在質(zhì)量控制實驗室，旋轉(zhuǎn)粘度計測量過程中材料的一致性。通常，這些裝置進行單點粘度測量。它們工作得很好，但是從生產(chǎn)中獲取樣品并將其送到QC實驗室進行分析會浪費時間。如果粘度測量可以在產(chǎn)品包裝前直接在混合罐或在產(chǎn)品生產(chǎn)線上進行呢？過程粘度計已存在多年，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”研究了新投資對制造業(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行其特性測試。典型測試包括“曲線”和“目標”收益率測定。前者描述的是怎樣一個！液態(tài)或半固態(tài)將在可變條件下為流速和溫度。后者解決了當靜止物料被泵送或由于攪拌機中的旋轉(zhuǎn)葉片的作用而開始移動時的啟動條件。

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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，它可以在實驗室環(huán)境中執(zhí)行兩種類型的測試。主軸的幾何形狀稱為“錐/板”。當錐軸處于上升位置時，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，這樣當主軸旋轉(zhuǎn)時，對材料的后續(xù)剪切作用就被精確地消除了。

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圖3：受控應(yīng)力試驗提供了開始流動的屈服應(yīng)力值

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初始試驗是屈服應(yīng)力測定。待測材料是靜止的，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)開始時的這個力矩稱為“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)動泵和攪拌葉片的電機所需的啟動扭矩有關(guān)。

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圖3：材料的流動曲線提供了粘度與剪切速率的數(shù)據(jù)

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材料的“流動曲線”是對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，如通過泵或高速混合。低剪切速率模擬低！當將物料移入儲槽時，管道中的流速過低。當材料被注入容器時，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

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工藝粘度計的選擇是基于對材料屈服應(yīng)力測定和流動曲線分析。圖4顯示了一種在生產(chǎn)過程中用于連續(xù)測量粘度的儀器。明顯的優(yōu)點是，當測得的粘度值開始超出可接受的控制限值時，可立即采取糾正措施。當決定使用過程粘度計時，確定粘度的性能邊界非常重要。這一點最初可以使用研發(fā)部門的實驗室測試數(shù)據(jù)來完成，但一旦工藝粘度計開始運行并生成實時數(shù)據(jù)，仍需要進一步審查。然后可以適當修改性能限制。

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隨著工藝粘度計工藝設(shè)計的不斷改進，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。雖然在質(zhì)量控制方面的投資比臺式粘度計高，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。