AR 500/1000 Rheometer Manual

104 Pages·2000·0.79 MB·English

(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:53)(cid:48)(cid:48)(cid:47)(cid:49)(cid:48)(cid:48)(cid:48)
(cid:82)(cid:104)(cid:101)(cid:111)(cid:109)(cid:101)(cid:116)(cid:101)(cid:114)(cid:115)
(cid:72)(cid:97)(cid:114)(cid:100)(cid:119)(cid:97)(cid:114)(cid:101)(cid:32)(cid:77)(cid:97)(cid:110)(cid:117)(cid:97)(cid:108)
(cid:80)(cid:78)(cid:32)(cid:53)(cid:48)(cid:48)(cid:48)(cid:49)(cid:55)(cid:46)(cid:48)(cid:48)(cid:49)(cid:32)(cid:82)(cid:101)(cid:118)(cid:46)(cid:32)(cid:66)(cid:32)(cid:40)(cid:84)(cid:101)(cid:120)(cid:116)(cid:32)(cid:97)(cid:110)(cid:100)(cid:32)(cid:66)(cid:105)(cid:110)(cid:100)(cid:101)(cid:114)(cid:41)
(cid:80)(cid:78)(cid:32)(cid:53)(cid:48)(cid:48)(cid:48)(cid:49)(cid:55)(cid:46)(cid:48)(cid:48)(cid:50)(cid:32)(cid:82)(cid:101)(cid:118)(cid:46)(cid:32)(cid:66)(cid:32)(cid:40)(cid:84)(cid:101)(cid:120)(cid:116)(cid:32)(cid:79)(cid:110)(cid:108)(cid:121)(cid:41)
(cid:73)(cid:115)(cid:115)(cid:117)(cid:101)(cid:100)(cid:32)(cid:74)(cid:97)(cid:110)(cid:117)(cid:97)(cid:114)(cid:121)(cid:32)(cid:50)(cid:48)(cid:48)(cid:48)
(cid:84)(cid:65)(cid:32)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:83)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:82)(cid:72)(cid:69)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:83)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:105)
(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
©1996, 2000 by TA Instruments
109 Lukens Drive
New Castle, DE 19720
Notice
The material contained in this manual is
believed adequate for the intended use of this
instrument. If the instrument or procedures are
used for purposes other than those specified
herein, confirmation of their suitability must be
obtained from TA Instruments. Otherwise, TA
Instruments does not guarantee any results and
assumes no obligation or liability. This
publication is not a license to operate under or a
recommendation to infringe upon any process
patents.
TA Instruments thermal analysis and rheology
software, including operating system, module,
data analysis, and utility software, and their
associated manuals are proprietary and copy-
righted by TA Instruments, Inc. Purchasers are
granted a license to use these software programs
on the instrument with which they were
purchased. These programs may not be
duplicated by the purchaser without the prior
written consent of TA Instruments. Each
licensed program shall remain the exclusive
property of TA Instruments, and no rights or
licenses are granted to the purchaser other than
as specified above.
(cid:78)(cid:79)(cid:84)(cid:69)(cid:58)(cid:32)(cid:32)(cid:84)(cid:104)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:112)(cid:101)(cid:114)(cid:97)(cid:116)(cid:105)(cid:111)(cid:110)(cid:32)(cid:97)(cid:110)(cid:100)(cid:32)(cid:112)(cid:114)(cid:111)(cid:99)(cid:101)(cid:100)(cid:117)(cid:114)(cid:101)(cid:115)
(cid:97)(cid:115)(cid:115)(cid:111)(cid:99)(cid:105)(cid:97)(cid:116)(cid:101)(cid:100)(cid:32)(cid:119)(cid:105)(cid:116)(cid:104)(cid:32)(cid:116)(cid:104)(cid:101)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:53)(cid:48)(cid:48)(cid:32)(cid:97)(cid:110)(cid:100)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:49)(cid:48)(cid:48)(cid:48)
(cid:82)(cid:104)(cid:101)(cid:111)(cid:109)(cid:101)(cid:116)(cid:101)(cid:114)(cid:115)(cid:32)(cid:97)(cid:114)(cid:101)(cid:32)(cid:101)(cid:115)(cid:115)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:105)(cid:97)(cid:108)(cid:108)(cid:121)(cid:32)(cid:105)(cid:100)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:105)(cid:99)(cid:97)(cid:108)(cid:46)(cid:32)(cid:32)(cid:79)(cid:110)(cid:108)(cid:121)
(cid:116)(cid:104)(cid:101)(cid:32)(cid:114)(cid:97)(cid:110)(cid:103)(cid:101)(cid:115)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:111)(cid:112)(cid:101)(cid:114)(cid:97)(cid:116)(cid:105)(cid:111)(cid:110)(cid:32)(cid:97)(cid:114)(cid:101)(cid:32)(cid:100)(cid:105)(cid:102)(cid:102)(cid:101)(cid:114)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:32)(cid:40)(cid:115)(cid:101)(cid:101)
(cid:115)(cid:112)(cid:101)(cid:99)(cid:105)(cid:102)(cid:105)(cid:99)(cid:97)(cid:116)(cid:105)(cid:111)(cid:110)(cid:115)(cid:32)(cid:111)(cid:110)(cid:32)(cid:112)(cid:97)(cid:103)(cid:101)(cid:32)(cid:52)(cid:45)(cid:50)(cid:41)(cid:46)(cid:32)(cid:32)(cid:84)(cid:104)(cid:101)(cid:114)(cid:101)(cid:102)(cid:111)(cid:114)(cid:101)(cid:44)(cid:32)(cid:116)(cid:104)(cid:101)
term “AR(cid:32)Rheometers” as used throughout
this manual, refers to both instruments.
(cid:105)(cid:105) (cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:84)(cid:65)(cid:32)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:83)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:82)(cid:72)(cid:69)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:83)
