CN108705751A - 注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法 - Google Patents

注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108705751A
CN108705751A CN201810464872.1A CN201810464872A CN108705751A CN 108705751 A CN108705751 A CN 108705751A CN 201810464872 A CN201810464872 A CN 201810464872A CN 108705751 A CN108705751 A CN 108705751A
Authority
CN
China
Prior art keywords
injection molding
sandwich
lens
mold
mould
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.)
Pending
Application number
CN201810464872.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘东雷
方堃
王学亮
陈情
辛勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang University
Original Assignee
Nanchang University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN201810464872.1A priority Critical patent/CN108705751A/zh
Publication of CN108705751A publication Critical patent/CN108705751A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/2602—Mould construction elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/33—Moulds having transversely, e.g. radially, movable mould parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/77—Measuring, controlling or regulating of velocity or pressure of moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C45/78—Measuring, controlling or regulating of temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
    • B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2945/76003—Measured parameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
    • B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2945/76003—Measured parameter
    • B29C2945/76006—Pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
    • B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2945/76003—Measured parameter
    • B29C2945/7604—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
    • B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2945/76177—Location of measurement
    • B29C2945/76254—Mould
    • B29C2945/76257—Mould cavity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
    • B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2945/76177—Location of measurement
    • B29C2945/76287—Moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
    • B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
    • B29C2945/76451—Measurement means
    • B29C2945/76461—Optical, e.g. laser
    • B29C2945/76464—Optical, e.g. laser cameras

