Наиболее удобными и доступными являются приборы, изме­ряющие крутящий момент на валу ротора смесителя, например nna - стикордер фирмы “Брабендер” иреограф фирмы “Хааке”. Приборы состоят из измерительного модуля, к которому присоединяются раз­личные виды смесительных и экструзионных приставок, и измеряют сопротивление материалов воздействию роторов и червяков различ­ной конструкции в широком диапазоне температур и скоростей вра­щения [I]. Благодаря использованию различных взаимозаменяемых измерительных головок можно моделировать такие производственные процессы, как смешение, пластикацию, экструдирование и др., а в ла­бораторных условиях описывать их количественно.

Пластикордер Брабендера - сложный технологический прибор многоцелевого назначения. Он применяется для контроля стандартно­сти отдельных партий каучука и резиновых смесей, изучения процес­сов пластикации, термодеструкции и термоструктурирования каучу­ков, для смешения каучуков с различными ингредиентами, а также для оценки изменения вулканизационных и пластоэластичёских свойств резиновых смесей при нестационарном деформировании в условиях повышенных температур и скоростей сдвига [2].

Пластикордер типа PLD-331 и PLD-651 фирмы “Брабендер” представляет собой управляемый микропроцессором крутильный пла- стометр, непрерывно фиксирующий изменение крутящего момента мк валу роторов и температуру материала в испытательной камере. Он моделирует резиносмеситель закрытого типа [3, 4, 5] и позволяет ис­следовать процессы пластикации каучуков и приготовления резино­вых смесей. Однако, в отличие от обычного резиносмесителя, роторы в пластикордере не сцеплены друг с другом и вращаются с разной частотой. Температура смесительной камеры и частота вращения ро­торов могут меняться от 50 до 200 °С и от 0 до 200 об/мин соответст­венно. Это позволяет испытывать материалы в широком диапазоне скоростей сдвига.

Динамометрическое устройство пластографа состоит из кру­тильного динамометра с электронным управлением (плавной регули­ровкой и цифровой индикацией) скорости. Измеряется сопротивление испытуемого материала вращающимся лопастям, шнекам, роторам, которое является мерой вязкости материала. Устройство обработки данных состоит из дисплея для непосредственного отображения дан­ных, клавиатуры и цифровых блоков для диалогового режима работы.

Устройство памяти на гибких магнитных дисках используется для загрузки программ и записи, накопления измеренных значений перед выводом данных или вместо вывода данных на печать, для дальнейшей оценки и определения корреляции результатов несколь­ких испытаний и последующей их обработки. Устройство содержит также универсальную микропроцессорную систему модульной конст­рукции, интерфейсную систему согласования сигналов и обработки данных, которые используются для управления прибором. Датчик ре­ального времени, встроенный в систему, обеспечивает датирование и истинное время для отображения и распечатки данных. Встроенный батарейный источник питания обеспечивает непрерывную работу дат­чика в течение нескольких дней, когда сам прибор выключен. Все параметры и графики могут быть напечатаны и начерчены на отдель­ном быстродействующем принтере-графопостроителе.

Для измерения и обработки результатов испытаний разнооб­разных материалов разработаны специальные программы, так как в каждом случае анализ должен проводиться по конкретным методи­кам.

По мере заполнения камеры материалом наблюдается возрас­тание крутящего момента (рис.17.1-17.3), который достигает макси­мального значения по окончании загрузки, после опускания верхнего затвора камеры. В дальнейшем происходит снижение крутящего мо­мента во времени в результате тиксотропного разрушения материала, его механодеструкции и повышения температуры в камере. Вторич­ное увеличение крутящего момента свидетельствует о протекании процессов структурирования (вулканизации). Независимо от типа ма­териала по диаграмме определяются типичные точки В, X и Д и зна­чения: МА - пика нагрузки, MB - минимального крутящего момента, MX - максимального крутящего момента (MB и MX пропорциональ­ны эффективной вязкости материала при заданной температуре). Вы­полнение и обработка программ из предлагаемого программного обеспечения состоит в определении различных критериев, которые представлены на графиках различной возможной формы. К ним отно­сятся: ТХ - время плавления (рис. 17.1); TV - время формования, или время подвулканизации (от момента МА до момента МВ+, равного моменту MB плюс 10 % разницы между моментами MX и MB)

(рис. 17.2, 17.3); TS - время плавления от момента МА до MB, вычис­ленное как время до момента MB плюс 20 % разницы между момен­тами MB и MX; MD - начало разложения; TZ - время разложения от МА до MD; TR - время реакции (от момента MB до момента MR, рав - ( ного MB плюс 80 % разницы между MX и MB) (рис. 17.2, 17.3). У!

Кроме того, при исследовании резиновых смесей можно рас­считать следующие показатели:

• степень пластикации (MX / MB);

• условную скорость пластикации VM

Vm = (MX - MB) /[(MX 4- M) At];

• условную скорость вулканизации VB (Н»м/с)

Vв — (Mso - Мпод) / (tso~ tnoc), где tso - время, за которое MB увеличивается на 50 % и становится рав­ным М50;

• максимальную температуру камеры Тмакс;

• показатель обрабатываемости материала X (отн. ед.), харак­теризуемый шириной полосы на пластограмме; рассчитывается как отношение разности амплитуд наибольшего и наименьшего значений крутящего момента к его среднему значению в определенной точке на оси времени [6].

пластограмме смешения каучука с техническим углеродом можно вы­делить три области (рис. 17.2): область смачивания наполнителя кау­чуком - от начала процесса смешения до достижения первого макси­мума; область диспергирования между MB и вторым максимумом MX; область пластикации, следующую сразу же за MX. Время ti оп­ределяет продолжительность поглощения каучуком наполнителя, a t2 - время, необходимое для его диспергирования. Показатель к также яв­ляется характеристикой качества смешения, поскольку отражает сте­пень однородности смеси. В процессе смешения к монотонно умень­шается во времени, достигая некоторого постоянного значения, что свидетельствует об окончании процесса смешения.

В последние годы фирмой “Брабендер” представлены [7] но­вые модификации приборов:

Plasti Corder PL 2000, предназначенный для исследования пе­рерабатываемости термопластов, реактопластов, эластомеров. Прибор снабжен многочисленными пакетами с математическим обеспечением и новыми программами.