1 Rhagymadrodd
1.1 Pwysigrwydd a Meysydd Cymhwysiad Eang Rwber
Mae rwber yn ddeunydd crai diwydiannol hanfodol sy'n cael ei ddefnyddio'n helaeth ym mywyd beunyddiol a chynhyrchu diwydiannol. Mae rwber yn ddeunydd hanfodol ar gyfer gwneud amrywiaeth o deiars, adeiladu stribedi selio, haenau inswleiddio gwifren a chebl, ac ati gan fod ganddo hyblygrwydd uchel, ymwrthedd gwisgo, inswleiddio a rhinweddau eraill. Mae'r defnydd o nwyddau rwber yn dod yn fwy eang wrth i wyddoniaeth a thechnoleg ddatblygu, gan gynnwys ystod eang o sectorau gan gynnwys offer modurol, awyrofod, meddygol a thrydanol.
1.2 Yr angen i brofi ansawdd rwber yn effeithiol
Mae cynhyrchiant ac ansawdd cynnyrch y sectorau i lawr yr afon yn cael eu heffeithio'n uniongyrchol gan berfformiad ac ansawdd nwyddau rwber. Am y rheswm hwn, mae profion ansawdd rwber trylwyr a manwl gywir yn hanfodol. Er y gellir cael dangosyddion perfformiad sylfaenol rwber gan ddefnyddio dulliau profi ffisegol a chemegol confensiynol, mae'r cyflymder canfod swrth a dinistriol yn ei gwneud hi'n heriol cyflawni gofynion cynhyrchu diwydiannol cyfoes. Felly mae angen dirfawr i ddatblygu technoleg canfod rwber newydd, cyflym, annistrywiol a hynod sensitif er mwyn gwarantu sefydlogrwydd ansawdd nwyddau rwber a hybu cynhyrchiant sectorau i lawr yr afon.
2. Dulliau canfod ffisegol a chemegol traddodiadol
2.1 Dulliau canfod rwber traddodiadol
(1) Profion corfforol: i asesu rhinweddau mecanyddol rwber, mae dulliau'n cynnwys mesur dwysedd, profion tynnol, a phrofi caledwch.
(2) Profi cemegol: mae'r dulliau a ddefnyddir i ganfod cyfansoddiad cemegol a strwythur rwber yn cynnwys dadansoddiad elfennol, dadansoddiad thermol, sbectrosgopeg isgoch, ac eraill.
Gellir cael dangosyddion perfformiad sylfaenol rwber gan ddefnyddio'r dulliau hyn, ond mae ganddynt anfanteision o'r fath cyflymderau canfod araf a'r gofyniad am baratoi sampl dinistriol, sy'n ei gwneud hi'n heriol cyflawni gofynion monitro amser real cynhyrchu diwydiannol cyfoes.
2.2 Technolegau canfod datblygedig sy'n dod i'r amlwg yn y blynyddoedd diwethaf
Mae technolegau canfod rwber annistrywiol, cyflym a hynod sensitif newydd wedi dod i'r amlwg yn ddiweddar mewn ymdrech i fynd y tu hwnt i anfanteision technegau canfod confensiynol. Mae'r technolegau hyn yn bennaf yn cynnwys:
(1) Technoleg sbectrosgopeg isgoch: Gellir canfod cyfansoddiad cemegol rwber yn gyflym trwy wneud dadansoddiad ansoddol a meintiol ar rwber gan ddefnyddio sbectrosgopeg isgoch.
(2) Technoleg sbectrosgopeg Raman: Gellir cael gwybodaeth gemegol gyfoethocach trwy gynnal adnabod cemegol a dadansoddiad strwythurol o rwber gan ddefnyddio effaith gwasgaru Raman.
(3) Technoleg sbectrosgopig fflworoleuedd: adnabod cyflym yn seiliedig ar nodweddion fflwroleuol rhai cyfansoddion rwber.
Gan ddefnyddio technoleg sbectrosgopeg bron-is-goch, gellir dadansoddi cydrannau rwber yn gyflym ac yn annistrywiol.
Mae'r technolegau canfod optegol newydd hyn yn cynnig offer monitro ansawdd rwber ar-lein ac amser real effeithlon.
3. Monitro ansawdd rwber yn seiliedig ar dechnoleg canfod optegol
3.1 Egwyddorion a nodweddion technoleg optegol
Egwyddorion technoleg optegol
Rhyngweithio golau a mater yw sylfaen technolegau canfod optegol. Mae deunyddiau rwber yn agored i amrywiaeth o ffenomenau optegol, gan gynnwys amsugno, gwasgaru, adlewyrchu a throsglwyddo. Gellir gwerthuso ansawdd rwber trwy werthuso'r nodweddion optegol hyn gan eu bod yn gysylltiedig yn agos â chyfansoddiad cemegol a nodweddion ffisegol y deunydd.
Nodweddion technegol optegol
- Annistrywiol: Mae profion optegol yn briodol ar gyfer profion annistrywiol gan na fydd yn niweidio deunyddiau rwber.