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及透光性聚合物材料的注塑成型大分子取向检测技术领域，具体的说，公开了一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，同时还公开了该系统的检测方法。一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，包括成型模块，光源模块，在线监测模块，所述成型模块包括注塑机、“三明治”窗口可视化测试模具，所述注塑机对窗口可视化测试模具进行注塑成型；入射光源，经分光镜可将入射光分成参考光源和干涉光源，干涉光源进入模具型腔动态成像，全息干板、CCD高速摄像机等被安装与动模下侧以记录聚合物充模过程的瞬时形态，进而通过数据处理系统对相关数据进行处理，对比性和可靠性强；温压一体式传感器设置于模具型腔的内壁，能够实时反馈模腔温度与应力分布，动态调控模腔温度与应力分布，准确度高。

Description

注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法
技术领域
本发明涉及透光性聚合物材料的注塑成型大分子取向检测技术领域，具体的说，公开了一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，同时还公开了该系统的检测方法。
背景技术
注射成型聚合物充模是一个典型的非稳态不等温流动过程，在这一过程中，聚合物缠结大分子链(团)在高速剪切作用下产生解缠、拉伸、形变，将引起大分子链(团)沿熔体流场方向的取向排列，其分子取向、分布与结构形态将在后期的冷却固化中产生某种形式的定向排布，并将直接影响到制品最终的力学、光学和热学性能。理解这一缠结大分子链(团)流动取向分子动力学机制，研究并揭示这一聚合物微观形变历史，建立起可测宏观量与高分子链构象及排布形态之间的定量关系，将有助于从数值理论上对整个充型过程进行分析和控制，进而实现对整个注射成型过程的工艺控制与制品品质的优化设计，其技术应用及所提供理论依据为推动聚合物加工技术的发展具有重要的科学意义和应用价值。
目前聚合物充模取向领域的实验测量研究多集中于对制品取向形态的描述与表征方面，即采用相关设备仪器通过破坏性或非破坏性方法，诸如双折射法，广角X射线衍射法，红外光谱法和超声波检测法等实验分析技术对制品的取向形态与分布进行测量与表征。ISAYEV(ISAYEV A I.Orientation development in the injection molding ofamorphous polymers.Polym Eng Sci,1983,23(5):271-284)采用双折射实验分析技术，实现了对PS、PMMA塑料成型试样经自由与限制淬火后，在试样厚度与流道直径方向的流动与冷却诱导取向分布，以及PMMA材料试样在限制退火之后的取向分布形态。NEVES和POUZADA等(NEVES N M,POUZADAA S.The use ofbirefringence for predicting the stiffnessofinjection moldedpolycarbonate discs.Polym Eng Sci,1998,38(10):1770-1778)以PC塑料为实验材料，采用双折射法实现了光盘件成型过程中流动充模方向与垂直充模方向的分子取向分布测定。LU和KHIM(LU XH,KHIM LS.A statistical experimental study ofthe injection molding ofoptical lenses.J Mater Proce Technol,2001,113(1-3):189-195)基于应力-光弹理论，通过光弹实验研究了PC透镜的双折射行为。BEER和ROKE(BEERAG,ROKE S.Obtaining molecular orientation from second harmonic and sumfrequency scattering experiments in water:angular distributionandpolarization dependence.J Chem.Phvs.,2012,132(23):234702)采用二阶非线性光散射试验方法，以水为介质，实现了制品的取向测定。BOUAKSA等(BOUAKSAF,OVALLE RODASC,et al.Molecular chain orientation in polycarbonate during equal channelangular extrusion:Experiments and simulations.Computational MaterialsScience,2014,85:244-252)采用广角X射线散射技术实现了PC材料等径角挤出成型制品的分子取向。孙国恩等(张国恩，滕红等。红外光谱结合线阵列检测技术研究聚合物分散液晶膜分子取向。分析化学，2010,8:1182-1185)采用偏振红外光谱和变温红外光谱研究聚合物分散液晶膜中液晶分子取向随外加电场及温度的变化，利用线阵列检测技术表征了聚合物与液晶界面处的成分分布。吴贵芬等(吴贵芬，王镇平等。用红外二色性测定高聚物取向度——聚丙烯纤维取向度的测定。合成纤维工业，1982,(6):17-24)采用红外偏振光谱试验方法测定了聚丙烯薄膜的分子取向，并且与双折射法、X射线衍射法的结果进行比较，具有很好的一致性。钱宝钧(钱宝钧。热机械法研究聚丙烯腈纤维的超分子结构Ⅱ.热溶胀收缩法测定取向因素。高分子学报，1979,1(4):201-209)则提出了一种利用热熔胀收缩原理测定聚丙烯腈纤维取向的热机械测量法。这些聚合物分子取向测定方法基本都是采用静态的离线测量方法研究特定物理场条件下的制品的取向应力问题，在工艺控制上具有滞后性，且需要制备试样、对产品本身具有破坏性。
