[发明专利]流变仪

说明书

本发明设计一种用于确定和/或监测粘性流体，特别是塑料熔体和塑料溶液的流动特性的流变仪。所述流变仪包括一壳体(1)，其中至少一个基本直线的通道(4)在入口(2)和出口(3)之间形成，其中通道(4)具有矩形横截面，并且包括沿通道(4)布置的多个压力测量装置(5)，其中通道(4)其长度上设置有周期地变窄(6)和变宽(7)的横截面。

技术领域

本发明涉及一种流变仪，其特别用于确定和/或监测热塑性塑料的流动特性。

具体地，本发明涉及一种如权利要求1的前序部分的特征的流变仪。

背景技术

热塑性塑料通常通过挤出工艺或注塑工艺加工。对于材料制备，通常使用配混机或同向旋转双螺杆挤出机。在这种情况下，塑料的塑化通常通过螺杆塑化单元实现。增塑的塑料熔体通常是非牛顿流体，其表现出依赖时间或依赖剪切速率行为。这里，粘度不是恒定的，而是随剪切速率而变化。然而，塑料熔体和塑料溶液也表现出复杂的拉伸流变行为，因为拉伸粘度取决于应变速率和应力持续时间并且发生的特定效应，例如应变硬化。

例如，根据H.-J.Luger,J.Miethlinger：玻璃纤维增强聚丙烯在拉伸和剪切流变测定中的研究，塑料技术会议，索斯诺维茨，波兰(2015年)，或根据Miethlinger：聚合物挤出和复合[聚合物挤出和复合]–最新研究.第24届莱奥本塑料学术讨论会，莱奥本矿业大学，奥地利(2015年)，可得知与纯剪切流变学实验相比，拉伸流变学研究能够提供重要的附加信息。因此，在加工热塑性塑料时会出现非常复杂的过程，这些过程可以在数学上得以捕获并且仅在有限的程度上通过理论得以描述。可以仅在有限的程度上对所述过程进行实验性的模拟或研究，以便例如记录和优化，以及进一步提升塑化过程的质量。这尤其适用于主要用于塑化的屏障型螺杆和具有延伸元件的螺杆。在这种情况下特别重要的是波形螺杆和能量传递螺杆。

为了研究增塑的非牛顿材料的粘度，在DE 42 20 157 A1中提出了一种用于测量粘度的装置，其中由挤出机螺杆产生的材料被压过矩形槽。在通道状槽中设置多个压力传感器。

DE 34 90 044 T1公开了一种用于测量液体物质内摩擦的装置。除了摩擦之外，液体的摩擦系数也可以通过所述装置测定。为此，设置有一种液体流过的套管。在套管内，可以设置收缩部，该收缩部以类似于文丘里管的方式发挥作用。为了记录测量值，提供有温度计。

DE 195 29 578 A1提出了另一种用于确定可流动物质的流变性质的装置。在所述文献中提出的狭缝流变仪具有逐渐变细的环形间隙，在该间隙处进行压力测量。

DE 198 46 579 C1描述了一种用于在塑化物质流过具有限定横截面和限定长度的毛细管时确定压力降低的装置。在此，通过泵将熔体压过毛细管，其中可以对该泵进行容积调节。可以通过压力传感器和温度测量传感器实现对流动过程的监测。

US 5,277,058 A公开了一种具有间隙可设定的流变仪。剪切速率和剪切力可以通过流变仪测定。

尽管现有技术中已知的流变仪能够捕获非牛顿流体流动期间的特定过程，但由于流变仪的相应构造，这些流变仪仅限于非常单一的应用，并且不允许通过捏合和输送元件，屏障型螺杆，波形螺杆和/或能量传递螺杆再现塑化的复杂过程的质量。

因此，现有技术示出了不同的连续工作流变仪，即所谓的挤出流变仪，其具有一个或多个熔体通道或流体通道。此处，所述多个通道在每种情况下通常并联连接，以便使其可以通过一个测量过程记录具有不同剪切速率的多个测量值。然而，以这种方式不可能模拟或研究塑化螺杆，特别是屏障型螺杆中的复杂过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流变仪，该流变仪能够特别用于过程监控以及用于具有屏障型螺杆、波形螺杆和能量传递螺杆以及其他延伸元件的螺杆塑化单元的开发和研究。