[材料科学]橡胶配方设计基础.ppt

* 配方2的密度： ρ2=∑mi/∑Vi=214.5/161.28=1.330(g/cm3) 配方2单位质量成本: Pm=∑(Pi×mi)/ ∑mi=2376.7/214.5=11.080（元/kg） 配方2单位体积成本： Pv2=Pm× ρ=11.080 ×1.330=14.736（元/L） 配方2制作制品的体积： V2=V1=m/ ρ=1200/1.147=1046.2（cm3） 制品胶料成本： P胶2=Pv2×V2=14.736×1.0462=15.42（元） 配方2的炼胶成本：P炼胶2=1.0462×1.330×1.2=1.67（元） 配方2硫化成本：P硫化2=（5/60）×10=0.83（元） 总成本：P总2= P胶2+ P炼胶2+ P硫化2=17.92（元） 每件制品的利润：R2=P价格—P总2= 21.6-17.92=3.68(元) * 总结： （1）配方中加入填料均可降低胶料成本，但不一定降低总成本。加入填料后，合格率下降，硫化时间延长，炼胶成本增大。 （2）如产品按质量计价，配方中加入密度大的填料成本低；如按件计价，加入密度小的填料成本低。 （3）加入填料，会牺牲制品的性能。 （4）不加填料，加快硫化速度或胶料流动性，虽然胶料成本略有增加，但可降低炼胶成本和硫化成本，提高效益。 （5）中低档及小制品采用加填料降成本；高档大型制品要多考虑制品合格率和工艺成本。 * 价值工程：以最低的成本可靠地实现产品必要的 功能。 价值=功能/成本 五种提高价值的途径： (1)功能不变，成本降低； (2)成本不变，提高性能； (3)功能提高，成本降低； (4)成本略有提高，功能大幅度提高； (5)功能略有降低，成本大幅度下降。 低成本配方设计要点： （1）降低生胶成本是降低胶料成本最有效的途径 选用价格便宜、密度低、可填充量大的生胶；生胶并用；橡塑共混；再生胶及胶粉的使用；边角料及返回胶的使用（注意比例）；生胶替代（如用IR替代NR、ENR替代IIR等）。 （2）加入填料是降成本另一重要途径 增加炭黑与油的用量；用表面活化改性的碳酸钙、陶土、高岭土部分取代炭黑或白炭黑；加入价格低廉的填料如轻钙、滑石粉、云母粉、石英粉、活性硅粉等。 （3）适当加快硫化速度可降低生产成本 促进剂并用；适当增加促进剂用量；适当提高温度 全面实验法 实验安排见下表，其实验点分布见图2。 图2 全面实验法的实验点分布 共有33=27次实验，即立方体上的27个节点。 全面试验：可以分析各因素的效应 ，交互作用，也可选出最优水平组合。但全面试验包含的水平组合数较多，工作量大 ，在有些情况下无法完成 。 若试验的主要目的是寻求最优水平组合，则 可利用正交表来设计安排试验。 正交设计就是从全面试验点（水平组合）中挑选出有代表性的部分试验点（水平组合）来进行试验。 利用正交表L9(34)从27个试验点中挑选出来的9个试验点。即： (1)A1B1C1 (2)A2B1C2 (3)A3B1C3 (4)A1B2C2 (5)A2B2C3 (6)A3B2C1 (7)A1B3C3 (8)A2B3C1 (9)A3B3C2 保证了A因素的每个水平与B因素、C因素的各个水平在试验中各搭配一次 。对于A、B、C 3个因素来说，是在27个全面试验点中选择9个试验点 ，仅 是全面试验的 三分之一。 图1 正交表安排实验时实验点分布 L9(34) 正交表安排实验，只需作9次。 从图中可以看到 ，9个试验点在选优区中分布是均衡的，在立方体的每个平面上 ，都恰是3个试验点；在立方体的每条线上也恰有一个试验点。 9个试验点均衡地分布于整个立方体内 ，有很强的代表性 运用正交试验设计法可以较好的解决在多因素试验中的几个比较典型的问题： ⑴ 对性能指标的影响，哪个因素重要，哪个因素不重要 ⑵ 每个因素中以哪个水平为好？ ⑶ 各因素以哪种水平搭配起来对性能指标较好？ 正交实验法的优点有： 实验点代表性强，实验次数少； (2) 不需做重复实验，就可以估计实验误差； (3) 可以分清因素的主次； (4) 可以使用数理统计的方法处理实验结果。 * 2. 正交表的表示： 正交表是试验设计法中合理安排试验并对数据进行统计分析的主要工具。常用的正交表有： L4（23），L8（27），L12（211），L16（215）， L20（219），L32（231），L8（4×23）， L16（42