一种在线测量聚合物熔体熔指的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在线测量聚合物熔体熔指的装置及其方法；装置包括测量模具、导波杆、超声换能器、压力传感器和温度传感器；导波杆均等分布在模具两侧；导波杆中间安装温度传感器/压力传感器，超声换能器与导波杆紧密贴合；本发明专利技术通过在线测量聚合物熔体熔指的装置实时测量超声波信号，后台计算程序计算模具流道内聚合物熔体密度、流速等物性参数变化，从而获得聚合物熔体熔指；该方法能实现聚合物挤出加工过程中熔体熔指的实时在线监控，克服了传统离线测量熔体熔指效率低和反馈滞后的缺点，为实时调节挤出工艺参数和监控挤出产品质量提供了一种简单、快捷的方法。快捷的方法。快捷的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种在线测量聚合物熔体熔指的装置及其方法


[0001]本专利技术涉及聚合物材料挤出加工过程中流变性能的测试领域，尤其涉及一种在线测量聚合物熔体熔指的装置及其方法。

技术介绍

[0002]熔融指数是聚合物材料挤出加工过车中重要的物性参数，表示在一定的压力和温度下聚合物挤出加工是的流动性大小，其值越大，表示该材料的加工流动性越佳，反之则越差。对该参数快速准确的测量，对于表征聚合物材料在熔融状态下的粘流特性，调整生产工艺，监控聚合物材料挤出产品的质量，最终提升产品质量具有重要意义。
[0003]现有聚合物熔体的熔指检测方法主要是通过熔液指数计进行测试的，但是这种离线的检测手段费时费力，不能满足流程工业连续生产及时反馈调控的自动化要求，对于指导聚合物加工工艺及时调整存在严重的滞后性特点。将现有的熔液指数计装在聚合物加工产线上，仍需要离线地称量一定时间内从流道挤出的熔体质量，无法解决实时自动化计算聚合物熔体熔指的问题，不适用于快速、实时检测的加工场景。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种在线测量聚合物熔体熔指的装置及其方法。解决了传统测量方法只能离线测量，检测步骤繁琐，费时费力，检测结果反馈滞后等技术问题。
[0005]本专利技术可以在聚合物连续加工过程中在线采集超声波信号计算出熔体的熔指，从而达到实时优化和调整加工工艺参数，提高聚合物材料加工产品质量的目的。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种在线测量聚合物熔体熔指的装置，包括用于检测模具12流道内的聚合物熔体11流变性能的检测装置；所述检测装置分布在模具12两侧；
[0008]所述检测装置包括第一导波杆1、第二导波杆4、温度传感器3、第三导波杆9、第四导波杆6和压力传感器8；其中，
[0009]所述第一导波杆1、第二导波杆4和温度传感器3，位于模具12的一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体11流动方向；
[0010]所述第三导波杆9、第四导波杆6和压力传感器8，位于模具12的另一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体11流动方向。
[0011]所述第一导波杆1、第二导波杆4、第三导波杆9和第四导波杆6的端部伸入流道内部，并与模具内壁面齐平。
[0012]所述第一导波杆1和第三导波杆9的轴线共线；第二导波杆4和第四导波杆6的轴线共线。
[0013]所述第一导波杆1内置有第一超声换能器2；
[0014]所述第二导波杆4内置有第二超声换能器5；
[0015]所述第三导波杆9内置有第三超声换能器10；
[0016]所述第四导波杆6内置有第四超声换能器7；
[0017]所述第二超声换能器5发射超声信号，第四超声换能器7和第三超声换能器10接收超声信号。
[0018]所述第一超声换能器2为反射和透射两种工作方式；第二超声换能器5、第三超声换能器10和第四超声换能器7采用透射的工作方式。
[0019]所述第一导波杆1与第二导波杆4的间距，≥温度传感器3的最大直径；
[0020]所述第三导波杆9与第四导波杆6的间距，≥压力传感器8的最大直径。
[0021]所述第一超声换能器2、第二超声换能器5、第三超声换能器10和第四超声换能器7的内端部，与模具12内壁面齐平。
[0022]一种在线测量聚合物熔体熔指的方法，包括如下步骤：
[0023]步骤一：加热聚合物熔体11使其充满模具12流道，温度传感器3和压力传感器8采集聚合物熔体11挤出过程中的温度和压力；
[0024]步骤二：使用反射法测量超声波导波杆和熔体两相界面传播时的反射系数R和聚合物熔体11中的声速C；
[0025]步骤三：位于流道上游的超声传感器使用反射法发射和接受超声信号，具体是指以单发单收的方式使用位于流道上游位置的超声换能器采集超声波信号；根据求出模具12流道内聚合物熔体11的声阻抗Z
melt
，代入得到聚合物熔体11密度ρ；
[0026]其中，Z
rod
为已知的导波杆声阻抗，C为超声波在熔体的传播速度；
[0027]步骤四：采用透射法使模具12一侧的两个超声换能器，同时发送超声波信号，模具12另一侧的超声换能器接受对面的超声波信号，获得流道上游超声波信号R1(t)和下游超声波信号R2(t)，根据互相关法，获得聚合物熔体11从上游位置运动到下游位置的时间位移为t，由从而得到聚合物熔体11流速v，其中L为模具12同一侧相邻两个超声换能器的距离；
