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      一個橡膠大底配方分析點評

      作者:顧衛清(清高)來源:微信公眾號 瀏覽次數: 日期:2018年11月29日 12:03

      現拿出這個配方來交流,一是祝大家工作愉快,二是我也想讓人家找問題,我們可以共同得到更大的提高!

       

             這是一個低檔的牛筯布膠鞋大底配方,目前仍有很多工在生產使用。如按現代橡膠制品的純理論觀點來評點,這是一個文不對題,漏洞百出的配方。但如按實際情況,低檔制品的現實狀況來評點,可以說是一個非常不錯實用配方,里面卻含有豐富的理論知識,和廣泛的實踐經驗的精華,還涉及到硫化工藝、制鞋流程、有效地降低成本、及最大程度上提高了生產率,請大家不要看不起這個爛配方,我認為它也是包含著橡膠配方工藝師靈活運用的智慧結晶。它是個在眾多苛刻條件下誕生的配方,利用工藝、流程及設備的優勢,來彌補配方上的缺陷,在不平衡的條件下創造平衡點,以達到生產上的穩定,雖然如此但還有很多不足之處,存在著一定的隱患。配方如下,

       

      1.NR 50  

      2,SBR 50  

      3,S 2  

      4,DM2.3  

      5,M 2.0  

      6,TMTD 0.5 

      7,SA 3  

      8,ZNCO3  6   

      9,白炭黑75  

      10,二甘醇7.5  

      11,白油,45  

      12牛筯母膠0.2。

      13.防霧劑0.8    

      14.,分散劑,1.5

       

           設定硫化溫度170度(蒸汽壓力7-8KG),硫化時間是150秒, 必要條件是:

      1,硫化時間150秒,

      2,透明牛筯底。

      3,成本不能太高,

      4,老化保質三到五個月。

      5.具有良好的粘合性能。

       

             基本工藝是,硫化布膠鞋,模壓底二次硫化,一次硫化與二次硫化時間相隔48個小時以內,二次用硫化罐硫化。
       

             首先按高檔的制鞋理念來分析一下,作為大底的橡膠材料往往追求的物性是,耐磨性、止滑性、具有一定的撕裂強度、良好的粘合性能、有適當的抗老化性能和一定的彈性,牛筯底還需一定的透明度。

       

             如按這個理念來分析這個配方;首先是主膠搭配,表面上看上去是非常不合理的,天然膠與丁苯膠并用的耐磨性在通用橡膠中不可能達到最好的耐磨性、這兩種橡膠硫化速度相差太遠,共硫化需較長的硫化時間,往往是天然膠過硫了,丁苯膠還是欠硫,丁苯膠的彈性差并用太多,彈性會更差。為了達到共硫化,需大量地增加促進劑的用量,會造成嚴重的噴霜隱患。從硫化溫度、時間來看也存在著極大的不合理,從溫度來看天然膠最適應的溫度是143度但不能超過150度,否則會返原、解聚等,造成物性不良。

       

             從硫化時間來講為了達到共硫化只用150秒對丁苯膠來說是太短的,除非大量增加促進劑,而增加促進劑又會有噴霜的危險。且天然膠的市場上成本還高,有用量太高之嫌。然中高檔配方都是以順丁為主膠,用天然、丁苯來改善工藝性能的。利用順丁膠具有優越的耐磨性和彈性作為主膠,利用天然膠來改善拉力、止滑性和粘合強度,用丁苯膠改善綜合性能及抗老化性能。

       

            硫化體系是硫黃硫化體系,促進劑搭配是噻唑類并用秋蘭姆類,這是個常用的硫化體系,硫黃的用量比較正常,但促進劑的用量過高,特別是促進劑M、DM的濃度遠超出橡膠的溶解度,噴霜的危險是不可避免的,硬脂酸用量3份高了點,也有噴出的危險,碳酸鋅用量6份沒問題。但一般情況下用到4.5份可以了。

       

