胶料流动性分析仪

寇利涛，朱家顺，于鑫，陈浩

（特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266061）

胶料流动性分析仪

寇利涛，朱家顺，于鑫，陈浩

（特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266061）

介绍了一种测试混炼胶料流动性的检测设备——胶料流动性分析仪,该设备可快速对混炼胶料的流动性进行检测，为保障胶料在压出工序的加工性能的稳定提供判断依据；同时该设备可测试胶料挤出膨胀率，为压出口型设计提供依据。VMA 具有专门的软件系统，可实时显示测试过程的相关数据，自动生成测试报告。VMA可广泛应用于各类橡胶制品加工行业。

橡胶；流动性；加工性能；快检；胶料

各类橡胶制品加工过程中，如何保证胶料的加工性能稳定，一直是工程技术人员非常关注的问题。因为橡胶的加工性能不仅关系到产品的质量稳定性而且还对产品的生产成本有着重要的影响[1]。一直以来，行业内普遍采用门尼黏度来表征胶料的加工性能[2]，但是在生产实践中，经常会遇到这样的问题：明明门尼黏度检测结果合格，但是在压出工序却出现胶料加工性能波动导致的部件尺寸不合格等质量问题。出现这样的情况，主要是门尼黏度的测试条件剪切速率与压出工序的实际加工条件存在较大的差异，而橡胶材料属于非牛顿流体，存在剪切变稀的现象。也就是说橡胶材料在不同的剪切速率下，具有不同的流动性即不同的加工性能。VMA正是针对这个问题而研发的专门用于检测混炼胶料在各种生产条件下流动性的快速检测设备。

1 结构

VMA设备由特拓（青岛）轮胎技术有限公司研发，采用德国进口高精度传感器作为核心配件，设备整体设计符合人体工学，操作简单，在保证快速测试的同时确保操作者劳动强度适中。设备的外观如图1所示。

2 性能参数

VMA的主要性能参数如下：

测试周期 ≤1 min/样品

测试显示精度 0.01 mm

适用胶片厚度 5～8 mm

测试温度 90 ℃

温控精度 ±0.5 ℃

测试液压压力 0.7～33 MPa（分级控制）

压力控制精度 ±1%

适用工作时间 三班连续使用

工作环境噪音 ≤60 dB （距设备1 m处测量）

3 功能特点

（1）检测速度快，可作为胶料快检工具

VMA设备检测的过程如图2。

图2 VMA检测流程示意图

取样：VMA配备有自动取样装置，只需将终炼胶片放到取样工位，取样装置自动完成取样，该操作大约耗时15 s左右；但该步操作可与“预热”和“测试”过程同步进行。

装试样：该过程由人工完成，该过程大约需要8 s左右。

预热：该过程由设备自动完成，预热时间可调，一般设置30s。

测试：该过程由设备自动完成，需要13s。

剔除试样：该过程由试样自动剔除装置完成，大约需要5s。

正常情况下，一个测试周期一般小于60s。检测速度快使得VMA能够作为胶料快检工具，对每一车次的胶料进行流动性的检测，以确保每一车次胶料的加工性能是稳定可控的，从而保证压出工序生产质量的稳定。

（2）贴近生产，对生产有实际指导意义

由于橡胶材料属于非牛顿流体，其存在剪切变稀的特性，胶料在不同的加工条件下，其表现出来的加工性能也是不同的，因此在测试或评价胶料的加工性能时，必须考虑加工条件。VMA测试温度范围90～120℃，剪切速率40～200/s，该温度和剪切速率范围与压出工序实际生产条件吻合，因此VMA测试的胶料流动性能很好的指导实际生产。

（3）测试精度高重现性好

VMA主要测试部件均采用进口传感器和零部件，以保证测试的精度和重现性。具体参数在本文第2部分有详细说明。

根据我们对VMA设备进行CMK（设备能力指数）测算的数据，结果显示，VMA的CMK可达1.91，大于1.67，满足设备测试要求。

（4）具备挤出膨胀率测试功能，为压出口型设计提供依据

VMA通过激光测微仪装置对靠近口模出口处的胶料直径进行测量，测量精度可达0.01 mm。测试装置与VMA控制软件直接连接，挤出膨胀数据作为测试数据文件的一部分进行存储，可绘制挤出膨胀数据与剪切速率之间的关系。

通过挤出膨胀的测试，可为压出口型设计提供设计依据。

（5）适应性广

VMA适合所有橡胶制品的胶料流动性检测，同时也可用于天然胶、合成橡胶等原材料流动性的检测。

4 应用实例

4.1 原材料加工性能评价

图3中是3种不同的SBR胶门尼黏度与流动性测试值，从图3表中可以看出，SBR1500和SBR1721的门尼黏度值相差只有2个，相对偏差3.9%，但流动性的差异达到82个，相对偏差达103.8%。

图3 不同胶料流动性与门尼黏度

通过VMA测试原胶的流动性，可以直观的判断原材料的加工性能，为密炼加工提供依据。

4.2 终炼胶混炼质量过程控制

通过VMA对每一批次胶料流动性的检测，可及时掌握胶料加工性能的波动，对于流动性不合格胶料可根据偏离程度制定不同的掺胶比例使用，有利于半部件的稳定生产，参见图4；同时对于波动较大的，可及时对密炼工艺和原材料进行追溯，以排除生产质量隐患。

VMA作为密炼控制的快检工具，能够及时快速地反映密炼工艺波动和原材料波动；对于胶料压出生产过程的质量稳定性有明显的提升。

4.3 终炼胶流动性随停放时间变化

从图5和图6可以看出，胶料的流动性随停放时间增加而变差，在停放7天之后出波动并稳定在一个水平上；同时不同胶料随停放时间流动性的变化也有明显的差异。

图4 不同批次胶料流动值推移图

通过研究胶料随停放时间的变化，可为生产部门制订一个合理的停放时间，以保证生产加工过程的质量稳定。

图5 终炼胶流动性随时间变化（绝对量）

图6 终炼胶流动性随时间变化（相对量）

5 结语

VMA能够在高剪切速率下快速准确测试胶料流动值，更真实反映胶料实际生产过程中的加工性能，实现胶料流动性的真正快检。

[1] 刘亚东，张新惠. 橡胶加工性能的测试.化工标准化, 1985, (5), 21～26.

[2] 权艳，纪波. GB/T1232.1—2000《未硫化橡胶用圆盘剪切粘度计进行测定 第1部分:门尼黏度的测定》相关技术问题.化工标准.计量.质量, 2002，(7):11～16.

ViscoMeter analyzer

ViscoMeter analyzer

Kou Litao , Zhu Jiashun
( TTA(Qingdao) Tire Technology CO., LTD, Qingdao 266061, China)

A new machine (ViscoMeter Analyzer) to test the viscosity of rubber was introduced in this paper. VMA can quickly complete the test of viscosity of the rubber within 60 s which can help to judge the rubber’s processability. Also VMA can test the expansion ratio of rubber extruding from the extruder which can help to design the extruder die. VMA have a professional software, and it shows the data constantly and makes a test report automatically. VMA can be used in all kinds of rubber industry.

rubber; viscosity; processability; rapid detection; rubber mass

TQ330.492

1009-797X(2016)19-0054-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.19.009

（R-01）

寇利涛（1978-），男，硕士，毕业于华南理工大学材料加工工程专业，主要从事轮胎工业技术研究方面的工作。

2016-06-30