CN104634809A - 一种测试高温发泡过程的方法 - Google Patents
一种测试高温发泡过程的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104634809A CN104634809A CN201510065287.0A CN201510065287A CN104634809A CN 104634809 A CN104634809 A CN 104634809A CN 201510065287 A CN201510065287 A CN 201510065287A CN 104634809 A CN104634809 A CN 104634809A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- sample
- foaming process
- range finder
- laser range
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000005187 foaming Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 36
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 7
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 2
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 2
- -1 gangue Substances 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本发明属于泡沫材料制备方法技术领域，特别涉及一种测试高温发泡过程的方法。本发明方法分为观察和测量两部分：利用摄像装置实现发泡过程的观察与记录；利用激光测距仪在线测量样品高度，对数据进行处理，得到样品的转变温度、起始温度、最优工作温度、终止温度、极限温度、工作时间等参数。本发明既能在线观察并记录发泡过程，又能在线测量发泡过程相关数据，且非接触式测量方法简便易行、安全高效，对高温发泡体系具有普适性。
Description
技术领域
本发明属于泡沫材料制备方法技术领域，特别涉及一种测试高温发泡过程的方法。
背景技术
在高温下发泡制备泡沫材料是一种常见的多孔材料制备方法，特别适用于具有软化点的材料体系。在有机物领域，包括EVA泡沫、PE泡沫、PVC泡沫等；在金属材料领域，包括泡沫铝、泡沫铜等；在陶瓷材料领域，包括泡沫玻璃等。在上述方法中，选择合适的发泡温度和发泡时间、有效地控制发泡过程是获得高质量泡沫材料的重要手段，要达到这一目的，测试材料体系的高温发泡过程至关重要。除此之外，实际生产中若能在线测试产品的发泡过程，则能够更好地控制生产过程、优化生产工艺。因此，开发一种测试高温发泡过程的方法很有必要。
对于液态下的常温发泡过程，可以通过光学方法观测和评价起泡性能、泡沫稳定性能，如法国泰克利斯泡沫扫描仪(Foamscan)。对于高温下的发泡过程，发明专利CN102230929A公开了一种高温高压条件下测定表面活性剂发泡性能的装置及方法，该方法通过观察窗结构中的高度标尺测量泡沫高度，但是对于具有软化点的材料体系，因为熔体粘度过高以及高温环境的存在，利用上述方法难以实现测试发泡过程及评价泡沫性质的目的。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种测试高温发泡过程的方法，包括观察和测量两部分。利用摄像装置实现发泡过程的观察与记录；利用激光测距仪在线测量样品高度，对数据进行处理，得到样品的转变温度、起始温度、最优工作温度、终止温度、极限温度、工作时间等参数。
一种测试高温发泡过程的方法，包括如下步骤：
步骤一、将原料装入透明模具，保证样品上表面为水平面，测量样品起始高度h(单位为m)、激光测距仪与样品之间的起始距离H0(单位为m)；
步骤二、以一定的升温速率自室温加热样品，通过透明观察窗在线观察发泡过程并采集图像，在线测量激光测距仪与样品之间的距离H1(单位为m)；H1达到最小值后，当H1开始增大时，停止加热并停止采集数据，随后将样品随炉冷却；
步骤三、计算样品膨胀率、样品高度、样品膨胀高度：
高度＝H0-H1+h，膨胀高度＝H0-H1；
步骤四、绘制膨胀率-温度曲线、高度-温度曲线、膨胀高度-温度曲线，并进行拟合；
步骤五、计算步骤四中曲线的一阶导数，从而得到发泡体系的特征温度点如下：
a.终止温度(单位为℃)：曲线最大值时的温度；
b.极限温度(单位为℃)：曲线最大值过后，开始减小时的温度；
c.转变温度(单位为℃)：一阶导数开始为负值时的温度；
d.起始温度(单位为℃)：一阶导数由负值变为0时的温度；
e.最优工作温度(单位为℃)：一阶导数最大值时的温度；
将原料装入透明模具，保证样品上表面水平，以一定的升温速率自室温加热样品至发泡温度(起始温度与终止温度之间)并保温，在线测量激光测距仪与样品之间的距离H1，H1不再变化时停止保温并将样品随炉冷却；开始保温至H1不再变化的时间即为工作时间，由此测定不同升温速率、不同温度条件下的工作时间。
所述高温指100℃～1800℃的温度环境。
所述原料为采用玻璃粉、高岭土、粘土、长石、石英、煤矸石、粉煤灰、氧化铝中的一种或多种粉体制备的空心微珠(利用公开号为CN 101870588A的专利中的方法)。
所述一定的升温速率为1℃/min～10℃/min。
所使用的测试装置结构如下：
在加热炉中设置透明模具，加热炉侧壁上设置观察窗，加热炉顶部设置测试窗口；加热炉外部设置图像采集装置，图像采集装置能够通过观察窗观察透明模具内的发泡过程；加热炉上方设置激光测距仪，激光测距仪能够通过测试窗口测量透明模具内发泡样品与激光测距仪之间的距离。
所述图像采集装置上设置环形光源。
所述激光测距仪与设置在加热炉外部的控制及数据采集装置相连。
本发明的有益效果为：