(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
Chapter 1: Introducing
the AR Rheometers................................1-1
Overview..................................................1-1
Safety and EMC
Conformity Specifications.......................1-2
Lifting and Carrying Instructions......1-3
Electrical Safety................................1-4
Wiring Instructions (UK only)....1-4
Usage Instructions.............................1-5
Maintenance and Repair..........................1-6
Chapter 2: Description of the
AR Rheometers......................................2-1
Overview..................................................2-1
A Brief History of Controlled-
Stress Rheometers....................................2-1
TA Instruments AR Rheometers..............2-3
Schematics of the AR Rheometer.....2-4
Instrument Components....................2-6
Chapter 3: Technical
Descriptions............................................3-1
Overview..................................................3-1
The Air Bearing.......................................3-1
Rotational Mapping...........................3-3
(cid:84)(cid:65)(cid:32)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:83)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:82)(cid:72)(cid:69)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:83)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:105)(cid:105)(cid:105)
(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
Auto Gap Set Mechanism........................3-4
Closing the Gap.................................3-4
Thermal Compensation......................3-5
The Peltier Plate.......................................3-5
Normal Force Transducer (optional)........3-8
Chapter 4: Technical
Specifications..........................................4-1
Overview..................................................4-1
Specifications...........................................4-1
Chapter 5: Installation..........................5-1
Overview..................................................5-1
Removing the Packaging and
Preparing for Installation..........................5-1
Installation Requirements.........................5-3
Connecting the System Together.............5-5
Connecting the Rheometer to
the Electronics Control Box..............5-5
Connecting the Computer to
the Electronics Control Box..............5-6
Connecting the Water Bath................5-7
Leveling the Rheometer...........................5-8
Checking Your System.............................5-9
Shut-down Procedure.............................5-10
(cid:105)(cid:118) (cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:84)(cid:65)(cid:32)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:83)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:82)(cid:72)(cid:69)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:83)
(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
Chapter 6: Measuring Systems............6-1
Overview..................................................6-1
General Description.................................6-2
Geometry Materials...........................6-2
Stainless Steel.............................6-2
Aluminum...................................6-3
Plastic..........................................6-3
Cone and Plate.........................................6-4
Parallel Plate............................................6-6
Concentric Cylinders...............................6-8
Using the Stress and Shear Rate
Factors....................................................6-11
Choosing the Best Geometry.................6-12
Cone and Plate/Parallel Plate
Systems............................................6-12
Angles.......................................6-13
Diameters..................................6-14
Material.....................................6-15
Preventing Solvent Evaporation............6-16
Preventing Slippage at
Sample/Geometry Interface...................6-17
Chapter 7: AR Rheometer
Enhancements/Options..........................7-1
Overview..................................................7-1
Normal Force Transducer (optional).......7-1
Gap Setting Validation (optional)............7-3
(cid:84)(cid:65)(cid:32)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:83)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:82)(cid:72)(cid:69)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:83)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:118)
(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
Inertial Correction....................................7-4
Air Bearing Friction Correction...............7-6
Determining the Correction