MCGRATH和WILLB(MCGRATH J J,WILLE J M.Determination of 3D fiberorientation distrbution in thermoplastic injection molding.Composites SciTechnol,1995,53:133-14)自行搭建了包含激光器、显微镜、热成像相机和数据处理器在内的测量平台，实现了的纤维增强材料片材制件成型过程的纤维取向测量，这一方法虽然实现了聚合物成型过程中的在线测量，但该方法主要用于在尺度上具有宏观特征的增强纤维的取向，而对于聚合物大分子链本身的分子取向，则无能为力。晋刚等(晋刚，黄曦，陈如黄。拉曼光谱在线测量技术在聚合物合成与加工中的应用研究进展。光谱学与光谱分析，2016,7:2124-2127)对拉曼光谱在线测量技术在高分子材料合成与加工领域的应用研究进行了总结，但该方法主要用于实时测量高分子材料的化学组成和物理性质等。
专利(公开号：CN106841328A)公开了一种包括传感器探头阵列、电容测量单元、以及取向计算模块的共面电容式聚合物分子取向测量装置及方法，该发明利用聚合物材料介电性能的各向异性，通过共面电极结构测量聚合物分子取向，建立了取向-介电-电容三者的关系,适用于各类聚合物，属于无损检测，具有精度高、响应快、非侵入式等特点。该方法属于离线检测方法。专利(公开号：CN103954685A)公开了一种包括超声波换能器和信号处理中心等模块的超声波在线测量聚合物熔体流动取向的装置及测量方法，该发明利用在熔体流经通道横截面上安装超声波换能器，通过横截面上不同方向超声波信号来表征实时流过流道的聚合物取向。虽然该方法可以实现聚合物在加工过程中熔体流动取向的在线测量与表征，克服了传统取向测试样品离线抽样测量、制样要求苛刻、测试费用高等不足，但该方法至少需要两个超声波换能器，且仅能安装在挤出机挤出口或注塑机的喷嘴部位进行测量，不能表征模具复杂型腔内部的流动与取向情况。专利(公开号：CN203824961U)同样也公开了一种与专利(公开号：CN103954685A)类似的超声波在线测量聚合物熔体流动取向的装置，与本发明所提出的采用应力光弹法对聚合物取向进行在线实时检测的方法具有本质区别。
专利(公开号：CN101718691A)公布了一种监测含铁电纳米晶聚合物极化取向度及弛豫特性的方法，该专利方法利用分光光度计检测不同温度下含铁电纳米晶聚合物薄膜透射谱随时间变化情况并生成变化曲线；通过测量含铁电纳米晶的复合聚合物薄膜在极化前后在可见光波长透射率的变化，计算出相应的极化取向度，通过测量极化后的聚合物复合薄膜在可见光波长透射率随时间的变化曲线，得到极化取向的弛豫特性，从而获知极化取向稳定性，与本次所提出的专利方法具有本质区别。专利(公开号：CN106996961A)公开了一种基于互相关算法的单丝取向度测量装置及测量方法，该发明测量装置由声音信号传播装置和电信号处理装置组成，其中声音信号传播装置由砝码、压电陶瓷传感器、单丝样品、导电金属、固定夹、压电陶瓷支架、刻度底座、样品固定支架组成，电信号处理装置由电源,电源转换器、激励电平产生器、信号处理器、信号采集器、数据处理器、显示器组成。其测量原理是利用互相关算法计算两个接收波形的接收时间差，从而测量单丝取向度。这一发明可实现对任何丝状高分子聚合物的取向度的测量，实现了单丝取向度的无损检测，提高了单丝取向度的测量精度和稳定性，但该方法不适应于体积成型类制品的取向检测与表征。
发明内容
本发明的目的在于适应现实需要，设计一种一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，同时还公开了该系统的检测方法。
为了实现本发明的目的，本发明采用的技术手段为：
一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，包括成型模块，光源模块，在线监测模块，
所述成型模块包括注塑机、“三明治”窗口可视化测试模具，所述注塑机对窗口可视化测试模具进行注塑成型；
所述光源模块包括激光发生器，所述激光发生器发出的激光光路经由偏振镜后入射至分光镜，所述分光镜将光路分为参照光路与干涉光路，所述干涉光路经由第一透镜后穿透“三明治”窗口可视化测试模具的三明治观测窗口后入射至全息干板，所述参照光路经由第一反射镜、第二反射镜反射后经由第二透镜后入射于全息干板；
所述在线监测模块包括摄像机，所述摄像机的镜头对准所述全息干板，所述摄像机与监视器和数据处理器连接。
所述“三明治”窗口可视化测试模具中，所述三明治观测窗口包括自上而下依次叠加在一起的前透镜、偏振光镜和后透镜，所述干涉光路经由前透镜穿入后自后透镜穿出。
叠加在一起的所述前透镜、偏振光镜和后透镜外圈设置有塑件框，所述塑件框外圈设置有用于固定透镜的镜片框，所述镜片框两侧水平设置有用于与所述“三明治”窗口可视化测试模具的外壳固定的三对螺栓。
还包括工艺控制模块，所述工艺控制模块包括快速冷热循环模温机、温压一体传感器、模腔温度压力控制系统，所述温压一体传感器设置于所述窗口可视化测试模具定模型腔侧壁，所述快速冷热循环模温机、模腔温度压力控制系统均与所述“三明治”窗口可视化测试模具连接。
所述温压一体传感器的主体镶嵌于所述窗口可视化测试模具定模型腔的侧壁，且温压一体传感器的一端由模具侧面引出，用于与模腔温度压力控制系统连接。
所述摄像机为CCD高速摄像机。
一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统的检测方法，包括如下步骤：
第一步，采用注塑机对“三明治”窗口可视化测试模具注塑成型；
