流变测量系统技术方案

描述了与包括加压聚合物熔体和/或其它粘性材料的系统一起使用的流变测量系统。在一个实施例中，流变仪被连接到具有折弯、弯曲或可弯的管的相关系统，以允许流变仪测量在由于存在障碍物而无法以其它方式定位流变仪到该处的位置的流变性质。还描述了包括用于将流变仪连接到相关系统的刚性直管的实施例。在另一实施例中，流通式流变仪被连接到工业标准1/2‑20热电偶套管孔口，其通常用于将温度和压力探针附接到容纳粘性材料的容器，例如挤出机或注塑模制系统。

Rheological measurement system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流变测量系统相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2016年10月14日提交的美国临时专利申请62/408,657的权益，该美国临时专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
本公开的方面涉及流变测量系统(也被称为“流变仪”)，尤其涉及实时和/或在线流变仪。
技术介绍
在制造和实验室环境中，期望在加工时精确测量可塑性变形材料的流变性质(即，粘度或熔体流动指数)，可塑性变形材料例如为合成树脂、糊剂、浆料和食品物质。诸如这些的可塑性变形材料被熔化或混合，随后经挤出或注塑模制以形成固体物体，例如注塑模制部件、挤出形状、纤维、挤出薄膜和成形食品填料。在这些材料的流变学研究中，可以检测和分析各种参数，包括例如通过容器挤出的塑料材料的混合、流动、粘度和性质。在制造应用中，还可以监测被挤出或注塑模制的材料的流变性，以用于工艺参数的质量控制。用于测量上述性质的流变仪可被用于直接在挤出机上提供熔体流动指数、表观粘度或特性粘度的连续测量。通常，流变仪可包括三个主要部分：流变感测单元(RSU)，其直接连接到工艺并采样、检查和测量树脂的性质，并且能够以各种取向安装在挤出机、反应器或熔融聚合物传输线上；流变控制单元(RCU)，其控制RSU的测量参数(温度、压力、流速)，并且提供与用户界面(UI)的通信；以及UI，其可用于管理测试参数并且类似于实验室毛细管流变仪、熔体流动指数测试仪(MFI)、塑性计，提供测量得到和计算出的材料性质和流变数据或其它合适的参数。
技术实现思路
根据一个实施例，流变测量系统可以包括具有入口和出口的流通式流变仪。该系统还可以包括具有一个或多个折弯部或弯曲部的管，该管被连接到流变仪的入口。另外，热电偶套管连接适配器可以被附接到该管上，其中，该热电偶套管连接适配器被构造和布置成附接到沿着挤出机或注塑模制系统中的粘性材料的流动路径定位的孔口。另外，流动路径可以通过热电偶套管连接适配器的开口端到流通式流变仪的入口。根据另一实施例，材料加工系统可以包括用于容纳粘性材料的容器，并且该容器可包括一个或多个孔口，该一个或多个孔口从该容器的外部延伸到该容器的内部。另外，该一个或多个孔口的至少一部分可包括1/2-20螺纹。流通式流变仪也可以连接到包括1/2-20螺纹的该一个或多个孔口。应当理解到，前述概念和下面讨论的附加概念能够以任何合适的方式布置，但本公开不限于此方面。另外，从以下结合附图的描述，可以更全面地理解本教导的前述和其它方面、实施例和特征。附图说明将结合附图以示例的方式描述集成本公开的一个或多个方面的非限制性实施例，附图是示意性的并且不一定旨在按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或几乎相同的部件通常由单个数字表示。出于清楚的目的，并没有在每附图中标记出每个部件，也没有示出本公开的每个实施例的每个部件，这对于本领域普通技术人员理解本公开并是不必要的。现在将参考附图以示例的方式描述本公开的各种实施例，其中：图1是现有技术的安装在沿着挤出机机筒长度定位的一个或多个孔口上的压力传感器的示意图；图2是经由弯管附接到挤出机机筒的流变仪的示意图；图3是附接到挤出机机筒的流变仪的示意图；图4是被构造成在一端附接到流变仪且在另一端附接到挤出机机筒的管的示意图；图4A是图4中所示的管的端部的放大视图，该端部能够附接到挤出机机筒；图5是图4的管处于弯曲构型的示意图；以及图6是毛细管流变仪的示意图。具体实施方式聚合物加工商采用实时流变测量的最大障碍之一是流变设备与加工设备的机械连接。一些较大型单元使用大型直列法兰单元，或者需要法兰侧端口连接件。其它单元使用带锥形金属密封的标准M18螺纹端口，这是由于这些端口足够大，以便直接安装流变仪并且允许流变仪在同一端口包括流入口和回流口。另外，将流变仪直接附接到机筒的这些部分并在测试后使聚合物熔体返回有助于避免材料浪费和避免由于材料在其被传输到与机筒相距一定距离的流变仪时被保持在这些升高温度持续更长的时间周期而导致的聚合物熔体性质改变。除了上述之外，许多挤出机或注塑模制系统包括一个或多个标准1/2-20螺纹孔口(即1/2英寸外径孔口，20螺纹/英寸)，其从挤出机或注塑模制系统机筒、喷嘴、模具和/或系统的其它部分的内表面沿着流过该系统的材料的流动路径延伸到外表面。另外，这些孔口通常与温度和压力探针一起使用。另外，这些孔口不与流变仪一起使用，这是由于与通常与更大型流通/流过/流经式流变仪一起使用的更标准M18螺纹端口相比，这些端口的尺寸减小。具体而言，减小的面积增大了连接处的压降，由于减小的尺寸妨碍了在端口内使用流入管和回流管，因此这可能不适合与回流式流变仪一起使用。除了上述之外，1/2-20孔口通常位于沿着材料流动路径的位置，由于沿着这些位置和/或在这些位置周围存在各种障碍物，因而不可能将流变仪直接附接到系统。