一种与X射线散射联用进行原位结构检测的吹塑薄膜装置及其实验方法与流程

文档序号:12373573阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种与X射线散射联用进行原位结构检测的吹塑薄膜装置,其特征在于:包括大功率伺服电机和行星减速机(1),单螺杆挤出系统(2),风环(3),无级调速鼓风机(4),伺服电机与行星减速器(5),滚珠丝杠(6),导向轴(7),支撑板(8),可调节支撑块(9),电机驱动器与运动控制器(10),安川MPE720软件控制模块(11)和高精度红外测温探头(12),其中:

大功率伺服电机和行星减速机(1)与单螺杆挤出系统(2)连接,精确控制螺杆转速,挤出系统垂直高度缩短至300mm满足实验站空间要求,单螺杆直径采用25mm保证具有一定混炼能力,料筒内装配3个风扇调控温度,排除水冷不适于移动工作的缺点,无级调速鼓风机(4)通过风环底部4个进风口向风环(3)鼓风,经风环内部沟壑状结构可形成均匀环形风冷却膜泡,风力越大,冷却速度越快,风环高度与出膜位置平齐保证X射线可检测到吹膜起始过程;升降机主要由伺服电机与行星减速器(5),滚珠丝杠(6),导向轴(7),支撑板(8),可调节支撑块(9)组成,并与电机驱动器及运动控制器(10)连接,由安川MPE720软件控制模块(11)控制升降的速度和位移,高精度红外测温探头(12)与温度控制柜连接并固定在台面上,探头距离膜泡仅100mm;升降机安装时通过调节支撑块到合适距离并保证支撑块水平,启动时由高精度伺服电机提供动力,与减速器连接输出低转速高扭矩,减速器轴端靠联轴器与精密滚珠丝杠连接,标准螺帽与支撑板固定,当丝杠转动时,螺帽带动支撑板延丝杠方向运动,支撑板两端靠光轴约束;待吹膜机吹出的膜泡稳定之后,通过MPE720程序语言设定电机转速和垂直升降位移,启动升降机,同时记录下红外测温仪显示的温度。

2.如权利要求1所述的与X射线散射联用进行原位结构检测的吹塑薄膜装置,其特征在于:该装置在有限的实验站空间内有效的完成了高分子料的混炼、熔融、挤出、吹膜和冷却过程,伺服电机精确控制挤出速度、牵引速度和收卷速度,同时能近距离检测距离口模不同位置膜泡的温度,其很小的整体尺寸保证了可以与同步辐射小角X射线散射和宽角X射线衍射等技术联用,原位检测膜泡在熔体流变和固体拉伸过程中的结构演化,揭示薄膜吹塑过程中的结构演化行为与挤出速度、口模温度、吹胀比和牵引比等外界参数的关系。

3.如权利要求1所述的与X射线散射联用进行原位结构检测的吹塑薄膜装置,其特征在于:吹膜机体积与工业生产中机器动辄5-10m的高度相比,长×宽×高仅为2.2m×0.5m×1.1m,X射线可探测膜泡垂直高度约200mm,重量仅为200kg,安装及拆卸方便,且无需水冷。

4.如权利要求1所述的与X射线散射联用进行原位结构检测的吹塑薄膜装置,其特征在于:两套承重升降机通过运动控制器控制两套伺服电机,可实现零延迟电机转动和停止,可支撑吹膜机完成0.05mm/s的慢速垂直升降,丝杠两端安装限位开关,保障运动安全。

5.一种与X射线散射联用原位检测吹塑薄膜结构演化的实验方法,该方法利用权利要求1所述的一种与X射线散射联用进行原位结构检测的吹塑薄膜装置,能够与同步辐射小角X射线散射和宽角X射线衍射等技术联用,原位检测膜泡在熔体流变和固体拉伸过程中的结构演化,揭示薄膜吹塑过程中的结构演化行为与挤出速度、口模温度、吹胀比和牵引比等外界参数的关系;其特征在于:

将该装置与其他检测设备联用时主要的实验步骤为:

步骤(1)、将伺服电机与行星减速器(5)、电机驱动器及运动控制器(10)和安川MPE720软件控制模块(11)连接,高精度红外测温探头(12)与温度控制柜连接,开启电源;

步骤(2)、将大功率伺服电机与行星减速机(1)与PLC控制柜连接,启动电源,待挤出机料筒温度升到设定温度后,将高分子料加入到料斗中,开启挤出机主机;

步骤(3)、设定好牵引和收卷电机转速,待膜泡从口模位置挤出后,手动引导膜泡至牵引辊处,后引导至收卷辊开始收卷,此时膜泡内部密封,用打气筒向内部充气,将膜泡吹胀到合适大小;

步骤(4)、待膜泡稳定之后,打开MPE720软件控制模块(11),设定电机转动的速度和位移,启动控制程序,升降机开始运动,按时间节点记录温度控制柜上显示的温度,同时结合同步辐射小角X射线散射和宽角X射线衍射对不同膜泡位置进行原位检测;

步骤(5)、通过改变高分子粒料种类、口模温度、挤出速度、牵引速度、收卷速度和膜泡大小,系统的研究不同加工工艺条件与高分子吹塑薄膜结构演化之间的关系。

6.如权利要求5所述的一种与X射线散射联用原位检测吹塑薄膜结构演化的实验方法,其特征在于:基于MPE720程序语言控制,通过控制电机的转速和位移,实现精确稳定的垂直升降。

7.如权利要求5所述的一种与X射线散射联用原位检测吹塑薄膜结构演化的实验方法,其特征在于:该方法可对稳定吹塑的膜泡进行快速检测,检测精度为1mm,检测膜泡的范围可从口模位置开始至200mm处。

8.如权利要求5所述的一种与X射线散射联用原位检测吹塑薄膜结构演化的实验方法,其特征在于:该方法能实现对距离口模不同位置处膜泡的精确测温。

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