第二步，注塑成型时，启动激光发生器，成像光路由偏振镜、分光镜、透镜以平行光穿透“三明治”窗口可视化测试模具的三明治观测窗口，干涉光路因聚合物大分子链取向产生内应力而引起光干涉现象经由第一透镜、三明治观测窗口后成像于全息干板；参照光路经偏振镜、分光镜、第一反射镜、第二反射镜后经由第二透镜后入射于全息干板；
第三步，启动摄像机，记录干涉光路，输出记录数据至摄像机与监视器，并在数据处理器进行数据处理，基于应力-光弹理论得出模腔内部聚合物大分子动态取向与应力分布形态。
还包括如下步骤：
在所述第二步注塑成型时，模腔温度压力监控系统、快速冷热循环模温机，所述温压一体传感器设置于所述“三明治”窗口可视化测试模具中，所述快速冷热循环模温机、模腔温度压力控制系统均与所述“三明治”窗口可视化测试模具连接，实时反馈模腔温度与应力分布，动态调控模腔温度与应力分布。
本发明的有益效果：
1.“三明治”窗口可视化测试模具：本发明提出一种打破常规设计的动态在线观测实验模具设计方案，该模具最大的特点是动、定模成型功能零部件(型芯、型腔等成型零部件)与支撑部件(定、动模板)垂直设计，型腔设计在动模一侧，以类似于侧向抽芯的形式可以在动模左右移动的同时，整体上下运动完成模具开合过程，在动模与型腔贴合部位、定模型腔壁面处均设计为前透镜、偏振光镜和后透镜顺序贴合的“三明治”式观测窗口。该模具结构及其观测窗口设计便于激光发生器、全息干板、CCD摄像机等安装与定位，实现干涉光路的简化设计。
2.入射光源，经分光镜可将入射光分成参考光源和干涉光源，干涉光源进入模具型腔动态成像，全息干板、CCD高速摄像机等被安装与动模下侧以记录聚合物充模过程的瞬时形态，进而通过数据处理系统对相关数据进行处理，对比性和可靠性强；
3.温压一体式传感器设置于模具型腔的内壁，能够实时反馈模腔温度与应力分布，动态调控模腔温度与应力分布，准确度高。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2a、图2b分别是可视化“三明治”窗口模具的主视图、俯视图、左视图；
图3为可视化“三明治”窗口模具的水平剖面视图；
图4为可视化“三明治”窗口模具的竖直剖面图。
图中各附图标记的含义：
101为注塑机，102为“三明治”窗口可视化测试模具，1021外壳，1022镜片框，102
3塑件框，1024螺栓，103为三明治观测窗口，1031为前透镜，1032为偏振光镜，1033为后透镜；
2为工艺控制模块，201为快速冷热循环模温机，202为温压一体传感器，203为模腔温度压力控制系统；
3为光源模块，301为激光发生器，302为偏振镜，303为分光镜，304为第一透镜，305为全息干板，306为第一反射镜，307为第二反射镜，308为第二透镜；
4为在线监测模块，401为CCD摄像机，402为监视器，403为数据处理器。
具体实施方式
实施例：参见图1、图2a、图2b。
本发明公开了一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，包括成型模块1，光源模块3，在线监测模块4；
所述成型模块包括注塑机101、“三明治”窗口可视化测试模具102，所述注塑机101对窗口可视化测试模具102进行注塑成型；
所述光源模块3包括激光发生器301，所述激光发生器301发出的激光光路经由偏振镜302后入射至分光镜303，所述分光镜303将光路分为参照光路与干涉光路，所述干涉光路经由第一透镜304后穿透“三明治”窗口可视化测试模具102的三明治观测窗口103后入射至全息干板305，所述参照光路经由第一反射镜306、第二反射镜307反射后经由第二透镜308后入射于全息干板305；
所述在线监测模块包括摄像机401，所述摄像机401的镜头对准所述全息干板305，所述摄像机401与监视器402和数据处理器403连接。
所述“三明治”窗口可视化测试模具102中，所述三明治观测窗口103包括自上而下依次叠加在一起的前透镜1031、偏振光镜1032和后透镜1033，所述干涉光路经由前透镜1031穿入后自后透镜1033穿出。
叠加在一起的所述前透镜1031、偏振光镜1032和后透镜1033外圈设置有塑件框1023，所述塑件框1023外圈设置有用于固定透镜的镜片框1022，所述镜片框1022两侧水平设置有用于与所述“三明治”窗口可视化测试模具102的外壳2021固定的三对螺栓1024。
还包括工艺控制模块2，所述工艺控制模块2包括快速冷热循环模温机201、温压一体传感器202、模腔温度压力控制系统203，所述温压一体传感器202设置于所述窗口可视化测试模具102定模型腔侧壁，所述快速冷热循环模温机201、模腔温度压力控制系统203均与所述“三明治”窗口可视化测试模具102连接。
所述温压一体传感器202的主体镶嵌于所述窗口可视化测试模具102定模型腔的侧壁，且温压一体传感器202的一端由模具侧面引出，用于与模腔温度压力控制系统203连接。
所述摄像机401为CCD高速摄像机。
本发明的一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统的检测方法，包括如下步骤：
第一步，采用注塑机101对“三明治”窗口可视化测试模具102注塑成型；
第二步，注塑成型时，启动激光发生器301，成像光路由偏振镜、分光镜、透镜1以平行光穿透“三明治”窗口可视化测试模具102的三明治观测窗口103，干涉光路因聚合物大分子链取向产生内应力而引起光干涉现象经由第一透镜304、三明治观测窗口103后成像于全息干板305；参照光路经偏振镜302、分光镜303、第一反射镜306、第二反射镜307后经由第二透镜308后入射于全息干板305；
第三步，启动摄像机401，记录干涉光路，输出记录数据至摄像机401与监视器402，并在数据处理器403进行数据处理，基于应力-光弹理论得出模腔内部聚合物大分子动态取向与应力分布形态。
