WO2017136910A1 - Apparatus for in-line optical detection of low-angle laser light scattering (lalls), use of same and method for real-time morphological monitoring of polyphase systems - Google Patents

Apparatus for in-line optical detection of low-angle laser light scattering (lalls), use of same and method for real-time morphological monitoring of polyphase systems Download PDF

Info

Publication number
WO2017136910A1
WO2017136910A1 PCT/BR2017/000014 BR2017000014W WO2017136910A1 WO 2017136910 A1 WO2017136910 A1 WO 2017136910A1 BR 2017000014 W BR2017000014 W BR 2017000014W WO 2017136910 A1 WO2017136910 A1 WO 2017136910A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser light
intensity
plate
detector
scattering
Prior art date
Application number
PCT/BR2017/000014
Other languages
French (fr)
Portuguese (pt)
Inventor
Sebastião Viceente Junior CANEVAROLO
Thiago Manha GASPARINI
Lidiane Cristina COSTA
Carlos Alberto CÁCERES COAQUIRA
Juliano CONTER DAMIANI
Original Assignee
Fundação Universidade Federal De São Carlos
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 Fundação Universidade Federal De São Carlos filed Critical Fundação Universidade Federal De São Carlos
Publication of WO2017136910A1 publication Critical patent/WO2017136910A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons

Definitions

  • the present invention belongs to the field of low angle laser light scattering (LALLS) optical detection equipment, more specifically, optical detection equipment to be used in m ' Une mode, i.e. tracking characteristics material morphology along the flow line of a given process, more particularly that of non-invasive, real-time polyphase system extrusion.
  • LALLS low angle laser light scattering
  • the light can suffer four basic phenomena: transmission, reflection, absorption and refraction.
  • transmission the incident light propagates through the material without changing its direction, but its polarization state may change.
  • reflection the incident light is absorbed and reissued by the surface atoms of the material.
  • absorption at least part of the radiant energy is converted into heat and dissipated by the material.
  • the refraction is characterized by the optical path deviation of the incident light, due to the polarization of the electronic cloud of the constituent atoms of the material, with the interaction of the light's electric field.
  • Mie's theory is one of the most widely used models for calculating the intensity of light scattered by spherical particles whose diameters are of the same order or greater than the wavelength of the light used.
  • the model idealizes the particles as spherical, isotropic, non-magnetic and smooth surface, dispersed in a non-absorbent medium by Huist, H. C. Light scattering by small particles. New York: Dover, 128-129, 1981].
  • particles are finite objects that contain distributed a number of scattering centers that is proportional to their volume, ie their size. When these particles scatter the light, the scattering centers are sufficiently separated so that interference may occur between the rays emitted from different regions of the particle (see Jenkins, ,; F. White, Fundamentals of Optics HE. 3a. Ed. New York: McGraw-Hill, 450, 1957). Thus, particles of different diameters have different intensity distribution or spreading profiles, which allows their identification, as shown in Figure 1 attached to this report. [0008] By the Mie model, the scattered light intensity / s for a spherical wall is a function of the relative refractive index (m), the number (x) and the scattering angle ⁇ & as shown in Equation 1.
  • k is the initial intensity of the light beam
  • k is the wave number, equal to 2 ⁇ / ⁇
  • r is the distance between the spreading center (sample) and the detector.
  • the refractive index is given by:
  • n p is the refractive index of the material that makes up the particle
  • en m is the refractive index of the material that makes up the matrix
  • the ratio of particle circumference to wavelength in the middle (x) is defined by:
  • the refractive index is a feature of the material of paramount importance to the Mie light scattering model. It is a complex number and as such has a real component, associated with light bending, and a component. imaginary, related to the absorptivity of the material. For non-light absorbing particles, the imaginary component may be considered null.
  • the Mie Theory is simplified to Fraunhoffer diffraction concept.
  • the phenomenon is called diffraction, and is characterized by the deviation of the lu as it passes tangentially to the surface of the dispersed particles. This generates interference from the waves and is revealed at a certain distance from the place where it occurred, through maximums and minimums of light intensity.
  • Patent documents aiming at online characterization generally deal with methods that involve the segregation of a process stream and analysis of its morphological characteristics by any method, which differs from the present process, which inline analyzes the polymer stream in real time extrusion of its production, without effecting any process stream segregation.
  • Some publications of the type include US publications US 6618144, US 6653150 and US published application US 2009030631 1.
  • Prototype 1 was created in 2005 from Juliano Conter Damiani's master's thesis "Development of a ⁇ LALLS low-angle laser light scattering detector operating in real time in extrusion", the second Prototype I! in 2007 in Lid ⁇ ane C's master thesis. Likes “Use of in-i LALLS in the extrusion of biphasic polymer systems” and the last IH Prototype, in 2015 in Thiago Manha Gasparini's master thesis " Improvement of a scatter detector low-angle laser light (LALLS in-iine) for real-time monitoring of the extrusion process ".
  • Transparent windows the slit-like matrix was provided with two transparent borosilicate glass windows that surrounded the molten flow. Its shape was of two large cylindrical biocosms of 20mrn in diameter and 24mm in height. Its locking and sealing system involved a double closure system formed by two rings. The first sealed the melt flow between the glass window and the metal matrix and the second kept the window fixed in place, sustaining the pressure of the molten flow. Such a design smashed the glass cylinder so that to prevent it from breaking, it had to be loosely tightened, limiting its use only to low pressures in the matrix slot of up to 30Dpsi. This model remained constant in Prototype IS, but was radically altered in Prototype III.
  • the 'rumination source used was a "red laser pointer produced with a very low cost, low power solid semiconductor ( ⁇ 7p), undefined wavelength ranging from 610 - 690nm and unstable behavior
  • this radiation source has been replaced by a commercial monochrome, non-polarized and collimated helium / neon red laser source, elies Gr ⁇ ot, model 05-LHP-401, with a reactive power of 57.3pW and wavelength 632.8 nm This model remained constant in Prototype lii.
  • the phototransistors were encased in a metal tube (tapered or not), with an approximate 30 ° angle painted internally matte black, to minimize light reflection inside. Said tube or cone is cooled by a copper tube welded to it by which running water circulates, when said cone is in contact with hot surface, thus can be subjected to extrusion temperatures in the order of 240 ° C, without degrading the components. electronics pinned to it. This component remained constant without changes in the three prototypes. For the characterization of finished products, analyzed close to the ambient temperature is not The presence of the cooling system is required, simplifying assembly.
  • Photoelement signal leveling system In the inner wall of the Prototype I darkroom four red LEDs were placed, arranged at 90 °, with wavelength close to the laser light source and variable and controlled intensity, for individual leveling. of each of the 64 phototransistors that constituted the detection system. Different levels of light intensity were produced through the manual control of the LED's supply current. Such a leveling system is not efficient, since besides being manually operated it does not produce a homogeneous and constant light intensity over all phototransistors, making leveling difficult. This model remained constant in Prototype .11, but was radically altered in Prototype lil with the introduction of the Homogeneous Leveling Illumination Plate and its mathematical treatment to be discussed below, constituting one of the claims of the present application.
  • CdS cadmium sulfide
  • LDR Hd t resistor-dependent photocell-type photoelements for the detection of scattered light intensity.
  • Prototype II These sensors have been replaced by phototransistors that respond much faster (milliseconds), are more sensitive, and have more predictable behavior. All are read simultaneously. Their responses to light intensity have been normalized, said leveled (this procedure will be described later in this report) so that the signals from each phototransistor can be compared quantitatively with each other. This makes the LALLS detection system quantitative as presented. in the present application, which distinguishes it from earlier prototypes that were only qualitative.
  • Detector plate Es ⁇ a is composed of photo elements arranged in a nine-ray configuration, 33.75 ° out of phase, with seven to ten phototransistors in each radius and one in the center.
  • the central photoelement has the function of capturing and quantifying the intensity of transmitted and non-scattered radiation and the other photoelements have the function of quantitatively capturing the intensity of transmitted and scattered radiation.
  • Such arrangement of the photo elements is due to the assumption that there is scatter symmetry in each of the four quadrants. This means that after bending all the signals to each of the four quadrants it is mathematically that the radii are only 11, 25 ° (360/32) apart.
  • the central photoelement has the function of capturing and quantifying transmitted and non-scattered radiation. This ability initially allows, before making measurements, to align the laser light beam and after, during experimental measurements, determine the turbidity of the system, including the distribution of residence time of the extruder, among other variables.
  • a 10mm metal cylinder. of length and inner diameter equal to the outer diameter of the phototransistor (in the case of 3 mm prototype IH) has one end fixed over the phototransistor and the other remaining open. Within this metal cylinder is inserted a double physical barrier acting to pre-define the penetration area of the laser beam and significantly reduce the light intensity that reaches it.
  • the first barrier closest to the photoefement, was a thin metal foil with a small central hole, of the order of 0.5 mm in diameter (pine), whose function is to allow the centralization of the laser beam.
  • the second barrier, placed on this metal sheet is composed of a layer of black plasticine that strongly absorbs the radiation reducing its intensity a. levels that can be quantified by the central phototransistor while generating minimal scattering behind the incident laser beam, said scattering by reflection.
  • the metal cylinder has its length aligned with the laser light beam, so that the beam can enter it through the open end, pass through the plasticine layer, the hole of the metal plate and finally reach the central region of the phototransistor for its use. quantification.
  • Exiosorous tube (not shown) In Prototypes I and II the minimum scattering angle that can be measured is 3.25 °, the which corresponds to a distance between sample and plate of approximately 18cm. This allows quantifying small structures. If there is an intention to quantify larger structures then it is necessary to reduce the smallest measurable angle.
  • This can be implemented in the present application by the addition of a flange-shaped extension tube to be inserted between the darkroom and the demarcator plate. This tube increases the distance between the sample and the slide plate, thus reducing the spreading angle to be captured. In this way larger structures can be analyzed. For example, if the intention is to measure scattering angles of the order of 0.25 ° the length of this flange should reach approximately 2.5 m.
  • Signal Conversion and Amplification Box This box packs the set of electronic circuits that allow quantifying the variation of the photoelectric resistance.
  • the housing is electrostatically shielded to reduce system noise.
  • this box had only eight circuits, allowing the simultaneous reading of the eight LDR cells present in only one radius at a time.
  • This box was reformulated in Prototype -III, because the photocells were replaced by phototransistors (as an example in this application were used NPN type L-32P3C) requiring the change of electronic circuits. 91 circuits were also built so that the reading of all phototransistors can be read simultaneously.
  • Homogeneous illumination plate for leveling and normalization of phototransistor signals This plate was developed in Prototype III and is part of the claims of the present application. It consists of a light source made up of a row of stepped intensity red LEDs fixed to the edge of a homogeneous light plate. The light produced in the LED's propagates through the thickness of the plate and is scattered to one of its faces, said radiant face, through a set of optical filters that compose the said plate. The light radiation emerging from this plate is homogeneous and of constant intensity throughout the radiant face. Such radiant intensity reaches all phototransistors also homogeneously and constantly allowing the leveling of all of them.
  • said plate is inserted into a slit-shaped window on the side of the darkroom, allowing the positioning of said plate immediately over the phototransistors and with its radiant fac facing said phototransistors.
  • Such arrangement allows to obtain the response curve of each phototransisor to the variation of luminous intensity incident on each phototransis ⁇ or and therefore to carry out quantitative analyzes of the scattered light intensity, object of this patent application.
  • Automated Phototransistor Leveling System An automatic control and its mathematical treatment, managed by software, performs the signal-leveling of each of the 90 phototransistors.
  • the software sends a command to the AD / DA board which in turn sends a current level to the leveling board LEDs.
  • This produces a light radiation on the homogeneous lighting plate of known intensity level between a minimum and a maximum value, previously set by the equipment operator.
  • the signal / response collection of each phototransistor is made.
  • the level of luminous intensity of said homogeneous illumination plate is then automatically increased by obtaining a new measurement of the phototransistor response.
  • Analog / Digital Conversion Board AD / D ⁇ In Prototypes i and Prototype II to coil the voltage of each photocell and transform it from analog to digital signal, an external interface KIT 118 12B! T from Gual ⁇ ty 63 Kits is used. , which picks, transforms and sends it to the computer through the printer output. This interface has only 8 channels, requiring eight measurements under the same conditions to quantify the detector's 64 photocells. This makes the test difficult when the measurement is made in the transient state, since the test must be repeated 9 times and each time the 7 single-radius photocells are measured.
  • NI USB-6225 80 analog input and 2 output channels
  • Ni USB-6218 32 analog input and 2 output channels
  • 80 acquisition channels and 1 NI USB-6225 card output channel and 1 USB-6218 I card acquisition channels were used. In this way all 91 signals are measured simultaneously and used for further analysis.
  • Laser beam intensity control Depending on the physicochemical characteristics of the sample to be analyzed (thickness, second phase concentration, orientation level, etc.) it is necessary to adjust the intensity of the laser beam by increasing it. o or decreasing it. In order for the phototransistor response to be in its measured range it is necessary that the intensity be between a minimum that is not affected by noise and a maximum that does not saturate the phototransistor response. In the present application this need has been addressed by adding a polarizing filter to the optical path of the incident beam positioned just in front of the laser light source. This circular filter can be rotated up to 100 degrees by hand or automatically.
  • this polarizing filter As the laser beam is polarized, the interposition of this polarizing filter on its optical path affects the intensity of the polarizer rotation from a minimum effect position when the two polarization axes (laser and filter) are aligned to one another. maximum reduction effect when the two axes are crossed. Thus it is possible to adjust the intensity of the laser beam reaching the sample by rotating the polarizing filter and observing the result of the on-screen 3D Scattering Curve (presented and discussed later in this report).
  • Photoefemen ⁇ os The 64 light intensity sensors initially of the LDR type were replaced by 91 phototransistors that present much faster response (milliseconds), are more sensitive, and have more predictable behavior. All are operated simultaneously. Their responses to light intensity have been normalized, leveled days, so that the signals can be compared directly. The respective electronic circuits have been modified to operate such phototransistors.
  • Homogeneous Illumination Plate for leveling and normalizing phototransistor signals In order for the response of each of the 90 phototransistors to the same light intensity to be equal, a new form of illumination is revealed through the use of a plate that radiates light homogeneous in the whole area covered by the phototransistors and with stable, variable and discrete intensity automatically controlled by software. Such a plate is inserted into the darkroom through a lateral slit so as to position it with its radiant face directly over the set of all phototransistors.
  • Automated Phototransistor Leveling System The response leveling of each of the 90 phototransistors is a mathematical treatment done automatically by adjusting an exponential response curve of each phototransistor to the illumination generated by the homogeneous lighting plate, producing a pair of coefficients. for each phototransistor. Such leveling should always be done before obtaining quantitative measurements of the sample to be analyzed.
  • Transparent windows The double-locking cylindrical type windows disclosed in Prototypes I and li have been replaced by small windows in the form of discs of clear glass which may be borosilicate, sapphire or other transparent material, 1'Omm in diameter. and 1 mm thick, seated on a recess in the slot-like matrix and glued with adhesive.
  • An example of adhesive may be Araldite type.
  • heat treated borosilicate-based glass should be used to relax the frozen internal stress level. Such heat treatment can be done in mafia at a temperature of 500 to 520 ° C for a time period of 5 to 24 hours.
  • Extension Tube (not shown) When the intention is to quantify larger structures, the smallest measurable angle should be reduced by inserting a flange-shaped extension tube between the darkroom and the detector plate. This tube increases the distance between the sample and the detector lacquer, thus reducing the scattering angle to be captured. In this way larger structures can be analyzed. For example, to measure scattering angles of the order of 0.25 ° the length of the flange. should reach approximately 2.5 m. To avoid weight gain this pipe should be made of lightweight material, eg plastic pipe used in plumbing in construction.
  • ⁇ Compactor Program This program is responsible for all system control including: laser beam alignment, automated leveling of the 90 phototransistors, pickup of these same signals plus the central phototransistor signal, data handling, screen display. of various graphs particularly a 3D graph of 3D Scatter Curves and file recording.
  • the use of the equipment disclosed herein allows the sample production system (melt flow, polymeric film, textile fiber, effect) to be automatically controlled via in-line feedback, produced and provided by the in-line LALLS equipment disclosed in this invention.
  • in-line measurement of morphological properties of a polymeric polyphase system yields results that can be analyzed when the material is still in the molten state (or intermediate form) or already in the solid state (in product form). (ie films, fibers, flasks, bottles, etc.) which according to the invention comprises installing and operating LALLS optical detector equipment in the following situations:
  • the LALLS optical detector equipment is installed on one side of a transparent window slotted matrix, fixed at the outlet of said one.
  • extruder means a non-polarized collimated monochromatic laser light source fixed by a support and alignment structure; and on the opposite side of the slit-matrix windows, a darkroom (conical or not) fitted with a cooling system, detector plate containing at least one photoelement, electronic signal conversion and amplification circuits, and homogeneous lighting plate with stepped control. intensity for leveling the photoelements, said plate being inserted into a slit of said darkroom.
  • the sample is in the form of finished product and may be films, fibers, vials, bottles, and the like.
  • LALLS optical detector equipment is installed enclosing the finished product on one side with a non-polarized collimated monochromatic laser light source fixed by a support and alignment structure; and on the opposite side of said finished product, a darkroom (conical or not), a detector plate containing at least one photo-element, electronic signal conversion and amplification circuitry and a homogeneous photoelectric light-intensity leveling control plate, said piaca being inserted into a slit of said darkroom.
  • the uses of the present optical detector equipment for real time analysis of polyphase systems include:
  • the method for real-time morphological monitoring of molten state polyphase systems comprises the following steps:
  • the method for morphological monitoring in real time! of thin-wall finished products (films, fibers, flasks, etc.) directly on the production line, made with polyphase systems comprises the following steps:
  • the invention provides a laser-based LAUS optical detector device comprising a darkroom provided with a detector plate containing photosensitive elements (phototransistors), the response of said phototransistors being leveled through a sink inserted into said one. darkroom and positioned directly over the phototransistor assembly, such a detector device It can be adapted from one row and another of the slit-like die of an extruder or a thin-wall finished product for respectively the in-line measurement of the properties of polyphase systems during the course of production of the polymeric system in extrusion or already in production. finished product form.
