1.一種與X射線散射聯(lián)用進行原位結(jié)構檢測的吹塑薄膜裝置,其特征在于:包括大功率伺服電機和行星減速機(1),單螺桿擠出系統(tǒng)(2),風環(huán)(3),無級調(diào)速鼓風機(4),伺服電機與行星減速器(5),滾珠絲杠(6),導向軸(7),支撐板(8),可調(diào)節(jié)支撐塊(9),電機驅(qū)動器與運動控制器(10),安川MPE720軟件控制模塊(11)和高精度紅外測溫探頭(12),其中:
大功率伺服電機和行星減速機(1)與單螺桿擠出系統(tǒng)(2)連接,精確控制螺桿轉(zhuǎn)速,擠出系統(tǒng)垂直高度縮短至300mm滿足實驗站空間要求,單螺桿直徑采用25mm保證具有一定混煉能力,料筒內(nèi)裝配3個風扇調(diào)控溫度,排除水冷不適于移動工作的缺點,無級調(diào)速鼓風機(4)通過風環(huán)底部4個進風口向風環(huán)(3)鼓風,經(jīng)風環(huán)內(nèi)部溝壑狀結(jié)構可形成均勻環(huán)形風冷卻膜泡,風力越大,冷卻速度越快,風環(huán)高度與出膜位置平齊保證X射線可檢測到吹膜起始過程;升降機主要由伺服電機與行星減速器(5),滾珠絲杠(6),導向軸(7),支撐板(8),可調(diào)節(jié)支撐塊(9)組成,并與電機驅(qū)動器及運動控制器(10)連接,由安川MPE720軟件控制模塊(11)控制升降的速度和位移,高精度紅外測溫探頭(12)與溫度控制柜連接并固定在臺面上,探頭距離膜泡僅100mm;升降機安裝時通過調(diào)節(jié)支撐塊到合適距離并保證支撐塊水平,啟動時由高精度伺服電機提供動力,與減速器連接輸出低轉(zhuǎn)速高扭矩,減速器軸端靠聯(lián)軸器與精密滾珠絲杠連接,標準螺帽與支撐板固定,當絲杠轉(zhuǎn)動時,螺帽帶動支撐板延絲杠方向運動,支撐板兩端靠光軸約束;待吹膜機吹出的膜泡穩(wěn)定之后,通過MPE720程序語言設定電機轉(zhuǎn)速和垂直升降位移,啟動升降機,同時記錄下紅外測溫儀顯示的溫度。
2.如權利要求1所述的與X射線散射聯(lián)用進行原位結(jié)構檢測的吹塑薄膜裝置,其特征在于:該裝置在有限的實驗站空間內(nèi)有效的完成了高分子料的混煉、熔融、擠出、吹膜和冷卻過程,伺服電機精確控制擠出速度、牽引速度和收卷速度,同時能近距離檢測距離口模不同位置膜泡的溫度,其很小的整體尺寸保證了可以與同步輻射小角X射線散射和寬角X射線衍射等技術聯(lián)用,原位檢測膜泡在熔體流變和固體拉伸過程中的結(jié)構演化,揭示薄膜吹塑過程中的結(jié)構演化行為與擠出速度、口模溫度、吹脹比和牽引比等外界參數(shù)的關系。
3.如權利要求1所述的與X射線散射聯(lián)用進行原位結(jié)構檢測的吹塑薄膜裝置,其特征在于:吹膜機體積與工業(yè)生產(chǎn)中機器動輒5-10m的高度相比,長×寬×高僅為2.2m×0.5m×1.1m,X射線可探測膜泡垂直高度約200mm,重量僅為200kg,安裝及拆卸方便,且無需水冷。
4.如權利要求1所述的與X射線散射聯(lián)用進行原位結(jié)構檢測的吹塑薄膜裝置,其特征在于:兩套承重升降機通過運動控制器控制兩套伺服電機,可實現(xiàn)零延遲電機轉(zhuǎn)動和停止,可支撐吹膜機完成0.05mm/s的慢速垂直升降,絲杠兩端安裝限位開關,保障運動安全。
5.一種與X射線散射聯(lián)用原位檢測吹塑薄膜結(jié)構演化的實驗方法,該方法利用權利要求1所述的一種與X射線散射聯(lián)用進行原位結(jié)構檢測的吹塑薄膜裝置,能夠與同步輻射小角X射線散射和寬角X射線衍射等技術聯(lián)用,原位檢測膜泡在熔體流變和固體拉伸過程中的結(jié)構演化,揭示薄膜吹塑過程中的結(jié)構演化行為與擠出速度、口模溫度、吹脹比和牽引比等外界參數(shù)的關系;其特征在于:
將該裝置與其他檢測設備聯(lián)用時主要的實驗步驟為:
步驟(1)、將伺服電機與行星減速器(5)、電機驅(qū)動器及運動控制器(10)和安川MPE720軟件控制模塊(11)連接,高精度紅外測溫探頭(12)與溫度控制柜連接,開啟電源;
步驟(2)、將大功率伺服電機與行星減速機(1)與PLC控制柜連接,啟動電源,待擠出機料筒溫度升到設定溫度后,將高分子料加入到料斗中,開啟擠出機主機;
步驟(3)、設定好牽引和收卷電機轉(zhuǎn)速,待膜泡從口模位置擠出后,手動引導膜泡至牽引輥處,后引導至收卷輥開始收卷,此時膜泡內(nèi)部密封,用打氣筒向內(nèi)部充氣,將膜泡吹脹到合適大?。?/p>
步驟(4)、待膜泡穩(wěn)定之后,打開MPE720軟件控制模塊(11),設定電機轉(zhuǎn)動的速度和位移,啟動控制程序,升降機開始運動,按時間節(jié)點記錄溫度控制柜上顯示的溫度,同時結(jié)合同步輻射小角X射線散射和寬角X射線衍射對不同膜泡位置進行原位檢測;
步驟(5)、通過改變高分子粒料種類、口模溫度、擠出速度、牽引速度、收卷速度和膜泡大小,系統(tǒng)的研究不同加工工藝條件與高分子吹塑薄膜結(jié)構演化之間的關系。
6.如權利要求5所述的一種與X射線散射聯(lián)用原位檢測吹塑薄膜結(jié)構演化的實驗方法,其特征在于:基于MPE720程序語言控制,通過控制電機的轉(zhuǎn)速和位移,實現(xiàn)精確穩(wěn)定的垂直升降。
7.如權利要求5所述的一種與X射線散射聯(lián)用原位檢測吹塑薄膜結(jié)構演化的實驗方法,其特征在于:該方法可對穩(wěn)定吹塑的膜泡進行快速檢測,檢測精度為1mm,檢測膜泡的范圍可從口模位置開始至200mm處。
8.如權利要求5所述的一種與X射線散射聯(lián)用原位檢測吹塑薄膜結(jié)構演化的實驗方法,其特征在于:該方法能實現(xiàn)對距離口模不同位置處膜泡的精確測溫。