Mnoho odborníkov zaoberajúcich sa výskumom a vývojom alebo kontrolou kvality sa pravdepodobne stretlo s týmto problémom pri vykonávaní kontrol kontroly kvality (IQC). Po tom, čo som to skontroloval dvakrát, som presvedčený, že si to vyžaduje podrobnú analýzu.
Čo znamená "manifestácia"? Vzťahuje sa to na jeho hmatový pocit počas konštrukcie alebo na mechanickú pevnosť po konečnom vytvrdnutí?
v čom je rozdiel? 5% alebo 50%?
Bez kvantitatívnych hraníc a špecifických aplikačných scenárov nemožno na túto otázku odpovedať jednoducho ako „áno“ alebo „nie“. Preto budeme postupovať priamo z inžinierskeho hľadiska, aby sme dôkladne analyzovali problém „variácií viskozity lepidla“. Musíme vyhodnotiť, či tieto odchýlky pramenia z odchýlok v testovacích metódach alebo z inherentných materiálových výkyvov-a aké riziká zlyhania môžu takéto výkyvy predstavovať na výrobnej linke.
01 Povaha viskozity
Ale ak prijmeme inú perspektívu a vezmeme do úvahy mikroskopický fyzikálny svet polymérov, viskozita je v podstate extrémne dynamický proces. Viskozita polymérnych materiálov v zásade vzniká z dvoch faktorov: po prvé, sekundárne interakcie medzi molekulovými reťazcami (vrátane van der Waalsových síl, vodíkových väzieb a dokonca okamžitých dipólových momentov vznikajúcich z prechodného nerovnomerného rozloženia elektrónového oblaku); po druhé, fyzické zapletenie obsiahnuté v štruktúre dlhého-reťazca polymérov, ktoré pripomína zamotanú sieť pretkanú priestorom. Keď aplikujeme makroskopickú silu-ako je ťah z dávkovacieho ventilu alebo šmyková sila na rotor viskozimetra-na vyvolanie toku, v podstate vynakladáme mechanickú prácu, aby sme prekonali tieto medzimolekulové elektromagnetické príťažlivosti a prelomili tieto fyzikálne uzly.
"Vnútorná trecia sila" generovaná týmto molekulárnym reťazcom počas kĺzania je makroskopickým prejavom viskozity. Viskozita preto nie je izolovaným parametrom lepidla, ale skôr komplexným odrazom jeho molekulárnej štruktúry a medzimolekulových interakcií.
To tiež vysvetľuje, prečo je viskozita veľmi citlivá na podmienky, ako je teplota, šmyková rýchlosť a čas,-pretože tieto parametre priamo menia pohyblivosť molekúl a stav ich zapletenia.
02 Skreslenie údajov často pramení z nesprávneho nastavenia hraníc testu.
Vráťme sa k dotazu kolegu, dve šarže lepidla majú rozdielne viskozity. Pred podozrením na chyby materiálu musíme najskôr vylúčiť interferenciu z testovacích postupov. Keďže väčšina polymérnych kvapalín nie sú -newtonovské kvapaliny, kladú na testovanie mimoriadne prísne hraničné podmienky.
Exponenciálny vzťah medzi teplotou a pohyblivosťou segmentov polymérneho reťazca sleduje exponenciálny vzor (v súlade s Arrheniovým empirickým zákonom). V mnohých prípadoch je centrálna teplota oblasti skladovania lepidla 20 stupňov, zatiaľ čo teplota okolia testovacej komory je 25 stupňov.
Ak vzorka nie je po odbere vzorky vystavená primeranej tepelnej rovnováhe v kúpeli s konštantnou teplotou (čo zvyčajne vyžaduje viac ako 30 minút), namerané údaje budú nevyhnutne vykazovať významné odchýlky. Kolísanie teploty o 1 stupeň môže viesť k zmene viskozity o 5 % až 10 %.
Šmyková rýchlosť: Mnoho procesov kontroly kvality prehliada konzistentnosť modelu rotora a rýchlosti otáčania pri porovnávaní šarží. Polymérne kvapaliny vykazujú charakteristiku „strihového-riedenia“.
Čím vyššia je rýchlosť otáčania, tým väčšia je miera, do akej sú molekulové reťazce násilne orientované a odvíjané, čo vedie k nižšej nameranej zdanlivej viskozite. Rozhodujúce je, že pri hodnotení ne-newtonovských kvapalín je bod viskozity pri jednej rýchlosti otáčania často nezmyselný; čo je potrebné porovnať, sú „krivky šmykového napätia a viskozity“ získané pri rôznych šmykových rýchlostiach.
Čas (tixotropia): V systémoch obsahujúcich tixotropné činidlá, ako je pyrogénny oxid kremičitý, sa vo vnútri v pokoji vytvára sieť vodíkových väzieb (výsledkom je vysoká viskozita), pričom táto sieť je narušená šmykovým napätím (čo vedie k nízkej viskozite).
Je to niečo podobné, ako keby dvaja jednotlivci súťažili v pretekoch na 100-metrov: jeden práve dokončil rozcvičku-a udržiava si optimálnu fyzickú kondíciu, zatiaľ čo druhý už bežal päť po sebe nasledujúcich pretekov a ich fyzický stav sa ešte nezotavil, kým sa pokúsil o šiesty. Pozorovaný rozdiel v konečných výsledkoch nemusí nevyhnutne odrážať skutočné rozdiely v schopnostiach, ale môže jednoducho pochádzať z variácií v ich pred-testovacích podmienkach. Ak sa čas pred rezaním alebo doba zotavenia v pokoji medzi dvoma dávkami vzoriek pred testovaním líši, hodnoty sa budú prirodzene líšiť. Preto je nevyhnutné pred testovaním jasne špecifikovať, aká dlhá by mala byť doba pred rezaním a v akom časovom bode by sa mali vykonať merania. Bez správneho časového zarovnania nie je možné údaje efektívne porovnávať.