  • Equipment of the invention for in-line low angle laser light scattering (LALLS) optical detection including laser alignment system (70), laser light source (71), detector plate (10) and camera (20), cooling system (30), tubular connection frame (60, 62), signal conversion box (80), A / D conversion board (90) and computer (95) for running monitoring software and controie comprises:
  • center photoelement (11) being directed, with the aid of the laser alignment system (70), the transmitted and non-scattered laser light beam, additionally said center photoelement (11) being intended to quantify the intensity of the transmitted beam and not scattered across the sample (51), measuring the turbidity of the medium; b) in said darkroom (20), side opening or slot (41) for insertion of a transparent plate (40) of homogeneous illumination for leveling the response of the photo elements (12), said plate of homogeneous illumination (40) emitting homogeneous light over said plate (10).
  • each LED (42) emitting light divergently on the side of said plate (4G) 5 the light from said LEDs (42) exiting orthogonally in (43) the radiant face of said plate (40);
  • a light intensity controller (61) for manually adjusting the light intensity with the aid of a fixed polarizer and a moving polarizer, so that the laser beam from the laser light source (71) passes through said controller ( 61) of luminous intensity fixed to the tubular connection structure (S0, 62).
  • the invention also provides an LALLS optical detector equipment which use provides the following advantages:
  • the present LALLS optical detector equipment is useful for assessing in real time the degree of orientation and / or stretching of finished products in the form of films, fibers, vials, bottles, and the like, such as those produced by extrusion or extrusion-blow.
  • the invention further provides a method for real-time morphological monitoring of extruded polyphase systems comprising subjecting an extruded polyphase system to real-time analysis by the LALLS optical detector to determine the morphological properties of the extrusion process product and take any corrective action on the process in real time
  • FIGURE 1 is a graph of scattered light intensity profiles calculated from the Mie (plane wave) model for single-mode spherical particle size (one diameter) of refractive index 1.76 calculated for different diameters (as indicated) dispersed in a polystyrene matrix with refractive index of 1.59; wavelength of 632,8 nm non-polarized light in the 0 to 15 ° angle range with a resolution of 1 o .
  • FIGURE 2 shows the intensity profile of the diffracted Suz of a dispersed particle system.
  • the attached FIGURE 3 shows the diffraction pattern of small and large particles.
  • FIGURE 4 shows a side sectional diagram of the LALLS detector equipment according to the invention coupled to the head of an extrusion machine and its peripherals including laser source, conical darkroom, signal conversion and amplification box, analog / digital conversion board and laptop.
  • the attached FIGURE 5 is a schematic showing another way of assembling and using the LALLS detector equipment of the invention.
  • the LALLS detector is not rigidly coupled to any other equipment.
  • the laser source and the conical darkroom are joined by a rigid connection that holds them together.
  • This set is positioned surrounding the sample to be analyzed such that the laser beam passes through it. Examples of materials that can be used are plastic films and thin wall blown parts.
  • the maximum sample thickness is defined by the ability of the laser beam to pass through it to produce measurable scatter in the conical darkroom.
  • the cooling system may be dispensed with.
  • the peripherals are the same as those presented above, i.e. laser source, conical darkroom, conversion box and amplification.
  • FIGURE 6 is a schematic representation of a conical darkroom used in the detector equipment of the invention showing lateral tear for homogeneous illumination plate insertion. It may or may not have a cooling system attached. Also shown; detector plate containing phototransistors, homogeneous illumination plate of the phototransistors for leveling the same, signal conversion and amplification box, analog / digital conversion plate and portable user.
  • FIGURE 7 is a schematic drawing of the detector plate of the inventive detector equipment illustrating the physical arrangement of the ray-shaped phototransistors, with an offset of 33.75 ° between adjacent rays comprising nine rays with 10 phototransistors each plus one in the center. totaling 91 phototransistors.
  • FIGURE 8 is a schematic drawing of the arrangement that makes up the central phototransistor, inserted into a metal cylinder and physical barrier elements to the laser beam, including a metal blade with a small central pinhole and the plasticine layer.
  • FIGURE 9 shows the effect of the mathematical treatment for signal-response leveling of each phototransistor (Z axis) to the discrete variation of the light intensity incident on the detector plate generated by the homogeneous illumination piacea: (a) Response to signals uneven and (b) after leveling. For any level of illumination the treated response of each phototransisors after the mathematical leveling treatment is the same.
  • FIGURE 10 shows a qualitative analysis with the presentation of the 3D Scattering Curves of the variation in the scattered light intensity (Z) as a function of increasing the concentration of alumina particles AI2O3 (from 0.1% to 1.0). % by weight) dispersed in PS polystyrene solid films.
  • FIGURE 11 is a quantitative analysis for estimating the average particle size from the 3D Scatter Curve shown in Figure 10.
  • the light scattering profiles of PS polystyrene solid films containing particles are shown.
  • of dispersed AI2O3 alumina having a mean diameter (D50) of 0.58 pm, with different percent mass concentrations.
  • D50 mean diameter
  • the curves calculated by the Mie scattering model for spherical particles with single diameters of 0.5 and 1.0 micron are also shown.
  • the experimental points obtained in real time are positioned between the two reference curves, indicating that the average particle size present in the sample is between these two limits, which agrees with the value estimated by other techniques, showing the quantitative efficiency of the equipment.
  • FIGURE 12 presents the quantitative analysis of the data in Figure 11 showing the average scattering profile formed by the mean values of the scattered intensities in polystyrene films having different percent mass concentrations of 0.58 microns d dispersed ayline particle. average diameter.
  • FIGURE 13 is a graph showing the Spread Profiles calculated by the Mie model for an AI2O3 paiticulated amyloid polymeric compound with diameters ranging from 0.5 to 4 microns dispersed in a polystyrene medium, profiles already shown in For simplicity, such curves were fitted to a linear behavior with constant intercept for all curves at, 167 and particle size dependent variable slope.
  • FIGURE 14 shows the variation of the slope of the straight lines adjusted to the Normalized Spread Profiles calculated by the Mie model for any medium / dispersed phase as a function of the average particle size of the dispersed phase.
  • FIGURE 15 shows the scatter profile (in dark squares) obtained inline with the aid of the optical device of the invention for the particulate particulate aiumin polymer having a previously measured mean diameter of 2.4 microns dispersed in a stream. softened polystyrene. For immediate visual comparison, these experimental results are superimposed on the linear curves adjusted for different ideal rigid spherical particle sizes obtained from Figure 13.
  • the attached FIGURE 16 illustrates the change in symmetry of the 3D Spread Curves from circular to an elongated pattern with increasing level of unidirectional stretching (from 2X to 6X) of HDPE / LLDPE blends solid films (80/20 ). The films were stretched in the Y direction and the laser intensity was adjusted to obtain the best resolution.
  • the attached FIGURE 17 illustrates the response of some phototransistors during obtaining the scatter profiles shown in Figure 16. Lower leveling limits (LIN) and upper leveling limit (LSN) are shown for direct comparison. Sample NE is for unstretched film. For the analysis to be quantitative, the points must fall within the LIN-LSN range. This Figure should be shown in real time on the screen during measurements as it serves as a reference for the system operator to accept the results shown by observing if the points fall within the LIN-LSN range.
  • LIN leveling limits
  • LSN upper leveling limit
  • the attached FIGURE 18 obtained with the optical device of the invention, presents a sequence of 3D Scatter Curves showing the variation of scattered light intensity (Z axis) as a function of the change in concentration of scattered alumina particles in a flux.
  • of PS softened during the extrusion residence time showing quasi-circular symmetry.
  • the symmetrical pattern indicates that the dispersed particles are spherical and not oriented.
  • FIGURE 19 shows the 3D Scattering Curve of a single ethylene polyethylene terephthalate (PET) fiber measured in two perpendicular directions, showing intense laser light scattering due to the large orientation of the crystalline amorphous phases in the ie longitudinal pull direction. fiber. The scattering occurs in the direction perpendicular to the longitudinal orientation of the fiber,
  • PET polyethylene terephthalate
  • FIGURE 20 shows the variation in the pattern of the 3D Scatter Curve during the extrusion of a PS flux dispersed PP polymeric mixture showing an X-axis aligned crest characteristic of an elongated dispersed particle flow in the direction. flow rate or extrusion, which corresponds to the Y axis.
  • a fixed amount of PP was added to the PS stream and predefined time over the entire period of residence (as indicated). Data obtained with the aid of the optical device according to the invention.
  • photoelement phototransistor
  • Photosensitive element are used interchangeably.
  • the operating principle of the present optical detection equipment is based on Low Angle Laser Light Scattering (LALLS), in which a collimated monochromatic light beam from a laser light source focuses ⁇ orthogonally on a transparent sample (solid, liquid or aerosol). Part of the light is then scattered by the present scattered phase and follows divergent paths.
  • LALLS Low Angle Laser Light Scattering
  • a detector plate which may consist of distinct detection elements (phototransistors, Charge-up Device - CCD, etc.) collects light intensity at various points whose positions are related to the scatter angle,
  • the reading of the light intensity at each point provides information about the scattering or diffraction pattern, according to the physical model adopted, and to which are attached certain morphology and dimensions of the scattered phase that originated said scattering pattern. It is also possible to obtain information about the degree of anisotropy of morphology, related to its degree of orientation. This gives real-time microscopic information about the morphology of the material analyzed.
  • LALLS optical detector equipment in the present invention generally designated by numeral (100), includes: alignment system (70) of laser light source (71); darkroom (20) (conical or not); cooling system (30), said system is required only when said darkroom (20) is operated in contact with a hot surface; detector plate (10) containing at least one photosensitive element (12) 90 prototypes were installed. radially distributed (plus one in the center, said central phototransistor); rigid tubular frame (60) securing the laser light source alignment system (70) (71); .
  • the detector equipment 100 of the invention For the operation of the detector equipment 100 of the invention, it must be connected to a microcomputer 95, on which monitoring and control software must be executed.
  • the optical detector equipment 100 includes a control circuit (not shown) containing the embedded software.
  • the software (embedded or not) must perform two basic types of operation: i) receive a data stream for collection, mathematical manipulation and real-time screen display of signals as well as ii) send a data stream for automated management and control of the grading system.
  • detector equipment (100) is coupled to an extrusion die (50) (of any geometry), which has thin, flat-faced transparent windows between which molten (or softened) polymer material must flow (sample (61)). ) and through which the incident laser light beam from the Suz laser source (71) and the scattered laser light beam reaching the detector plate (10) shall be transmitted.
  • optical detector equipment (100) can be assembled in several ways: 2017 000014
  • the component parts are fixed according to the scheme of Figure 4.
  • the alignment system (70) of the laser light source (71) is fixed, the beam passes through a light intensity controller (61) fixed to. tubular connection structure (60).
  • the darkroom (20) defined herein as conical, on the bottom of which the detector plate (10) is secured.
  • FIG. 5 Another way of assembling and using the inventive LALLS optical detector equipment (100) is that shown in Figure 5.
  • This assembly is positioned surrounding the sample (51) to be analyzed such that the laser beam passes therethrough.
  • This also involves sequential and continuous measurement of moving parts on a conveyor belt (not shown). Examples of materials that can be tested in real time are plastic films and thin-wall blown parts, such as vials, disposable PET liquid bottles.
  • the required peripherals are the same as those given above, i.e. the alignment system (70).
  • the LALLS detector equipment (100) requires a collimated, averaged monochrome (emission band as narrow as possible) beam of monochrome electromagnetic radiation for its operation. intensity obtained from a laser light source (71).
  • the laser beam must be centered in such a way that it is orthogonally incident to the detector sink (10) reaching its center point.
  • the sink 10 has at least one phototransistor, photodiode or center point! of a CCD to be used to center the alignment (70) of the laser light beam.
  • a light intensity controller (61) is positioned in the optical path between the laser light source (71) installed within the laser light source alignment system (70) and the slot matrix (50).
  • a He-Ne model 05-LHP-401 laser manufactured by Meiies Griot was used. This laser has a nominal wattage of 1 mW and emits radiation at wavelengths. 632.8 nm, linearly polarized. However, radiation with other wavelengths may be used, as long as those in the region ⁇ ; - : 1: nf ' ⁇ e ⁇ e3 ⁇ 4feo?: A ⁇ : rTio-r is visible to those contained in the region.:: T ⁇ ltFá3 ⁇ 4Ie ⁇ 3 ⁇ 4t ; Therefore, it is necessary for morphologies of varying dimensions to be detected and quantified. Also unpolarized monochrome collimated fonts can be used.
  • the light intensity controller (61) consists of a pair of linear polarizers, one fixed polarizer (with its polarization axis aligned with the direction of flow fused into the slot matrix) and the other movable polarizer, free to be manually rotated in an angle of at least 120 ° about the optical axis of the laser beam and counted from the optical axis of the fixed polarizer.
  • the luminous intensity of the laser beam can be reduced by rotating the moving polarizer from the angle. Zero when both polarizers have their optical axes parallel and extinction is minimal.
  • the extinction gradually increases, reducing the light intensity of the maschine beam until it reaches its maximum extinction value occurring at 90 °, a position known as cross polarizers.
  • the adjustment of the best light intensity is done manually and depends on the degree of transparency of the sample to be analyzed in real time, which may be a molten flux, hollow parts (ie disposable bottles), thin films, etc., of different thicknesses.
  • the transmitted and non-scattered laser light beam must strike the detector plate (10) exactly in its center, reaching the central phototransistor embedded in (11). For this to happen it is necessary to align the laser source which is done by the laser alignment system (70).
  • Various mechanical shapes can be used to achieve this purpose.
  • One, used in making the prototype of the present application, is a thin-walled metal tube into which the laser light source 71 is inserted longitudinally.
  • the front end of said source (71) (through which the laser light beam exits) is fixed to the end of the thin-walled metal tube to allow slight movement with respect to its axis of longitudinal symmetry.
  • the other end of the laser light source (71) is spatially positioned with three long, coplanar metal pins orthogonal to the axis of symmetry and offset by 120 ° each. Two of these pins are screws that can be handled on the outside of the metal tube such that when threaded they move into and out of the metal tube by lightly pushing the laser light source.
  • the third pin is attached to a spring that forces it against said laser light source (71) while holding it against the other two pins. By threading each of the two pins it is possible to position the back of the laser light source (71) to allow alignment of the laser light beam.
  • the detector plate (10) is very sensitive to light, so it should be in a dark environment, which will not allow any external light to come in, except that from light scattered by the sample to be analyzed.
  • a darkroom (20) rigid enough to maintain the fixed positioning of the detector plate (10) relative to the light beam from the iaser light source (71) was designed.
  • the darkroom (20) is metal and internally coated in a dull black color to minimize internal reflections that would interfere with the measurements.
  • said chamber (20) is constructed of another lighter metal (aluminum and its alloys, Zamac, folded tinplate, etc.) or, in case the equipment is operated in contact with samples at room temperature or up to 100 ° C. ° C of plastics material (injected plastics, fiberglass reinforced plastics, etc.).
  • the geometry of said darkroom (20) is any, usually conical, requiring an opening to allow light scattered through the sample to be projected onto the detector plate (10). positioned at the bottom of said darkroom.
  • LALLS detector equipment 100 has been assembled with a conical darkroom 20, as this is the geometric shape that envelops the scattered light in an integral and compact manner.
  • the conical darkroom (20) is constructed from a rolled steel sheet forming a blunt cone with a circular opening 20 mm where the scattered light enters. On the other side, the cone has a circular bottom of 119 mm in diameter where the detector pin (10) is fixed.
  • These dimensions were used in the prototype f (1) of the detector equipment 100 of the invention, but are not critical and can be changed to best suit the required configuration, keeping only the solid cone opening angle under control. 15 °, but may vary more or less to include more or less angles.
  • a cooling system (30) (see Figure 4) is required to prevent heat conduction from the heated die (50) to the extrusion.
  • sensitive detector plate (10) One of the forms of construction of the cooling system (30) is to secure a coil-type cooling system wrapped around the base of the metal cone (small diameter zone), and may be a copper duct (20), allowing the circulation of a coolant, usually water but not limited to it.
  • Said darkroom cooling system (30) is dispensable when it is not in direct contact with a heated surface, ie when the equipment is used to analyze in real time the production of films and fibers. plastics, already solidified and partially cooled.
  • the darkroom (20) should have a side opening (slot) (41) near the detector plate (10).
  • the opening (41) serves to insert the homogeneous illumination plate (40) for leveling the response of the photosensitive elements (12) present in the detector plate (10), as shown in Figure 6.
  • the detector plate (1.0) is responsible for quantitatively and spatially defining the intensity of laser light scattered by a sample (51) being analyzed.
  • said plate (10) contains an array of photosensitive elements (12), or a single integrated photosensitive element, such as a CGD (not shown).
  • These elements (12) are transducers that convert radiant energy into an electrical response.
  • each detection point has its known position and the joint analysis of all its responses gives the 3D Scatter Curve.
  • the position of each detection point corresponds to a given scattering angle, defined by the arc whose tangent is given by the relationship between the distance from said point to the center of the detector plate and the distance from the detector plate to the sample, either thin film, hollow solid part surface, a molten flow, etc. In the proposed equipment such angles are between 5 and 15 degrees.
  • photosensitive elements (12) 90 radially positioned phototransistors plus one (total 91) positioned in the center of the detector plate used for the centering of the laser beam were used as photosensitive elements (12). and quantification of the scattered transmitted light, which provides the system turbidity.
  • other photosensitive elements (12) may be such as photodiodes or a CCD.
  • the detector 100 must also include a set of strands for focusing the scattered light.
  • Figure 7 shows the arrangement of the 91 phototransmitters- (12) of the LALLS detector (100) Prototype III detector plate, forming radii (numbered 1 to 9) offset by 33.75 ° (270 8) a on the other and occupying three quadrants (270%
  • This arrangement was chosen because it requires the least amount of photosensitive elements (12), obtaining the largest amount of information per area, ie, having the highest resolution.
  • At least two orthogonal symmetry axes in the 3D Scatter Curve pattern it is possible to distribute the measuring radii in three quadrants and the bounded information shifted to each of the other three quadrants. 11, 25 ° (908) each other, which generates 321 points (91 real and 230 virtual.)
  • Such a physical arrangement allows, from a restricted number of photosensitive elements (12), to virtually quadruple the number of reading d the same.
  • the phototransistor centers! (12) By receiving the non-scattered, high intensity laser beam, it should be protected from this high intensity.
  • One way to protect it the one used in the construction of Prototype III of LALLS Optical Detector Equipment (100) is shown in Figure 8.
  • the central phototransistor (12) is encapsulated at the bottom of a light-absorbing well formed by a small hollow stainless steel cylinder (11) of 3 mm internal diameter by 10 mm high into which a Thin metal blade with a small hole (pineJe) and above it a layer of black plasticine.
  • Black plasticine strongly absorbs radiation from the incident Suz laser beam by reducing the intensity of said beam to levels compatible with a phototransistor's beam capability, allowing quantification of said beam by the central phototransistor positioned just below it.