在所述第二步注塑成型时，模腔温度压力监控系统203、快速冷热循环模温机201，所述温压一体传感器202设置于所述“三明治”窗口可视化测试模具102中，所述快速冷热循环模温机201、模腔温度压力控制系统203均与所述“三明治”窗口可视化测试模具102连接，实时反馈模腔温度与应力分布，动态调控模腔温度与应力分布。
本发明提出一种打破常规设计的动态在线观测实验模具设计方案，该模具最大的特点是动、定模成型功能零部件(型芯、型腔等成型零部件)与支撑部件(定、动模板)垂直设计，型腔设计在动模一侧，以类似于侧向抽芯的形式可以在动模左右移动的同时，整体上下运动完成模具开合过程，在动模与型腔贴合部位、定模型腔壁面处均设计为前透镜、偏振光镜和后透镜顺序贴合的“三明治”式观测窗口。该模具结构及其观测窗口设计便于激光发生器、全息干板、CCD摄像机等安装与定位，实现干涉光路的简化设计。
检测光路设计：本发明提出在模具上方设计安装激光发生器作为入射光源，经分光镜可将入射光分成两束，一束经一系列反射镜和透镜系统作为参考光源，另一路则经透镜调整后作为干涉光源进入模具型腔动态成像，全息干板、高速CCD摄像机等被安装与动模下侧以记录聚合物充模过程的瞬时形态，进而通过数据处理系统对相关数据进行处理。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，其特征在于：包括成型模块(1)，光源模块(3)，在线监测模块(4)，
所述成型模块包括注塑机(101)、“三明治”窗口可视化测试模具(102)，所述注塑机(101)对窗口可视化测试模具(102)进行注塑成型；
所述光源模块(3包括激光发生器(301)，所述激光发生器(301)发出的激光光路经由偏振镜(302)后入射至分光镜(303)，所述分光镜(303)将光路分为参照光路与干涉光路，所述干涉光路经由第一透镜(304)后穿透“三明治”窗口可视化测试模具(102)的三明治观测窗口(103)后入射至全息干板(305)，所述参照光路经由第一反射镜(306)、第二反射镜(307)反射后经由第二透镜(308)后入射于全息干板(305)；
所述在线监测模块包括摄像机(401)，所述摄像机(401)的镜头对准所述全息干板(305)，所述摄像机(401)与监视器(402)和数据处理器(403)连接。
2.根据权利要求1所述的一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，其特征在于：所述“三明治”窗口可视化测试模具(102)中，所述三明治观测窗口(103)包括自上而下依次叠加在一起的前透镜(1031)、偏振光镜(1032)和后透镜(1033)，所述干涉光路经由前透镜(1031)穿入后自后透镜(1033)穿出。
3.根据权利要求2所述的一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，其特征在于：叠加在一起的所述前透镜(1031)、偏振光镜(1032)和后透镜(1033)外圈设置有塑件框(1023)，所述塑件框(1023)外圈设置有用于固定透镜的镜片框(1022)，所述镜片框(1022)两侧水平设置有用于与所述“三明治”窗口可视化测试模具(102)的外壳(2021)固定的三对螺栓(1024)。
4.根据权利要求1所述的一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，其特征在于：还包括工艺控制模块(2)，所述工艺控制模块(2)包括快速冷热循环模温机(201)、温压一体传感器(202)、模腔温度压力控制系统(203)，所述温压一体传感器(202)设置于所述窗口可视化测试模具(102)定模型腔侧壁，所述快速冷热循环模温机(201)、模腔温度压力控制系统(203)均与所述“三明治”窗口可视化测试模具(102)连接。
5.根据权利要求4所述的一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，其特征在于：所述温压一体传感器(202)的主体镶嵌于所述窗口可视化测试模具(102)定模型腔的侧壁，且温压一体传感器(202)的一端由模具侧面引出，用于与模腔温度压力控制系统(203)连接。
6.根据权利要求2所述的一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统，其特征在于：所述摄像机(401)为CCD高速摄像机。
7.一种如权利要求1所述的一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，采用注塑机(101)对“三明治”窗口可视化测试模具(102注塑成型；
第二步，注塑成型时，启动激光发生器(301)，成像光路由偏振镜、分光镜、透镜(1以平行光穿透“三明治”窗口可视化测试模具(102)的三明治观测窗口(103)，干涉光路因聚合物大分子链取向产生内应力而引起光干涉现象经由第一透镜(304)、三明治观测窗口(103)后成像于全息干板(305)；参照光路经偏振镜(302)、分光镜(303、第一反射镜(306)、第二反射镜(307)后经由第二透镜(308)后入射于全息干板(305；
第三步，启动摄像机(401)，记录干涉光路，输出记录数据至摄像机(401)与监视器(402)，并在数据处理器(403)进行数据处理，基于应力-光弹理论得出模腔内部聚合物大分子动态取向与应力分布形态。
8.根据权利要求7所述的一种注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统的检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