- Cyflymder: Mae technoleg canfod optegol yn briodol ar gyfer gwerthuso ansawdd cyflym oherwydd gall ddarparu canfyddiadau canfod mewn modd amserol.
- Sensitifrwydd uchel: yn ddelfrydol ar gyfer rheoli ansawdd cywir gan y gall sylwi ar y newidiadau lleiaf hyd yn oed.
- Canfod aml-baramedr: Mae'n cynnig gwybodaeth ddeunydd drylwyr ac yn gallu canfod nifer o nodweddion ffisegol a chemegol ar yr un pryd.
3.2 Cymhwyso technoleg sbectrosgopeg isgoch wrth ganfod rwber
Cyflwyniad i dechnoleg sbectrosgopeg isgoch:
Gellir dadansoddi strwythur moleciwlaidd deunyddiau yn effeithiol trwy ddefnyddio technoleg sbectrosgopeg isgoch. Mae'n bosibl pennu cyfansoddiad cemegol deunydd a manylion strwythurol trwy fesur faint o olau isgoch y mae'n ei amsugno.
Cymhwyso technoleg sbectrosgopeg isgoch mewn profion rwber:
Dadansoddiad strwythur cemegol: Gellir defnyddio sbectrosgopeg isgoch i nodi grwpiau swyddogaethol rwber a bondiau cemegol.
Dadansoddwch rwber ar gyfer plastigyddion, gwrthocsidyddion a chemegau eraill gan ddefnyddio dadansoddiad ychwanegion.
Monitro heneiddio a dirywiad: Defnyddio dadansoddiad o newidiadau sbectrol i olrhain heneiddio a diraddio rwber.
Gelwir rheoli ansawdd y broses gynhyrchu rwber mewn amser real i warantu unffurfiaeth cynnyrch yn rheoli ansawdd.
3.3 Paratoi samplau a chasglu data sbectrol
Gosodiad sampl:
Rhaid i samplau rwber gael eu torri i mewn, eu malu, neu eu toddi er mwyn eu paratoi ar gyfer archwiliad sbectrosgopig.
Casglu data sbectrol:
Wrth gasglu data, defnyddiwch sbectromedr isgoch a dewiswch yr ystod tonfedd a datrysiad cywir.
Technegau ar gyfer paratoi a dadansoddi data sbectrol
Rhagbrosesu data sbectrol:
cynnwys gweithrediadau gan gynnwys lleihau sŵn, llyfnu sbectrol, normaleiddio, a chywiro cefndir.
Dull dadansoddi:
Defnyddio technegau cemometrig ar gyfer dadansoddi data, megis atchweliad rhannol sgwariau lleiaf (PLSR), dadansoddi prif gydrannau (PCA), ac ati.
3.4 Achosion cais nodweddiadol
Arsylwi heneiddio rwber:
Gan ddefnyddio sbectrosgopeg isgoch, olrhain priodweddau sbectrol samplau rwber dros amser i asesu lefel heneiddio.
Ychwanegu at y dadansoddiad
Er mwyn sicrhau cywirdeb y fformiwleiddiad, defnyddiwch dechnoleg sbectrosgopeg isgoch i nodi a mesur ychwanegion penodol mewn rwber.
Achos rheoli ansawdd:
Ar y llinell gynhyrchu, cadwch lygad ar ansawdd y rwber mewn amser real a gweithredwch yn gyflym i fynd i'r afael ag unrhyw amrywiadau yn y broses.
Datrys Problemau:
Gellir defnyddio dadansoddiad data sbectrol rwber i ganfod problemau fel poeri rhew, poeri cwyr, a materion eraill yn ymwneud â chynhyrchu.
4. Cymhwyso technoleg sbectrosgopeg Raman mewn canfod rwber
4.1 Egwyddorion a manteision technoleg sbectrosgopeg Raman
Egwyddor technoleg sbectrosgopeg Raman:
Ffenomen gwasgariad Raman, a ddarganfuwyd gan y gwyddonydd Indiaidd CV Raman, yw sylfaen sbectrosgopeg Raman. Bydd mwyafrif y golau sy'n taro moleciwl yn cael ei wasgaru ar yr un amledd, ffenomen a elwir yn gwasgariad Rayleigh; fodd bynnag, bydd cyfran fach o olau yn cael ei wasgaru oherwydd gwasgariad Raman yw'r broses o newid amlder golau gwasgaredig trwy gysylltiad â lefelau egni dirgrynol moleciwlau. Dyma achos trosglwyddo ynni.
Mantais:
- Annistrywiol: Gellir cael gwybodaeth heb ddinistrio neu newid y sampl.
- Penodoldeb moleciwlaidd: Y gallu i gynnig manylion cynhwysfawr am foddau dirgrynol moleciwl.
- Canfod yn gyflym: Mae'n bosibl canfod yn gyflym fanylion strwythurol a chyfansoddiad cemegol y sampl.