  • the central phototransistor is used in two functions; (i) laser beam alignment and (ii) to quantify the intensity of the transmitted and non-scattered beam as it passes through the sample (51), ie it measures the turbidity of the medium.
  • Turbidity measurement can also be used to calculate the average particle size of the second dispersed phase in the sample, provided that its concentration is known, which result can be compared to the measurement made by light scattering.
  • Another important feature of the turbidity measurement in the case of using the present LALLS detector equipment (100) in an extruder is that this measurement enables the determination of the residence time distribution curve of the molten polymer during its travel through the extruder. along the extruder.
  • Such multiple electronic circuits are installed in a signal conversion and amplification box (80) (see Figures 4 and 6).
  • the box 80 In case of use of the CGD type photosensitive element, the box 80 must also contain the electronic circuits responsible for its analog / digital conversion.
  • Each electronic box circuit 80 produces a voltage signal (Vout) from each of the phototransistors present on the detector board 10 which is converted by an analog / digital conversion board (AD / DA) (90). ) multichannel and then sent to a portable computer (95).
  • the computer (95) coupled to the detector equipment (100) sends a signal via the AD / DA board (90) to the electronic circuit in the box (80) ' which then alters the light intensity emitted by the array.
  • LEDs (42) are fixed to the side of the leveling plate (40), discreetly and stepwise changing the light intensity emitted by the leveling plate (40).
  • Photosensitive elements respond in a unique and unique way to the light stimulus. Thus different photoefficiencies present answers that are slightly different from each other. In case of using a arrangement of discrete photosensitive elements, their responses have to be normalized, said level here, so that they can be comparable point to point. In addition, the photoelement response is almost always nonlinear with respect to the variation of the light intensity incident on it and should be quantified.
  • leveling or normalization
  • the leveling system allows all photodetector responses to be within the same range, ie normalized. For this, it is necessary to build a hardware component, and its software:
  • This consists of a homogeneous illumination plate (40) which emits homogeneous Suz over all the area of the detector plate (10), as shown in Figure 6.
  • the homogeneous illumination plate (40) consists of a transparent plate with an array of LEDs (42) arranged side by side positioned on the edge thereof. Each LED (42) emits light divergently on the side of said transparent plate (40), through which light is transmitted and reflected (internally) over its entire length.
  • One of the surfaces of the plate 40 is provided with a texture which renders it translucent on this side; This is where the light from the LEDs (42) will come out of the plate (40), orthogonally to it as shown by the set of arrows (43) in Figure 6.
  • three types of plastic films (not where the light will pass before it leaves the leveling plate 40: a first spreading film, a prismatic film and a second scattering film. All of this makes it possible for light emitted by point sources (LEDs) (42) to be scattered and exited as a single source. light plane as shown by the set of parallel arrows (43) exiting the radiant face of the homogeneous lighting plate (40),
  • the LEDs chosen 42 emit in the narrow wavelength range and as close as possible, but not necessarily equal to, the wavelength of the laser light source 71.
  • the intensity of the light emitted by the LEDs should vary. unobtrusively at least 10 predefined intervals through a circuit eletrônico..espec ⁇ fico present in the housing (80) for conversion and signal amplification. the action of said circuit to be fully automated, ⁇ controlled by software.
  • Figure 9 shows the effect of signal leveling on Prototype IH of the built-in optical detector equipment (100) which has a detector plate (10) composed of phototransistors.
  • This figure comprises two sequences of images with the (a) non-leveled signals and (b) after the leveling or normalization mathematical treatment. Without leveling, Figure 9 (a), obtained from the phototransistor signals without mathematical treatment, the response of each phototransistor (12) is particular and different from the others, preventing their collective use to form the Scattering Curve 30. .
  • the leveling system therefore comprises the homogeneous illumination plate 40 and the mathematical treatment of the signals emitted by the phototransistors 12 carried out by embedded software or not, as already described above in this report.
  • control board containing an integrated circuit, for example of the type Program Integrated Circuit (PIC), in which the embedded software responsible for all real-time operation resides. of the equipment described herein.
  • PIC Program Integrated Circuit
  • the output interface can be an LCD display where the system can be configured and where the results of interest can be displayed.
  • This LALLS detector control system can also include a microcomputer compatible output port (USB, serial, parallel etc).
  • said structure (60) is comprised of a brass machined tube with fittings of the quick coupler type (not shown) for fast and practical attachment of said structure (60) to the extrusion die (50).
  • FIG. 5 Other forms of support may be required depending on the type of analysis to be performed.
  • the system is designed to be operated for analysis at or just above room temperature, for example up to 100 ° C of finished products. Such conditions are typical in the characterization of already solidified extruded or blown polymeric films, extruded polymeric fibers, blown bottles and bottles, etc.
  • the frame (82) must also be rigid and light, made for example of aluminum or its alloys or even injected plastic.
  • Such a structure fixes the laser light source (71) directly to the conical darkroom (20) so as to maintain alignment of the laser light beam and the detector plate (10).
  • This arrangement allows solid samples (51) to be positioned in the laser optical path for analysis. Since the entire system operates at ambient temperatures, the conical darkroom 20 does not need to be refrigerated and can be made of injected plastic material.
  • These films were prepared by dissolving PS in chloroform, vigorously dispersing the ailine, evaporating the solvent and drying the film. Such a procedure allows for obtaining well-known and well-defined standard samples where PS forms the transparent matrix phase with the known particle size ayoline particles forming the dispersed phase.
  • LALLS optical detector equipment 100 was bench-tested by inserting these standard samples into the laser light beam and systematically varying the concentration of the dispersed phase of aiumin.
  • a necessary requirement for light scattering to occur is that the scattered phase (s) have different refractive index (s) from the matrix material and its dimension is of the order of wavelength of light would be incident. Such conditions are met in the system used.
  • concentrations used were low and incremental: 0.1; 0.3; 0.5; 0.7 and 1.0% by weight of polystyrene alumina powder. Observation of such curves is indicated when qualitative analysis is required only.
  • the 3D Scatter Curve shifts to higher values on the Z axis (the whole curve goes up) showing a continuous increase in scattered light intensity with increasing concentration of the scattered phase of alumina.
  • These 3D Scatter Curves are approximately circular. and remain as such with increasing concentration of aiumin, since they are films with approximately spherical particles and homogeneously dispersed in the polymeric matrix, without any preferential orientation.
  • the circular pattern of the 3D Scatter Curve remains constant regardless of particle concentration. This demonstrates the sensitivity of LALLS optical detector equipment (100) qualitative analysis to small variations in second phase concentration and orientation in an essentially amorphous matrix and its potential for use in real-time quality control during melt and product analysis. thin-walled materials, both made of polymer composites.
  • the graph shown in Figure 11 is shown, which is one of the possible forms of real-time ( ⁇ nin) screen presentation of the quantitative behavior of the medium in terms of the mean particle size of the second dispersed phase.
  • a first form of quantitative analysis of the data presented in Figure 10 is shown showing the light scattering profiles of PS polystyrene films containing 0.58 pm average diameter (D50) dispersed alumina particles under different percentage concentrations. in bulk, as shown.
  • D50 average diameter
  • the curves calculated by the Mie scattering model of these spherical particles with single and fixed diameters of 0.5 and 1.0 microns are the experimental points obtained in real time are positioned between the two reference curves, regardless of their concentration, indicating that the average particle size present in the sample is between these two limits, which agrees with the value estimated by other techniques, showing the quantitative efficiency of the equipment.
  • Figure 12 presents another step in the quantitative analysis of the data in Figure 11 where the individual profiles for each concentration were replaced by the average scattering profile calculated from the average of the scattered intensities at each angle and concentration. This is valid because the spreading profile, within the detection limits of the equipment (to be discussed later in Figure 18), is independent of the dispersed phase concentration. In this case, we have a better visualization of the points that are positioned between the two limits formed by the theoretical curves calculated according to Mie. To these experimental points can be fitted a line with parameters
  • Such parameters are used for the quantitative determination of the average alumina particle diameter, yielding a value of 0.80 microns very close to the value measured by other means which is 0.58 microns.
  • Figure 13 shows a possible proposal for simplifying the use of Normalized Spread Profiles calculated from Mie's theory. This is done by fitting straight lines to such calculated profiles for the different particle sizes. It has been observed that when the profiles are normalized to the maximum intensity calculated as a unit value, such profiles change little when the medium and dispersed phase materials are changed to particle sizes up to 2 microns. From this value some difference is observed. For the sake of simplification, we assumed here an equal average behavior for all possible systems, which average behavior could be simplified represented by lines with the same fixed Intercept value and equal for all lines of 1, 167, a value previously observed in data adjustment of Figure 12.
  • Figure 15 shows the procedure for the quantitative analysis of the spreading profile presented by the sample, following the method proposed here using the simplification of the Mie model.
  • the other points are then normalized and included in Figure 5, forming the curve with full square points,
  • Isotropic systems are systems that have the same property in any direction it is measured. On the other hand if the property value varies with the direction of measurement then the system is said to be anisotropic or anisotropic.
  • Anisotropy can be quantified and is usually a fractional number between zero and 1 (one), the larger and closer to 1 the greater the anisotropy.
  • Elongated particles e.g. fibers
  • elongated phases and / or aggregates, orientation of these structures in a preferred direction are examples of anisotropy systems. As various properties are affected by the orientation of these structures then it becomes necessary to know their existence and to quantify the degree of anisotropy.
  • the management system calculates the value of the degree of anisotropy in real time and displays it on screen, in the form of a number or in control graphs. The operator can then take corrective action. The system can also work in a closed manner, automatically feedback this information, changing the operating conditions with the intention of restoring the previously stipulated anisotropy degree.
  • a second form of bench validation employed high density polyethylene (HDPE) and low density linear polyethylene (LLDPE) blend films, the films being hot drawn oriented,
  • Such polymers are semicrystalline and the effect of stretch imposed on the film on the orientation of the crystalline phase was analyzed.
  • the films were obtained by extrusion-blowing and then hot-drawn in a roll-forming at different pull levels: 2, 3, 4, 5 and 6 times the initial length.
  • Such a procedure forces the rotation and reorientation of the dispersed crystals in the amorphous matrix increasing their degree of crystalline orientation along the machine direction (machtne di ction or MD). producing single-oriented fifmes called Machine Direction Oriented Film (MDO).
  • MD machine Direction Oriented Film
  • Figure 16 shows a sequence of real-time 3D Scatter Curves (in-line with increasing degree of stretching and therefore of the crystalline orientation of such HDPE / LLDPE bend mono-oriented solid films.
  • the 3D Scatter Curves show a circular, homogeneous and symmetrical pattern in all directions. With the increase of the degree of stretching and the consequent increase of the level of crystalline orientation, this circular scattering pattern is transformed into an elongated scattering pattern that is more characteristic (elongated) in mono-oriented structures, the larger the amount degree of stretch / orientation. In the system used for this validation the 3D Scatter Curve pattern changes radically from the 4x stretch ratio from circular to elongated.
  • Figure 17 illustrates an example of the response graph of six (6) phototransistors (12) positioned from C to H of radius 1 (see coding in. Figure 7) during obtaining the 3D Scatter Curves shown in Figure 1.
  • Figure 16 where HDPE / LDPE blended solid films with different monoorientation levels are used.
  • Other phototransistor sets (12) could be analyzed, increasing the reliability of the measurements.
  • the lower leveling limits (LIN) and the upper leveling level (LSN) are marked for direct comparison. The signals from each phototransistor (12) must all be within such limits, thus allowing the 3D Scatter Curves of the sample to be analyzed to be interpreted quantitatively.
  • Figure 18 shows the 3D Scatter Curve of a single Ethylene Polyerephthate (PET) fiber measured in two perpendicular directions.
  • Eia shows the intense scattering of laser light due to the large orientation of the amorphous and crystalline phases present in the fiber and oriented in the pulling direction i.e. fiber length. The intense scattering occurs in the direction perpendicular to the longitudinal orientation of the fiber.
  • transiently dispersed phase PS flux was used, with the second phase being added as pulses, either particulate alumina or PP polypropylene grains.
  • the alumina pulse consisted of 0.1 g of a 16.67% by weight masterbatch prepared by dissolving PS in chloroform, dispersing the alumina and further evaporating the solvent.
  • PP was added in the form of grains (peites), whose total mass was 0.15 g.
  • the process parameters were kept constant: a constant thread profile with some KB45 screw elements at a feed rate of 2 kg / h and a rotation of 75 rpm.
  • Temperatures of 200 ° C for alumina dispersion and 220 ° C for PP dispersion were used, except in the feed zone where the temperature was maintained at 180 ° C to avoid polymer agglomeration and feed blockage.
  • Figures 19 and 20 show the variation in the intensity of the scattered laser light (Z axis) forming the scattering pattern over time as the LALLS (100) optical detector passes through the pulse of alumina particles and of PP, respectively, during PS extrusion. This period of time between the introduction of the pulse in the The extruder feed and its complete output after passing through the detector positioned at the extruder outlet is known as DTR Residence Time Distribution.
  • the intensity of the scattered light is undetectable up to approximately 19Gs, known as induction time, period where the scattered phase is still inside the extruder and has not reached said LALLS detector. From this time the particle concentration increases and therefore the scattered light intensity reaches a maximum after approximately 280s.
  • the scattering intensity is proportionally higher with increasing scattering phase concentration. Note that the pattern of the Scattering Curve 30 remains circular in shape during the passage of the ceramic particle, as the particle shape is approximately spherical and not oriented under the conditions to which it was subjected.
  • Well-dispersed spherical particles produce the same scattering intensity at all of the scattering cone present at a fixed angle. This produces a symmetric 3D Spread Curve with respect to the Z axis, which is circular when viewed in a three dimensional (3D) image.
  • This circular 3D pattern can be seen in Figure 19, and is characteristic of a rigid spherical particle dispersion, as expected for the dispersion of alumina particles in a PS matrix.
  • Figure 20 shows the variation of the 3D Scatter Curve pattern quantitatively by light intensity. due to the passage of the second phase of PP during PS extrusion.
  • Spherical particles produce a circular pattern 3D Scatter Curve, as already mentioned for the particles or agglomerates of aiumin particles.
  • Ellipsoidal or elongated particles oriented in a given direction, usually that of extrusion or stretching due to the presence of shear stresses, generate an elongated 3D Scatter Curve, positioned in the direction perpendicular to their orientation, ie perpendicular to the flow or direction. machine (MD).
  • MD machine
  • Elongated pattern 3D spreading curves positioned orthogonally to the Y flow direction, shown in Figure 19 indicate that the dispersed particles of the second phase of PP are deformed (elongated) in the flow direction due to cisaihament imposed during extrusion.
  • the scattering pattern consists of the superimposition of the scattering of light typical of each one.
  • Such morphologies form along the height of the extrusion die channel, the optical path traversed by the laser beam.
  • the medium under analysis is solid, molten (or softened) or in liquid suspension form.
  • the present optical detector equipment (100) is useful, for example, in the real-time monitoring (identification and quantification) of the morphology of polymeric mixtures and compounds directly in the extrusion processing. This makes quality control much more efficient as it can be done in real time during product production rather than in the lab from samples removed from the stream. Such procedure is usually performed off-fine, with sample collection and post-laboratory testing.
  • Inline or real-time measurement provides the result during product production, allowing for immediate corrective action without waiting time.
  • the present application further comprises the management system of all operations including leveling of all phototransfers (12 ⁇ , laser beam alignment (70), - response response of all photo elements (12) including central photoelement, conversion of these signals into variables of interest in the characterization of the system with polyphasic material, on-screen presentation of graphs, curves and data of interest and data saving in txt-like planets.

Abstract

An apparatus (100) for in-line optical detection of low-angle laser light scattering (LALLS) includes a laser alignment system (70), a laser light source (71), a detection board (10) and a pinhole camera (20), a refrigeration system (30), a tubular connection structure (60, 62), a signal conversion box (80), an A/D conversion board (90) and a computer for running monitoring and control software, the apparatus comprising on the detection board (10) a set of 90 photoelements (12) and an additional, central photoelement (12); the pinhole camera (20) having a lateral aperture or slot (41) for inserting a transparent plate (40) for homogeneous illumination and levelling the response from the photoelements (12), the homogeneous illumination plate (40) projecting homogeneous light upon said detection board (10) and comprising a set of LEDs (42) arranged side by side at the edge of the plate, each LED (42) emitting diverging light onto the side of the plate (40), the light from said LEDs (42) being orthogonally projected at (43) by the radiating face of the plate (40); and an illumination intensity controller (61) is provided to adjust manually the illumination intensity of the laser light. Also described are the uses of the apparatus and the method for real-time morphological monitoring of polyphase systems using same.

Description

EQUIPAMENTO PARA DETECÇÃO ÓPTICA DE ESPALHAMENTO DE LUZ LASER EM BAIXO. ÂNGULO (LALLS) ÍN-UNE, USO DO MESIViO E MÉTODO PARA O MO.NITORANIENTO MORFOLÓGICO EM TEIVIPO  OPTICAL DETECTION EQUIPMENT FOR LASER LIGHT SPREADING LOW. UNIQUE UNIT (LALLS), USE OF MESIVIO AND METHOD FOR MORPHOLOGICAL MO.NITORANIENTO IN TEIVIPO
REAL DE SISTEMAS POLIFÁSICOS CA!WO DA INVENÇÃO  REAL CA! WO POLYPHASIC SYSTEMS OF THE INVENTION
[0001 ] A presente, invenção pertence ao campo dos equipamentos para detecção óptica de espalhamento de luz laser em baixo ângulo (LALLS), mais especificamente, um equipamento de detecção óptica para ser usado no modo m ' Une, isto é, acompanhar as características morfológicas do material ao longo da linha de fluxo de um dado processo, mais particularmente o de extrusão de sistema polifásicos, de modo não invasivo e em tempo real. [0001] The present invention belongs to the field of low angle laser light scattering (LALLS) optical detection equipment, more specifically, optical detection equipment to be used in m ' Une mode, i.e. tracking characteristics material morphology along the flow line of a given process, more particularly that of non-invasive, real-time polyphase system extrusion.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO  BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002] Ao incidir sobre um material homogéneo a iuz pode sofrer quatro fenómenos básicos: transmissão, reflexão, absorção e refração. Na transmissão, a luz incidente se propaga através do material sem alteração em sua direção, mas seu estado de polarização pode mudar. No caso da reflexão, a luz incidente é absorvida e reemitida pelos átomos da superfície do material. Na absorção, pelo menos uma parte da energia radiante é convertida em calor e dissipada pelo material. A refração é caracterizada pelo desvio do caminho óptico da luz incidente, devido à polarização da nuvem eletrônica dos átomos constituintes do material, com a interação do campo elétríco da luz.  When focusing on a homogeneous material the light can suffer four basic phenomena: transmission, reflection, absorption and refraction. In transmission, the incident light propagates through the material without changing its direction, but its polarization state may change. In the case of reflection, the incident light is absorbed and reissued by the surface atoms of the material. On absorption, at least part of the radiant energy is converted into heat and dissipated by the material. The refraction is characterized by the optical path deviation of the incident light, due to the polarization of the electronic cloud of the constituent atoms of the material, with the interaction of the light's electric field.
