Багато фахівців, які займаються дослідженнями та розробками або контролем якості, ймовірно, стикалися з цією проблемою під час проведення інспекцій вхідного контролю якості (IQC). Переглянувши його двічі, я вважаю, що він потребує детального аналізу.
Що означає «прояв»? Це стосується тактильного відчуття під час будівництва чи механічної міцності після остаточного затвердіння?
яка різниця 5% чи 50%?
Без кількісних обмежень і конкретних сценаріїв застосування на це запитання неможливо відповісти просто «так» або «ні». Тому ми будемо переходити безпосередньо з інженерної точки зору, щоб ретельно проаналізувати питання «варіації в'язкості клею». Що нам потрібно оцінити, так це те, чи спричинена ця варіація відхиленнями в методах тестування чи властивими флуктуаціями матеріалу-і які ризики несправностей можуть становити такі флуктуації на виробничій лінії.
01 Природа в'язкості
Але якщо ми приймемо іншу точку зору та розглянемо мікроскопічний фізичний світ полімерів, то в’язкість є надзвичайно динамічним процесом. В’язкість полімерних матеріалів виникає в основному через два фактори: по-перше, вторинну взаємодію між молекулярними ланцюгами (включаючи сили Ван-дер-Ваальса, водневі зв’язки та навіть миттєві дипольні моменти, що виникають через перехідний нерівномірний розподіл електронної хмари); по-друге, фізичне сплутування, властиве довго{1}}ланцюговій структурі полімерів, яка нагадує заплутану мережу, переплетену в просторі. Коли ми застосовуємо макроскопічну силу-, таку як поштовх від розподільного клапана або силу зсуву на роторі віскозиметра-, щоб викликати потік, ми, по суті, докладаємо механічної роботи, щоб подолати це міжмолекулярне електромагнітне притягнення та прорвати ці фізичні вузли.
«Сила внутрішнього тертя», що створюється цим молекулярним ланцюгом під час ковзання, є макроскопічним проявом в’язкості. Таким чином, в'язкість не є ізольованим параметром клею, а скоріше повним відображенням його молекулярної структури та міжмолекулярних взаємодій.
Це також пояснює, чому в’язкість дуже чутлива до таких умов, як температура, швидкість зсуву та час-, оскільки ці параметри безпосередньо змінюють рухливість молекул і стан їхнього зв’язування.
02 Зміщення даних часто виникає через невідповідність меж тесту.
Повертаючись до запиту колеги, обидві партії клею мають різну в’язкість. Перш ніж запідозрити матеріальні дефекти, ми повинні спочатку виключити перешкоди від процедур тестування. Оскільки більшість полімерних рідин є не-ньютонівськими рідинами, вони накладають надзвичайно суворі граничні умови під час тестування.
Експоненціальна залежність між температурою та рухливістю сегментів полімерного ланцюга має експоненціальний характер (відповідно до емпіричного закону Арреніуса). У багатьох випадках центральна температура в зоні зберігання клею становить 20 градусів, тоді як температура навколишнього середовища в тестовій камері становить 25 градусів.
Якщо зразок не піддається належній термічній рівновазі у ванні зі постійною температурою після відбору (що зазвичай вимагає більше 30 хвилин), виміряні дані неминуче демонструватимуть значні відхилення. Коливання температури на 1 градус може призвести до зміни в'язкості від 5% до 10%.
Швидкість зсуву: багато процесів контролю якості не враховують узгодженість моделі ротора та швидкості обертання під час порівняння партій. Полімерні рідини мають властивість «розрідження-зрушення».
Чим вища швидкість обертання, тим більшою мірою молекулярні ланцюги примусово орієнтуються та розмотуються, що призводить до меншої виміряної уявної в’язкості. Важливо, що при оцінці не-ньютонівських рідин точка в’язкості при одній швидкості обертання часто не має сенсу; те, що потрібно порівняти, це «криві напруги зсуву–в’язкості», отримані при різних швидкостях зсуву.
Час (тиксотропія): у системах, що містять тиксотропні агенти, такі як пінистий діоксид кремнію, мережа водневих зв’язків утворюється всередині в стані спокою (що призводить до високої в’язкості), тоді як ця мережа руйнується під дією напруги зсуву (що призводить до низької в’язкості).
Це дещо схоже на те, щоб дві особи змагалися у забігу на 100-метрів: один щойно завершив розминку-і підтримує оптимальний фізичний стан, тоді як інший уже пробіг п’ять забігів поспіль, і його фізичний стан ще не відновився перед спробою шостого. Спостережувана різниця в кінцевих результатах може не обов’язково відображати фактичні відмінності в здібностях, а просто виникати через варіації в їхніх попередніх -умовах тестування. Якщо перед-час різання або період відновлення у стані спокою відрізняються між двома партіями зразків перед тестуванням, показання, природно, відрізнятимуться. Тому перед тестуванням важливо чітко вказати, як довго має тривати період попереднього різання та в який момент часу слід проводити вимірювання. Без належного вирівнювання часу неможливо ефективно порівнювати дані.