- Addasrwydd: Gofynion isel ar ffurf sampl, sy'n addas ar gyfer samplau solet, hylif a nwy.
paratoi'r sampl a chasglu'r data
Paratoi'r Sampl:
Mae samplau rwber yn aml yn gofyn am lanhau, sychu, ac efallai eu torri neu eu sandio er mwyn darparu arwyneb llyfn.
Er mwyn hwyluso arbrofion sbectrosgopeg Raman, efallai y bydd angen toddi neu deneuo'r rwber at ddefnyddiau penodol.
Casglu data:
Ar ôl sganio'r deunydd gyda sbectromedr Raman, dewiswch y pŵer laser a'r donfedd cywir.
Casglwch sbectra gwasgariad Raman a nodwch gryfder golau gwasgaredig ar wahanol niferoedd tonnau.
Cydrannau rwber ansoddol a meintiol a dadansoddi data
Dehongli data:
Trwy archwilio'r copaon nodedig yn y sbectrwm Raman, gellir pennu'r bondiau cemegol a'r grwpiau swyddogaethol sy'n bresennol mewn rwber.
I wneud astudiaeth ansoddol o'r cyfansoddion, cymharwch gronfa ddata sbectrwm Raman o gemegau hysbys.
Meintiol ac ansoddol:
Defnyddir cymarebau dwyster copaon nodedig mewn dadansoddiad meintiol.
Er mwyn cynyddu cywirdeb dadansoddi meintiol, defnyddiwch dechnegau cemometrig fel sgwariau lleiaf rhannol (PLS) a dadansoddi prif gydrannau (PCA).
Achosion defnydd cyffredin
Heneiddio rwber a monitro diraddiad:
I werthuso heneiddio a dirywiad perfformiad, olrhain newidiadau cemegol mewn rwber dros amser gan ddefnyddio sbectrosgopeg Raman.
Dadansoddiad o ychwanegion rwber:
Defnyddiwch sbectrosgopeg Raman i leoli a mesur ychwanegion rwber fel plastigyddion a gwrthocsidyddion.
Sicrwydd ansawdd rwber:
Ar y llinell gynhyrchu, defnyddir technoleg sbectrosgopeg Raman ar gyfer monitro ansawdd cynnyrch amser real.
Adnabod sylweddau rwber:
I wahaniaethu rhwng gwahanol fathau o ddeunydd rwber neu ffynonellau, defnyddiwch sbectrosgopeg Raman.
5. Cymhwyso technolegau canfod optegol eraill mewn canfod rwber
sbectrosgopeg goleuedd
Y dechnoleg y tu ôl i egwyddor sbectrosgopeg fflworoleuedd:
Yr egwyddor y tu ôl i dechnoleg sbectrosgopeg fflworoleuedd yw y bydd deunyddiau sydd wedi'u hysgogi gan olau ynni uchel yn rhyddhau golau ynni is yn y pen draw. Gellir pennu math, maint ac amgylchedd y fflworofforau mewn sylwedd i gyd gan ddefnyddio sbectrosgopeg fflworoleuedd.
Defnydd yn y broses brofi rwber:
- Nodi ychwanegion fflwroleuol neu amhureddau mewn rwber trwy ddefnyddio dull adnabod fflworoffor.
- Monitro heneiddio: Gall amrywiadau mewn nodweddion fflworoleuedd ddatgelu pa mor hen yw rwber.
- Adnabod diffygion: Gall sbectrosgopeg fflworoleuedd nodi diffygion bach mewn deunyddiau.
- Cracio Straen Amgylcheddol: Yn cadw llygad ar sut mae rwber yn torri i lawr ac yn cracio mewn ymateb i straen amgylcheddol.
Budd-dal:
mae sensitifrwydd yn uchel, a gall ddod o hyd i grynodiadau munud o ddeunyddiau fflwroleuol.
yn ddetholus, prin yn cael ei effeithio gan sŵn cefndir ac yn ymateb i ddeunyddiau fflwroleuol yn unig.
Y dechneg o sbectrosgopeg bron-isgoch
Y dechnoleg y tu ôl i egwyddor sbectrosgopeg bron-isgoch:
Mae'r broses a elwir yn sbectrosgopeg bron isgoch yn dadansoddi deunyddiau trwy ddefnyddio golau yn y rhanbarth agos-isgoch, sydd fel arfer yn yr ystod tonfedd o 780 i 2500 nanometr. Gall y dull dreiddio i'r sampl a chynnig gwybodaeth gemegol a ffisegol gan ei fod yn sensitif iawn i ddŵr a bondio cemegol penodol.
Defnydd yn y broses brofi rwber:
- Yn dadansoddi cyfansoddiad cemegol rwber, gan ystyried y mathau o bolymerau, llenwyr a phlastigyddion.
- Mae gan rwber sensitifrwydd mawr i ddŵr, gan ei gwneud hi'n bosibl amcangyfrif ei lefel lleithder yn fanwl gywir.
- Monitro prosesau: Mae newidiadau cemegol yn ystod gweithgynhyrchu rwber yn cael eu holrhain ar-lein.
- Rheoli ansawdd trwy sicrhau bod nwyddau rwber yn cadw at ofynion.