在所述第二步注塑成型时，模腔温度压力监控系统(203)、快速冷热循环模温机(201)，所述温压一体传感器(202)设置于所述“三明治”窗口可视化测试模具(102)中，所述快速冷热循环模温机(201)、模腔温度压力控制系统(203)均与所述“三明治”窗口可视化测试模具(102)连接，实时反馈模腔温度与应力分布，动态调控模腔温度与应力分布。
CN201810464872.1A 2018-05-16 2018-05-16 注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法 Pending CN108705751A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810464872.1A CN108705751A (zh) 2018-05-16 2018-05-16 注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810464872.1A CN108705751A (zh) 2018-05-16 2018-05-16 注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108705751A true CN108705751A (zh) 2018-10-26

Family

ID=63868013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810464872.1A Pending CN108705751A (zh) 2018-05-16 2018-05-16 注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108705751A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110920010A (zh) * 2019-10-29 2020-03-27 上海澎睿智能科技有限公司 基于大数据分析的注塑工艺生产方法
EP3663068A3 (de) * 2018-12-04 2020-09-02 MHT Mold & Hotrunner Technology AG Spritzgiessmaschine oder spritzgiesswerkzeugteil mit spektrometer
CN111650163A (zh) * 2020-06-22 2020-09-11 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种高功率激光增透膜透过率测量方法及其测量装置
CN111941783A (zh) * 2020-08-19 2020-11-17 四川大学 一种同步辐射联用注塑成型模具

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1484115A (zh) * 2003-07-29 2004-03-24 中国科学院上海光学精密机械研究所 用He-Ne激光器拍摄动态全息装置
CN101549540A (zh) * 2009-05-08 2009-10-07 四川大学 激光在线检测聚合物凝聚态变化的外场形态控制成型装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1484115A (zh) * 2003-07-29 2004-03-24 中国科学院上海光学精密机械研究所 用He-Ne激光器拍摄动态全息装置
CN101549540A (zh) * 2009-05-08 2009-10-07 四川大学 激光在线检测聚合物凝聚态变化的外场形态控制成型装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3663068A3 (de) * 2018-12-04 2020-09-02 MHT Mold & Hotrunner Technology AG Spritzgiessmaschine oder spritzgiesswerkzeugteil mit spektrometer
CN110920010A (zh) * 2019-10-29 2020-03-27 上海澎睿智能科技有限公司 基于大数据分析的注塑工艺生产方法
CN110920010B (zh) * 2019-10-29 2021-10-19 上海澎睿智能科技有限公司 基于大数据分析的注塑工艺生产方法
CN111650163A (zh) * 2020-06-22 2020-09-11 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种高功率激光增透膜透过率测量方法及其测量装置
CN111941783A (zh) * 2020-08-19 2020-11-17 四川大学 一种同步辐射联用注塑成型模具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108705751A (zh) 注塑成型聚合物大分子取向动态检测系统及其检测方法
Abeykoon et al. A review and evaluation of melt temperature sensors for polymer extrusion
Han et al. Studies of converging flows of viscoelastic polymeric melts. I. Stress‐birefringent measurements in the entrance region of a sharp‐edged slit die
Okereke et al. Compression of polypropylene across a wide range of strain rates
