橡胶配方设计,如何将基本配方转换为其他配方?

将基本配方转换为生产配方是配方设计者的一项基本工作内容,由于炼胶设备的种类、规格较多,即在不同企业中不同设备的炼胶容量较多,因而一个基本配方可以转化为多个生产配方。

橡胶配方的换算

如果你不知道橡胶配方的4种表现形式,你可以看一下这篇文章<橡胶制品配方的4种形式>.

这篇文章详细介绍了橡胶制品配方的4个表现形式:体积配方、质量配方、基本配方、生产配方.

那么全部都以基本配方进行转换,基本配方转换成生产配方、基本配方转换为质量分数配方、基本配方转换为体积分数配方、生产配方转换为基本配方

1.基本配方转化为生产配方

要转化生产配方首先确定炼胶容量是多少.

确定炼胶机容量有多种方法,可查阅设备的基本参数、用有关经验公式计算,但由于每一规格炼胶机的容量是一个范围,还须依据橡胶种类、胶料的特性来确定. 生热大的胶料,如丁晴橡胶、氟橡胶宜取低容量。

基本配方转化为生产配方,实际也就是确定已知炼胶容量胶料中各种原材料的含量,而各种原材料组合配比是由基本配方确定的.

Q1:炼胶机的容量为100kg,基本配方转化为生产配方,就是问这100kg胶料中橡胶、配合剂有多少?

A: 转化公式为:M1 = m * K1, K1 = Q/∑m

  • M1 是生产配方中橡胶、配合剂的用量, KG;
  • m 是 基本配方中橡胶、配合剂的用量, 份;
  • K1是基本配方转化生产配方的换算系数;
  • Q 是炼胶机的容量,KG;
  • ∑m 是基本配方的总量.

假设基本配方的总量为156份,转化为炼胶容量为78kg的生产配方时,各组分的变化表现如下

原材料名称 基本配方(m)/份 换算系数k1 生产配方(M)/kg
NR 100 0.5 50
硫磺S 3 0.5 1.5
促进剂M 1 0.5 0.5
氧化锌 5 0.5 2.5
硬脂酸 1 0.5 0.5
防老剂A 1 0.5 0.5
HAF 45 0.5 22.5
合计 156   78

在实际生产中,有些配合剂往往以母炼胶或膏剂的形式进行混炼,因此使用母炼胶或膏剂的配方应进行换算.

上述基本配方中促进剂M以母炼胶的形式加入,M母炼胶的配方如下:

原材料名称 用量/份
NR 100
促进剂M 20
原材料名称 用量/份
氧化锌 5
合计 125

M母炼胶配方中M的含量为母炼胶总理的20/125,而原基本配方中M用量为1份,所需M母炼胶就是:

1/x = 20/125

X = 6.25 即6.25份M母炼胶中含有促进剂M为一份,其余5.25份为天然胶和氧化锌 含量分别为:

NR含量 = 6.25 * 100 / 125 = 5(份)

氧化锌含量 = 6.25 * 5 / 125 = 0.25(份)

则基本配方中的NR用量 = 100 – 5 = 95(份);

氧化锌用量 = 5 – 0.25 = 4.75(份)

因此,原基本配方和生产配方可以修改为如下:基本配方转化生产配方计算表

原材料名称 基本配方(m)/份 换算系数K1 生产配方(M)/KG
NR 95 0.5 47.5
硫磺 3 0.5 1.5
促进剂M母胶 6.25 0.5 3.125
氧化锌 4.75 0.5 2.375
硬脂酸 1 0.5 0.5
防老剂A 1 0.5 0.5
HAF 45 0.5 22.5
合计 156   78

也可以依据转化后的生产配方来计算

生产配方中促进剂M的用量为0.5kg,则所需M母炼胶为:

0.5/x = 20/125

x = 3.125kg, 即3.125kg母炼胶中含有促进剂M为0.5kg,其余2.6225kg为天然胶和氧化锌,含量分别为:

NR含量为3.125*100/125 = 2.5kg

氧化锌含量为3.125 * 5 /125 = 0.125kg

则生产配方中的NR用量为50-2.5=4.75kg;

氧化锌用量为2.5 – 0.125 = 2.375kg

如果配方有两个或两个以上配合剂以母胶形式则可以按上述进行推算

通过上面的计算也提醒我们在设计母胶配方时,注意母胶配方中的材料必须是基本配方中所有的,再有就是母胶配方中材料的用量有一限度,即折算后的量不能超过基本配方中的用量.

2.基本配方转化为质量分数配方

基本配方转化质量分数配方就是计算基本配方中各种材料的质量百分比含量,计算公式为:

M2 = m/∑m * 100 = m * 100 /∑m

公式中M2——质量分数配方中橡胶、配合剂的量.也可以认为转化为炼胶容量为100的生产配方,计算公式为:

M2 = m * K2

K2 = 100 / ∑m

公式中, K2——基本配方转化为质量分数配方的转换系数

其实上面2个公式的本质都是一样的.

基本配方转化为质量分数配方的计算表如下.其中K2 = 100/156 = 0.6410256

原材料名称 基本配方(m)/份 换算系数K2 质量分数配方%
NR 100 0.6410256 64.10
硫磺 3 0.6410256 1.92
促进剂M母胶 1 0.6410256 0.64
氧化锌 5 0.6410256 3.21
硬脂酸 1 0.6410256 0.64
防老剂A 1 0.6410256 0.64
HAF 45 0.6410256 28.85
合计 156    

3.基本配方转化为体积分数配方

由于基本配方是质量份而体积分数配方是体积比,因此要将基本配方转化为体积分数配方首先是将质量份转化为体积份

这就要知道各种橡胶和配合剂的密度,转化公式为:

M3 = m/p * K3

K3 = 100 / ∑(m/p)

K3 ——基本配方转化为体积分数配方的转换系数;

p——橡胶或配合剂的密度。

上述基本配方转化为体积分数配方的计算过程如下:

原材料名称 基本配方(m)/份 密度p 体积份(m/p) 换算系数K3 体积分数配方/%
NR 100 0.92 108.70 0.720565 78.32
硫磺S 3 2 1.50 0.720565 1.08
促进剂M母胶 1 1.52 0.66 0.720565 0.47
氧化锌 5 5.57 0.90 0.720565 0.65
硬脂酸 1 0.85 1.18 0.720565 0.85
防老剂A 1 1.17 0.85 0.720565 0.62
HAF 45 1.8 25.00 0.720565 18.01
合计 156   138.78   100

4.生产配方转化为基本配方

生产配方转化为基本配方时,先要将各材料单位统一为一个质量单位如(kg、g等),再进行转化

依据基本配方中生胶的总用量一定是100质量份的特点,可以理解为此配方的转化即是将生产配方中生胶总量放大或缩小为100,同样其他配合剂也要相应地放大或缩小同样比例

计算公式为:

m = M1 * K4

K4 = 100 / ∑M

K4——生产配方转化基本配方的转换系数;

∑M——生产配方中生胶的总用量

将下列生产配方转化为基本配方,先将生产配方的单位统一为质量g,也可以是kg,则有2个转换系数:

K4-1 = 100/8000 = 0.125

K4-2 = 100/8 = 12.5

原材料名称 生产配方 统一后生产配方1/g 转换系数 基本配方/份
NR 5kg 5000 0.0125 62.5
SBR 3kg 3000 0.0125 37.5
硫黄 200g 200 0.0125 2.5
促进剂M母胶 150g 150 0.0125 1.875
氧化锌 400g 400 0.0125 5
硬脂酸 160g 160 0.0125 2
防老剂A 150g 150 0.0125 1.875
HAF 6kg 6000 0.0125 75
合计   15060   188.25

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