[0003] Se ao invés disso, a luz incidir sobre um material heterogéneo, pode ocorrer o chamado espalhamento da luz. O espalhamento é originado pela reflexão e refração da íuz ao incidir sobre partículas transparentes dispersas numa matriz também transparente, porém com um índice de refração desta diferente daquela. Se os raios de luz forem desviados de sua írajetória sem perda de energia o fenómeno é chamado de espalhamento elástico (ou estático), do contrário, se houver perda de energia, é chamado de .espalhamento inelástico (ou dinâmico). If light falls on a heterogeneous material instead, so-called light scattering may occur. The scattering is caused by the reflection and refraction of the light by focusing on transparent particles dispersed in an equally transparent matrix, but with a refractive index different from that. If light rays are diverted from their beam without loss of energy, the phenomenon is called scattering. Elastic (or static), otherwise if energy is lost, it is called inelastic (or dynamic) scattering.
[0004] Um fenómeno distinto do espalhamento, e que muitas vezes é confundido com este, é a refração da luz. Assim como o espalhamento, a refração também ocorre num meio material heterogéneo, mas neste caso as partículas dispersas devem ser opacas. Por serem opacas, significa que elas absorvem totalmente a luz ou que têm índice de refração muito distinto do meio em que se encontram e suas dimensões são grandes em relação ao comprimento de onda da Juz.  A phenomenon distinct from scattering, and which is often confused with it, is the refraction of light. Like scattering, refraction also occurs in a heterogeneous material medium, but in this case the dispersed particles must be opaque. Because they are opaque, they either fully absorb light or have a very different refractive index from their surroundings and are large relative to the Juz wavelength.
[0005] Na dífração, a luz é desviada de sua trajetóría ao passar entre as partículas dispersas, gerando interferência entre as ondas, que se revela através da formação de máximos e mínimos na intensidade luminosa.  In diffraction, light is diverted from its trajectory as it passes between the scattered particles, generating interference between the waves, which is revealed by the formation of maximums and minimums in light intensity.
[0006] A teoria de Mie é um dos modelos mais utilizados para calcular a intensidade da luz espalhada por partículas esféricas cujos diâmetros sejam da mesma ordem ou maiores que o comprimento de onda da luz utilizada. O modelo idealiza as partículas como esféricas, isotropicas, não magnéticas e com uma superfície lisa, dispersas em um meio não absorvente fvan de Huist, H. C. Light scattering by small partícies. New York: Dover, 128- 129, 1981]. [0006] Mie's theory is one of the most widely used models for calculating the intensity of light scattered by spherical particles whose diameters are of the same order or greater than the wavelength of the light used. The model idealizes the particles as spherical, isotropic, non-magnetic and smooth surface, dispersed in a non-absorbent medium by Huist, H. C. Light scattering by small particles. New York: Dover, 128-129, 1981].
|0007] Segundo Mie, as partículas são objetos finitos que contêm distribuídos um número de centros de espalhamento que é proporcional ao seu volume, ou seja, ao seu tamanho. Quando essas partículas espalham a luz, os centros de espalhamento estão suficientemente distanciados para que possa ocorrer Interferência entre os raios emitidos das diferentes regiões da partícula (vide Jenkins, F. A,; White, H. E. Fundamentals of Optics. 3a. ed. New York: McGraw-Hill, 450, 1957). Com isso, partículas de diferentes diâmetros possuem distribuição de intensidades ou perfis de espalhamento distintos, o que permite sua identificação, como está mostrado na Figura 1 anexa ao presente relatório. [0008] Pelo modelo de Mie, a intensidade da luz espalhada /s para uma paríicuia esférica é função do índice de refração relativo (m), do número (x) e do ângulo de espalhamento {& conforme mostra a Equação 1.
Figure imgf000005_0001
| 0007] According to Mie, particles are finite objects that contain distributed a number of scattering centers that is proportional to their volume, ie their size. When these particles scatter the light, the scattering centers are sufficiently separated so that interference may occur between the rays emitted from different regions of the particle (see Jenkins, ,; F. White, Fundamentals of Optics HE. 3a. Ed. New York: McGraw-Hill, 450, 1957). Thus, particles of different diameters have different intensity distribution or spreading profiles, which allows their identification, as shown in Figure 1 attached to this report. [0008] By the Mie model, the scattered light intensity / s for a spherical wall is a function of the relative refractive index (m), the number (x) and the scattering angle {& as shown in Equation 1.
Figure imgf000005_0001
sendo: k a intensidade inicial do feixe de luz; k o numero de onda, igual a 2π/λ; e r a distância entre o centro espalhador (amostra) e o detector. where: k is the initial intensity of the light beam; k is the wave number, equal to 2π / λ; and r is the distance between the spreading center (sample) and the detector.
[0009] O índice de refração , é dado por:
Figure imgf000005_0002
[0009] The refractive index is given by:
Figure imgf000005_0002
sendo: np o índice de refração do materiaí que compõe a partícula; e nm o índice de refração do material que compõe a matriz. where: n p is the refractive index of the material that makes up the particle; en m is the refractive index of the material that makes up the matrix.
[0010] Além disso, a razão entre a circunferência da partícula e o comprimento d onda no meio (x) é definida por:
Figure imgf000005_0003
In addition, the ratio of particle circumference to wavelength in the middle (x) is defined by:
Figure imgf000005_0003
sendo: Ao comprimento de onda da luz; e D o diâmetro da partícula Of which: the wavelength of light; and D is the particle diameter
Figure imgf000005_0004
Figure imgf000005_0004
Sendo que:
Figure imgf000005_0005
h ^ —»· (7)
Being that:
Figure imgf000005_0005
h ^ - » · (7)
ψ ... (mx }„ Ί χ) - mçK {x r. ' i mx } ψ ... (mx} „Ί χ) - mç K {x r . ' mx}
Pi l m &} (8) (_„S<COS #)) (9) sendo: ξ, ψ as funções de Riccati e Bessel, respectivamente, que expressam a diminuição da intensidade da luz com o aumento da distância e Pn 1 a função de primeira ordem de Legendre. Pi lm &} (8) (_ „ S <COS #)) (9) where: ξ, Ric the Riccati and Bessel functions, respectively, which express the decrease of light intensity with increasing distance and P n 1 the Legendre first order function .
[0011] O índice de refração é uma característica do material de suma importância para o modelo de espalhamento da luz de Mie, Trata-se de um número complexo e como tal possui uma componente real, associada com o dobramento da iuz, e uma componente imaginária, relacionada com â absortividade do material. Para partículas não absorventes de luz, pode-se considerar a componente imaginária como sendo nula.  The refractive index is a feature of the material of paramount importance to the Mie light scattering model. It is a complex number and as such has a real component, associated with light bending, and a component. imaginary, related to the absorptivity of the material. For non-light absorbing particles, the imaginary component may be considered null.
[0012] No caso de um meio material polifásico heterogéneo contendo partículas dispersas opacas à luz, í.e„ formadas por um material cujo índice de refração complexo tenha ou a componente real ou a imaginária muito altas, a Teoria de Mie é simplificada para o conceito de difração de Fraunhoffer. O fenómeno é chamado de difração, e caracteríza-se pelo desvio da lu ao passar tangenciando a superfície das partículas dispersas. Isso gera interferência das ondas e se revela a certa distância do local onde ocorreu, através de máximos e mínimos de intensidade luminosa. In the case of a heterogeneous polyphase material medium containing light-opaque dispersed particles, i.e. formed of a material whose complex refractive index has either very high real or imaginary component, the Mie Theory is simplified to Fraunhoffer diffraction concept. The phenomenon is called diffraction, and is characterized by the deviation of the lu as it passes tangentially to the surface of the dispersed particles. This generates interference from the waves and is revealed at a certain distance from the place where it occurred, through maximums and minimums of light intensity.
[0013] Â teoria da difração de Fraunhoffer considera um sistema com partículas opacas, esféricas e cujos diâmetros sejam maiores que aproximadamente 20 vezes o comprimento de onda da luz incidente. Dessa forma, os espaços entre as partículas comportam-se como aberturas ou fendas por onde a luz passa e difrata resultando no..chamado padrão de Airy. Nesse padrão, como pode ser visto no gráfico da Figura 2, a posição angular dos máximos e mínimos de intensidade da luz difratada é característica do tamanho das partículas que os geraram. Assim, os ângulos de difração (0) de cada máximo de intensidade têm uma relação íntima com o diâmetro da partícula difratora (D), como mostrado na Equação 10. D sin Θ = m X m = 0, ±1, ±2, ... ( rj) sendo que m defin a ordem do máximo. Fraunhoffer's diffraction theory considers a system with opaque, spherical particles whose diameters are greater than approximately 20 times the wavelength of the incident light. Thus, the spaces between the particles behave like openings or cracks through which light passes and diffract resulting in the Airy pattern. In this pattern, as can be seen from the graph in Figure 2, the angular position of the maximum and minimum intensity of the diffracted light is characteristic of the size of the particles that generated them. Thus, the diffraction angles (0) of each intensity maximum are closely related to the diffraction particle diameter (D), as shown in Equation 10. D sin Θ = m X m = 0, ± 1, ± 2, ... (rj) where m defines the order of the maximum.
[0014] Os documentos de patente que objetivam a caracterização online tratam em gerai de métodos que envolvem a segregação de uma corrente de processo e anáíise das características morfológicas da mesma por qualquer método, o que difere do presente processo, dito in-iine que analisa a corrente de polímero em extrusão em tempo real de sua produção, sem efetuar nenhuma segregação de corrente de processo. Algumas publicações do tipo incluem as publicações norte-ameri canas US 6618144, US 6653150 e pedido norte-arnericano publicado US 2009030631 1.  Patent documents aiming at online characterization generally deal with methods that involve the segregation of a process stream and analysis of its morphological characteristics by any method, which differs from the present process, which inline analyzes the polymer stream in real time extrusion of its production, without effecting any process stream segregation. Some publications of the type include US publications US 6618144, US 6653150 and US published application US 2009030631 1.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO SUMMARY OF THE INVENTION
Desenvolvimento de protótipos anteriores Development of previous prototypes
[0015] O desenvolvimento do detector de Espalhamento de Luz Laser de Baixo Ângulo ~ LALLS operando em tempo real na extrusão se deu através da construção de três protótipos, frutos de três dissertações de mestrado defendidas no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, PPGCE da Universidade Federal de São Carlos, UFSCar.  [0015] The development of the ~ LALLS Low Angle Laser Light Scattering detector operating in real time in the extrusion was through the construction of three prototypes, fruit of three master dissertations defended in the Science and Engineering Graduate Program. Materials, PPGCE of the Federal University of São Carlos, UFSCar.
[0016] O Protótipo 1 foi criado em 2005 a partir da dissertação de mestrado de Juliano Conter Damiani "Desenvolvimento de um detector de espalhamento de luz laser de baixo ângulo ~ LALLS operando em tempo real na extrusão", o segundo Protótipo I! em 2007 na dissertação de mestrado de Lidíane C. Gosta "Uso de LALLS in-iine na extrusão de sistemas polimêrícos bifásicos" e o ultimo dito Protótipo IH, em 2015 na dissertação de mestrado de Thiago Manha Gasparini "Aperfeiçoamento de um detector de espalhamento de luz laser em baixo ângulo (LALLS in-iine) para acompanhamento em tempo real do processo de extrusão". Esta última foi apresentada de forma fechada ao público e com documento de cláusula de sigilo assinada por todos os membros da Banca Examinadora para manter inédita a matéria objeto do presente pedido. Neste último caso foram introduzidas várias e radicais alterações e inclusões de componentes e detalhes de projeto e construção que fazem deste Protótipo í!l um equipamento modificado com características novas e únicas inciuindo-se: facilidade de operação, presença de operações automatizadas, eficácia na obtenção de resultados, faixa operacional mais ampla, etc. Tais alterações/inclusões,, que não foram ainda divulgadas, fazem part do presente pedido. [0016] Prototype 1 was created in 2005 from Juliano Conter Damiani's master's dissertation "Development of a ~ LALLS low-angle laser light scattering detector operating in real time in extrusion", the second Prototype I! in 2007 in Lidíane C's master dissertation. Likes "Use of in-i LALLS in the extrusion of biphasic polymer systems" and the last IH Prototype, in 2015 in Thiago Manha Gasparini's master dissertation " Improvement of a scatter detector low-angle laser light (LALLS in-iine) for real-time monitoring of the extrusion process ". The latter was presented closed to the public and with a confidentiality clause document signed by all members of the Examining Board to maintain unpublished the subject matter of this application. In the latter case several radical changes and additions of components and design and construction details have been made that make this Prototype II a modified equipment with new and unique features including: ease of operation, presence of automated operations, efficiency in obtaining results, broader operating range, etc. Such changes / additions, which have not yet been disclosed, are part of the present application.
[0017] Nos dois primeiros protótipos Protótipo i e Protótipo H foram divulgadas as duas primeiras versões deste equipamento, sendo que sua construção básica inclui as seguintes partes/componentes:  In the first two prototypes Prototype i and Prototype H were released the first two versions of this equipment, and its basic construction includes the following parts / components:
1) Matriz tipo fenda: uma matriz metálica com uma fenda de 1 ,5mm de espessura, 15mm de largura e 25mm de comprimento. Este desenho se manteve constante nos demais protótipos, i.e. Protótipo II e Protótipo IH.  1) Slot die: A metal die with a slit 1.5 mm thick, 15 mm wide and 25 mm long. This design remained constant in the other prototypes, i.e. Prototype II and Prototype IH.
2) Janelas transparentes: a dita matriz tipo fenda era dotada de duas janelas transparentes de vidro borosilicato que envolviam o fluxo fundido. Sua forma era de dois grandes biocos cilíndricos de 20mrn de diâmetro e 24mm de altura. Seu sistema de trava mento e vedação envolvia um sistema de fechamento duplo formado por dois anéis. O primeiro vedava o fluxo de fundido entre a janela de vidro e a matriz metálica e o segundo mantinha a janela fixa no locai, sustentando a pressão do fluxo fundido. Tal projeto esmagava o cilindro de vidro, de modo que para evitar o rompimento do mesmo, este tinha que ser pouco apertado, limitando seu uso apenas para baixas pressões na fenda da matriz de no máximo 30Dpsi. Este modelo se manteve constante no Protótipo IS, mas foi radicalmente alterado no Protótipo III. ) Fonte de Iluminação de luz laser: no Protótipo f a fonte de «ruminação usada foi um "laser pointer vermelho produzido com um semicondutor sólido de baixíssimo custo e eficiência com baixa potência {<7p ), comprimento de onda não definido, variando entre 610 - 690nm e comportamento instável. No Protótipo Π a dita fonte de radiação foi substituída por uma fonte laser comercial vermelho de hélio/neônio, monocromática, não polarizada e colimada, elies Gríot, modelo 05- LHP-401 , com potência reai de 57,3pW e comprimento de onda 632,8nm. Este modelo se manteve constante no Protótipo lii.2) Transparent windows: the slit-like matrix was provided with two transparent borosilicate glass windows that surrounded the molten flow. Its shape was of two large cylindrical biocosms of 20mrn in diameter and 24mm in height. Its locking and sealing system involved a double closure system formed by two rings. The first sealed the melt flow between the glass window and the metal matrix and the second kept the window fixed in place, sustaining the pressure of the molten flow. Such a design smashed the glass cylinder so that to prevent it from breaking, it had to be loosely tightened, limiting its use only to low pressures in the matrix slot of up to 30Dpsi. This model remained constant in Prototype IS, but was radically altered in Prototype III. ) Laser Light Illumination Source: In Prototype f the 'rumination source used was a "red laser pointer produced with a very low cost, low power solid semiconductor (<7p), undefined wavelength ranging from 610 - 690nm and unstable behavior In Prototype Π this radiation source has been replaced by a commercial monochrome, non-polarized and collimated helium / neon red laser source, elies Gríot, model 05-LHP-401, with a reactive power of 57.3pW and wavelength 632.8 nm This model remained constant in Prototype lii.
) Suporte para alinhamento da fonte laser: No Protótipo I tal suporte era um íubo refrigerado que apenas fixava o laser poínter, sem possibilidade de alinhamento. Este suporte foi substituído no Protótipo II por um sistema de alinhamento do laser formado por um tubo construído em latão banhado a zinco com paredes finas. O sistema funciona com um pino/mola e dois parafusos dispostos a 120°. Na base do tubo tem-se um parafuso para travamento do laser após alinhamento. Uma estrutura tubular rígida fixa a fonte de luz na matriz tipo fenda. Este sistema foi mantido no Protótipo III,) Laser Source Alignment Bracket: In Prototype I such bracket was a refrigerated tubing that only fixed the laser pointer, with no possibility of alignment. This bracket has been replaced in Prototype II by a laser alignment system consisting of a thin-walled zinc-plated brass tube. The system works with a pin / spring and two screws arranged at 120 °. At the base of the tube is a bolt for laser locking after alignment. A rigid tubular structure fixes the light source to the slot-like array. This system was maintained in Prototype III,
) Câmara escura: Para eliminar a interferência da luminosidade exterior, os fototransístores foram envoltos por um tubo metálico (cónico ou não), com ângulo aproximado de 30° pintado internamente de cor preta fosca, para minimizar a reflexão da luz em seu interior. O dito tubo ou cone é refrigerado por um tubo de cobre a ele soldado por onde circula água corrente, quando dito cone está em contato com superfície quente, assim podendo ser submetido a temperaturas de extrusão na ordem de 240°C, sem degradar os componentes eletrônicos fixados nele. Este componente se manteve constante sem alterações nos três protótipos. Para a caracterização de produtos acabados, analisados próximos da temperatura ambiente não é necessário a presença do sistema de refrigeração, simplificando a montagem.) Darkroom: To eliminate interference from outside light, the phototransistors were encased in a metal tube (tapered or not), with an approximate 30 ° angle painted internally matte black, to minimize light reflection inside. Said tube or cone is cooled by a copper tube welded to it by which running water circulates, when said cone is in contact with hot surface, thus can be subjected to extrusion temperatures in the order of 240 ° C, without degrading the components. electronics pinned to it. This component remained constant without changes in the three prototypes. For the characterization of finished products, analyzed close to the ambient temperature is not The presence of the cooling system is required, simplifying assembly.