[0028]步骤四：在8
‑
10分钟时间内重复步骤一至步骤三，通过数值拟合的方法得到聚合物熔体密度ρ随时间变化的函数ρ(t)，熔体流速v随时间变化的函数v(t)，计算得到聚合物熔体熔指MI，其中t1‑
t0＝8
‑
10分钟，S为模具流道的横截面面积。
[0029]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0030]本专利技术采用在线测量聚合物熔体熔指的装置，装置分布在模具12两侧；检测装置包括第一导波杆1、第二导波杆4、温度传感器3、第三导波杆9、第四导波杆6和压力传感器8；其中，第一导波杆1、第二导波杆4和温度传感器3，位于模具12的一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体11流动方向；第三导波杆9、第四导波杆6和压力传感器8，位于模具12的另一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体11流动方向。本专利技术通过上述布置，可在线测量在模具流道流动熔体的密度和流速，建立起熔体密度、声速和时间的函数关系，在约10分钟时间
内求解熔体通过流道界面流量与熔体密度乘积对时间的定积分获得熔体质量，从而实现不影响聚合物材料正常挤出生产的情况下完成实时在线计算熔体的熔指。
[0031]本专利技术构思巧妙，技术手段简便易行，不仅克服了传统熔指测量方法只能离线测量，测量过程费时费力，测量结果反馈不及时的限制，而且具有节省时间，在线监控反馈调节，提高生产效率和产品质量的诸多实质性优点。
附图说明
[0032]图1为本专利技术在线测量聚合物熔体熔指的装置的结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。
[0034]如图1所示，本专利技术公开了一种在线测量聚合物熔体熔指的装置；
[0035]该装置包括用于检测模具12流道内的聚合物熔体11流变性能的检测装置；所述检测装置分布在模具12两侧；
[0036]所述检测装置包括第一导波杆1、第二导波杆4、温度传感器3、第三导波杆9、第四导波杆6和压力传感器8；其中，
[0037]所述第一导波杆1、第二导波杆4和温度传感器3，位于模具12的一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体11流动方向；
[0038]所述第三导波杆9、第四导波杆6和压力传感器8，位于模具12的另一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体11流动方向。
[0039]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在线测量聚合物熔体熔指的装置，包括用于检测模具(12)流道内的聚合物熔体(11)流变性能的检测装置；所述检测装置分布在模具(12)两侧；其特征在于：所述检测装置包括第一导波杆(1)、第二导波杆(4)、温度传感器(3)、第三导波杆(9)、第四导波杆(6)和压力传感器(8)；其中，所述第一导波杆(1)、第二导波杆(4)和温度传感器(3)，位于模具(12)的一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体(11)流动方向；所述第三导波杆(9)、第四导波杆(6)和压力传感器(8)，位于模具(12)的另一侧，三者连线共线且平行于聚合物熔体(11)流动方向。2.根据权利要求1所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：所述第一导波杆(1)、第二导波杆(4)、第三导波杆(9)和第四导波杆(6)的端部伸入流道内部，并与模具(12)内壁面齐平。3.根据权利要求2所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：所述第一导波杆(1)和第三导波杆(9)的轴线共线；第二导波杆(4)和第四导波杆(6)的轴线共线。4.根据权利要求3所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：所述第一导波杆(1)内置有第一超声换能器(2)；所述第二导波杆(4)内置有第二超声换能器(5)；所述第三导波杆(9)内置有第三超声换能器(10)；所述第四导波杆(6)内置有第四超声换能器(7)；所述第二超声换能器(5)发射超声信号，第四超声换能器(7)和第三超声换能器(10)接收超声信号。5.根据权利要求4所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：所述第一超声换能器(2)为反射和透射两种工作方式；第二超声换能器(5)、第三超声换能器(10)和第四超声换能器(7)采用透射的工作方式。6.根据权利要求5所述在线测量聚合物熔体熔指的装置，其特征在于：所述第一导波杆(1)与第二导波杆(4)的间距，≥温度传感器(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋刚，黄晓东，吴衡，邓旭，王蒙蒙，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：