圖1:門尼粘度幾乎相同的2種丁苯橡膠 1006用 RPA進(jìn)行10點(diǎn)頻率掃描的對(duì)比,未硫化的tan顯著不同
2. RPA生橡膠測(cè)試自動(dòng)化 很顯然,不得不將測(cè)試好的橡膠樣品從門尼轉(zhuǎn)子上撬下來(lái)就很難使儀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。多年以來(lái),橡膠工業(yè)一直在尋找一種能自動(dòng)化的無(wú)需轉(zhuǎn)子的門尼粘度儀。隨著RPA(一種無(wú)轉(zhuǎn)子的剪切流變儀)的發(fā)展,自動(dòng)化成為可能。正如前面討論的,RPA的試驗(yàn)生產(chǎn)率是門尼粘度儀的3倍,能被用來(lái)取代門尼粘度儀。然而,更大程度的提高生產(chǎn)率則可以通過(guò)將RPA自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。 自動(dòng)化RPA將提供一個(gè)能放置10個(gè)樣品進(jìn)行自動(dòng)化試驗(yàn)的托盤,或者是提供一套裝配好的10個(gè)托盤,能自動(dòng)測(cè)試100個(gè)樣品。無(wú)人情況下就能在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)測(cè)試100個(gè)樣品。自動(dòng)化的RPA使用具有薄膜和氣動(dòng)機(jī)器人臂的專利系統(tǒng),有效地將樣品自動(dòng)送入儀器當(dāng)中。這就意味著操作工不必要在儀器上不停的工作,可以在工廠的任何地方自由地從事其他的工作任務(wù)。一旦安裝好了以后,自動(dòng)化的RPA就能執(zhí)行所有的測(cè)試。允許實(shí)驗(yàn)室操作工將其時(shí)間集中到其它的任務(wù)上,這使得試驗(yàn)生產(chǎn)率顯著提高。 3. 使用MDR 2000 代替ODR提高生產(chǎn)率 正如RPA的無(wú)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)帶來(lái)明顯優(yōu)于門尼粘度儀的生產(chǎn)率,特殊無(wú)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的MDR 2000活模流變儀也能提供明顯優(yōu)于老式ODR(振蕩盤式流變計(jì))的生產(chǎn)率。原始的ODR技術(shù)由Monsanto儀器公司(現(xiàn)在的Alpha技術(shù)公司)于1962年研發(fā)并推出。由于其首次實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量加工性能、燒焦、硫化速度和一次試驗(yàn)中硫化極限狀態(tài)的橡膠技術(shù),ODR是一項(xiàng)非常重要的發(fā)明。ODR已成為一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)化的橡膠試驗(yàn)方法,標(biāo)準(zhǔn)號(hào)ASTM D2084,在世界上獲得廣泛認(rèn)可。 雖然ODR對(duì)橡膠工業(yè)產(chǎn)生了很大影響,但是其設(shè)計(jì)還存在一些技術(shù)問(wèn)題。其中一個(gè)問(wèn)題是未加熱的雙錐形轉(zhuǎn)子起到散熱器的作用,導(dǎo)致很長(zhǎng)的溫度恢復(fù)時(shí)間(樣品溫度達(dá)到儀器設(shè)定溫度所需要的時(shí)間)。MDR 2000是在1987年推出的。MDR的設(shè)計(jì)不僅對(duì)實(shí)際的質(zhì)量差別更加敏感,能測(cè)量ODR無(wú)法測(cè)量的動(dòng)態(tài)性質(zhì),還能在一半的時(shí)間內(nèi)提供硫化信息,原因是更快速的溫度恢復(fù)和轉(zhuǎn)子消除。 圖2表示典型的溫度恢復(fù)時(shí)間,ODR大約是4-5分鐘,相比而言,MDR 2000 的溫度恢復(fù)時(shí)間僅有20-30秒。而且,結(jié)果顯示,MDR 2000相比ODR (R 100)在一半的時(shí)間內(nèi)達(dá)到90%硫化狀態(tài)。因而,MDR 2000能在ODR一半的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)提供硫化信息。還有,由于MDR的無(wú)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì),試驗(yàn)結(jié)束后可以輕松將樣品從盤子上取出來(lái)。另一方面,從ODR轉(zhuǎn)子上撬下樣品則需要更多的時(shí)間。另外,由于轉(zhuǎn)子的關(guān)系,ODR設(shè)計(jì)中薄膜不能被有效的加以利用。因?yàn)镸DR的無(wú)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì),樣品可以像薄膜三明治一樣放置在MDR里,試驗(yàn)后很容易用鑷子取下來(lái)。使用薄膜防止沖模污染,使試驗(yàn)之間的清洗時(shí)間最小化,這又帶來(lái)生產(chǎn)率的提高。圖2:MDR與ODR溫度恢復(fù)時(shí)間的比較
因此,MDR具有溫度恢復(fù)優(yōu)勢(shì)、樣品轉(zhuǎn)換時(shí)間優(yōu)勢(shì)和清洗時(shí)間優(yōu)勢(shì),相比更老的ODR技術(shù)而言,活模流變儀技術(shù)至少能使試驗(yàn)生產(chǎn)率加倍。 4. 使用MDR技術(shù)進(jìn)行高溫硫化 因?yàn)檗D(zhuǎn)矩傳感器掛載在MDR的上模上,更加清晰的轉(zhuǎn)矩信號(hào)作為來(lái)自于下模正弦振動(dòng)、通過(guò)橡膠樣品的力進(jìn)行測(cè)量。(相比而言,ODR設(shè)計(jì)試圖通過(guò)轉(zhuǎn)子軸承的力學(xué)摩擦測(cè)量轉(zhuǎn)矩。)有時(shí)候,測(cè)量同樣的配方變更,MDR顯示10倍于ODR的試驗(yàn)靈敏度。而且,MDR適用硫化溫度高達(dá)230℃,仍然可以提供關(guān)于該配方的有用信息。相比之下,ODR超過(guò)200℃就不能使用。根據(jù)指定配方的活化能,硫化反應(yīng)隨著硫化溫度的提高明顯加快,相應(yīng)的硫化時(shí)間就更短。 還有,像按照ASTM D6600標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的一樣,統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)靈敏度(信噪比)的下降,通常不會(huì)降到低于試驗(yàn)溫度30℃時(shí)的R100 ODR值以下。另外,某些硫化儀參數(shù)相比其它參數(shù)隨著硫化試驗(yàn)溫度的增加保持在相對(duì)高的靈敏度水平。 從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)來(lái)看,在更高的硫化溫度下用MDR技術(shù)代替ODR技術(shù),測(cè)試生產(chǎn)率相比R 100而言,能增加到3倍或4倍。將硫化試驗(yàn)溫度提高30℃,在保持原來(lái)用ODR可以獲得的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)靈敏度的同時(shí)能顯著提高生產(chǎn)率。另外一方面,如果在與R100 ODR同樣的硫化溫度下運(yùn)行MDR,獲得的生產(chǎn)率提高會(huì)更小,但是,MDR顯示的試驗(yàn)靈敏度比R 100要更好。關(guān)鍵詞: 橡膠測(cè)試效率 靈敏度 信噪比
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