隨著近年橡膠發(fā)展步伐加快,，橡膠工業(yè)在提高橡膠試驗(yàn)生產(chǎn)率,、實(shí)施試驗(yàn)合理化和顯著降低測試成本方面取得了巨大進(jìn)步,。由于向工作場所引入Six Sigma（六西格碼）和Kaizen方法,，這些努力才得以加速,。 本文綜述了通過簡單改變橡膠測試方式來提高試驗(yàn)生產(chǎn)率的10種方法,。采取這些建議的變化中的一種或者是組合,，可以顯著提高工廠或研發(fā)的生產(chǎn)效率。
1. 以橡膠加工分析儀代替門尼 （Mooney） 粘度測試儀 多年以來,，門尼粘度是表征生橡膠和混合原料單一而zui為常用的測試手段,。已表明，門尼粘度粗略地與生橡膠的平均分子量相關(guān),。但是,，它很難顯示其它量的變化，例如分子量分布,，或長鏈支化,。 橡膠行業(yè)一直在尋找更好的橡膠測試方法。已有70年歷史的門尼粘度試驗(yàn)仍被廣泛采用,，但是它對(duì)不同生產(chǎn)批次的彈性體之間更為細(xì)微的差異相對(duì)不敏感,，不便于自動(dòng)化。有個(gè)問題是,，相對(duì)較多的樣品（大約25g）以及使用未加熱的轉(zhuǎn)子會(huì)導(dǎo)致測試儀器的溫度恢復(fù)期相對(duì)目前使用的其它方法較長,。而且，在門尼試驗(yàn)的后期,，必須將橡膠從轉(zhuǎn)子上撬下來,，然后將兩塊新的裁剪好的橡膠放在門尼測試儀上用于下一次試驗(yàn)。由于這種變化時(shí)間隨操作工的不同或其它原因而改變，試驗(yàn)的重復(fù)性和再現(xiàn)性與其它新型技術(shù)試驗(yàn)方法相比較差,。另外,，門尼試驗(yàn)長時(shí)間的溫度恢復(fù)期要求儀器試驗(yàn)時(shí)間zui少要5分鐘（ML 1+4）。而且,，如果在zui后的門尼粘度測量之后立即進(jìn)行門尼拉伸松弛試驗(yàn),，那么整個(gè)門尼試驗(yàn)的時(shí)間zui少要7分鐘。7分鐘的試驗(yàn)時(shí)間,，加上相當(dāng)長的樣品準(zhǔn)備時(shí)間和轉(zhuǎn)換時(shí)間,，使得門尼粘度試驗(yàn)相當(dāng)漫長。 隨著1992年RPA 2000橡膠加工分析儀的采用,，發(fā)現(xiàn)對(duì)于多種不同的生橡膠,，在7%應(yīng)變、0.1 Hz和100℃下的RPA復(fù)數(shù)動(dòng)態(tài)粘度,、復(fù)數(shù)模量或復(fù)數(shù)轉(zhuǎn)矩與100℃下傳統(tǒng)的門尼粘度值（ML 1+4）關(guān)聯(lián)得很好,。同樣也顯示RPA和不同批次的同樣等級(jí)的丁苯橡膠（簡稱SBR）之間的*相關(guān)性。 將進(jìn)行3點(diǎn)頻率掃描（測量加工性能的目的）的*個(gè)試驗(yàn)條件確定為RPA試驗(yàn)條件,，1997年被橡膠工業(yè)接受為ASTM標(biāo)準(zhǔn) D6204,。還發(fā)現(xiàn)，RPA未硫化的tan也與門尼拉伸松弛試驗(yàn)相關(guān)得非常好,。這2項(xiàng)試驗(yàn)條件僅在RPA上使用3分鐘,。而且,，很容易將橡膠樣品放到RPA里,，試驗(yàn)zui后很快從RPA里取出來。因此,，使用RPA所謂的轉(zhuǎn)換時(shí)間與門尼粘度試驗(yàn)相比更短,。 在一臺(tái)RPA上進(jìn)行橡膠試驗(yàn)的時(shí)間通常僅為在門尼粘度儀上獲取同樣信息所需時(shí)間的1/3,。因而，RPA 2000的生產(chǎn)能力大約是門尼粘度儀的3倍,。另外,，從RPA上獲得的信息質(zhì)量更高，對(duì)大量生彈性體之間質(zhì)量的實(shí)際差別更加靈敏,。圖1不同丁苯橡膠的結(jié)果說明了這一點(diǎn),。
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生橡膠測試自動(dòng)化 很顯然,，不得不將測試好的橡膠樣品從門尼轉(zhuǎn)子上撬下來就很難使儀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,。多年以來，橡膠工業(yè)一直在尋找一種能自動(dòng)化的無需轉(zhuǎn)子的門尼粘度儀,。隨著RPA（一種無轉(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)率則可以通過將RPA自動(dòng)化來實(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)測試100個(gè)樣品,。無人情況下就能在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)測試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的無轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)帶來明顯優(yōu)于門尼粘度儀的生產(chǎn)率，特殊無轉(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,。由于其實(shí)現(xiàn)快速測量加工性能、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)問題,。其中一個(gè)問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，能測量ODR無法測量的動(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,。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,。使用薄膜防止沖模污染,，使試驗(yàn)之間的清洗時(shí)間zui小化，這又帶來生產(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、樣品轉(zhuǎn)換時(shí)間優(yōu)勢和清洗時(shí)間優(yōu)勢,，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)作為來自于下模正弦振動(dòng),、通過橡膠樣品的力進(jìn)行測量。（相比而言,，ODR設(shè)計(jì)試圖通過轉(zhuǎn)子軸承的力學(xué)摩擦測量轉(zhuǎn)矩,。）有時(shí)候，測量同樣的配方變更,，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200℃就不能使用,。根據(jù)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)來看,，在更高的硫化溫度下用MDR技術(shù)代替ODR技術(shù),，測試生產(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。