) Sistema de nivelamento de sinais dos fotoelementos: Na parede interna da câmara escura do Protótipo I foram introduzidos quatro LEDs vermelhos, dispostos a 90°, com comprimento de onda próximo ao da fonte de luz laser e intensidade variável e controlada, para o nivelamento individual de cada um dos 64 fototransístores que constituíam o sistema de detecção. Diferentes níveis de intensidade luminosa eram produzidos através do controle manual da corrente de alimentação dos LED's. Tal sistema de nivelamento não é eficiente, pois aíém de ser operado manualmente não produz uma intensidade luminosa homogénea e constant sobre todos os fototransístores, dificultando o nivelamento. Este modelo se manteve constante no Protótipo .11, mas foi radicalment alterado no Protótipo lil com a introdução da Placa de Iluminação Homogénea para Nivelamento e o respectivo tratamento matemático a serem discutidos mais adiante, constituindo uma das reinvindicações do presente pedido.) Photoelement signal leveling system: In the inner wall of the Prototype I darkroom four red LEDs were placed, arranged at 90 °, with wavelength close to the laser light source and variable and controlled intensity, for individual leveling. of each of the 64 phototransistors that constituted the detection system. Different levels of light intensity were produced through the manual control of the LED's supply current. Such a leveling system is not efficient, since besides being manually operated it does not produce a homogeneous and constant light intensity over all phototransistors, making leveling difficult. This model remained constant in Prototype .11, but was radically altered in Prototype lil with the introduction of the Homogeneous Leveling Illumination Plate and its mathematical treatment to be discussed below, constituting one of the claims of the present application.
) f oíoelementos: Os Protótipos I e Protótipo li usavam fotoelementos do tipo fotocélulas LDR {Hg t dependente resistor) de sulfeto de cádmio (CdS) para a detecção da intensidade de luz espalhada. No Protótipo II! tais sensores foram substituídos por fototransístores que apresentam resposta muito mais rápida (milissegundos), são mais sensíveis e têm comportamento mais previsível. Todos são lidos simultaneamente. Suas respostas à intensidade luminosa foram normalizadas, ditas niveladas (este procedimento será descrito mais adiante no presente relatório), para que os sinais de cada fototransístor possam ser comparados quantitativamente entre si dlretamente. Isto torna quantitativo o sistema de detecção LALLS tal como apresentado no presente pedido, o que o diferencia dos protótipos anteriores que eram apenas qualitativos.) elements: Prototypes I and Prototype li used cadmium sulfide (CdS) LDR (Hd t resistor-dependent) photocell-type photoelements for the detection of scattered light intensity. In Prototype II! These sensors have been replaced by phototransistors that respond much faster (milliseconds), are more sensitive, and have more predictable behavior. All are read simultaneously. Their responses to light intensity have been normalized, said leveled (this procedure will be described later in this report) so that the signals from each phototransistor can be compared quantitatively with each other. This makes the LALLS detection system quantitative as presented. in the present application, which distinguishes it from earlier prototypes that were only qualitative.
) Placa detectora: Esía é composta por fotoeiementos dispostos em uma configuração com nove raios, defasados de 33,75°, com sete a dez fototransístores em cada raio e mais um no centro. O fotoelemento central tem a função de captar e quantificar a intensidade da radiação transmitida e não espalhada e os demais fotoeiementos têm a função de captar quantitativamente a intensidade da radiação transmitida e espalhada. Tal configuração de disposição dos fotoeiementos se deve ao assumir que existe simetria de espalhamento em cada um dos quatro quadrantes. Isto faz com que, após rebatimento de todos os sinais para cada um dos quatro quadrantes tem-se matematicamente que os raios estejam distanciados de apenas 11 ,25° (360/32) um do outro. Este distanciamento é muito pequeno para poder ser obtido na prática (o menor diâmetro disponível comercialmente dos fototransístores ainda é grande não permitindo tal aproximação física). Esta configuração de posicionamento dos fotoeiementos na placa detectora foi definida já no Protótipo I e se manteve constante no Protótipo II e Protótipo III. Neste último protótipo aumentou-se o número de fotoeiementos para 10 por raio mais 1 central totalizando 90 + 1 e substituiu as fotocélulas LDR por fototransístores PT.) Detector plate: Esía is composed of photo elements arranged in a nine-ray configuration, 33.75 ° out of phase, with seven to ten phototransistors in each radius and one in the center. The central photoelement has the function of capturing and quantifying the intensity of transmitted and non-scattered radiation and the other photoelements have the function of quantitatively capturing the intensity of transmitted and scattered radiation. Such arrangement of the photo elements is due to the assumption that there is scatter symmetry in each of the four quadrants. This means that after bending all the signals to each of the four quadrants it is mathematically that the radii are only 11, 25 ° (360/32) apart. This distance is too small to be practically achievable (the smallest commercially available diameter of phototransistors is still large and does not allow such a physical approximation). This configuration of photo element positioning on the detector plate was already defined in Prototype I and remained constant in Prototype II and Prototype III. In the latter prototype, the number of photoelements was increased to 10 per radius plus 1 central totaling 90 + 1 and replaced the LDR photocells with PT phototransistors.
) Fotoelemento central: O fotoelemento central tem a função de captar e quantificar a radiação transmitida e não espalhada. Tal habilidade permite inicialmente, antes de se fazer medidas, alinhar o feixe de luz laser e após, durante as medidas experimentais, determinar a turbidez do sistema, incluindo-se a distribuição do tempo de residência da extrusora, entre outras variáveis. Para o bom funcionamento deste fotoelemento central um cilindro metálico de 10mm. de comprimento e diâmetro interno igual ao diâmetro externo do fototransístor (no caso do Protótipo IH de aproximadamente 3 mm) tem uma de suas pontas fixada por sobre o fototransístor e a outra permanecendo aberta. Dentro deste cilindro metáiico é inserida uma barreira física dupla agindo no sentido de pré-definir a área de penetração do feixe de íaser e reduzir sensivelmente a intensidade luminosa que o atinge. A primeira barreira, mais próxima do fotoefemento, é composía por uma fina folha metálica com um pequeno orifício central, da ordem de 0,5 mm de diâmetro (pinhoíe), cuja função é permitir a centralização do feixe luminoso de Laser. A segunda barreira, posta sobre esta dita folha metálica é composta por uma camada de plasticina preta que absorve fortemente a radiação reduzindo sua intensidade a. níveis que possa ser quantificada pelo fototransístor central ao mesmo tempo que gera mínimo espalhamento para traz do feixe de laser incidente, dito espalhamento por reflexão. O cilindro metálico tem seu comprimento alinhado com o feixe de luz laser, de tai forma que o feixe possa adentra-lo pela ponta aberta, atravessar a camada de plasticina, o furo da placa metálica e finalmente atingir a região central do fototransístor, para sua quantificação. Tal arranjo foi desenvolvido e usado apenas no Protótipo 111, sendo uma das reinvindicações do presente pedido.): Tubo exíeosor: (não representado) Nos Protótipos I e II o ângulo de espalhamento mínimo que pode ser medido é de 3,25°, o que corresponde a uma distância entre amostra e placa deíetora de aproximadamente 18cm. Isto permite quantificar estruturas pequenas. Se existe a intenção de quantificar estruturas de maior dimensão então é necessário reduzir o menor ângulo passível de medida. Isto pode ser implementado no presente pedido através da adição de um tubo extensor, na forma de flange, a ser inserido entre a câmara escura e a placa deíetora. Este tubo aumenta a distância entre a amostra e a placa deíetora, reduzindo assim o ângulo de espalhamento a ser captado. Desta forma estruturas maiores podem ser analisadas. Por exemplo, se a intenção é medir ângulos de espalhamento da ordem de 0,25° o comprimento desta fíange deve atingir aproximadamente 2,5 m.) Central photoelement: The central photoelement has the function of capturing and quantifying transmitted and non-scattered radiation. This ability initially allows, before making measurements, to align the laser light beam and after, during experimental measurements, determine the turbidity of the system, including the distribution of residence time of the extruder, among other variables. For the proper functioning of this central photoelement a 10mm metal cylinder. of length and inner diameter equal to the outer diameter of the phototransistor (in the case of 3 mm prototype IH) has one end fixed over the phototransistor and the other remaining open. Within this metal cylinder is inserted a double physical barrier acting to pre-define the penetration area of the laser beam and significantly reduce the light intensity that reaches it. The first barrier, closest to the photoefement, was a thin metal foil with a small central hole, of the order of 0.5 mm in diameter (pine), whose function is to allow the centralization of the laser beam. The second barrier, placed on this metal sheet is composed of a layer of black plasticine that strongly absorbs the radiation reducing its intensity a. levels that can be quantified by the central phototransistor while generating minimal scattering behind the incident laser beam, said scattering by reflection. The metal cylinder has its length aligned with the laser light beam, so that the beam can enter it through the open end, pass through the plasticine layer, the hole of the metal plate and finally reach the central region of the phototransistor for its use. quantification. Such an arrangement was developed and used only in Prototype 111 and is one of the claims of this application.): Exiosorous tube: (not shown) In Prototypes I and II the minimum scattering angle that can be measured is 3.25 °, the which corresponds to a distance between sample and plate of approximately 18cm. This allows quantifying small structures. If there is an intention to quantify larger structures then it is necessary to reduce the smallest measurable angle. This can be implemented in the present application by the addition of a flange-shaped extension tube to be inserted between the darkroom and the demarcator plate. This tube increases the distance between the sample and the slide plate, thus reducing the spreading angle to be captured. In this way larger structures can be analyzed. For example, if the intention is to measure scattering angles of the order of 0.25 ° the length of this flange should reach approximately 2.5 m.
) Caixa de conversão e amplificação de sinais: Esta caixa acondiciona o conjunto de circuitos eletrônicos que permitem quantificar a variação da resistência eiétrica dos fotoeíementos. A caixa é eletrostatieamente blindada para diminuir o ruído no sistema. Nos Protótipos I e li esta caixa possuía apenas oito circuitos, permitindo a leitura simultânea das oito foíocélulas LDR presentes em apenas um raio por vez. Esta caixa foi reformulada no Protótipo -III, pois as foíocélulas foram substituídas por fototransístores, (como exemplo neste pedido foram utilizados do tipo NPN L-32P3C) necessitando a mudança dos circuitos eletrônicos. Também foram construídos 91 circuitos para que a leitura de todos os fototransístores possa ser feita simultaneamente.) Signal Conversion and Amplification Box: This box packs the set of electronic circuits that allow quantifying the variation of the photoelectric resistance. The housing is electrostatically shielded to reduce system noise. In Prototypes I and II this box had only eight circuits, allowing the simultaneous reading of the eight LDR cells present in only one radius at a time. This box was reformulated in Prototype -III, because the photocells were replaced by phototransistors (as an example in this application were used NPN type L-32P3C) requiring the change of electronic circuits. 91 circuits were also built so that the reading of all phototransistors can be read simultaneously.
) Placa de iluminação homogénea para nivelamento e normalização dos sinais dos fototransístores: Esta placa foi desenvolvida no Protótipo III e faz parte das reivindicações do presente pedido. Ela é constituída por uma fonte de iluminação feita de uma fileira de LED's vermelhos com controle escalonado de intensidade, fixados na borda de uma placa de iluminação homogénea. A luz produzida nos LED's propaga através da espessura da placa e é espalhada para uma de suas faces, dita face radiante, através de um conjunto de filtros ópticos que compõem a dita placa. A radiação luminosa que emerge desta placa é homogénea e com intensidade constante por toda a face radiante. Tal intensidade radiante atinge todos os fototransístores também de forma homogénea e constante permitindo o nivelamento de todos eles. No momento do nivelamento, feito sempre antes de qualquer experimento com medidas quantitativas, a referida placa é inserida em uma janela na forma de fenda na lateral da câmara escura, permitindo o posicionamento da referida placa imediatamente sobre os foíotransístores e com sua fac radiante voltada para ditos foíotransístores. Tal arranjo permite obter a curva de resposta de cada fototransísíor á variação de intensidad luminosa incidente sobre cada dito fototransísíor e portanto proceder análises quantitativas da intensidade de luz espalhada, objetivo deste pedido de patente.) Homogeneous illumination plate for leveling and normalization of phototransistor signals: This plate was developed in Prototype III and is part of the claims of the present application. It consists of a light source made up of a row of stepped intensity red LEDs fixed to the edge of a homogeneous light plate. The light produced in the LED's propagates through the thickness of the plate and is scattered to one of its faces, said radiant face, through a set of optical filters that compose the said plate. The light radiation emerging from this plate is homogeneous and of constant intensity throughout the radiant face. Such radiant intensity reaches all phototransistors also homogeneously and constantly allowing the leveling of all of them. At leveling, always done before In any experiment with quantitative measurements, said plate is inserted into a slit-shaped window on the side of the darkroom, allowing the positioning of said plate immediately over the phototransistors and with its radiant fac facing said phototransistors. Such arrangement allows to obtain the response curve of each phototransisor to the variation of luminous intensity incident on each phototransisíor and therefore to carry out quantitative analyzes of the scattered light intensity, object of this patent application.
) Sistema automatizado de nivelamento dos foíotransístores: Um controle automático e seu respectivo tratamento matemático, gerido por software, realiza o nivelamento do sinai-resposta de cada um dos 90 foíotransístores. O software envia um comando para a placa AD/DA que por sua vez envia um nível de corrente para os LED's da placa de nivelamento. Isto produz uma radiação luminosa na placa de iluminação homogénea com nível de intensidade conhecido, entre um valor mínimo e um valor máximo, previamente definidos pelo operador do equipamento. Ao mesmo tempo é feita a coleía do sinal/resposta de cada fototransísíor. O nível de intensidade luminosa da dita placa de iluminação homogénea é então automaticamente aumentado obtendo-se nova medida da resposta dos fototransístores. De forma escalonada e discreta faz~se um total de 5 a 10 aumentos d intensidade obtendo-se um conjunto de dados para cada fototransísíor. Através do método dos mínimos quadrados a este conjunto de dados é ajustada uma curva exponencial do tipo Y=a,EXP(bX) sendo: Y a resposta do fototransísíor (em Volts); X a voltagem de alimentação dos LED's presentes na placa de nivelamento (em Volts); e "a" e "b" os coeficientes do modelo de ajuste exponencial, amplitude e amortecimento, respectivamente. De cada curva ajustada para cada um dos foíotransístores obíém-se um par de coeficientes (a, b) que são armazenados. Tais coeficientes são posteriormente utilizados para transformar o sinaf-resposta (em Volts) de cada fototransístor em um valor normalizado, dito nivelado (também em Volts). Desía forma todos os sinais-resposta de cada um dos 90 fototransístores, por estarem matematicamente ajustados (ou deslocados), darão o mesmo valor, quando sujeitos à mesma intensidade luminosa. Assim todos estes sinais podem ser quantitativamente comparados entre si, servindo de base para construir uma superfície resposta, como no gráfico das Curvas de Espalhamento 3D.) Automated Phototransistor Leveling System: An automatic control and its mathematical treatment, managed by software, performs the signal-leveling of each of the 90 phototransistors. The software sends a command to the AD / DA board which in turn sends a current level to the leveling board LEDs. This produces a light radiation on the homogeneous lighting plate of known intensity level between a minimum and a maximum value, previously set by the equipment operator. At the same time the signal / response collection of each phototransistor is made. The level of luminous intensity of said homogeneous illumination plate is then automatically increased by obtaining a new measurement of the phototransistor response. In a staggered and discrete manner a total of 5 to 10 increases in intensity are made, obtaining a data set for each phototransisor. Using the least squares method to this data set an exponential curve of the type Y = a, EXP (bX) is fitted where: Y is the phototransisor response (in Volts); X is the supply voltage of the LEDs present on the leveling plate (in Volts); and "a" and "b" are the coefficients of the exponential adjustment model, amplitude and damping, respectively. From each curve adjusted for each of the phototransistors a pair of coefficients (a, b) that are stored. These coefficients are later used to transform the signal response (in Volts) of each phototransistor to a normalized value, called level (also in Volts). Desia forms all the response signals of each of the 90 phototransistors, because they are mathematically adjusted (or offset), will give the same value when subjected to the same light intensity. Thus all these signals can be quantitatively compared to each other, serving as the basis for constructing a response surface, as in the 3D Scatter Curve graph.
) Placa de conversão analógico/digitai AD/DÂ: Nos Protótipos í e Protótipo II para coíetar a voltagem de cada fotocélula e transformá-la de um sinal analógico em digital, uííiiza-se uma interface externa KIT 118 12B!T da Gualíty 63 Kits, que coieta, transforma e o envia para o computador através da saída da impressora. Esta interface possui apenas 8 canais, exigindo oito medidas nas mesmas condições para quantificar as 64 fotocéluías do detector. Isto dificulta o ensaio quando a medida é feita no estado transiente, pois, deve-se repetir o ensaio por 9 vezes medindo-se a cada vez as 7 fotocéluías de um só raio. No Protótipo III para interface externa foram utilizadas duas placas da National Instruments de modelos: NI USB-6225 (80 canais analógicos d entrada e 2 de saída) e Ni USB-6218 (32 canais analógicos de entrada e 2 de saída). Destas, foram usados todos os 80 canais de aquisição e 1 canal de saída da placa NI USB-6225 e 1 canais de aquisição da placa I USB-6218. Desta forma todos os 91 sinais são medidos simultaneamente e utilizados nas análises posteriores.) Analog / Digital Conversion Board AD / DÁ: In Prototypes i and Prototype II to coil the voltage of each photocell and transform it from analog to digital signal, an external interface KIT 118 12B! T from Gualíty 63 Kits is used. , which picks, transforms and sends it to the computer through the printer output. This interface has only 8 channels, requiring eight measurements under the same conditions to quantify the detector's 64 photocells. This makes the test difficult when the measurement is made in the transient state, since the test must be repeated 9 times and each time the 7 single-radius photocells are measured. In the Prototype III for external interface, two National Instruments model cards were used: NI USB-6225 (80 analog input and 2 output channels) and Ni USB-6218 (32 analog input and 2 output channels). Of these, all 80 acquisition channels and 1 NI USB-6225 card output channel and 1 USB-6218 I card acquisition channels were used. In this way all 91 signals are measured simultaneously and used for further analysis.
