在質量控制實驗室，旋轉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定的，這樣當主軸旋轉時，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：受控應力試驗提供了開始流動的屈服應力值

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初始試驗是屈服應力測定。待測材料是靜止的，因此材料的結構不受干擾。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。旋轉開始時的這個力矩稱為“屈服應力”。圖2顯示了兩種不同面霜的屈服應力數(shù)據(jù)曲線；200帕斯卡的較低屈服應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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這些屈服應力值與驅動泵和攪拌葉片的電機所需的啟動扭矩有關。

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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。