低成本无内胎气密层配方设计

褚遂良

一、设计目的
在不牺牲太多气密性的前提下，降低气密层配方的成本，提高效益。
二.设计分析及预计指标
. Z& o( B9 U* T5 c氯化丁基既是造成配方成本高的主要因素也是影响气密层气密性能的主要因素，因此在兼顾降低成本及气密性的基础上综合考虑。
5 D4 S3 h- O- I& _1.硫化体系 适当增加硫磺用量，提高硫化程度．这样提高了硫化胶的交联密度及致密性，可使气密层的活化能增大，使气体难以通过。
2.填充体系 此因素的影响比较复杂，但大多数情况下，加入填充剂有助于透气性减小。具有片状结构的无机填料比球形粒子填料更能有效地降低透气性能，只是对其它性能有不利影响。
8 y$ b+ A1 R( K2 K1 o3.增塑体系 加入增塑剂会增大硫化胶的透气性能。因此，气密层胶料应尽量少用增塑剂和操作油等，用量增加，透气性会显著增大。
4.杂质会造成制品内部或表面的缺陷，严重损环气密性。填充剂在胶料重要分散均匀，不能有结团现象，否则会使硫化胶的透气性能增大。
- F+ g$ F1 q8 @3 f, }: K# w4 o, _5.物 性(硫化条件148℃×30′)    指标
6 `7 Y5 Y5 J; ]扯断强度,MPa                   ≥5.0
300％定伸强度，Mpa            3.0～5.0
- F8 @& w. H) w! p& L& c8 L硬度,(邵尔A型)度              65±2
$ c& d$ H8 e3 q3 \+ v7 b扯断伸长率,％                  ≥470
撕裂强度,kn/m                  ≥26      
老化性能下降率,％              ≤10
120℃门尼焦烧，min            20～35
  Z5 k3 N& `: z! T5 F硫化仪T10  ,min               4～7
! H$ L1 D0 h' {3 c       T90  ,min              10～13
半成品性能满足车间实际使用要求为标准

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三.优选原材料
现气密层配方如下：
/ `! O7 |, t" J0 i& H, X4 }& x3 zNR  CIIR  ZnO  SA  石蜡油  促DM  促TT  促CZ  N660
20   80     5        2     10        0.4      0.2      1.1     45  
5 f4 G6 W" ]- ]- SCaCo3  40MSF  防RD  防BLE  S    合计
15               4.5         1         1           0.8   186
含胶率：53.76%；硬度：58；比重：1.15；塑性：0.40。
4 p! l0 P! X' V( c) I2 g6 X* W  N１．对象的选择
+ B7 z1 c& C9 }0 W/ S利用ABC法（以费用积累分配寻找影响成本主要因素的一种方法）对配方原材料成本进行分类，结果如下：
4 d. d" S6 G: \8 W" ^天然胶        5%
氯化丁基        78%
0 i, s4 r0 O7 u) Z生胶合计        83%
7 T6 V! [% z  p$ G8 Q9 V2 y生胶＋交联剂        85.9%
生胶＋交联剂＋操作助剂        92.8%
生胶＋交联剂＋操作助剂＋填充剂        100%
由以上数据可以看出生胶在总成本中所占的比例最大，达83%，其中氯化丁基占到78%，调整氯化丁基可显著降低成本。

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2．功能分析
' F6 u) O7 P8 z; b. w  ~气密层应具有优异的耐透气性能、耐老化和抗疲劳性能，未硫化胶具有一定的强伸性能。
3．改进方案
: D/ R: E3 F! p0 _' E1 oA（生胶）、B（硫化体系）、C（填充体系）三水平因子，忽略交互作用，决定采用L9(34)正交表，表头设计如下：
表头设计        A        B        C       
9 Z% I7 B& C* c9 F  z$ H" C) D列号                1        2        3        4
共九组试验，九组试验周期较长，优选出四组配方如下：

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配方编号         N1        N2        N3        N4
& j  v! N- A- S6 W# `  W% d原材料名称
1 J  b  y2 U- k- e4 ]' M烟片胶        50        　        70        40
丁苯胶        20        40        　        　
# \" }) ~% W5 M氯化丁基        30        60        30        60
8 {+ n4 t" S+ }氧化锌        5        5        5        3
硬脂酸        1        1        1        1
% Q) w; u; N/ W( S石蜡油        11        12        11        12
2 W2 j; h; F2 F" l促进剂 DM        0.4        0.3        1        0.4
促进剂 TT        0.3        　        0.6        　
促进剂 D        　        1        　        　
促进剂CZ        1.1        　        　        　
# ]3 W! s& N6 `; j' f/ Z炭黑 N660        50        60        50        60
7 r8 s- y2 \3 g. \  I9 b. N" v: ^$ @轻质碳酸钙        40        40        40        40
, x% c! x/ `% N! h! o6 e, aC9        5        5        5        5
防老剂 RD        1        1        1        1
1 e$ b! v/ H; m3 {防老剂 BLE        1        1        1        1
& ]' N( e8 k' n3 D/ N- R, {! z硫黄        0.8        2        0.5        1.6
/ \3 Z' K& c5 b合计：        216.6        228.3        216.1        225
7 P6 O7 v5 |8 s7 ~& V% U含胶率％        46.17         43.80         46.27         44.44

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三、小配合配方及工艺条件
: D8 C; ?: P( {( d7 F/ g! k  配方编号         N1        N2        N3        N4
烟片胶        300                420        240
丁苯胶        120        240               
! h9 f% H- K: x- r% d- S+ j氯化丁基        180        360        180        360
氧化锌        30        30        30        18
7 W% }1 S1 u: [+ `硬脂酸        6        6        6        6
石蜡油        66        72        66        72
0 T. a. K5 t3 k. C促进剂 DM        2.4        1.8        6        2.4
促进剂 TT        1.8                3.6       
! w3 p% G. d( r促进剂 D                6               
促进剂CZ        6.6                       
" Z7 O$ Q7 G3 U炭黑 N660        300        360        300        360
" S$ b2 f& h8 v$ w轻质碳酸钙        240        240        240        240
C9        30        30        30        30
防老剂 RD        6        6        6        6
- `2 Y1 v& M, B8 r  p, e& T防老剂 BLE        6        6        6        6
8 \1 ~& _$ {0 O5 x- B1 G3 H硫黄        4.8        12        3        9.6
6 q% M! m- j8 h合计：        1299.6        1369.8        1296.6        1350
含胶率％        46.17         43.80         46.27         44.44

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小配合工艺条件

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此四组配方，先压出不加促进剂及硫磺的母胶，然后再取少许母胶（200克左右）加促进剂及硫磺，作硫化仪及焦烧，观察硫化曲线是否合适。硫化仪及焦烧结果如下：
        N1        N2        N3        N4       
" ?8 E/ Y" \# @, aT10        7’31”        3’26”        4’46”        5’1”       
3 Q8 e7 m0 M: s& r( TT90        9’57”        30’57”        9’13”        25’1”       
t5        29’12”        11’        18’56”        23’

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N1硫化曲线及焦烧

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N2硫化曲线及焦烧

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N3硫化曲线及焦烧