            補強體系白炭黑用量達到75份用量明顯過多,一般正常情況下如不追求高硬度的話,用量超過60份物性反而下降。二甘醇用到7.5份用于改善白炭黑與橡膠的親和性,且是堿性,能活化酸性促進劑,可以適當地降低促進劑的用量,有助于調快硫化速度。正常用量6份足夠了。

            軟化油用到45份,基本是填充油,主要用來降本,物性肯定是下降的。且不利于橡膠的老化性能,在硫化后它的軟化油還會不斷地,慢慢遷移到表面。經過長時間仃放大底的硬度會明顯升高。因為油液用量太高,打破配方的各大配合體系的平衡。

       

            因天然膠用量過高,易粘輥,少量的防霧蠟主要是用來改善工藝性能,分散劑適用于密練機混練工藝,有助于配合劑的分散。防老劑沒有加,主要是根據產品的抗老化要求,以及配方的搭配現狀,還是比較附合實際的。

       

            這是按橡膠配方、及高檔的制鞋理念評點的配方,顯然配方的五大配合體系是不平衡的,存在著嚴重的缺陷。

            然而根據工廠實際情況對這個配方的分析又是另一個情況。這個產品是個布膠鞋大底,是制鞋業中的低檔產品,首先考濾的是在物性允許的情況下,降低配方成本。

       

            配方點評如下:
       

            這個產品是個半透明的牛筯大底,限制了添加再生膠、膠粉、各種石粉之類的填充劑,所有的配合劑都要考慮拆光率,那么大量地填充白炭黑、白油是理所當然的事。而這兩種配合劑的相對成本比橡膠低多了,也是降低成本的有效手段。白炭黑是親水性的它會吸收促進劑的OH基,使硫化速度變慢,橡膠變硬,白油是偏酸性的,它會延遲促進劑的活化能。這對快速硫化體系來說是不利的。大量的填充油的添加,會使膠料的體積成本繼續下降,并有助于膠料中的白炭黑分散性,使橡膠硬度降低,制品飛邊薄,膠料的流動性好,產品的含膠量下降,同時也降低了配方成本,但大量地填充油液會使產品在硫化后油液會突破橡膠的三維網狀結構不斷地遷移到橡膠的表面,鞋底會慢慢地發硬,老化性能變壞,并嚴重影響膠料的粘合性能。

       

      在這種配方不平衡的情況下,添加任何防老劑都是沒用的,所以如何選擇配方中的主膠搭配,反而顯得更為重要,50份丁苯膠并用50份天然膠還是比較可以接受的,因為相對而言,丁苯橡膠具有綜合的機械性能,含有抗老化性能較好的苯乙烯 ,所以它的老化性能優于通用天然、順丁橡膠,在加入防老劑作用不大的情況下選用50份丁苯膠還是比較合理的,另外丁苯膠對油液的溶解度比較大,這樣可以減少噴油現象。

       

      天然用到50份用量偏多點,但也沒問題。因為大量的軟化油遷出會影響粘合性能,天然膠對膠粘劑吃糊性好(滲透性)粘著力強,增加用量會有助于粘合強度、止滑性及拉力。

       

      由于工廠的客觀條件及產品的檔次所限,所以必須將生產效率方面的考慮放在首位,所以硫化時間150秒的設定是必須定位的。這樣對合理地設計硫化體系帶到一定的困難,因為丁苯膠的硫化速度相當慢,而天然硫速又相當快,它們的硫化度速幾乎相差一半。這樣在這么短的時間內要達到橡膠共硫化是相當困難的,唯一的辦法是增加促進劑的用量來提高硫化速度,但過量地增加促進劑的用量又會使橡膠制品產生噴霜的可能,那么用提高硫化溫度來降低促進劑用量是必由之路,所以設定170度硫化溫度就水到渠成了,因為這個溫度已經很高了,如再提高,天然膠很可能要解聚,就是不講物性也會影響產品的硫化。

       