03 Що є суттєвою відмінністю, яку можна вважати ненормальною? Коли це може вплинути на продукт?
По-перше, слід визнати, що сам процес полімеризації за своєю суттю є випадковим, що робить нереальним вимагати абсолютно рівномірного розподілу молекулярної маси між усіма партіями клею.
Загальні промислові специфікації вказують на те, що коливання в'язкості в межах від ±10% до ±15% потрапляють у нормальні межі допуску.
Якщо відхилення перевищує 20%–30%, потрібна обережність-це вказує на потенційні проблеми з партією базової смоли або нерівномірне розподілення тиксотропу. До яких наслідків можуть призвести такі відхилення?
Залежить від вашого вікна процесу. Якщо ви наносите клей вручну або напівавтоматично, різниця у в’язкості на 20% може вплинути на сприйняття оператором текстури, але не обов’язково вплине на кінцеву міцність з’єднання.
Для автоматичних розливних ліній зміни в’язкості безпосередньо впливають на кількість нанесеного клею. За ідентичних умов тиску та часу висока в’язкість може перешкодити належному плину клею або спричинити утворення ниток; низька в'язкість може призвести до провисання або ненавмисного розтікання клею. Це може порушити виробничий ритм. Критичним фактором є належне змочування поверхні поверхні.
Підвищена в’язкість зменшує плинність, запобігаючи повному проникненню клею в мікро-нерівну поверхню основи. Незважаючи на видимість під час нанесення, на межі розділу існують численні мікроскопічні пустоти. При навантаженні значно зростає ризик розшарування інтерфейсу. Оголошення: WorkBuddy AI Office Assistant – розгортайте-безкоштовно та готово-до-використання. Спробуйте WorkBuddy зараз. Крім того, можливе утворення бульбашок. Підвищена в’язкість зменшує текучість, запобігаючи повному проникненню клею в мікро-нерівну поверхню основи. Незважаючи на видимість під час нанесення, на межі розділу існують численні мікроскопічні пустоти. При навантаженні значно зростає ризик розшарування інтерфейсу. Оголошення: WorkBuddy AI Office Assistant – розгортайте-безкоштовно та готово-до-використання. Спробуйте WorkBuddy зараз. Крім того, можливе утворення бульбашок.
Коли в’язкість клею для наповнення збільшується, мікробульбашки, захоплені під час перемішування або наповнення, стає важко видалити. Навіть в умовах вакууму системи з високою-в’язкістю мають тенденцію затримувати ці бульбашки. Після затвердіння ці бульбашки перетворюються на точки концентрації напруги, що в -електричних системах високої напруги може безпосередньо призвести до часткового розряду або поломки.
[Підхід до-прийняття-інженерних рішень] Ось три{2}}схема для інженерних-суджень:
1. Спочатку перевірте, чи справжня розбіжність
Дві партії зразків вимірювали одночасно, використовуючи той самий віскозиметр, ротор, швидкість обертання, температуру, а також ідентичні умови спокою та часу зсуву. Якщо різниця становить менше 15%, це, швидше за все, нормальна варіація. Якщо різниця перевищує 20%, слід провести додатковий аналіз.
2. Тепер давайте ще раз поглянемо на ваше вікно процесу
Випробуйте на виробничій лінії: визначте поточний тиск повітря, час нанесення, діаметр голки дозуючого обладнання та допустимий діапазон в’язкості.
Наприклад, якщо ваш пристрій постійно виробляє клей у діапазоні в’язкості ±15%, варіації партії не вплинуть на продуктивність. Однак, якщо вікно допуску є вузьким, вам слід домовитися з постачальником про суворіші стандарти контролю партії.
3. Нарешті, перевірте режими відмови
Якщо продукт остаточно проходить функціональні випробування (наприклад, міцність на зсув, стійкість до тиску, старіння) після коливань в'язкості, це вказує на те, що коливання знаходяться в допустимих межах. Якщо партія демонструє погане зволоження або залишкові бульбашки, перегляньте конкретні зміни в’язкості та встановіть спеціальні параметри внутрішнього контролю. Хоча стабільна в’язкість є бажаною, більш важливою є її достатня стабільність у конкретних умовах виробництва.
Щоб систематично проаналізувати проблему, спочатку усуньте помилки вимірювання, потім порівняйте параметри процесу в межах оптимального діапазону та, нарешті, співвіднесіть ці результати з фактичними моделями несправностей-цей підхід запобігає введенню в оману одним числовим значенням. Якщо ви також зіткнулися з розбіжностями між двома партіями даних клею або невідповідними обсягами дозування на виробничій лінії, виконайте цю процедуру.