) Computador portátil: para a coleía, elaboração dos cálculos, armazenamento dos dados e apresentação gráfica da intensidade de espalhamento luminoso produzido peio fluxo fundido em tempo real. 16} Sistema operacional: Nos Protótipo I e Protótipo !! desenvo!veu-se o software em DELPHI 5.0 para coíeta do sinal das fotocélulas e apresentação em tela dos dados em função do tempo. Para a operação do Protótipo NI substiíuiu-se pela plataforma LabView 8.6 da National Instruments, que é mais versátil, ) Laptop: for the collection, calculation, storage of data and graphical presentation of the light scattering intensity produced by the flux in real time. 16} Operating System: US Prototype I and Prototype !! software was developed in DELPHI 5.0 for photocell signal pickup and on-screen display of data over time. For the operation of the NI Prototype, it was replaced by the more versatile National Instruments LabView 8.6 platform.
[0018] Os principais itens inéditos que diferenciam o Protótipo i!l descrito na presente invenção dos protótipos anteriores i e II são: The main unpublished items that differentiate Prototype II described in the present invention from earlier prototypes I and II are:
1} Controle de Intensidade do feixe de luz laser: Dependendo das características fisico-químicas da amostra a ser analisada (espessura, concentração da segunda fase, nível de orientação, etc.) é necessário ajustar a intensidade do feixe de luz laser, aumentando-o ou diminuindo-o. Para que a resposta dos fototransístores esteja em sua faixa útil d medida é necessário que a intensidade esteja entre um mínimo que não seja afetado pelo ruído e um máximo que não sature a resposta dos fototransístores. No presente pedido esta necessidade foi resolvida adicionando-se um filtro polarizador no caminho óptico do feixe incidente, posicionado logo à frente da fonte de luz laser. Este filtro, na forma circular, pode ser girado em até 100 graus, manualmente ou de forma automatizada. Como o feixe de luz laser é polarizado a interposição deste filtro polarizador em seu caminho óptico afeta a intensidade ao girar o polarizador, a partir de uma posição de efeito mínimo quando os dois eixos de polarização (do laser e do filtro) estão alinhados até um efeito de redução máximo quando os dois eixos estão cruzados. Assim é possível ajustar a intensidade do feixe laser que atinge a amostra girando o filtro polarizador e observando o resultado da Curva de Espalhamento 3D em tela a se apresentado e discutido mais adiante no presente relatório).  1} Laser beam intensity control: Depending on the physicochemical characteristics of the sample to be analyzed (thickness, second phase concentration, orientation level, etc.) it is necessary to adjust the intensity of the laser beam by increasing it. o or decreasing it. In order for the phototransistor response to be in its measured range it is necessary that the intensity be between a minimum that is not affected by noise and a maximum that does not saturate the phototransistor response. In the present application this need has been addressed by adding a polarizing filter to the optical path of the incident beam positioned just in front of the laser light source. This circular filter can be rotated up to 100 degrees by hand or automatically. As the laser beam is polarized, the interposition of this polarizing filter on its optical path affects the intensity of the polarizer rotation from a minimum effect position when the two polarization axes (laser and filter) are aligned to one another. maximum reduction effect when the two axes are crossed. Thus it is possible to adjust the intensity of the laser beam reaching the sample by rotating the polarizing filter and observing the result of the on-screen 3D Scattering Curve (presented and discussed later in this report).
2) Fotoefemeníos: Os 64 sensores de intensidade luminosa inicialmente do tipo LDR foram substituídos por 91 fototransístores que apresentam resposta muito mais rápida (milissegundos), são mais sensíveis e têm comportamento mais previsível. Todos são operados simultaneamente. Suas respostas à intensidade luminosa foram normalizadas, díías niveladas, para que os sinais possam ser comparados diretamente. Os respectivos circuitos eletrônicos foram modificados para operar tais fototransístores.2) Photoefemeníos: The 64 light intensity sensors initially of the LDR type were replaced by 91 phototransistors that present much faster response (milliseconds), are more sensitive, and have more predictable behavior. All are operated simultaneously. Their responses to light intensity have been normalized, leveled days, so that the signals can be compared directly. The respective electronic circuits have been modified to operate such phototransistors.
) Placa de Iluminação homogénea para nivelamento e normalização dos sinais dos fototransístores: Para que a resposta de cada um dos 90 fototransístores, à mesma intensidade luminosa, seja igual ê revelada uma nova forma de iluminação através do uso de uma placa que irradia luz de forma homogénea em toda a área coberta pelos fototransístores e com intensidade estável, variável e discreta controlada automaticamente por um software. Tal placa é inserida na câmara escura através de uma fenda lateral, de tal forma a posicioná- la com sua face radiante diretamente sobre o conjunto de todos os fototransístores.) Homogeneous Illumination Plate for leveling and normalizing phototransistor signals: In order for the response of each of the 90 phototransistors to the same light intensity to be equal, a new form of illumination is revealed through the use of a plate that radiates light homogeneous in the whole area covered by the phototransistors and with stable, variable and discrete intensity automatically controlled by software. Such a plate is inserted into the darkroom through a lateral slit so as to position it with its radiant face directly over the set of all phototransistors.
) Sistema automatizado de nivelamento' dos fototransístores: O nivelamento da resposta de cada um dos 90 fototransístores é um tratamento matemático feito de forma automática ajustando uma curva exponencial da resposta de cada fototransístor à iluminação gerada pela placa de iluminação homogénea, produzindo um par de coeficientes para cada fototransístor. Tal nivelamento deve ser sempre feito antes de se obter medidas quantitativas da amostra a ser analisada.) Automated Phototransistor Leveling System: The response leveling of each of the 90 phototransistors is a mathematical treatment done automatically by adjusting an exponential response curve of each phototransistor to the illumination generated by the homogeneous lighting plate, producing a pair of coefficients. for each phototransistor. Such leveling should always be done before obtaining quantitative measurements of the sample to be analyzed.
) Janelas transparentes: As janelas do tipo cilíndricas e com travamento duplo divulgadas nos Protótipos I e li foram substituídas por pequenas janelas na forma de discos de um vidro transparente podendo ser de borossilicato, safira, ou outro material transparente, com 1'Omm de diâmetro e 1 mm de espessura, assentadas em um rebaixo na matriz tipo fenda e coladas com adesivo. Um exemplo de adesivo pode ser o do tipo Araldíte. Para medidas onde a birrefringênc a da janela transparente pode afetar os resultados deve- se usar vidro à base de borossiiicato que foi tratado termicamente para relaxar o níveí de tensão interna congelada. Tal tratamento térmico pode ser feito em mufia com temperatura de 500 a 520°C por um intervalo de tempo de 5 a 24hs.) Transparent windows: The double-locking cylindrical type windows disclosed in Prototypes I and li have been replaced by small windows in the form of discs of clear glass which may be borosilicate, sapphire or other transparent material, 1'Omm in diameter. and 1 mm thick, seated on a recess in the slot-like matrix and glued with adhesive. An example of adhesive may be Araldite type. For measures where transparent window birefringence may affect the results, heat treated borosilicate-based glass should be used to relax the frozen internal stress level. Such heat treatment can be done in mafia at a temperature of 500 to 520 ° C for a time period of 5 to 24 hours.
) Tubo extensor: (não representado) Quando existe a intenção de quantificar estruturas de maior dimensão deve-se reduzir o menor ângulo passível de medida através da inserção de um tubo extensor, na forma de fíange, entre a câmara escura e a placa detetora. Este tubo aumenta a distância entre a amostra e a laca detetora, reduzindo assim o ângulo de espalhamento a ser captado. Desta forma estruturas maiores podem ser analisadas. Por exemplo, para se medir ângulos de espalhamento da ordem de 0,25° o comprimento da fíange. deve atingir aproximadamente 2,5 m. Para evitar aumento de peso este tubo deve ser feito de material leve, por exemplo tubo plástico usado em instalações hidráulicas na construção civil. ) Extension Tube: (not shown) When the intention is to quantify larger structures, the smallest measurable angle should be reduced by inserting a flange-shaped extension tube between the darkroom and the detector plate. This tube increases the distance between the sample and the detector lacquer, thus reducing the scattering angle to be captured. In this way larger structures can be analyzed. For example, to measure scattering angles of the order of 0.25 ° the length of the flange. should reach approximately 2.5 m. To avoid weight gain this pipe should be made of lightweight material, eg plastic pipe used in plumbing in construction.
} Programa de compotador: Este programa é o responsável po todo o controle do sistema incluindo: alinhamento do raio laser, nivelamento de forma automatizada dos 90 fototransístores, coíeta destes mesmos sinais mais o sinal do fototransísíor central, tratamento dos dados, apresentação em tela. de vários gráficos particularmente um gráfico 3D das Curvas de Espalhamento 3D e gravação de arquivos.} Compactor Program: This program is responsible for all system control including: laser beam alignment, automated leveling of the 90 phototransistors, pickup of these same signals plus the central phototransistor signal, data handling, screen display. of various graphs particularly a 3D graph of 3D Scatter Curves and file recording.
} Propriedades físicas mensuráveis pelo equipamento descrito na Invenção: A interpretação dás Curvas de Espalhamento 3D permite obter informações quanto à morfologia do sistema polifásico analisado incluindo-se: Concentração da fase dispersa, tamanho de partícula médio da fase dispersa, nível de orientação ou grau de anisotropia da fase dispersa, curva de distribuição de tempos de residência, entre outras variáveis. Com tais informações é possível indiretamente obter- se informações, em tempo real, quanto ao grau de dispersão da segunda fase, o que a uda a concluir sobre a qualidade e eficiência do sistema de mistura usado na extrusora. O equipamento aqui proposto permite que se realizem todas estas medidas, que envolvem conceitos ópticos complexos» de forma simples, automatizada e em tempo real. Tal versatilidade permite que qualquer pessoa minimamente treinada possa operar o equipamento proposto, obter dados experimentais, comparar estes com iimites.de referência previamente fixados e assim controlar a qualidade do material sendo analisado. Também é possível utilizar os dados obtidos para automaticamente modificar as condições operacionais do sistema, via retroalimentação de dados, de forma a controlar automaticamente todo o sistema. } Physical properties measurable by the equipment described in the Invention: Interpretation of 3D Scatter Curves provides information on the morphology of the polyphasic system analyzed including: Dispersed phase concentration, dispersed phase mean particle size, orientation level or degree of anisotropy of dispersed phase, residence time distribution curve, among other variables. With this information it is possible to indirectly obtain real-time information on the degree of dispersion of the second phase, which helps to conclude on the quality and efficiency of the mixing system used in the extruder. The equipment proposed herein allows all these measures are carried out, involving complex optical concepts' of simple and automated real time. Such versatility allows any minimally trained person to operate the proposed equipment, obtain experimental data, compare these with pre-set reference limits and thus control the quality of the material being analyzed. It is also possible to use the data obtained to automatically modify the operating conditions of the system via data feedback to automatically control the entire system.
[0019] O artigo "In-líne optical techniques to characteríze the polymer extrusion", Santos, A. M. C. et aí., Poíym. Eng. Sei., 54:386-395, 2014. © 2013 Society of Píasíics Engineers DOI 0.1002/pen.23569 apresenta e discute diferentes técnicas para a caracterização óptica in-line do fluxo fundido polimérico ao ser bombeado a partir de uma extrusora. São mencionadas as técnicas m-line de turbidí etria, birrefringência e espalhamento de luz no baixo ângulo, este último assunto constituindo objeío do presente pedido. Na publicação é apresentada uma série de fotos do padrão de espalhamento obtidas ao iongo da distribuição de tempos de residência de uma extrusora com um webeam. Tal fotografia do padrão de espalhamento é boa do ponto de vista visual, mas não- é quantitativa e exige conhecimento técnico de alto nível em física-óptiea para sua interpretação. Portanto seu uso é restrito, não sendo adaptado a um operador leigo no assunto. Diferentemente no presente pedido são usados 90 + 1 fototransistores, dispostos em uma posição espacial radial, todos com suas respostas em termos de intensidade luminosa niveladas, justamente para que a resposta do sistema seja quantitativa. O nivelamento é, portanto, o que permite o aspecto quantitativo da resposta do sistema LALLS aqui proposto. [0019] The article "In-line optical techniques to characterize the polymer extrusion", Santos, AMC et al., Poíym. Eng. Sei., 54: 386-395, 2014. © 2013 Society of Piasics Engineers DOI 0.1002 / pen.23569 presents and discusses different techniques for in-line optical characterization of polymer melt flow when pumped from an extruder. M-line techniques of turbidity, birefringence and light scattering at low angle are mentioned, the latter subject being object of the present application. The publication presents a series of scatter pattern photos obtained from the distribution of residence times of an extruder with a webeam. Such a scatter pattern photograph is visually good, but it is non-quantitative and requires high-level technical knowledge in optimal physics for its interpretation. Therefore its use is restricted and not adapted to a lay operator in the subject. Unlike in the present application 90 + 1 phototransistors are used, arranged in a radial spatial position, all with their responses in terms of leveled light intensity, precisely so that the system response is quantitative. The leveling is therefore what allows the quantitative aspect of the LALLS system response proposed here.
[0020] O uso do equipamento aqui revelado permite que o sistema de produção da amostra (fluxo fundido, filme polimérico, fibra têxtil, efe.) possa ser automaticamente controlado, via retroalimentação dos dados em tempo real (in-line), produzidos e fornecidos pelo equipamento de LALLS in-line revelado nesta invenção. The use of the equipment disclosed herein allows the sample production system (melt flow, polymeric film, textile fiber, effect) to be automatically controlled via in-line feedback, produced and provided by the in-line LALLS equipment disclosed in this invention.
SUMÁRIO DÂ INVENÇÃO SUMMARY GIVES INVENTION
[0021] De um modo amplo, a medida in-line de propriedades morfológicas de um sistema polifásico polimérico produz resultados que podem ser analisados quando o material ainda está no estado fundido (ou forma intermediária) ou já no estado sólido (na forma de produto final, i. e. filmes, fibras, frascos, garrafas, etc.) que de acordo com a invenção compreende instalar e operar o equipamento detector óptico de LALLS nas seguintes situações:  Broadly, in-line measurement of morphological properties of a polymeric polyphase system yields results that can be analyzed when the material is still in the molten state (or intermediate form) or already in the solid state (in product form). (ie films, fibers, flasks, bottles, etc.) which according to the invention comprises installing and operating LALLS optical detector equipment in the following situations:
i). Analise das características morfológicas do material polifásico rso estado fundido: Neste caso, dito intermediário pois a amostra ainda ê uma massa fundida, o equipamento detector óptico de LALLS é instalado de um lado da uma matriz tipo fenda com janelas transparentes, fixada na saída da dita extrusora., uma fonte de luz laser monocromática, não polarizada e colimada, fixada por uma estrutura de apoio e alinhamento; e do lado oposto das janelas da matriz tipo fenda, uma câmara escura (cónica ou não) dotada de sistema de refrigeração, placa detectora contendo pelo menos um fotoelemento, circuitos eletrônicos de conversão e amplificação dos sinais e placa de iluminação homogénea com controle escalonado de intensidade para nivelamento dos fotoelernentos, dita placa sendo inserida em uma fenda da dita câmara escura. ii.) Análise das características morfológicas do material polifásico que produz produtos acabados: Neste caso a amostra está na forma de produto acabado podendo ser filmes, fibras, frascos, garrafas, e similares. O equipamento detector óptico de LALLS é instalado envolvendo o produto acabado, de um lado uma fonte de luz laser monocromática, não polarizada e colimada, fixada por uma estrutura de apoio e alinhamento; e do lado oposto do dito produto acabado, uma câmara escura (cónica ou não), placa detectora contendo pelo menos um fotoeíemento, circuitos eletronicos de conversão e amplificação dos sinais e placa de iluminação homogénea com controle escalonado de intensidade para nivelamento dos fotoelementos, dita piaca sendo inserida em uma fenda da dita câmara escura. i). Analysis of the morphological characteristics of the melt polyphasic material: In this case, said intermediate because the sample is still a molten mass, the LALLS optical detector equipment is installed on one side of a transparent window slotted matrix, fixed at the outlet of said one. extruder means a non-polarized collimated monochromatic laser light source fixed by a support and alignment structure; and on the opposite side of the slit-matrix windows, a darkroom (conical or not) fitted with a cooling system, detector plate containing at least one photoelement, electronic signal conversion and amplification circuits, and homogeneous lighting plate with stepped control. intensity for leveling the photoelements, said plate being inserted into a slit of said darkroom. ii.) Analysis of the morphological characteristics of polyphasic material that produces finished products: In this case the sample is in the form of finished product and may be films, fibers, vials, bottles, and the like. LALLS optical detector equipment is installed enclosing the finished product on one side with a non-polarized collimated monochromatic laser light source fixed by a support and alignment structure; and on the opposite side of said finished product, a darkroom (conical or not), a detector plate containing at least one photo-element, electronic signal conversion and amplification circuitry and a homogeneous photoelectric light-intensity leveling control plate, said piaca being inserted into a slit of said darkroom.
[0022] Os usos do presente equipamento detector óptico para a análise em tempo real (in-líne) de sistema polifásicos compreendem: [0022] The uses of the present optical detector equipment for real time analysis of polyphase systems include:
« controle de qualidade em tempo real de sistemas fundidos e sólidos;  «Real time quality control of cast and solid systems;
« estimativa do diâmetro médio das partículas contidas nas amostras;  'Estimate of the average diameter of the particles contained in the samples;
* estimativa do estado de agregação destas partículas; e  * estimation of the state of aggregation of these particles; and
® caracterização da presença e grau de orientação das partículas e/ou fases dispersas.  ® characterization of the presence and degree of orientation of the particles and / or dispersed phases.
[0023] O método para o monítoramento morfológico em tempo real de sistemas polifásicos no estado fundido, dito monítoramento sendo efetuado na saída de uma extrusora compreende as seguintes etapas: [0023] The method for real-time morphological monitoring of molten state polyphase systems, said monitoring being performed on the output of an extruder comprises the following steps:
1 ) adaptar o equipamento detector óptico de LALLS da invenção a uma matriz tipo fenda instalada na saída de uma extrusora destinada a extrudar sistemas polifásicos;  1) adapting the LALLS optical detector equipment of the invention to a slot-like die installed at the outlet of an extruder for extruding polyphase systems;
2) inserir placa de iluminação homogénea com controle escalonado de intensidade na câmara escura e proceder ao ciclo automatizado de nivelamento dos sinais emitidos pelos fototransístores do dito detector óptico. Neste procedimento automatizado é obtido o par de coeficientes de cada fototransístor. Terminado este procedimento de normalização remover a placa de iluminação homogénea da câmara escura. 2) insert homogeneous lighting plate with stepped intensity control in the darkroom and proceed to the automated cycle of leveling of the signals emitted by the phototransistors of said optical detector. In this automated procedure the coefficient pair of each phototransistor is obtained. After this normalization procedure is completed remove the homogeneous light plate from the darkroom.