因此，由于难以直接将流变仪连接在这些位置，因而没有使用这些孔口。另外，试图将流变仪连接到这些孔口将不可避免地用管道传输材料，这将导致聚合物熔体的传输距离增加，如上所述，这会导致被测量材料的性质改变。综上所述，本专利技术人已经认识到与连接到其中包括粘性材料流的容器的流变仪相关的益处，容器例如为挤出机或注塑模制系统，其具有成形的、弯曲的、折弯的或可弯的管，以允许流变仪在流变仪由于存在阻碍系统直接安装的障碍物而以其它方式无法定位的各位置处测量聚合物熔体的性质，同时还考虑聚合物熔体的时间温度曲线，从而避免材料性质的过度变化。另外，本专利技术人已经认识到与能够连接到沿着通过挤出机或注塑模制系统的材料的流动路径定位的工业标准1/2-20热电偶套管孔口的流通式流变仪相关的益处。当然，也可以预期组合这两个概念中的实施例。现在转到附图，更详细地描述了几个具体实施例。然而，应该理解到，本文描述且在附图中示出的各种特征和方面可以单独使用或以任何合适的组合使用，但本公开不限于此。虽然上文描述且参考下面附图的当前实施例涉及聚合物加工系统(例如挤出和/或注塑模制系统)，但是所公开的用于测量流变性质的系统可以与包括粘性材料流的任何合适的系统一起使用。因此，所描述的系统可以与形成于容纳粘性材料流的任何合适容器中的孔组合。另外，所描述的系统还可用于表征除聚合物熔体之外的材料，包括但不限于胶水、油、食品(例如，巧克力)和其它合适的粘性材料，但本公开不限于此。图1描绘了现有技术的挤出机或注塑模制系统2。所描绘的系统包括挤出机机筒4，其中容纳一定体积的聚合物熔体8。一个或多个传统的熔体压力传感器10典型地安装在沿着材料通过挤出装置(例如挤出机机筒)的流动路径的长度定位的一个或多个孔口12中。当熔融材料流过传感器并朝向挤出模具6流动时，熔融材料的压力得以测量。通常，传统的熔体压力传感器具有沿传感器壳体外侧的螺纹，其与挤出机机筒孔中的相应螺纹配合，以将该传感器机械地固定在孔口中，使传感器前端设置在该孔口中并暴露于机筒孔内的熔体流。高压密封件形成于定位在高压腔和螺纹之间的锥形座上(未示出)。与这些压力传感器一起使用的连接在工业上通常被称为1/2-20热电偶套管型连接。另外，多个1/2-20热电偶套管型连接通常已经被包括在沿着系统的机筒的各个位置处。因此，提供一种通过1/2-20热电偶套管连接测量流变性质的系统可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流变测量系统，包括：包括入口和出口的流通式流变仪；连接到所述流变仪的入口的管；附接到所述管的热电偶套管连接适配器，其中，所述热电偶套管连接适配器被构造和布置成附接到沿着挤出机或注塑模制系统中的粘性材料的流动路径定位的孔口，并且所述热电偶套管连接适配器的开口端通过所述管与所述流通式流变仪的入口流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.14 US 62/408,6571.一种流变测量系统，包括：包括入口和出口的流通式流变仪；连接到所述流变仪的入口的管；附接到所述管的热电偶套管连接适配器，其中，所述热电偶套管连接适配器被构造和布置成附接到沿着挤出机或注塑模制系统中的粘性材料的流动路径定位的孔口，并且所述热电偶套管连接适配器的开口端通过所述管与所述流通式流变仪的入口流体连通。2.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述管包括沿着所述管的长度的一个或多个折弯部或弯曲部。3.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述管能够在高于250℃的温度下连续操作以将加压的粘性材料传送到所述流通式流变仪。4.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述热电偶套管连接适配器能够连接到所述孔口，同时保持所述管相对于所述孔口不可转动。5.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述热电偶套管连接适配器能够连接到所述管，同时保持所述管相对于所述热电偶套管连接适配器不可转动。6.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述流变测量系统还包括与所述折弯管和所述流通式流变仪流体连通的阀，其中，所述阀能够选择性地在打开位置和关闭位置之间移动，以选择性地允许聚合物熔体流动到所述流变仪。7.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述流变测量系统还包括加热器，所述加热器至少加热所述管的一部分。8.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述管的流动路径的长度在6英寸和36英寸之间或者与之相等。9.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述热电偶套管连接适配器包括1/2-20螺纹连接。10.根据权利要求1所述的流变测量系统，其特征在于，所述流变测...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·曹扎斯蒂，J·R·比亚焦尼，K·克雷格，M·洛克伍德，M·P·莱奥纳尔迪，
申请(专利权)人：单尼斯科仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US