本发明所述方法既能在线观察并记录发泡过程，又能测试样品发泡过程数据，且非接触式测量方法简便易行，安全高效，对高温发泡体系具有普适性，具有很好的推广应用前景；利用此方法能够高效地研究泡沫材料的发泡过程，得到材料体系的转变温度、起始温度、最优工作温度、终止温度、极限温度、工作时间等重要参数，为选择合适的发泡温度和发泡时间提供数据支持，为控制泡沫材料生产过程、优化泡沫材料生产工艺提供有益的数据支持。
附图说明
图1为本发明测试高温发泡过程的装置结构示意图；
图2为本发明实施例一所述平板玻璃粉空心微珠的膨胀曲线；
图中标号：1-加热炉、2-透明模具、3-观察窗、4-图像采集装置、5-环形光源、6-测试窗口、7-激光测距仪、8-控制及数据采集装置。
具体实施方式
本发明提供了一种测试高温发泡过程的方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。图1提供了一种实现该方法的装置结构示意图，但不能理解为对本发明保护范围的限制。任何熟悉该领域的技术人员根据上述本发明内容对本发明所做的一些非本质的改进和调整，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明方法所使用的测试装置结构如下：
在加热炉1中设置透明模具2，加热炉1侧壁上设置观察窗3，加热炉1顶部设置测试窗口6；加热炉1外部设置图像采集装置4，图像采集装置4能够通过观察窗3观察透明模具2内的发泡过程；加热炉1上方设置激光测距仪7，激光测距仪7能够通过测试窗口6测量透明模具2内发泡样品与激光测距仪之间的距离。
所述图像采集装置4上设置环形光源5。
所述激光测距仪7与设置在加热炉1外部的控制及数据采集装置8相连。
下述实施例1～3中的空心微珠都是采用公开号为CN 101870588A的专利中的方法制备的。
实施例1
步骤一、将平板玻璃粉空心微珠装入透明模具2，保证样品上表面为水平面，测量样品起始高度h、激光测距仪7与样品之间的起始距离H0；
步骤二、以3℃/min的升温速率自室温加热样品，通过透明观察窗3在线观察发泡过程并采集图像，在线测量激光测距仪7与样品之间的距离H1；H1达到最小值后，当H1开始增大时，停止加热并停止采集数据，随后将样品随炉冷却；
步骤三、计算样品膨胀率；
步骤四、绘制膨胀率-温度曲线(见图2)，并进行拟合；
步骤五、求步骤四所得膨胀率-温度曲线的一阶导数，从而得出转变温度为610℃、起始温度为650℃、最优工作温度为720℃、终止温度为800℃、极限温度为885℃。
将原料装入透明模具2，保证样品上表面为水平面，以3℃/min的升温速率自室温加热样品至720℃并保温，在线测量激光测距仪7与样品之间的距离H1，H1不再变化时停止保温并将样品随炉冷却，得到工作时间为2.5h。
实施例2
步骤一、将玻璃粉(60wt.％)与高岭土(40wt.％)混合粉体制备的空心微珠装入透明模具2，保证样品上表面为水平面，测量样品起始高度h、激光测距仪7与样品之间的起始距离H0；
步骤二、以3℃/min的升温速率自室温加热样品，通过透明观察窗3在线观察发泡过程并采集图像，在线测量激光测距仪7与样品之间的距离H1；H1达到最小值后，当H1开始增大时，停止加热并停止采集数据，随后将样品随炉冷却；
步骤三、计算样品膨胀率；
步骤四、绘制膨胀率-温度曲线，并进行拟合；
步骤五、求步骤四所得膨胀率-温度曲线的一阶导数，从而得出转变温度为660℃、起始温度为710℃、最优工作温度为780℃。
实施例3
步骤一、将石英玻璃粉(80wt.％)与氧化铝(20wt.％)混合粉体制备的空心微珠装入透明模具2，保证样品上表面为水平面，测量样品起始高度h、激光测距仪7与样品之间的起始距离H0；
步骤二、以3℃/min的升温速率自室温加热样品，通过透明观察窗3在线观察发泡过程并采集图像，在线测量激光测距仪7与样品之间的距离H1；H1达到最小值后，当H1开始增大时，停止加热并停止采集数据，随后将样品随炉冷却；
步骤三、计算样品膨胀率；
步骤四、绘制膨胀率-温度曲线，并进行拟合；
步骤五、求步骤四所得膨胀率-温度曲线的一阶导数，从而得出转变温度为1300℃、起始温度为1380℃、最优工作温度为1500℃。
Claims (8)
1.一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将原料装入透明模具，保证样品上表面为水平面，测量样品起始高度h、激光测距仪与样品之间的起始距离H0；
步骤二、以一定的升温速率自室温加热样品，通过透明观察窗在线观察发泡过程并采集图像，在线测量激光测距仪与样品之间的距离H1；H1达到最小值后，当H1开始增大时，停止加热并停止采集数据，随后将样品随炉冷却；
步骤三、计算样品膨胀率、样品高度和样品膨胀高度中的一种或多种：
高度＝H0-H1+h，膨胀高度＝H0-H1；
步骤四、绘制膨胀率-温度曲线、高度-温度曲线和膨胀高度-温度曲线中的一种或多种，并进行拟合；
步骤五、计算步骤四中曲线的一阶导数，从而得到发泡体系的特征温度点如下：
a.终止温度：曲线最大值时的温度；
b.极限温度：曲线最大值过后，开始减小时的温度；
c.转变温度：一阶导数开始为负值时的温度；
d.起始温度：一阶导数由负值变为0时的温度；
e.最优工作温度：一阶导数最大值时的温度。
2.根据权利要求1所述的一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，将原料装入透明模具，保证样品上表面水平，以一定的升温速率自室温加热样品至发泡温度并保温，在线测量激光测距仪与样品之间的距离H1，H1不再变化时停止保温并将样品随炉冷却；开始保温至H1不再变化的时间即为工作时间，由此测定不同升温速率、不同温度条件下的工作时间。
3.根据权利要求1或2所述一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述高温指100℃～1800℃的温度环境。
4.根据权利要求1或2所述一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述原料为采用玻璃粉、高岭土、粘土、长石、石英、煤矸石、粉煤灰、氧化铝中的一种或多种粉体制备的空心微珠。
