橡膠配方基礎(配方的換算與成本核算)

發布時間:2015-04-28 08:34:46   人瀏覽 來源: 橡膠技術網

橡膠技術網 - 配方設計

 一、配方的表示形式

橡膠配方簡單地說,就是一份表示生膠、聚合物和各種配合劑用量的配比表。但生產配方則包含更詳細的內容,其中包括:膠料的名稱及代號、膠料的用途、生膠及各種配合劑的用量、含膠率、相對密度、成本、膠料的工藝性能和硫化膠的物理性能等。

同一個橡膠配方,根據不同的需要、單位等可以用4種不同的形式來表示。即基本配方、質量分數(質量百分比)配方、體積分數(體積百分比)配方和生產配方見表1-9   

1-9   橡膠配方的表示形式

原材料名稱

基本配方/質量份

質量分數配方/%

體積分數配方/%

生產配方/kg

NR

100

62.20

76.70

50.0

硫黃

3

1.86

1.03

1.5

促進劑M

1

0.60

0.50

0.5

氧化鋅

5

23.10

0.63

2.5

硬脂酸

2

1.24

1.54

1.0

炭黑

50

31.00

19.60

25.0

    

161

100.00

100.00

80.50

⑴基本配方 

以質量份來表示的配方,其中規定生膠的總質量份為100份,其他配合劑用量都以相應的質量份數表示,這種配方稱為基本配方。這是最常見的一種配方形式,用于配方設計、配方研究和實驗室等。

⑵質量分數配方 

以質量分數(質量百分比)來表示的配方,即以膠料總質量為100%,生膠及各種配合劑都以質量分數(質量百分比)來表示。

這種配方可以直接從基本配方導出。

質量百分比配方是以基本配方的總質量為100%,然后求出生膠及各種配合劑所占總質量的百分數。即:

 

⑶體積分數配方 

以體積分數(體積百分比)來表示的配方,即以膠料的總體積為100%,生膠及各種配合劑都以體積分數(體積百分比)來表示。

這種配方也可從基本配方導出,其算法是將基本配方中生膠及各種配合劑的質量份數分別除以各自的密度,求出它們的體積份數,然后以膠料的總體積為100%,分別求出它們的體積分數(體積百分比)。

 

 

體積分數配方計算示例見表1-10

1-10  配方計算示例

原材料名稱

基本配方/質量份

相對密度

體積份

體積分數/%

NR

100

0.92

108.70

76.70

硫黃

3

2.05

1.46

1.03

促進劑M

1

1.42

0.70

0.50

氧化鋅

5

5.57

0.90

0.63

硬脂酸

2

0.92

2.18

1.54

炭黑

50

1.80

27.78

19.60

    

161

141.72

100.00

注:體積分數配方常用于按體積計算成本。

⑷生產配方 

符合生產使用要求的質量配方,稱為生產配方。生產配方的總質量常等于煉膠機的容量,各種煉膠機的容量可依據有關公式進行計算或按實際生產情況進行統計。

 

例如使用開煉機混煉時,煉膠的容量Q,用下列經驗公式計算:

  1-1

式中

——煉膠機裝膠量,kg

——輥筒直徑,crn

——輥筒長度,crn

——膠料相對密度;

k——系數(0.0065~0.0085)

常用開煉機規格型號如下表1-11

1-11常用開煉機的基本參數

型號

XK-250

XK-300

XK-360

XSK-400A

XSK-450A

XSK-560

輥筒工作直徑(㎜)

250

300

360

400

450

560

輥筒工作長度(㎜)

620

750

900

1000

1200

1530

前輥筒線速度(m/min

14.4

15.1

16.25

18.65

24.5

29.09

前后輥筒速比(m/min

11.17

11.27

11.25

11.27

11.27

11.2

最大輥距    (㎜)

8

8

10

10

15

20

一次加料量  kg

10-15

15-20

20-25

18-35

25-50

50-65

驅動電機功率(kw

18.5

22

30

37

55

75

 

練習(一)

根據實訓中心現有開煉機分別為XK-1606寸)、XK-25010寸)、XK-36014寸)、XK-40016寸)煉膠容量各有多少?分組分別計算。

密煉機裝膠容量Q,可用下列經驗公式計算。

  1-2

——膠料相對密度;

k——系數(0.650.85)

V——密煉機容積

從基本配方轉換成生產配方可用下列公式計算:

 

用換算系數 乘以基本配方中各組分的質量份,即可得到生產配方中各組分的實際用量。

除以基本配方總質量即得換算系數α

 

