[发明专利]一种可视化聚合物微挤出模具

说明书

技术领域

本发明属于聚合物微挤出模具技术领域，涉及到一种观测聚合物熔体在微小流道内的流场分布和壁面滑移速度的可视化微挤出模具。

背景技术

聚合物熔体在挤出模具微小流道内的流动过程一直是模具设计和聚合物流变学研究的重点问题。传统的研究方法只能通过输入和输出参量，如温度、粘度、压力等推测聚合物熔体在微小流道内的流动过程，并不能直接描述聚合物在流道中真实的流动行为，对实际微挤出模具结构设计的指导作用有限。

微挤出模具是塑料熔体整个微挤出成型过程的关键设备。目前微挤出模具设计时，由于微尺度效应下聚合物流变理论尚不完整，无法准确地描述聚合物熔体在微挤出模具流道内的流动行为，所以使得微挤出模具的设计很大程度上依赖于“试错法”。这种方法需要不断的进行试模、修模，耗时耗力，同时设计质量也不高。据统计，试模、修模的时间占微挤出模具整个设计制造周期的30％～40％，这样造成了模具成本大幅增加，影响到了微挤出模具的进一步发展。模具可视化技术是揭开模具内熔体流动状态这一黑匣子最有效的技术手段之一。目前，模具可视化技术已经成为国内外模具领域研究的热点，主要集中在注塑模具可视化技术方面，并且取得了显著的研究进展，而对于聚合物微挤出模具可视化技术方面的研究国内外未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可视化聚合物微挤出模具，用于直接观测聚合物熔体微挤出过程中的流场分布和壁面滑移速度，观测的结果可以完善聚合物流变学理论，直接指导聚合物微挤出模具的设计。

本发明的技术方案是：

一种可视化聚合物微挤出模具，主要由连接管、加热圈、机头体、调整螺栓、定位销、挡板、紧固螺栓、可视化口模、压力/温度传感器、芯棒、垫圈、温度传感器、通气螺栓、支撑板、分流锥和法兰组成。机头体通过连接管和法兰与挤出机出口相连，分流锥和芯棒分别固定在支撑板两侧，调整螺栓和通气螺栓通过机头体上的螺栓孔与支撑板相接触，利用垫圈、挡板和紧固螺栓将可视化口模固定在机头体上，温度传感器与加热圈固定在连接管、机头体和可视化口模的外部，压力/温度传感器安装在口模平直段的小孔内。

该模具可以根据研究的需要更换不同结构参数的分流锥、芯棒和口模。

熔融的聚合物熔体在压力的作用下通过连接管进入模具流道，在分流锥的作用下进入流道内，经过压缩段的压缩，最后由平直段挤出。安装在模具上的加热圈和温度传感器控制聚合物熔体在挤出过程中保持恒定的温度；通过调节调整螺栓改变芯棒和口模之间的同轴度与间隙，使得聚合物熔体挤出过程的流场分布更为均匀；石英玻璃材质的可视化口模用来拍摄聚合物熔体在口模内部的流动过程；安装在平直段的压力传感器同时还具有测量温度的功能，是一个压力/温度集成型传感器，具有计算机通讯接口，用于测量聚合物熔体在挤出过程中的压力和温度。

本发明的效果和益处是：通过可视化模具获得聚合物熔体在微挤出模具微小流道内的真实流动状态，观测聚合物的流场分布和壁面滑移速度，从而完善聚合物流变学研究和微挤出模具设计理论；根据研究需要更换不同结构参数的分流锥、芯棒和口模，可以研究不同的模具型腔结构参数对聚合物流场分布和壁面滑移速度的影响；通过采用固定可视化口模、调整芯棒的方法，可以有效地避免直接调整可视化口模容易破碎的弊端。本发明可以直接指导聚合物微挤出模具的设计。

附图说明

附图是可视化聚合物微挤出模具的结构示意图。

图中：1连接管；2A加热圈；3B加热圈；4机头体；5调整螺栓；

6定位销；7C加热圈；8D加热圈；9挡板；10紧固螺栓；11E加热圈；12可视化口模；13压力/温度传感器；14芯棒；15A温度传感器；16垫圈；17B温度传感器；18通气螺栓；19支撑板；20C温度传感器；21分流锥；

22D温度传感器；23法兰。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。