5.根据权利要求1或2所述一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述一定的升温速率为1℃/min～10℃/min。
6.根据权利要求1或2所述一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所使用的测试装置结构如下：
在加热炉中设置透明模具，加热炉侧壁上设置观察窗，加热炉顶部设置测试窗口；加热炉外部设置图像采集装置，图像采集装置能够通过观察窗观察透明模具内的发泡过程；加热炉上方设置激光测距仪，激光测距仪能够通过测试窗口测量透明模具内发泡样品与激光测距仪之间的距离。
7.根据权利要求6所述的一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述图像采集装置上设置环形光源。
8.根据权利要求6所述的一种测试高温发泡过程的方法，其特征在于，所述激光测距仪与设置在加热炉外部的控制及数据采集装置相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510065287.0A CN104634809B (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 一种测试高温发泡过程的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510065287.0A CN104634809B (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 一种测试高温发泡过程的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104634809A true CN104634809A (zh) | 2015-05-20 |
| CN104634809B CN104634809B (zh) | 2017-08-11 |
Family
ID=53213800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510065287.0A Expired - Fee Related CN104634809B (zh) | 2015-02-06 | 2015-02-06 | 一种测试高温发泡过程的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104634809B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1392414A (zh) * | 2002-02-01 | 2003-01-22 | 北京科技大学 | 一种分析研究高温冶金熔渣发泡现象的方法 |
| CN1486830A (zh) * | 2002-08-13 | 2004-04-07 | 通过连续泡沫块法生产泡沫的工艺和装置 | |
| CN201152787Y (zh) * | 2007-12-24 | 2008-11-19 | 陕西科技大学 | 一种测定泡沫玻璃发泡温度的装置 |
| CN102230873A (zh) * | 2011-04-20 | 2011-11-02 | 北京科路泰技术有限公司 | 一种确定泡沫沥青实际最大膨胀率的方法 |
| KR20110128543A (ko) * | 2010-05-24 | 2011-11-30 | 강릉원주대학교산학협력단 | 팽창계수 측정 장비를 이용한 유리의 발포 구간 예측방법 |
| CN102539312A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-04 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种沥青发泡特性测试方法及其装置 |
-
2015
- 2015-02-06 CN CN201510065287.0A patent/CN104634809B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1392414A (zh) * | 2002-02-01 | 2003-01-22 | 北京科技大学 | 一种分析研究高温冶金熔渣发泡现象的方法 |
| CN1486830A (zh) * | 2002-08-13 | 2004-04-07 | 通过连续泡沫块法生产泡沫的工艺和装置 | |
| CN201152787Y (zh) * | 2007-12-24 | 2008-11-19 | 陕西科技大学 | 一种测定泡沫玻璃发泡温度的装置 |
| KR20110128543A (ko) * | 2010-05-24 | 2011-11-30 | 강릉원주대학교산학협력단 | 팽창계수 측정 장비를 이용한 유리의 발포 구간 예측방법 |
| CN102230873A (zh) * | 2011-04-20 | 2011-11-02 | 北京科路泰技术有限公司 | 一种确定泡沫沥青实际最大膨胀率的方法 |
| CN102539312A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-04 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种沥青发泡特性测试方法及其装置 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| EUSEBIO SOLORZANO ET AL.: "Optical Expandometry: A Technique to Analyze the Expansion Kinetics of Chemically Blown Thermoplastic Foams", 《JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE》 * |