3) extrudar o dito sistema polifásico através da dita matriz tipo fenda sob condições de extrusão até estabilização;  3) extruding said polyphase system through said slot-like die under extrusion conditions until stabilization;
4) ajustar a intensidade do feixe d laser, girando o filtro polarizador até produzir na tela perfis de espalhamento dentro dos limites inferior (mínimo) e superior (máximo) de nivelamento, L1N-LSN;  4) adjust the intensity of the laser beam by rotating the polarizing filter to produce on-screen scattering profiles within the lower (minimum) and upper (maximum) leveling limits, L1N-LSN;
5) submeter o fundido polímérico a análise em tempo real peio espalhamento de luz laser em baixo ângulo, LALLS in-line;  5) subjecting the polymer melt to real time analysis by low angle laser light scattering, in-line LALLS;
6) a partir dos sinais enviados pela placa detectora e atuação do sistema de cálculos quantificar, em tempo real, a morfologia do dito sistema polifásico através de uma Curva de Espalhamento 30, e a partir desta calcular o grau de anisotropia e/ou orientação molecular, tamanho médio de partícula e outras variáveis; e  6) from the signals sent by the detector plate and performance of the calculation system to quantify, in real time, the morphology of said polyphasic system through a Scattering Curve 30, and from this calculate the degree of anisotropy and / or molecular orientation. , mean particle size and other variables; and
7) em caso de necessidade de correção das condições de processo para obter a morfologia desejada, tomar as providências durante o processo.  7) If the process conditions need to be corrected to obtain the desired morphology, make arrangements during the process.
[0024] E o método para o monitoramento morfológico em tempo rea! de produtos acabados de parede fina (filmes, fibras, frascos, etc.) diretamente na linha de produção, feitos com sistemas polifásicos, compreende as seguintes etapas:  [0024] And the method for morphological monitoring in real time! of thin-wall finished products (films, fibers, flasks, etc.) directly on the production line, made with polyphase systems, comprises the following steps:
1 ) adaptar o equipamento detector óptico de LALLS da invenção na linha de produção de produtos acabados de parede fina, feitos a partir de sistemas polifásicos;  1) adapting the LALLS optical detector equipment of the invention into the production line of thin wall finished products made from polyphase systems;
2) posicionar a entrada da câmara escura o mais próximo possível do produto acabado; 3) ajustar a distância entre a fonte de radiação Saser e a câmara escura de tal forma a ser a menor possível; 2) position the darkroom inlet as close as possible to the finished product; 3) adjust the distance between the Saser radiation source and the darkroom to be as small as possible;
4) inserir a p!aca de nivelamento na câmara escura e proceder ao cicio automatizado de nivelamento dos sinais emitidos pelos fototransístores do dito detector óptico. Neste procedimento automatizado é obtido o par de coeficientes de cada fototransístor. Terminado este procedimento de niveíamento remover a placa de nivelamento da câmara escura.  4) inserting the leveling plate into the darkroom and proceeding to the automated leveling of the signals emitted by the phototransistors of said optical detector. In this automated procedure the coefficient pair of each phototransistor is obtained. After this leveling procedure is completed remove the leveling plate from the darkroom.
5) com o produto acabado posicionado no caminho óptico do laser ajustar sua intensidade, girando o filtro polarizador aíé produzir na teia perfis de espalhamento dentro dos limites inferior (mínimo) e superior (máximo) de nivelamento, Llfsí-LS ;  5) with the finished product positioned in the laser optical path adjust its intensity, rotating the polarizing filter and producing in the web spreading profiles within the lower (minimum) and upper (maximum) leveling limits, Llfsí-LS;
6) submeter o produto acabado à análise em tempo real pelo espalhamento de luz laser em baixo ângulo;  6) subject the finished product to real time analysis by low angle laser light scattering;
7) a partir dos sinais enviados pela placa detectora e atuação do sistema de cálculos quantificar, em tempo real, a morfologia do dito sistema polifásico do qual o produto acabado é feito através de uma Curva de Espalhamento 3D, e a partir da mesma calcular o grau de anisotropia e/ou orientação molecular, tamanho médio de partícula, e outras variáveis; e  7) from the signals sent by the detector plate and the performance of the calculation system to quantify, in real time, the morphology of said polyphasic system from which the finished product is made through a 3D Scatter Curve, and from it to calculate the degree of anisotropy and / or molecular orientation, average particle size, and other variables; and
8) em caso de necessidade de correção das condições de processo para obter a morfologia desejada, tomar as providências durante o processo.  8) If the process conditions need to be corrected to obtain the desired morphology, make arrangements during the process.
[0025] Assim, a invenção provê um dispositivo detector óptico de LAUS dotado de fonte de laser e que compreende uma câmara escura dotada de placa detectora contendo elementos fotossensíveis (fototransístores), a resposta dos ditos fototransístores sendo nivelada através de uma piaca inserida na dita câmara escura e posicionada diretamente sobre o conjunto dos fototransístores, tal dispositivo detector óptico podendo ser adaptado de um iado e de outro da matriz tipo fenda de uma extrusora ou de um produto acabado de paredes finas para respectivamente a medida in-line das propriedades de sistemas polifásicos durante o curso da produção do sistema poíimérico na extrusão ou já na forma de produto acabado. Thus, the invention provides a laser-based LAUS optical detector device comprising a darkroom provided with a detector plate containing photosensitive elements (phototransistors), the response of said phototransistors being leveled through a sink inserted into said one. darkroom and positioned directly over the phototransistor assembly, such a detector device It can be adapted from one row and another of the slit-like die of an extruder or a thin-wall finished product for respectively the in-line measurement of the properties of polyphase systems during the course of production of the polymeric system in extrusion or already in production. finished product form.
[0026] O equipamento da invenção para detecção óptica de espalhamento de luz laser em baixo ângulo (LALLS) in-line, incluindo sistema (70) de alinhamento de laser, fonte (71) de luz laser, placa detectora (10) e câmara escura (20), sistema de refrigeração (30), estrutura tubular (60, 62) de conexão, caixa (80) de conversão de sinais, placa (90) de conversão A/D e computador (95) para executar software de monitoramento e controie compreende:  Equipment of the invention for in-line low angle laser light scattering (LALLS) optical detection, including laser alignment system (70), laser light source (71), detector plate (10) and camera (20), cooling system (30), tubular connection frame (60, 62), signal conversion box (80), A / D conversion board (90) and computer (95) for running monitoring software and controie comprises:
a) Sobre a dita placa detectora (10) destinada a captar de forma quantitativa e espacialmente definida a intensidade de luz laser emitida por dita fonte de luz laser (71) e espalhada por uma amostra (51), um conjunto de: /) 90 fotoeiementos (12) formando raios numerados de 1 a 9 defasados de 33,75° (270 8) um do outro e ocupando três quadrantes (270°) e //') um fotoelemento centra! (1 ) adicional encapsulado no fundo de um poço absorvente de luz formado por um pequeno cilindro oco (não representado) de aço inoxidável, placa com pinhoíe e plasticina preta; para o dito fotoelemento centrai (11) sendo dirigido, com auxílio do sistema de alinhamento de laser (70), o feixe de luz laser transmitido e não espalhado, adicionalmente o dito fotoelemento centrai (11) sendo destinado a quantificar a intensidade do feixe transmitido e não espalhado ao atravessar a amostra (51 ), medindo a turbidez do meio; b) na dita câmara escura (20), abertura lateral ou fenda (41) para inserção de uma placa transparente (40) de iluminação homogénea para nivelamento da resposta dos fotoeiementos (12), dita placa de iluminação homogénea (40) emitindo luz homogénea sobre a dita placa (10). e compreendendo um conjunto de LEDs (42) dispostos lado a lado posicionados na borda da mesma, cada LED (42) emitindo luz de modo divergente sobre a lateral da dita placa (4G)5 a luz advinda dos ditos LEDs (42) saindo ortogonalmente em (43) peia face radiante da dita placa (40); e (a) On said detector plate (10) for the quantitative and spatially defined capture of the intensity of laser light emitted by said laser light source (71) and scattered by a sample (51), a set of: /) 90 photoelements (12) forming numbered radii from 1 to 9 out of 33.75 ° (270 8) apart and occupying three quadrants (270 °) and // ' ) one center photoelement! (1) additional encapsulated at the bottom of a light absorbing well formed by a small hollow cylinder (not shown) of stainless steel, pine board and black plasticine; for said center photoelement (11) being directed, with the aid of the laser alignment system (70), the transmitted and non-scattered laser light beam, additionally said center photoelement (11) being intended to quantify the intensity of the transmitted beam and not scattered across the sample (51), measuring the turbidity of the medium; b) in said darkroom (20), side opening or slot (41) for insertion of a transparent plate (40) of homogeneous illumination for leveling the response of the photo elements (12), said plate of homogeneous illumination (40) emitting homogeneous light over said plate (10). and comprising a set of side-by-side LEDs (42) positioned on the edge thereof, each LED (42) emitting light divergently on the side of said plate (4G) 5 the light from said LEDs (42) exiting orthogonally in (43) the radiant face of said plate (40); and
c) um controlador de intensidade luminosa (61) para ajustar manualmente a intensidade luminosa com auxílio de um polarizador fixo e um polarizador móvel, de modo que o feixe de Suz laser proveniente da fonte de luz laser (71) passa através do dito controlador (61) de intensidade luminosa fixado na estrutura tubular de conexão (S0, 62).  c) a light intensity controller (61) for manually adjusting the light intensity with the aid of a fixed polarizer and a moving polarizer, so that the laser beam from the laser light source (71) passes through said controller ( 61) of luminous intensity fixed to the tubular connection structure (S0, 62).
[0027] A invenção provê também um equipamento detector óptico de LALLS cujo uso proporciona as seguintes vantagens: [0027] The invention also provides an LALLS optical detector equipment which use provides the following advantages:
® controle de qualidade em tempo real durante a preparação de compósitos poliméricos polifásicos ou produtos acabados de parede fina, gerando economia;  ® real-time quality control when preparing polyphasic polymer composites or thin-wall finished products, saving money;
* estimativa da concentração da segunda fase;  * estimate of the concentration of the second phase;
® estimativa do diâmetro médio das partículas dispersa nas amostras; ® estimate of mean particle diameter dispersed in samples;
« caracterização da morfologia do sistema polifásico, seja ele constituído por partículas da segunda fase dispersa na forma esférica ou alongada, via grau de anisotropia; 'Characterization of the morphology of the polyphasic system, whether consisting of second phase particles dispersed in spherical or elongated form, via the degree of anisotropy;
« estimativa do grau de orientação de uma dada fase;  'Estimate of the degree of orientation of a given phase;
« estimativa do grau de dispersão da segunda fase; e  'Estimate of the degree of dispersion of the second phase; and
® possibilidade de retroalimentação dos dados para controle do processo durante a preparação via extrusão de sistemas polifásico poliméricos e na produção de produtos acabados com paredes finas selecionados dentre filmes, fibras, frascos, garrafas. [0028] Ainda, o presente equipamento detector óptico de LALLS é útil para avaliar em tempo real o grau de orientação e/ou estiramento de produtos acabados na forma de filmes, fibras, frascos, garrafas, e similares, como aqueles produzidos por extrusâo ou extrusão-sopro. ® possibility of data feedback for process control during extrusion preparation of polymeric polyphase systems and in the production of thin-wall finished products selected from films, fibers, bottles, bottles. Additionally, the present LALLS optical detector equipment is useful for assessing in real time the degree of orientation and / or stretching of finished products in the form of films, fibers, vials, bottles, and the like, such as those produced by extrusion or extrusion-blow.
[0029] A invenção provê ainda um método para o monitoramento morfológico em tempo real de sistemas polifásicos submetidos a extrusâo que compreende submeter um sistema polifásico em processo de extrusâo a análise pelo detector óptico de LALLS objeto da mesma, em tempo real, para determinar as propriedades morfológicas do produto do processo de extrusâo e tomar quaisquer providências corretívas do processo em tempo real [0029] The invention further provides a method for real-time morphological monitoring of extruded polyphase systems comprising subjecting an extruded polyphase system to real-time analysis by the LALLS optical detector to determine the morphological properties of the extrusion process product and take any corrective action on the process in real time
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS  BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
[0030] A FIGURA 1 anexa é um gráfico dos perfis de intensidade da luz espalhada calculados a partir do modelo de Mie (onda no plano), para partículas esféricas monomodais (com apenas um diâmetro) de aiumina com índice de refração 1.76, calculado para diferentes diâmetros (como indicado), dispersos em uma matriz de poliestireno com índice de refração de 1.59; comprimento de onda da luz de 632,8 nm, não polarizada, na faixa de ângulo de 0 a 15° com resolução de 1 o. The accompanying FIGURE 1 is a graph of scattered light intensity profiles calculated from the Mie (plane wave) model for single-mode spherical particle size (one diameter) of refractive index 1.76 calculated for different diameters (as indicated) dispersed in a polystyrene matrix with refractive index of 1.59; wavelength of 632,8 nm non-polarized light in the 0 to 15 ° angle range with a resolution of 1 o .
[0031] A FIGURA 2 anexa mostra o perfil de intensidade da Suz dífratada de um sistema com partículas dispersas.  The attached FIGURE 2 shows the intensity profile of the diffracted Suz of a dispersed particle system.
Fonte: htiDs.y/www.svmpatec, com/EN/LaserDl raciion/LaserDiffraction. html  Source: htiDs.y / www.svmpatec, com / EN / LaserDl raciion / LaserDiffraction. html
[0032] A FIGURA 3 anexa mostra o padrão de difração de partículas pequenas e grandes. The attached FIGURE 3 shows the diffraction pattern of small and large particles.
Fonte: https.Y/www.svnwatec com/EN/LaserPiffraction/LaserPiffraction. html  Source: https.Y / www.svnwatec com / EN / LaserPiffraction / LaserPiffraction. html
[0033] A FIGURA 4 anexa mostra um esquema em corte lateral do equipamento detector de LALLS conforme a invenção acoplado ao cabeçote de uma máquina de extrusâo e seus periféricos incluindo fonte de laser, câmara escura cónica, caixa de conversão e amplificação dos sinais, placa de conversão analógico/digital e computador portátil. The accompanying FIGURE 4 shows a side sectional diagram of the LALLS detector equipment according to the invention coupled to the head of an extrusion machine and its peripherals including laser source, conical darkroom, signal conversion and amplification box, analog / digital conversion board and laptop.
[0034] A FIGURA 5 anexa é um esquema mostrando outra forma de montagem e utilização do equipamento detector de LALLS da invenção. Neste caso o detector de LALLS não é acoplado rigidamente a nenhum outro equipamento. A fonte de laser e a câmara escura cónica são unidas por uma conexão rígida que as mantém fsxas. Este conjunto é posicionado envolvendo a amostra a ser analisada de tal forma que o raio laser atravesse- a. Exemplos de materiais que podem ser utilizados são filmes plásticos e peças sopradas de parede fina. A espessura máxima da amostra é definida pela capacidade do raio laser conseguir atravessá-la produzir espalhamento mensurável na câmara escura cónica. Neste caso o sistema de refrigeração poderá ser dispensado. Os periféricos são os mesmos apresentados anteriormente, i.e. fonte de laser, câmara escura cónica, caixa de conversão e amplificação. The attached FIGURE 5 is a schematic showing another way of assembling and using the LALLS detector equipment of the invention. In this case the LALLS detector is not rigidly coupled to any other equipment. The laser source and the conical darkroom are joined by a rigid connection that holds them together. This set is positioned surrounding the sample to be analyzed such that the laser beam passes through it. Examples of materials that can be used are plastic films and thin wall blown parts. The maximum sample thickness is defined by the ability of the laser beam to pass through it to produce measurable scatter in the conical darkroom. In this case the cooling system may be dispensed with. The peripherals are the same as those presented above, i.e. laser source, conical darkroom, conversion box and amplification.
[0035] A FIGURA 6 anexa é uma representação esquemática de uma câmara escura cónica utilizada no equipamento detector da invenção mostrando rasgo lateral para inserção de placa de iluminação homogénea. Ela poderá ter ou não um sistema de refrigeração acoplado. Também são mostrados; placa detectora contendo fototransístores, placa de iluminaçãO homogénea dos fototransístores para nivelamento dos mesmos, caixa de conversão e amplificação dos sinais, placa de conversão analógico/digitai e com utador portátil.  The accompanying FIGURE 6 is a schematic representation of a conical darkroom used in the detector equipment of the invention showing lateral tear for homogeneous illumination plate insertion. It may or may not have a cooling system attached. Also shown; detector plate containing phototransistors, homogeneous illumination plate of the phototransistors for leveling the same, signal conversion and amplification box, analog / digital conversion plate and portable user.
[0036] A FIGURA 7 anexa é um desenho esquemático da placa detectora do equipamento detector da invenção ilustrando a disposição física dos fototransístores de forma raiada, com defasagem de 33.75° entre raios adjacentes compreendendo nove raios com 10 fototransístores cada, mais um no centro, totalizando 91 fototransístores. [0037] A FIGURA 8 anexa é um desenho esquemático do arranjo que compõe o fototransístor central, Inserido dentro de um cilindro metálico e elementos de barreira física ao feixe de luz laser, íncluindo-se lâmina metálica com um pequeno furo central (pinhole) e a camada de plasticina. The accompanying FIGURE 7 is a schematic drawing of the detector plate of the inventive detector equipment illustrating the physical arrangement of the ray-shaped phototransistors, with an offset of 33.75 ° between adjacent rays comprising nine rays with 10 phototransistors each plus one in the center. totaling 91 phototransistors. [0037] The attached FIGURE 8 is a schematic drawing of the arrangement that makes up the central phototransistor, inserted into a metal cylinder and physical barrier elements to the laser beam, including a metal blade with a small central pinhole and the plasticine layer.
[0038] A FIGURA 9 anexa mostra o efeito do tratamento matemático para nivelamento do sinal-resposta de cada fototransístor (eixo Z) à variação discreta da intensidade luminosa incidente na placa detectora gerada pela píaca de iluminação homogénea: (a) Resposta com os sinais não-nivelados e (b) após nivelamento. Para qualquer nível de iluminação a resposta tratada de cada um dos fototransísíores, após o tratamento matemático de nivelamento, é a mesma. The accompanying FIGURE 9 shows the effect of the mathematical treatment for signal-response leveling of each phototransistor (Z axis) to the discrete variation of the light intensity incident on the detector plate generated by the homogeneous illumination piacea: (a) Response to signals uneven and (b) after leveling. For any level of illumination the treated response of each phototransisors after the mathematical leveling treatment is the same.