Kumaraswamy et al. Novel flow apparatus for investigating shear-enhanced crystallization and structure development in semicrystalline polymers
Filiou et al. Residual stress distribution in carbon fibre/thermoplastic matrix pre-impregnated composite tapes
Masato et al. Comparison of crystallization characteristics and mechanical properties of polypropylene processed by ultrasound and conventional micro-injection molding
Wang et al. Novel in-situ residual strain measurements in additive manufacturing specimens by using the Optical Backscatter Reflectometry
US20110101555A1 (en) Methods for forming injected molded parts and in-mold sensors therefor
Yucel et al. Temporal evolution of optical gradients during drying in cast polymer solutions
Zhao et al. In-situ ultrasonic measurement of molten polymers during injection molding
Nixon et al. Free-stretch-blow investigation of poly (ethylene terephthalate) over a large process window
Abeykoon Sensing technologies for process monitoring in polymer extrusion: A comprehensive review on past, present and future aspects
Mohamed et al. Scanning acoustic microscopy investigation of weld lines in injection-molded parts manufactured from industrial thermoplastic polymer
CN109470400B (zh) 通过超声波手段间接测量注塑机型腔压力的方法及装置
Cui et al. A novel apparatus combining polymer extrusion processing and x-ray scattering
Soulages et al. Lubricated optical rheometer for the study of two-dimensional complex flows of polymer melts
Ahmed et al. Experimental centreline planar extension of polyethylene melt flowing into a slit die
CN208076080U (zh) 一种热压固化复合材料制件与模具界面应力监测系统
Whiteside et al. Micromoulding: extreme process monitoring and inline product assessment
Marla et al. Use of an infrared camera for accurate determination of the temperature of polymer filaments
Griffin et al. I. A comparison of material state monitoring techniques applied to resin transfer moulding
Yu et al. In-situ cure monitoring of thick CFRP using multifunctional piezoelectric-fiber hybrid sensor network
Gururajan et al. Molecular orientation evolution during low‐density polyethylene blown film extrusion using real‐time Raman spectroscopy
Wildner et al. Analysis of the processing-pressure dependent refractive index of Poly (methyl methacrylate) by transmission measurements of glass-filled specimen

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181026

RJ01 Rejection of invention patent application after publication