Factor.................................................7-6
Chapter 8: How Do I.............................8-1
Overview..................................................8-1
...Clean the
Filter Regulator Assembly?......................8-2
...Remove the Air Bearing Clamp?..........8-4
...Attach a Geometry?...............................8-5
..Set Up the Concentric
Cylinder System?.....................................8-6
Changing the Cup Size......................8-7
Controlling Temperature with a
Concentric Cylinder System..............8-8
...Ensure the Sample is Loaded
Correctly?.................................................8-9
...Calibrate the Rheometer?....................8-11
Chapter 9: Do’s and Don’ts..................9-1
Overview..................................................9-1
Do.............................................................9-1
Don’t.........................................................9-2
(cid:118)(cid:105) (cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:84)(cid:65)(cid:32)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:83)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:82)(cid:72)(cid:69)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:83)
(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
Appendices
Appendix A: Useful Information........A-1
Moments of Inertia..................................A-1
Calculations for
Moments of Inertia...........................A-2
Cone...........................................A-2
Cylinder.....................................A-2
Appendix B: Symbols and Units.........B-1
Appendix C: Geometry
Form Factors.........................................C-1
Cone/Plates.............................................C-1
Dimensions.............................................C-2
Appendix D: LCD Display
Messages................................................D-1
Initializing Transducer............................D-1
Pressure Too Low...................................D-1
Peltier Overheat......................................D-1
Index.........................................................I-1
(cid:84)(cid:65)(cid:32)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:83)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:82)(cid:72)(cid:69)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:83)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:118)(cid:105)(cid:105)
(cid:84)(cid:97)(cid:98)(cid:108)(cid:101)(cid:32)(cid:111)(cid:102)(cid:32)(cid:67)(cid:111)(cid:110)(cid:116)(cid:101)(cid:110)(cid:116)(cid:115)
(cid:118)(cid:105)(cid:105)(cid:105) (cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:32)(cid:84)(cid:65)(cid:32)(cid:73)(cid:78)(cid:83)(cid:84)(cid:82)(cid:85)(cid:77)(cid:69)(cid:78)(cid:84)(cid:83)(cid:32)(cid:65)(cid:82)(cid:32)(cid:82)(cid:72)(cid:69)(cid:79)(cid:77)(cid:69)(cid:84)(cid:69)(cid:82)(cid:83)
Hardware
CHAPTER 1: Introducing the AR
Rheometers
Overview
Introducing the TA Instruments AR (and AR-N
with Normal Force) Rheometers—controlled
stress/controlled rate rheometers capable of
handling many different types of samples, using
a range of geometry sizes and types.
This manual relates to all hardware aspects of
the AR and AR-N Rheometers. For complete
information on the operation of the instrument,
you may also have to refer to the relevant
software manuals supplied with the instrument.
Should you find that something in this manual is
unclear, or if you feel that certain information
should be added, please do not hesitate to
contact us directly at our Leatherhead, UK
office. The numbers you should use are:
Tel: [phone]
Fax: [phone]
Alternatively, please contact your local office
directly or speak to your area sales
representative.
This chapter describes some important safety
information. Please read this information
thoroughly before proceeding.
TA INSTRUMENTS AR RHEOMETERS 1–1
Introduction
Safety and EMC Conformity
Specifications
In order to comply with the European Council
Directives, 73/23/EEC (LVD) and 89/336/EEC
(EMC Directive), as amended by 93/68/EEC;
the AR has been tested to the following
specifications:
• Safety:
EN 61010-1:1993
• Emissions:
EN 55011: 1991, CISPR 11:1990 Group 1
Class B (30–1000 MHz) Radiated
EN 55011: 1991, CISPR 11:1990 Group 1
Class B (0.15–30 MHz) Conducted
• Immunity:
EN 50082-1: 1992, Electromagnetic
Compatibility-Generic immunity standard
Part 1. Residential, commercial, and light
industry.
• IEC 801-2: 1991, ESD.
• IEC 801-3: 1984, Radiated RF Immunity.
• IEC 801-4: 1988, EFT/B. Electrical fast
transients/burst.
CAUTION: This instrument must only be
connected to an earthed (grounded) power
supply. If this instrument is used with an
extension lead, the earth (ground)
continuity must be maintained.
1–2 TA INSTRUMENTS AR RHEOMETERS