟化劑增塑劑的品種和用量：根據(jù)膠種，填料種類，膠料性能加工條件確定。
5） 確定防老劑品種與用量，根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境的條件來(lái)確定。
6） 確定其化專用配合劑，根據(jù)產(chǎn)品的特性要求。
7、
橡膠制品配方的表示方法
同一個(gè)橡膠制品配方，根據(jù)不同部門(mén)的需要可用不同形式來(lái)表示，表示方法常有下列四種：
1） 重量份配方，是以重量份數(shù)表示的配方。即以生膠的重量為100份，其他配合劑用
量都相應(yīng)地以凈量份數(shù)表示。這種形式是最基本的表示形式，故又稱為基本配方，常在生產(chǎn)上和實(shí)驗(yàn)室使用。
2） 重量百分?jǐn)?shù)配方，以膠料總重量為100，生膠及各種配合劑用量都以重量百分?jǐn)?shù)表
示。這種配方可以從基本配方中算出。
3）體積百分?jǐn)?shù)配方，以膠料的總體積為100，生膠及各種配合劑的用量都以體積百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。這種配方可以從基本配方算出。
4）生產(chǎn)配方，是符合生產(chǎn)上用的重量配方。它是取膠料的總重量等于煉膠機(jī)的用量，生膠及配合劑的含量分別以公斤數(shù)來(lái)表示。這種配方也是以基本配方算得。
8、四種配方形式的作用
四種配方形式以第一種為普遍，在進(jìn)行配方設(shè)計(jì)時(shí)，首先制定出這種基本配方形式，在生產(chǎn)上和試驗(yàn)室都常采用，其他三種形式都是以這種形式換算出來(lái)。重量百分?jǐn)?shù)配方和體積百分?jǐn)?shù)配方都很有實(shí)用意義，顯示了膠料中生膠的和各種配合劑的重量或體積百分?jǐn)?shù)含量，大多數(shù)制品的生產(chǎn)，都是以重量或體積來(lái)計(jì)算其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，所以可以利用這兩種配方形式對(duì)成品或半成品進(jìn)行成本核算及比較原材料的消耗。生產(chǎn)配方由于配方膠料的總重量與煉膠機(jī)的容量是一致的，而且各組份又是以公斤為單位，便于工人稱量配合，所以是生產(chǎn)中實(shí)際使用的配方形式。生產(chǎn)配方中還包含較祥細(xì)的內(nèi)容，其中包括：膠料的名稱、代號(hào)，膠料的物理機(jī)械性能，快檢標(biāo)準(zhǔn)及工藝要點(diǎn)等，因而它是生產(chǎn)過(guò)程中的重要依據(jù)。
9、橡膠制品配方形式的換算及其計(jì)算
在四種配方中，第二、第三、四種是從基本配方換算得來(lái)的。其換算方法如下：
1） 重量百分?jǐn)?shù)的換算：
這種換算是求基本配方中各成分的重量百分?jǐn)?shù)。換算時(shí)用最基本配方的的總份數(shù)去除每一組份的重量份數(shù)再乘以100即可。公式如下：
基本配方中組分重量份數(shù)
配方組分重量百分?jǐn)?shù)= ×100
基本配方總重量份數(shù)
2） 體積百分的換算：
計(jì)算體積百分?jǐn)?shù)，首先要在原材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中查出膠料各種組份的比重，（見(jiàn)后附表），再用比重除該組份的重量，即得該組分的體積，
基本配方組分的重量份數(shù)
配方組分體積=
該組分的比重
然后將各組分的體積加起來(lái)求出總體積，再按下公式即可求出體積百分?jǐn)?shù)配方
基本配方中組分的體積
配方組分體積百分?jǐn)?shù)= ×100
基本配方的總體積
3） 生產(chǎn)配方的換算：
計(jì)算生產(chǎn)配方時(shí)首先根據(jù)技術(shù)條件規(guī)定的容量確定每車混煉膠的重量即煉膠機(jī)一次
容量，然后用基本配方的總重量份去除煉膠機(jī)的一次容量即可得出換算系數(shù)：
煉膠機(jī)一次容量（kg）
換算系數(shù)=
基本配方的總重量份
（注：開(kāi)煉機(jī)一次裝膠容量V=0.042DLd 英制
V=0.0065DLd 公制
式中：V—容量（kg） D—輥筒直徑 吋或厘米
L—輥筒長(zhǎng)度 吋或厘米。 d—膠料比重
密煉機(jī)一次裝膠重量=密煉機(jī)的總?cè)莘e×f
f—為填充系數(shù)，一般在0.48-0.75之間）
然后用換算系數(shù)去乘基本配方中各種配合劑的重量份數(shù)，即得出生產(chǎn)配方各組分的重量，生產(chǎn)配方各組分的重量=基本配方各組分的重量份×換算系數(shù)。
10、膠料的比重和含膠率及計(jì)算
膠料的比重是一項(xiàng)重量的技術(shù)指標(biāo)，利用膠料的比重可初步估計(jì)橡膠制品的膠型和質(zhì)量；計(jì)算膠料的重量和體積；控制膠料的混煉的均勻程度，檢查膠料有否漏加或錯(cuò)加原料；核算膠料配方成本等。在配方設(shè)計(jì)中膠料的比重是由各組分的比重計(jì)算出來(lái)的，首先由各組分的比重算出各組分的體積，再將組份的體積相加得出膠料總體積，然后用總體積去除基本配方的總重量，即得膠料的計(jì)算比重
基本配方的總重量份
膠料的比重=
總體積
但這樣算出來(lái)的結(jié)果實(shí)際上是未硫化膠料的計(jì)算比重，硫化膠比重計(jì)算比重要稍大些，因?yàn)榱蚧螅蚧堑捏w積大約縮小到原來(lái)的四分之一，因此精確的計(jì)算應(yīng)把硫磺的比重當(dāng)作“8”，但對(duì)一般軟質(zhì)膠來(lái)說(shuō)，由于硫磺用量較小，可以忽略不計(jì)。
膠料的含膠率在橡膠制品配方中是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，它對(duì)制品的性能，膠料加工工藝性能，制品的成本都具有很大的影響，對(duì)于各個(gè)不同制品，都要適當(dāng)?shù)乜刂坪z率，不能過(guò)大或過(guò)小。
膠料的含膠率是用配方中生膠的重量除以膠料的總重量，也就是重量百分?jǐn)?shù)形式中的生膠的百分?jǐn)?shù)。
生膠的重量
含膠率= ×100
膠料總量
