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554 橡胶工业 2009 年第 56 卷
均匀设计法在工程机械轮胎胎面胶
配方设计中的应用
刘练1, 2 , 张永平1 , 韦邦风2
( 1. 中国矿业大学计算机学院, 江苏徐州 221008; 2. 徐州徐轮橡胶有限公司, 江苏徐州 221011)
摘要: 采用均匀设计法研究 NR、炭黑 N220、芳烃油、硫黄和促进剂 NS 用量对工程机械轮胎胎面胶物理性能的影
响, 通过逐步回归分析建立硫化胶物理性能与配方组分变量关系的数学模型, 并在试验范围内进行验证。结果表明,
用所建立的数学模型可以较好地预测硫化胶的物理性能, 优化设计程序, 减少试验次数, 缩短试验周期。
关键词: NR; 工程机械轮胎; 胎面胶; 配方设计; 均匀设计法; 逐步回归分析
中图分类号: U4631 341+ 1 5; O2121 1 文献标识码: B 文章编号: 10002890X( 2009) 0920554203
胶料性能主要取决于所用原材料的品种及其品; 促进剂 N S, 山东单县化工有限公司产品。
用量。橡胶配方设计者一般根据所设定的物理性 11 2 试验设计
能指标要求, 在适应加工工艺条件和满足技术成本试验选取 NR、炭黑 N220、芳烃油、硫黄和
本要求的前提下确定各组分用量。为了最终确定促进剂 N S 的用量为 5 个变量因素, 生胶采用
一个可行的生产配方, 通常采用经验法、单因素设 NR/ SBR 并用体系。根据工程机械轮胎胎面胶
计法和正交试验法等。经验法在一定程度上受到性能要求, 确定配方组分用量为: NR 55~ 100,
个人经验的制约, 拓展性不强, 而单因素设计法和 SBR 45~ 0, 炭黑 N220 51~ 60, 氧化锌 4, 硬
正交试验法在因子和变量水平较多的情况下, 试脂酸 21 5, 芳烃油 51 5~ 10, 防老剂 4, 硫黄
验次数过多, 从试验周期和成本方面也不可取。 11 5~ 21 4, 促进剂 NS 11 1~ 2, 其它 21 5。
均匀设计法可以很好地解决以上问题。其最考虑到橡胶加工环节较多, 各环节对最终性
大特点是以较少的试验次数和较短的试验周期在能结果都有一定的影响以及硫化胶物理性能在测
较大范围内定量地确立硫化胶物理性能与主要影试过程中的重复性较差、偏差较大等因素, 应适当
响因子之间的函数关系, 并加以验证, 将以往的经增加试验次数, 以尽可能减小试验误差。选定试
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验式、定性的关系定量化, 从而为调整与优化配方验次数为 10, 选用 U 10 ( 10 ) 均匀设计表。由于变
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提供指导。本工作研究均匀设计法在工程机械轮量因素为 5 个, 依据 U 10 ( 10 ) 使用表选取其中 1,
胎胎面胶配方设计中的应用。 3, 4, 5 和 7 列。因子和水平见表 1, x1 ~ x5 分别
代表 NR、炭黑 N220、芳烃油、硫黄和促进剂 NS
1 实验的用量。试验方案见表 2, 表中括号外的数值表
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11 1 主要原材料示 U10 ( 10 ) 表的水平值, 括号内的数值是根据因
NR, 3# 烟胶片, 泰国产品; SBR, 牌号 1502E, 子水平表得到的影响因子的实际用量。
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