在質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室，旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)量過程中材料的一致性。通常，這些裝置進(jìn)行單點(diǎn)粘度測(cè)量。它們工作得很好，但是從生產(chǎn)中獲取樣品并將其送到QC實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。如果粘度測(cè)量可以在產(chǎn)品包裝前直接在混合罐或在產(chǎn)品生產(chǎn)線上進(jìn)行呢？過程粘度計(jì)已存在多年，但很少有公司能夠取得很好的使用效果。這是為什么？本文利用“過程流變學(xué)”研究了新投資對(duì)制造業(yè)的潛在效益。

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研發(fā)部在新產(chǎn)品（例如軟膏、面霜、乳液等材料）中使用的材料在制造前進(jìn)行其特性測(cè)試。典型測(cè)試包括“曲線”和“目標(biāo)”收益率測(cè)定。前者描述的是怎樣一個(gè)！液態(tài)或半固態(tài)將在可變條件下為流速和溫度。后者解決了當(dāng)靜止物料被泵送或由于攪拌機(jī)中的旋轉(zhuǎn)葉片的作用而開始移動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)條件。

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圖1:博勒飛RST受控應(yīng)力錐板流變儀

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圖1顯示了一種稱為“流變儀”的儀器，它可以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中執(zhí)行兩種類型的測(cè)試。主軸的幾何形狀稱為“錐/板”。當(dāng)錐軸處于上升位置時(shí)，將材料放在板上并加熱。錐軸被帶入與材料接觸。間隙是由儀器精確設(shè)定的，這樣當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)材料的后續(xù)剪切作用就被精確地消除了。

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圖3：受控應(yīng)力試驗(yàn)提供了開始流動(dòng)的屈服應(yīng)力值

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初始試驗(yàn)是屈服應(yīng)力測(cè)定。待測(cè)材料是靜止的，因此材料的結(jié)構(gòu)不受干擾。通過流變儀向主軸施加增加扭矩，直到

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錐軸開始旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)開始時(shí)的這個(gè)力矩稱為“屈服應(yīng)力”。圖2顯示了兩種不同面霜的屈服應(yīng)力數(shù)據(jù)曲線；200帕斯卡的較低屈服應(yīng)力值表明這種材料將開始！比另一個(gè)需要400帕斯卡的要容易得多。

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這些屈服應(yīng)力值與驅(qū)動(dòng)泵和攪拌葉片的電機(jī)所需的啟動(dòng)扭矩有關(guān)。

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圖3：材料的流動(dòng)曲線提供了粘度與剪切速率的數(shù)據(jù)

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材料的“流動(dòng)曲線”是對(duì)剪切作用的抵抗力的度量。流變儀將主軸從低速旋轉(zhuǎn)到高速，以模擬材料在加工過程中所經(jīng)歷的不同剪切速率。高剪切速率模擬的行動(dòng)，如通過泵或高速混合。低剪切速率模擬低！當(dāng)將物料移入儲(chǔ)槽時(shí)，管道中的流速過低。當(dāng)材料被注入容器時(shí)，中等剪切速率可能適用于生產(chǎn)線上的剪切作用。圖3顯示了一個(gè)典型的！低剪切速率下表現(xiàn)出高阻力和高剪切速率下顯著降低阻力的材料的曲線。制藥和醫(yī)療行業(yè)的材料通常會(huì)表現(xiàn)出這種類型材料的行為屬性。

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圖4:博勒飛在線式粘度計(jì)

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工藝粘度計(jì)的選擇是基于對(duì)材料屈服應(yīng)力測(cè)定和流動(dòng)曲線分析。圖4顯示了一種在生產(chǎn)過程中用于連續(xù)測(cè)量粘度的儀器。明顯的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)測(cè)得的粘度值開始超出可接受的控制限值時(shí)，可立即采取糾正措施。當(dāng)決定使用過程粘度計(jì)時(shí)，確定粘度的性能邊界非常重要。這一點(diǎn)最初可以使用研發(fā)部門的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)來完成，但一旦工藝粘度計(jì)開始運(yùn)行并生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，仍需要進(jìn)一步審查。然后可以適當(dāng)修改性能限制。

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隨著工藝粘度計(jì)工藝設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn)，有充分的理由研究這種儀器可能給制造業(yè)帶來的潛在回報(bào)。雖然在質(zhì)量控制方面的投資比臺(tái)式粘度計(jì)高，但在不需要返工的材料上節(jié)省的成本可以迅速收回最初的投資。