      在另一個方面是提高二甘醇的用量來提高促進劑的活性,如按正常配方來講用到6份也夠多了,但這個配方還是用到了7.5份,如繼續增加二甘醇的用量雖然可以提高硫化速度,增加促進劑的活性。降低促進劑的用量,但交聯密度會明顯下降,使制品發軟物理機械性能有一定的下降。

       

      盡管如此要使丁苯橡膠在150秒內達到充分硫化,它的促進劑用量還是相當大。其中DM、 M的用量還是超過了橡膠的容解度,為了降低噴霜的危險,增加了活性劑硬脂酸的用量,硬脂酸在其它通用橡膠中,如增加用量的話,也會噴到表面,但因為丁苯、天然橡膠對硬脂酸的容解度較大,而增加硬脂酸的用量,可以使一部份促進劑溶解在硬脂酸內,以減少促進劑噴出的危險。另外加了1.5份分散劑可進一步提高膠料的分散性,降低促進劑的局部濃度有利于減少噴霜,且分散劑大部份是脂肪酸類的混合物,也能溶解一部份多余的促進劑。所以整體配方的體系經過這樣的搭配只要不是欠硫,那么噴霜的可能性就小多了。橡膠技術網的朋友們看到這里應該了解些了。

                                                         

      雖然如些這個配方在日常生產中仍會出現少量的噴霜現象,主要是配方整體的促進劑濃度還是太高,但只要生產工藝配合得當,是完全能控制的,因為布膠鞋的生產工藝是大底硫化后,經過一段時間還要進硫化罐內二次硫化,即使稍有欠硫經過二次硫化,還是能達到完全交聯。那么減少大底的停放時間,會有助于減少噴霜現象。噴霜總是要經過一段時間才能慢慢遷到表面的,即使是欠硫只要在遷到表面之前送到硫化罐那么還是可以避免的。

       

      未硫化膠在模壓硫化前必需在出片機上回練一下,會有助于減少噴霜。因為加硫后的未硫化橡膠經過一段時間的仃放后,它的配合劑會慢慢地遷到表面,如不加以回練,很可能使膠料的促進劑表面濃度太高,硫化后會遷移到表面。鞋底停放時間太長,一部份未達到正硫化點的欠硫橡膠大底中的配合劑,會突破橡膠的網狀結構遷移到橡膠的表面,出現了噴霜現象。

       

      在日常生產中出現少量欠硫是很有可能的,其因素很多:

      1.有鍋爐汽壓不穩定造成硫化溫度太低、比如6.5-8KG它們的溫度相差10度,那么高汽壓時比低汽壓時的硫化速度可以快一倍。

      2.硫化工在模壓時未到時間開模、

      3.配料時稱量不準、打料時分散不勻等都會造成不同程度上的欠硫。由于促進劑在橡膠中的濃度太高,噴霜的隱患始終存在,要根除的辦法除了要防止橡膠欠硫外,還要在配方上進行調整,把促進劑的濃度降下來。

       

      這個配方是個典形的八十年代配方,可以說是個比較不錯的配方。但是還有很大的提升空間,可以根據傳統的優點和現代配方理論結合起來,在保持原配方物性不變的情況下將成本繼續降下來,如主膠搭配上,可以減少適量的天然膠、丁苯膠用量適當并用適量的順丁橡膠。硫化促進劑可以從三種并用提高到4種并用,來達到降低促進劑的濃度的目的,填充劑可以適當加入碳酸鎂或牛筯膠粉來降低成本。增加填充物后,物性有可能下降,可以用偶聯劑來加以提升

       

      只要合理地調整配方,經過大量的試驗這個配方理論上完全可以在不影響物性的情況下繼續下降成本。要想使這個高速流化體系的配方更穩定,在配方上調整是完全可以的,但還是有一定難度的,只要在配方、工藝和流程上三位一體進行調整,再添加一些新型配合劑,將促進劑的用量降下來。我認為還是完全可以根除噴霜的隱患的,只要在市場認可的情況下,用最低的成本做出最高的物性,并具有良好的加工性能的配方才是最優秀的配方。

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