基于Minitab質量控制技術在硅橡膠質量控制中的應用

楊丞杰，張 羽

(湖北環宇化工有限公司，湖北 仙桃 433000)

硅橡膠廣泛應用于建筑、交通、裝飾等多個領域，穩定和提升硅橡膠產品質量是企業生產的核心。企業必須加強對數據進行采集、分析處理、查找不足和產生問題的原因，持續改進，不斷提高產品質量，降低生產成本。Minitab軟件是一款集數據、圖形處理，過程分析與改進一體的質量分析工具，利用Minitab軟件對硅橡膠生產工藝條件和質量指標進行分析，對穩定生產條件，控制質量指標有著重要的意義。

1 硅橡膠生產工藝簡介

室溫硫化液體硅橡膠的主要成分為端羥基聚二甲基硅氧烷為主體、配以填料(如碳酸鈣、二氧化硅)、二甲基硅油、交聯劑、催化劑等。無需加溫加壓，在常溫下將液體硅橡膠轉變成三維網狀硅橡膠彈性體[1]。表干時間、拉伸強度、硬度、扯斷伸長率等是衡量室溫硫化液體硅橡膠產品質量的重要指標。在工業生產中，將基膠和填料在高速攪拌器中混合，混合好的基膠送入靜態混合器，同時由捏合機連續向靜態混合器輸送交聯劑和催化劑，經過靜態混合器混合的膠料進入螺桿混煉擠出機脫氣后包裝[2]。

2 Minitab軟件的功能介紹

Minitab軟件所具備的功能包含基本數據計算和分析、圖表(散點圖、點圖、矩陣圖、直方圖、莖葉圖、箱線圖、概率圖、概率分布圖、邊際圖、矩陣圖、單值圖、餅圖等)、假設檢驗、回歸分析、方差分析、SPC、MSA、可靠性分析等[4]。Minitab軟件是為質量改善、教育和研究應用領域提供統計軟件和服務的先導[5]。是全球領先的質量管理和六西格瑪實施軟件工具，更是持續質量改進的良好工具軟件。本文結合質量管理PDCA流程，使用Minitab軟件分析室溫硫化液體硅橡膠的相關質量問題。

3 Minitab軟件在室溫硫化液體硅橡膠應用實例

3.1 排列圖的應用

在室溫硫化液體硅橡膠的生產過程中，常出現的質量問題有：顆粒、發霉、粘結性差、拉伸強度不夠、發臭等問題。對生產過程中出現的產品質量問題數量進行統計，通過排列圖進行分析，找出主要質量問題。

通過圖1可以看出，生產中室溫硫化液體硅橡膠的主要質量問題是拉伸強度不夠，其頻數超過總的質量問題的80%，在實際生產工作中要進行重點解決。

圖1 缺陷原因分析Fig.1 Defect analysis

3.2 因果圖的應用

針對室溫硫化液體硅橡膠的主要質量問題，通過人、機、料、法、環、測等六個方面分析造成質量問題的主要原因。

圖2 因果圖分析Fig.2 Causality diagram analysis

3.3 相關性分析

通過對因果分析圖的末端因素與拉伸強度進行相關性分析，找出造成拉升強度不好的強相關因素，并對此因素進行改進。本文以交聯劑用量對拉伸強度的影響為例進行分析[3]。

首先通過圖3可以看出交聯劑用量和拉伸強度呈現明顯的正相關。再通過基本統計量可計算出交聯劑用量和拉伸強度的相關系數。

圖3 拉伸強度與交聯劑用量散點圖Fig.3 Scatter plot of tensile strength and crosslinking agent dosage

通過回歸分析進一步可以分析兩者的回歸方程，為生產提供詳細量化的參考依據。如圖4所示，兩者具有明顯的相關性和統計意義。

圖4 拉伸強度與交聯劑用量的回歸分析Fig.4 Regression analysis of tensile strength and cross linker dosage

3.4 控制圖的應用

根據過程輸出的數據特性，主要有計量控制圖和計數控制圖兩種。均值-極差(X-R)是最常用的最基本的控制圖。通過對影響單組分室溫液體硅橡膠進行的拉伸強度進行抽樣，應用分析用控制圖對其控制情況進行分析。

圖5 硅橡膠拉伸強度控制圖Fig.5 Control chart for tensile strength of silicone rubber

圖6 控制圖檢驗準則Fig.6 Test criteria for control charts

控制圖判斷穩定的準則如圖7所示有：(1)1個點距離中心線大于3個標準差；(2)連續9個點在中心線同一側；(3)連續6個點全部遞增或者遞減；(4)連續14個點上下交錯；(5)3個點鐘有2個點距離中心線同側大于2個標準差；(6)5個點中有4個點，距離中心線同側大于1個標準差；(7)連續15個點距離中心線任一側1個標準差以內；(8)連續8個點距離中心線任一側大于一個標準差。

根據控制圖的穩定受控判斷準則，改進后的硅橡膠拉伸強度控制過程穩定，處于穩定受控狀態，對生產條件和工藝參數進行標準化，用控制用控制圖對生產的穩定性進行檢驗和判斷。

3.5 假設檢驗

為判斷改進措施實施后的可行性和有效性，需要對改進前后的指標情況進行對比分析，對盡量型技術指標，通常采用假設檢驗的方法進行分析。經過圖7對改進前后的均值進行雙樣本t檢驗，其均值之間不存在顯著差異；經過圖8對改進前后的標準差進行雙樣本分析，其標準差之間不存在顯著差異。

圖7 雙樣本均值檢驗報告單Fig.7 Double sample mean test report sheet

圖8 雙樣本標準差檢驗報告單Fig.8 Double standard deviation test report sheet

由此我們需要對采取的措施有效性進行合理的判斷，或者對測量系統進行合理的分析，找出采取改進措施前后其結果沒有達到預期效果的原因，進而采取進一步的改進措施。

4 結 語

通過以上分析，在有機液體硅橡膠的生產質量控制過程中，實施基于Minitab軟件的過程質量控制，能大大降低廢品率，提高產品質量，同時降低生產成本。在生產和制造高品質產品和實施精益化生產的企業，使用Minitab軟件對生產過程質量特性和工藝參數進行分析科控制是必要的。