流變學是研究材料行為的科學。無論產品是液體、奶油、糊狀物還是粉末，制造業(yè)通過多個加工階段轉移原材料，創(chuàng)造出“成品”。泵送、混合、轉移、儲存和將產品成功裝入集裝箱都需要了解他們的屬性，需要研發(fā)人員進行適當的流變學分析，以確保每一步的穩(wěn)定性和穩(wěn)定性這兩個目標。

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圖1:博勒飛RST受控應力錐板流變儀

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“固體流變儀”是一種用于評價液體和固體流變儀的新產品！在質量控制實驗室里，粘度計進行產品符合規(guī)格的確定測量。錐形/平板流變儀示例如圖1所示。它能夠在連續(xù)較大的剪切應力和/或剪切力范圍內剪切材料費率。因為它可以處理許多類型的材料，從稀薄的液體（眼睛溶液）到半固體（摩擦軟膏），這是一個更昂貴的投資。然而流變儀可以進行一系列更全面的測試，從材料靜止時的粘彈性變形和屈服應力測量開始，直到達到全粘度！具有觸變性計算的ow曲線（剪切的時間敏感性），當材料運動時恢復和蠕變（低力！ow行為），因此該儀器的多功能性使其成為研發(fā)的必備設備。

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圖2:博勒飛DV2T控制速率粘度計，帶小樣品適配器

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幸運的是這些流變儀在最近幾年變得不那么昂貴，并且在獨立模式下或在PC控制下易于使用，使它們成為質量控制和制造的潛在儀器。關鍵點在于讓它們在繁忙的環(huán)境中經久耐用，而且在多個操作員使用同一儀器的情況下，它們實際上可以在生產車間生存下來。如圖2所示，一個流行的、易于定制的粘度計只在受控速率模式下運行（您可以設定主軸的轉速，儀器測量材料的粘度）。這種測量稱為單點粘度測試。它提供的關于整體的信息相對較少！樣品在測試中的行為如何，但研發(fā)人員可能已經做了大量的表征工作，知道這一個數據點將檢測出大多數問題批次的材料。因此，關于這種儀器可以提供的附加信息，比如粘度，還有很多要討論的！曲線（粘度如何隨不同的剪切速率變化）、剪切的時間敏感性（觸變性）或溫度變化（粘度在不同的氣候下如何變化）。

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誰來決定選擇哪種工具？研發(fā)人員知道這一點，制造業(yè)和質量控制部門都希望使用簡單、快速運行測試、快速清潔和可定制功能。事實上，無論是現(xiàn)在的流變儀還是粘度計都能勝任這項工作。所以這實際上是一個偏好和預算的問題。越來越重要的一個考慮因素是耐久性。結構更堅固的儀器需要更少的服務，更少的校準檢查，并且提供更長的運行時間。

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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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制造中的材料類型可以在流變儀和粘度計之間起決定作用。粘性材料如厚軟膏，是控制應力流變儀測試的良好候選材料。受控應力模式可以直接測量屈服應力，即啟動材料移動所需的力。（見圖3）該測量值可等同于在生產過程中驅動混合泵的電機的啟動扭矩！最終用戶將產品從試管中取出所施加的擠壓力。因此，對于粘性更大的產品，流變儀可能會在額外測量方面發(fā)揮優(yōu)勢，這可能會證明是有用的。

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圖4：流動曲線顯示了粘度與剪切速率的關系

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受控速率測量生成“粘度-流量曲線”信息，該信息表征了材料對?。ㄒ妶D4）對于大多數液體和半固體，粘度隨著剪切速率的增加而降低。目的是確定這種阻力在“變化率”方面有多重要！（“假塑性”是用來描述這種類型的！如果這是我們最感興趣的特性，那么粘度計就可以起作用了。然而，儀器的操作機制使人們發(fā)現(xiàn)流變儀可以在更快的時間內完成測試。

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如本文前面所述，通常選擇粘度-流量曲線上的一個值作為控制點，供QC在對生產批次的材料進行測量時使用。粘度計用于這一單一目的，因此可能獲得錯誤的認識，即它們不能做更多的事情。一般來說粘度計是多速儀器，可以輕松測量圖4中流量曲線上的許多點。因此，問題是是否要利用這種能力，并至少選擇一個額外的參考點來進行良好的測量。對于高度剪切稀釋的藥品，如醫(yī)用軟膏，這可能值得考慮。在選擇兩個獨立剪切速率下的數據點時，這種方法將證明！生產和最終用戶都可以接受ow行為。

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使用粘度計研究材料的剪切減薄行為有一種成熟的方法。根據材料厚度，選擇相隔十年的兩種速度，可能是1和10rpm或10和100rpm。通過計算前者與后者的比率，比較每種速度下記錄的粘度值。由于在較低轉速下測得的粘度幾乎總是高于第二粘度值，因此該比值產生大于1.0的數值。這個比率被稱為“Thix指數”或“TI”。

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制造業(yè)有充分的理由考慮綜合粘度數據給運營帶來的附加值。有一個數字制造過程中發(fā)生的不同剪切速率。知道粘度數據在已建立的范圍內可接受！保證過程操作將順利進行?？此粕願W的“流變學”與制造業(yè)的成功有著千絲萬縷的聯(lián)系。一個重要的考慮是在線過程粘度計在制造中的使用。一旦獲得了材料變化的粘度數據在整個制造過程中，選擇一個控制點來監(jiān)測和控制粘度成為可能。雖然過程粘度計已經有很多年了，但生產運營部門一般都沒有意識到它們的潛力。產品的一致性是目標。需要返工的產品減少浪費。這是粘度計制造商可以提供幫助，以確定在線儀器安裝的適當位置。

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總而言之，制造業(yè)在使用流變學來改善操作方面有一些收獲。研發(fā)和質量控制可以成為幫助實現(xiàn)這一目標的合作伙伴。底線是生產一致的產品，同時提高可加工性，同時滿足客戶的期望。