更为灵敏的RPA2000标准化橡胶测试

现代工业制造质量项目的一个关键要求就是拥有一个高效、灵敏的测量标准。美国橡胶行业近期发布了许多新的质量项目，旨在发现工厂生产过程中变数产生的异常原因，并采取改进措施，通过减少废料和返工，来提高加工过程的效率。其中一种质量控制项目就是六西格玛（6 Sigma），它可以推断团队操作的统计特性。由于传统测试方法对加工变量非常敏感，因此当这些方法用于有关金属材料的难题时，通常工业质量控制小组是非常成功的。但是，当他们调查的是一个与橡胶变量有关的难题时，许多时候他们很难确定异常原因，也无法采取必要的改进措施来解决难题。经验表明困难通常是由于使用了不够灵敏的橡胶测试方法。

Alpha技术有限公司开发的RPA2000型橡胶加工分析仪是几年前设计的，目的是提高测量橡胶材料物理性质的灵敏性。本文将介绍RPA2000，从而说明橡胶性能测试方法的改进使得RPA2000进入了ASTM和其他国际测试标准。这些标准又扩展了RPA2000在保证世界各地工厂的橡胶材料质量控制中所起的作用。

RPA2000

RPA2000是一个动态机械流变测试仪，设计用于测量一系列温度、应变和频率范围内的生胶、母炼胶和最终混合料。宽范围的测试条件对于测量硫化前、硫化中和硫化后的各种橡胶材料非常重要。

RPA2000口模系统 — RPA测试模腔由两个锥形口模和两块密封板组成，密封板可使测试样品模腔完全封闭并受压。双锥形口模使整个样品在恒定的应变条件下完成测试。密封的样品模腔消除了多孔效应对物理性质测试的影响，而两个口模分开便于样品加料。一个四到六立方厘米的样品加入下口模，然后上口模降低到样品位置，形成一个恒定体积的压塑模，而多余的样品被挤入溢流槽。在试验最后，口模打开样品被移出。这样的操作使仪器可与许多工厂加工过程保持一致。

温度控制 — 每个RPA2000口模都是直接加热，并通过自己的数字温度控制器进行控制。由于口模和加热器的质量低，温度可以非常迅速地升高，同时风冷却系统也使温度可快速降低。例如，口模温度可在5分钟不到的时间内降低150°C。因此需要变温测试的样品在工厂里可以最短的损失工时完成测试。对要求多重温度变化的复杂测试也可轻易编程。

测量粘弹性能 — 橡胶对形变同时具有粘性响应和弹性响应。粘性响应与形变速率成正比，而弹性响应与形变程度成正比。粘性响应通常以阻尼延迟器为模型，而弹性响应则以金属弹簧为模型。分别测量弹性性质和粘性性质可帮助表征加工过程中的橡胶行为和最终成品性能。RPA2000可测试生胶、母炼胶和硫化橡胶化合物的粘性和弹性性质。

橡胶的粘弹性能随着测试时温度、应变和频率的变化而变化。RPA2000有一个特殊的直接驱动马达，在一定应变和频率范围内与下口模呈正弦波振荡。上口模连接在一个扭矩转换器上，这样可消除下口模驱动系统产生的噪声。扭矩转换器测量通过样品传输的扭矩量，这个扭矩就被称作复合扭矩，或S*，由于橡胶具有粘弹特性，S*与应变不同相。对S*应用傅里叶变换式，S*扭矩信号就被RPA还原为一个弹性（S’）组分（与应变同相）和一个粘性（S’’）组分（与应变位相相差90o）。傅里叶变换式也提高了信噪比，通过（S’’/S’）比率可计算介质损耗角正切（Tan Delta）。扭矩值乘以适当的口模成型系数或除以应变，可直接转化成剪切模量（G）或动态粘度（n*）。