例如表中生產配方的總質量為(即裝膠量 )80.5kg,基本配方總質量為161g,則

換算系數

天然橡膠的實際用量=0.1×500=50(kg),其他組分的實際用量也依此類推。

二、配方的有關計算

1.母煉膠形式的配方換算

生產中有些配合劑為了便于稱量、加入、減少損耗減少飛揚、配方保密等常以母煉膠形式存在,對此相應配方中以母煉膠出現,因而則配方計算存在相應轉換。其相應轉算方式有二種。

方法1:將基本配方轉化成母煉膠形式的基本配方再轉化為生產配方。注意在轉化為母煉膠基本配方時要扣除母膠中其余配合劑的用量不能重復計算

方法2:將基本配方轉化生產配方(暫不考慮母膠),再轉化母煉膠的生產配方。同樣注意扣除母煉膠配方中各組分的質量

在實際生產中,有些配合劑往往以母煉膠或膏劑的形式進行混煉,因此使用母煉膠或膏劑的配方應進行換算。例如現有如下,基本配方

原材料名稱

基本配方/質量份

原材料名稱

基本配方/質量份

NR

100.00

硬脂酸

3.00

硫磺

2.75

防老劑A

1.00

M

0.75

HAF

45.00

氧化鋅

5.00

合計

157.50

 

其中促進劑M以母煉膠的形式加入。M母煉膠的質量分數配方為:

NR             90.00         合計           100.00

M           10.00

上述M母煉膠配方M的含量為母煉膠總量的1/10,而原基本配方M用量為0.75質量份,所需M母煉膠為:

 

=7.5,即7.5質量份M母煉膠中含有促進劑M0.75質量份其余6.75質量份為天然膠,因此,原基本配方應作如下修改:計算后配方

原材料名稱

基本配方

/質量份

原材料名稱

基本配方

/質量份

NR

93.25

硬脂酸

3.00

硫磺

2.75

防老劑A

1.00

M母膠

7.5

HAF

45.00

氧化鋅

5.00

合計

157.50

 

 

 

 

2.含膠率的計算

含膠率是指生膠所含質量的百分率;含膠率的計算可采用下列公式。

 

3.膠料密度的計算

膠料密度是單位體積的膠料質量。在由基本配方換算成體積百分比配方的過程中,可以求得膠料的總體積份數。以膠料基本配方中的總質量份數除以膠料的總體積份數,其結果即為該配方的理論密度,計算舉例如表1-12所示。

 

1-12 密度計算舉例

原材料名稱

基本配方,份

密度,kg/cm3

體積,份

理論密度,kg/m3

天然橡膠

100.00

920

0.10870

 

硫黃

3.00

2050

0.00146

促進劑M

1.00

1420

0.00070

氧化鋅

5.00

5570

0.00090

硬脂酸

2.00

920

0.00218

炭黑

50.00

1800

0.02778

合計

161

 

0.14172

理論密度也稱為計算密度,實際上為未硫化膠的密度。一般,硫化膠的密度比理論密度要稍大些。因為硫化后硫黃的體積大約能縮小到原來的1/4(橡膠體積不變)。而且隨著硫黃用量增大,交聯密度增大,密度也隨之增加。

4.膠料的成本計算

單位質量膠料成本可按公式計算

  1-3

式中

——單位質量膠料成本,元/公斤

——原材料單價,元/公斤

單位體積膠料成本可按公式計算

  1-3a

式中:

――單位體積膠料成本,元/公斤。

單位體積成本與單位質量成本的關系如下:

 

或者

 

 

舉例說明如下

原材料名稱

基本配方,份

體積,份

單價,元/kg

配方單價

理論密度,kg/m3

天然橡膠

100

0.1087

25

2.5

 

硫黃

3

0.00146

4.8

0.0144

促進劑M

1

0.0007

36

0.036

氧化鋅

5

0.0009

12

0.06

硬脂酸

2

0.00218

7.8

0.0156

炭黑

50

0.02778

7.5

0.375

合計

161

0.14172

 

3.001

 

 

 

 

5.橡膠制品的成本計算

產品膠料成本可按下列公式計算

 

其中P為產品膠料成本。

如果用上述配方制作的某一橡膠制品的質量為1200g,則制品的體積為:

Vm/ρ=1200/1.136=1056.34cm3=1.05634L

制品膠料成本=1.2(㎏)×18.64 (元/㎏)

                =22.368(元)

也可以用體積計算

制品膠料成本=1.05634L×21.175 (元/L

                =22.368(元)


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