03 Čo predstavuje významný rozdiel, ktorý by sa považoval za abnormálny? Kedy to môže ovplyvniť produkt?
Najprv treba uznať, že samotný proces polymerizácie je vo svojej podstate náhodný, takže je nereálne požadovať úplne rovnomernú distribúciu molekulovej hmotnosti vo všetkých šaržiach lepidla.
Bežné priemyselné špecifikácie naznačujú, že kolísanie viskozity v rozmedzí ±10 % až ±15 % spadá do normálnych tolerančných limitov.
Ak odchýlka presiahne 20 % – 30 %, je potrebná opatrnosť-, naznačuje to potenciálne problémy so základnou živicou alebo nerovnomerné rozptýlenie tixotropu. Aké dôsledky môžu mať takéto odchýlky?
Závisí od okna procesu. Ak lepidlo nanášate manuálne alebo poloautomaticky-, 20 % rozdiel vo viskozite môže ovplyvniť vnímanie textúry operátorom, ale nemusí to nevyhnutne ovplyvniť konečnú pevnosť spoja.
V prípade automatických dávkovacích liniek zmeny viskozity priamo ovplyvňujú množstvo aplikovaného lepidla. Pri rovnakých tlakových a časových podmienkach môže vysoká viskozita brániť správnemu tečeniu lepidla alebo spôsobiť navliekanie; nízka viskozita môže viesť k ochabnutiu alebo neúmyselnému šíreniu lepidla. To môže narušiť produkčný rytmus. Kritickým faktorom je správne zvlhčenie rozhrania.
Zvýšená viskozita znižuje tekutosť a bráni lepidlu úplne preniknúť cez mikro-drsný povrch substrátu. Aj keď sú viditeľné pri aplikácii, na rozhraní existujú mnohé mikroskopické dutiny. Pri strese výrazne stúpa riziko delaminácie rozhrania. Reklama: WorkBuddy AI Office Assistant – nasadenie-bezplatné a pripravené{5}}na-použitie. Vyskúšajte WorkBuddy teraz. Okrem toho môže dôjsť k tvorbe bublín. Zvýšená viskozita znižuje tekutosť a bráni lepidlu úplne preniknúť cez mikro-drsný povrch substrátu. Aj keď sú viditeľné pri aplikácii, na rozhraní existujú mnohé mikroskopické dutiny. Pri strese výrazne stúpa riziko delaminácie rozhrania. Reklama: WorkBuddy AI Office Assistant – nasadenie-bezplatné a pripravené{15}}na{16}}použitie. Vyskúšajte WorkBuddy teraz. Okrem toho môže dôjsť k tvorbe bublín.
Keď sa viskozita plniaceho lepidla zvýši, mikrobubliny unášané počas miešania alebo plnenia sa ťažko odstraňujú. Dokonca aj v podmienkach vákua majú systémy s vysokou{1}}viskózou tendenciu zachytávať tieto bubliny. Po vytvrdnutí sa tieto bubliny vyvinú do bodov koncentrácie napätia, ktoré pri vysokonapäťových elektrických aplikáciách môže priamo viesť k čiastočnému vybitiu alebo poruche.
[Prístup na základe inžinierskych{0}}rozhodnutí{{1}] Tu je trojstupňový-rámec pre inžiniersky-úsudok:
1. Najprv si overte, či je nezrovnalosť skutočná
Dve šarže vzoriek boli merané súčasne s použitím rovnakého viskozimetra, rotora, rýchlosti otáčania, teploty, ako aj rovnakých podmienok pokoja a šmyku. Ak je rozdiel menší ako 15 %, ide s vysokou pravdepodobnosťou o normálnu odchýlku. Ak rozdiel presiahne 20 %, mala by sa vykonať ďalšia analýza.
2. Teraz sa pozrime ešte raz na vaše okno procesu
Test na výrobnej linke: určite aktuálny tlak vzduchu, čas aplikácie, priemer ihly dávkovacieho zariadenia a prijateľný rozsah viskozity.
Napríklad, ak vaše zariadenie neustále produkuje lepidlo v rozsahu viskozity ± 15 %, variácie šarže neovplyvnia výkon. Ak je však tolerančné okno úzke, mali by ste sa s dodávateľom dohodnúť na prísnejších normách kontroly šarží.
3. Nakoniec skontrolujte režimy zlyhania
Ak výrobok nakoniec prejde funkčnými skúškami (napr. pevnosť v šmyku, odolnosť voči tlaku, starnutie) po výkyvoch viskozity, znamená to, že odchýlky spadajú do prijateľných limitov. Ak šarža vykazuje slabé zmáčanie alebo zvyškové bubliny, skontrolujte špecifické zmeny viskozity a stanovte špeciálne interné kontrolné parametre. Zatiaľ čo stabilná viskozita je žiaduca, kritickejšia je jej dostatočná stabilita za vašich špecifických výrobných podmienok.
Ak chcete problém analyzovať systematicky, najskôr odstráňte chyby merania, potom porovnajte parametre procesu v optimálnom rozsahu a nakoniec porovnajte tieto zistenia so skutočnými vzormi porúch-tento prístup zabraňuje zavádzaniu jedinou číselnou hodnotou. Ak ste na výrobnej linke narazili aj na nezrovnalosti medzi dvomi šaržami údajov o lepidle alebo na nekonzistentné dávkované objemy, postupujte podľa tohto postupu.