| I. DUARTE ET AL.: "A STUDY OF ALUMINIUM FOAM FORMATION—KINETICS AND MICROSTRUCTURE", 《ACTA MATER.》 * |
| 李园园等: "氢化钛热分解特性与泡沫金属发泡动力学研究", 《热加工工艺》 * |
| 王录才等: "三明治复合结构泡沫铝的制备及界面组织分析", 《粉末冶金技术》 * |
| 阳世群等: "对膨胀防火密封材料起始膨胀温度测试方法的研讨", 《消防技术与产品信息》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104634809B (zh) | 2017-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102809579A (zh) | 一种烧结铁矿石高温成矿特性的检测方法 | |
| CN104407007A (zh) | 一种测定冶金渣熔化温度区间及熔化行为的方法 | |
| CN105463188A (zh) | 一种测定铁矿粉烧结液相流动性能的方法 | |
| CN203824975U (zh) | 粉尘层阴燃温度测试试验装置 | |
| CN102703964B (zh) | 铸锭单晶生产方法 | |
| AU2015258588B2 (en) | Tempering and cooling system for a tempered glass | |
| CN105399312A (zh) | 一种大尺寸光学石英玻璃的制造方法 | |
| CN104634809A (zh) | 一种测试高温发泡过程的方法 | |
| CN104250852A (zh) | 蓝宝石晶体生长装置及生长方法 | |
| CN208653509U (zh) | 一种全站仪的保护罩装置 | |
| CN105502936A (zh) | 基于盐浴淬火方法制备大尺寸硫系红外玻璃的制备方法 | |
| CN104154750B (zh) | 一种测量冶金保温材料保温效果的系统 | |
| CN103896480B (zh) | 一种大口径石英管退火方法及退火炉 | |
| CN205077102U (zh) | 一种便于移动的高效退火炉 | |
| CN103984374B (zh) | 一种用于小冲杆试验方法的高温系统 | |
| CN202912838U (zh) | U型钢化浮法、压延压花玻璃 | |
| CN104198525B (zh) | 一种测量冶金保温材料保温效果的方法——对比法 | |
| CN106189476B (zh) | 一种矿物辐射粉体的制备及在建筑隔热涂料中的应用 | |
| CN104155019A (zh) | 测温装置及测温方法 | |
| CN105642679A (zh) | 钢板板形预检和初始温度控制方法及装置 | |
| CN103014851A (zh) | 一种生产定向凝固多晶硅锭的方法 | |
| CN210261562U (zh) | 一种光纤预制棒烧结设备 | |
| CN112595715A (zh) | 一种高温熔渣结构表征方法 | |
| CN202367126U (zh) | 一种弹簧调修的装置 | |
| CN104180925A (zh) | 一种位移测温法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HEBEI YL-INNO CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: HEBEI YL-INNO CO., LTD. VISIONHOUSE INDUSTRIALIZATION INTEGRATED TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150525 |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150525 Address after: 100084 Beijing, Beijing, 100084-82 mailbox Applicant after: Tsinghua University Applicant after: Hebei YL-inno Co., Ltd. Address before: 100084 Beijing, Beijing, 100084-82 mailbox Applicant before: Tsinghua University Applicant before: Hebei YL-inno Co., Ltd. Applicant before: VISIONHOUSE INDUSTRIALIZATION INTEGRATED TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180130 Address after: 100084 the 100084-82 letter box of Tsinghua University, Haidian District, Beijing Co-patentee after: New Mstar Technology Ltd (Tianjin) new Mstar Technology Ltd Patentee after: Tsinghua University Address before: 100084 Beijing, Beijing, 100084-82 mailbox Co-patentee before: Hebei YL-inno Co., Ltd. Patentee before: Tsinghua University |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170811 Termination date: 20210206 |