[0039] A FIGURA 10 anexa mostra uma análise qualitativa com a apresentação das Curvas de Espalhamento 3D da variação na intensidade da íuz espalhada (Z) em função do aumento da concentração de partículas de alumina AI2O3 (de 0,1% a 1 ,0% em peso) dispersa em filmes sólidos de poliestireno PS.  The accompanying FIGURE 10 shows a qualitative analysis with the presentation of the 3D Scattering Curves of the variation in the scattered light intensity (Z) as a function of increasing the concentration of alumina particles AI2O3 (from 0.1% to 1.0). % by weight) dispersed in PS polystyrene solid films.
[0040] A FIGURA 11 anexa é uma análise quantitativa para a estimativa do tamanho médio de partícula a partir da Curva de Espalhamento 3D apresentada na Figura 10. Nesta Figura mostram-se os perfis de espalhamento de luz de filmes sólidos de poliestireno PS contendo partículas de alumina AI2O3 dispersas com diâmetro médio (D50) de 0,58 pm, com diferentes concentrações percentuais em massa. Para referência também são mostradas as curvas calculadas pelo modelo de espalhamento de Mie referentes a partículas esféricas com diâmetros únicos de 0,5 e 1 ,0 mícron. Os pontos experimentais obtidos em tempo real se posicionam entre as duas curvas de referência, indicando que o tamanho médio das partículas presentes na amostra está entre estes dois limites, o que concorda com o valor estimado por outras técnicas, mostrando a eficiência quantitativa do equipamento. [0041 ] A FIGURA 12 anexa apresenta a análise quantitativa dos dados da Figura 11 mostrando o perfil médio de espalhamento formado pelos valores médios das intensidades espalhadas em filmes de poliestireno com diferentes concentrações percentuais em massa de partícula de aiumína dispersa com 0,58 mícrons d diâmetro médio. The attached FIGURE 11 is a quantitative analysis for estimating the average particle size from the 3D Scatter Curve shown in Figure 10. In this Figure the light scattering profiles of PS polystyrene solid films containing particles are shown. of dispersed AI2O3 alumina having a mean diameter (D50) of 0.58 pm, with different percent mass concentrations. For reference the curves calculated by the Mie scattering model for spherical particles with single diameters of 0.5 and 1.0 micron are also shown. The experimental points obtained in real time are positioned between the two reference curves, indicating that the average particle size present in the sample is between these two limits, which agrees with the value estimated by other techniques, showing the quantitative efficiency of the equipment. The attached FIGURE 12 presents the quantitative analysis of the data in Figure 11 showing the average scattering profile formed by the mean values of the scattered intensities in polystyrene films having different percent mass concentrations of 0.58 microns d dispersed ayline particle. average diameter.
[0042] A FIGURA 13 anexa é um gráfico que mostra os Perfis de Espalhamento calculados pelo modelo de Mie para um composto poiíméríco de aiumína paiticulada AI2O3 com diâmetros variando de 0,5 a 4 mícrons dispersa em um meio de poliestireno, perfis já apresentados na Figura 1. Para simplificação tais curvas foram ajustados a um comportamento linear com intercepto constante para todas as curvas em ,167 e inclinação variável dependente do tamanho de partícula.  The accompanying FIGURE 13 is a graph showing the Spread Profiles calculated by the Mie model for an AI2O3 paiticulated amyloid polymeric compound with diameters ranging from 0.5 to 4 microns dispersed in a polystyrene medium, profiles already shown in For simplicity, such curves were fitted to a linear behavior with constant intercept for all curves at, 167 and particle size dependent variable slope.
[0043] A FIGURA 14 anexa mostra a variação da inclinação das retas ajustadas aos Perfis de Espalhamento Normalizados calculados pelo modelo de Mie para qualque par meio/fase dispersa em função do tamanho médio de partícula da fase dispersa, O ajuste linear fornece a relação Inclinação = ~G.054*Díâmetro (em mícrons).  [0043] The attached FIGURE 14 shows the variation of the slope of the straight lines adjusted to the Normalized Spread Profiles calculated by the Mie model for any medium / dispersed phase as a function of the average particle size of the dispersed phase. The linear fit provides the Tilt ratio. = ~ G.054 * Diameter (in microns).
[0044] A FIGURA 15 mostra o perfil de espalhamento (em quadrados escuros) obtido ín~!ine com auxílio do dispositivo óptico da invenção para o composto poíimér co de aiumína partículada com diâmetro médio previamente medido de 2,4 mícrons dispersa em um fluxo de poliestireno amolecido. Para comparação visual imediata íaís resultados experimentais são apresentados sobrepostos às curvas lineares ajustadas para diferentes tamanhos ideais de partículas esféricas rígidas obtidas a partir da Figura 13.  FIGURE 15 shows the scatter profile (in dark squares) obtained inline with the aid of the optical device of the invention for the particulate particulate aiumin polymer having a previously measured mean diameter of 2.4 microns dispersed in a stream. softened polystyrene. For immediate visual comparison, these experimental results are superimposed on the linear curves adjusted for different ideal rigid spherical particle sizes obtained from Figure 13.
[0045] A FIGURA 16 anexa ilustra a mudança na simetria das Curvas d Espalhamento 3D de circular para um padrão alongado com o aumento do nível de estiramento unidirecionai (de 2X a 6X) de filmes sólidos de blendas de HDPE/LLDPE (80/20). Os filmes foram estirados na direção Y e a intensidade do laser foi ajustada para se obter a melhor resolução. [0046] A FIGURA 17 anexa ilustra a resposta de alguns fototransístores durante a obtenção dos perfis de espalhamento apresentados na Figura 16. São indicados os limites inferiores de nivelamento (LIN) e o limite superior de nivelamento (LSN) para comparação direta. A amostra NE é para filme não estirado. Para que a análise seja quantitativa é necessário que os pontos caiam dentro do intervalo LIN-LSN. Esta Figura deve ser mostrada em tempo real na tela durante as medidas, pois serve de referência para o operador do sistema aceitar os resultados mostrados, observando se os pontos caem dentro do intervalo LIN-LSN. The attached FIGURE 16 illustrates the change in symmetry of the 3D Spread Curves from circular to an elongated pattern with increasing level of unidirectional stretching (from 2X to 6X) of HDPE / LLDPE blends solid films (80/20 ). The films were stretched in the Y direction and the laser intensity was adjusted to obtain the best resolution. The attached FIGURE 17 illustrates the response of some phototransistors during obtaining the scatter profiles shown in Figure 16. Lower leveling limits (LIN) and upper leveling limit (LSN) are shown for direct comparison. Sample NE is for unstretched film. For the analysis to be quantitative, the points must fall within the LIN-LSN range. This Figure should be shown in real time on the screen during measurements as it serves as a reference for the system operator to accept the results shown by observing if the points fall within the LIN-LSN range.
[0047] A FIGURA 18 anexa, obtida com o dispositivo óptico da invenção, apresenta uma sequência de Curvas d Espalhamento 3D mostrando a variação da intensidade da luz espalhada (eixo Z) em função da mudança de concentração de partículas de alumina dispersa em um fluxo de PS amolecido durante o intervalo de tempo de residência da extrusão mostrando simetria quase-circular. O padrão simétrico indica que as partículas dispersas são esféricas e não orientadas.  The attached FIGURE 18, obtained with the optical device of the invention, presents a sequence of 3D Scatter Curves showing the variation of scattered light intensity (Z axis) as a function of the change in concentration of scattered alumina particles in a flux. of PS softened during the extrusion residence time showing quasi-circular symmetry. The symmetrical pattern indicates that the dispersed particles are spherical and not oriented.
[0048 A FIGURA 19 anexa mostra a Curva de Espalhamento 3D de uma única fibra d poíitereftalato de etileno (PET) medido em duas direções perpendiculares, mostrando intenso espalhamento de luz laser devido ã grande orientação das fases amorfas cristalinas na direção de puxamento i.e. longitudinal da fibra. O espalhamento se dà na direção perpendicular á orientação longitudinal da fibra,  The attached FIGURE 19 shows the 3D Scattering Curve of a single ethylene polyethylene terephthalate (PET) fiber measured in two perpendicular directions, showing intense laser light scattering due to the large orientation of the crystalline amorphous phases in the ie longitudinal pull direction. fiber. The scattering occurs in the direction perpendicular to the longitudinal orientation of the fiber,
[0049] A FIGURA 20 anexa mostra a variação no padrão da Curva de Espalhamento 3D durante a extrusão de uma mistura poiimérica de PP disperso em fluxo de PS mostrando uma crista alinhada na direção do eixo X característica de um fluxo de partículas dispersas alongadas na direção de fluxo ou extrusão, que corresponde ao eixo Y. Adicionou-se uma quantidade fixa de PP no fluxo de PS e obteve-se imagens em tempo pré-definidos ao longo de todo o tempo de residência (como indicado). Dados obtidos com auxílio do dispositivo óptico de acordo com a invenção. The accompanying FIGURE 20 shows the variation in the pattern of the 3D Scatter Curve during the extrusion of a PS flux dispersed PP polymeric mixture showing an X-axis aligned crest characteristic of an elongated dispersed particle flow in the direction. flow rate or extrusion, which corresponds to the Y axis. A fixed amount of PP was added to the PS stream and predefined time over the entire period of residence (as indicated). Data obtained with the aid of the optical device according to the invention.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0050] Conforme a presente invenção, os termos "fotoelemento", fototransístor". "elemento fotossensíveí" são usados indistintamente.  According to the present invention, the terms "photoelement", phototransistor "." Photosensitive element "are used interchangeably.
[0051] O princípio de funcionamento do presente equipamento para detecção óptica baseia-se no espalhamento de luz laser em baixo ângulo (Low Angie Laser Light Scattering - LALLS), no qual um feixe de luz monocromática e colimada proveniente de uma fonte de luz laser incide ortogonalmente sobre uma amostra transparente (sólida, líquida ou aerossol). Parte da luz é, então, espalhada peia fase dispersa presente e segue por caminhos divergentes. Uma placa detectora, que pode ser formada por elementos de detecção distintos (fototransístores, Charge- C upíed Device - CCD etc.) coleta a intensidade da luz em diversos pontos, cujas posições estão relacionadas ao ângulo de espalhamento, [0051] The operating principle of the present optical detection equipment is based on Low Angle Laser Light Scattering (LALLS), in which a collimated monochromatic light beam from a laser light source focuses orthogonally on a transparent sample (solid, liquid or aerosol). Part of the light is then scattered by the present scattered phase and follows divergent paths. A detector plate, which may consist of distinct detection elements (phototransistors, Charge-up Device - CCD, etc.) collects light intensity at various points whose positions are related to the scatter angle,
[0052] A leitura da intensidade de luz em cada ponto fornece informações sobre o padrão de espalhamento ou dif ração, de acordo com o modelo físico adotado, e ao qual estão vinculadas certa morfologia e dimensões da fase dispersa que originou dito padrão de espalhamento. Também é possível obter informações sobre o grau de anisotropia da morfologia, relacionado ao seu grau de orientação. Dessa forma obtêm-se informações microscópicas em tempo real acerca da morfologia do material analisado. The reading of the light intensity at each point provides information about the scattering or diffraction pattern, according to the physical model adopted, and to which are attached certain morphology and dimensions of the scattered phase that originated said scattering pattern. It is also possible to obtain information about the degree of anisotropy of morphology, related to its degree of orientation. This gives real-time microscopic information about the morphology of the material analyzed.
[0053] O equipamento detector óptico de LALLS, na presente invenção geralmente designado peio numeral (100), inclui: sistema de alinhamento (70) dâ fonte de luz laser (71); câmara escura (20) (cónica ou não); sistema de refrigeração (30), dito sistema é necessário apenas quando a dita câmara escura (20) é operada em contato com uma superfície quente; placa detectora (10) contendo peio menos um elemento fotossensíveí (12) (no protótipo construído foram instalados 90 fototransístores distribuídos .radialmente- .mais um no centro, dito fototransístor central); estrutura tubular rígida (60) de fixação do sistema de alinhamento (70) da fonte de luz laser {71);. caixa de conversão e amplificação de sinais (80) com circuitos eletrônicos; placa de iluminação homogénea (40) com controle escalonado de intensidade para nivelamento dos elementos fotossensíveis, a dita placa sendo inserida em uma janela ou fenda (41) da câmara escura (20), placa de conversão analógico/digitai (90) e computador portátil (95) conforme a Figura 4. Nesta Figura o fluxo de informações e comandos entre os diversos elementos está indicado por flechas em um ou dois sentidos. LALLS optical detector equipment, in the present invention generally designated by numeral (100), includes: alignment system (70) of laser light source (71); darkroom (20) (conical or not); cooling system (30), said system is required only when said darkroom (20) is operated in contact with a hot surface; detector plate (10) containing at least one photosensitive element (12) 90 prototypes were installed. radially distributed (plus one in the center, said central phototransistor); rigid tubular frame (60) securing the laser light source alignment system (70) (71); . signal conversion and amplification box (80) with electronic circuits; homogeneous lighting plate (40) with stepped intensity control for leveling the photosensitive elements, said plate being inserted into a darkroom window or slot (41), analog / digital conversion plate (90) and laptop computer (95) According to Figure 4. In this Figure the flow of information and commands between the various elements is indicated by arrows in one or two directions.
[0054] Para a operação do equipamento detector (100) da invenção, o mesmo deve ser conectado a um microcomputador (95), no qual deve ser executado um software de monitoramento e controle. For the operation of the detector equipment 100 of the invention, it must be connected to a microcomputer 95, on which monitoring and control software must be executed.
[0055] Alternativamente, o equipamento detector óptico (100) inclui um circuito de controle (não mostrado) contendo o software embarcado. O software (embarcado ou não) deve realizar dois tipos básicos de operação: i) receber um fluxo de dados para as operações de co!eta, manipulação matemática e apresentação em tela em tempo real dos sinais bem como ii) enviar um fluxo de dados para gerenciamento e controle automatizado do sistema de nivelamento. Alternatively, the optical detector equipment 100 includes a control circuit (not shown) containing the embedded software. The software (embedded or not) must perform two basic types of operation: i) receive a data stream for collection, mathematical manipulation and real-time screen display of signals as well as ii) send a data stream for automated management and control of the grading system.
[0056] No caso da aplicação na análise in Une de misturas e compostos poSiméricos extrudados. o equipamento detector (100) é acoplado a uma matriz de extrusão (50) (de qualquer geometria), que possua janelas transparentes e delgadas, com faces planas, entre as quais deve fluir o material polimérico fundido (ou amolecido) (amostra (61) e através das quais deve ser transmitido o feixe de luz laser incidente proveniente da fonte de Suz laser (71) e o feixe de luz laser espalhado que atinge a placa detectora (10).  In the case of application in the in-unit analysis of mixtures and extruded polymeric compounds. detector equipment (100) is coupled to an extrusion die (50) (of any geometry), which has thin, flat-faced transparent windows between which molten (or softened) polymer material must flow (sample (61)). ) and through which the incident laser light beam from the Suz laser source (71) and the scattered laser light beam reaching the detector plate (10) shall be transmitted.
[0057] A montagem do equipamento detector óptico (100) pode ser feita de várias formas: 2017 000014 [0057] The optical detector equipment (100) can be assembled in several ways: 2017 000014
31  31
í) Uma das formas possíveis, particularmente, aquela adaptada para aplicação in-líne no processo de extrusão, as partes que o compõem são fixadas de acordo com o esquema da Figura 4. Como mostrado na Figura 4, no lado inferior da matriz tipo fenda (50) é fixado o sistema de alinhamento (70) da fonte de luz laser (71), o feixe passa através de um controlador (61) de intensidade luminosa fixado na. estrutura tubular de conexão (60). Do lado superior da matriz (50), acopla-se a câmara escura (20), aqui definida como cónica, em cujo fundo está presa a placa detectora (10). i) One of the possible forms, particularly that adapted for in-line application in the extrusion process, the component parts are fixed according to the scheme of Figure 4. As shown in Figure 4, on the underside of the slot-like die (50) the alignment system (70) of the laser light source (71) is fixed, the beam passes through a light intensity controller (61) fixed to. tubular connection structure (60). On the upper side of the die (50) is coupled the darkroom (20), defined herein as conical, on the bottom of which the detector plate (10) is secured.
ii) Outra forma de montagem e utilização do equipamento detector óptico (100) de LALLS da invenção é aquela apresentada na Figura 5. Neste caso tem-se o sistema de alinhamento (70) da fonte de luz laser (71 ) e a câmara escura cónica (20) unidos por uma conexão rígida (62) que os mantém fixos e colineares. Este conjunto ê posicionado envolvendo a amostra (51) a ser analisada de tal forma que o raio laser atravesse a mesma. Esta situação comporta também a medida sequencial e contínua de peças que se movimentam em uma esteira rolante (não representada). Exemplos de materiais que podem ser testados em tempo real são filmes plásticos e peças sopradas de parede fina, como por exemplo, frascos, garrafas descartáveis de PET para líquidos. Os periféncos necessários são os mesmos apresentados anteriormente, i.e< sistema de alinhamento (70). da font de luz Saser (71), câmara escura cónica (20), refrigerada ou não, caixa de conversão e amplificação dos sinais (80), placa de conversão analógico/digital (90) e computador portátil (95).  ii) Another way of assembling and using the inventive LALLS optical detector equipment (100) is that shown in Figure 5. In this case there is the alignment system (70) of the laser light source (71) and the darkroom tapered (20) joined by a rigid connection (62) that holds them fixed and collinear. This assembly is positioned surrounding the sample (51) to be analyzed such that the laser beam passes therethrough. This also involves sequential and continuous measurement of moving parts on a conveyor belt (not shown). Examples of materials that can be tested in real time are plastic films and thin-wall blown parts, such as vials, disposable PET liquid bottles. The required peripherals are the same as those given above, i.e. the alignment system (70). Saser light source (71), conical darkroom (20), refrigerated or not, signal conversion and amplification box (80), analog / digital conversion board (90) and laptop (95).
Fonte ie luz laser (71) Source ie laser light (71)
[0058] O equipamento detector (100) de LALLS necessita, para seu funcionamento, de um feixe de radiação eletromagnética monocromática (banda de emissão o mais estreita possível), colimada e de média intensidade, obtido a partir de uma fonte de luz laser (71 ). O feixe de iuz laser deve ser centralizado de maneira que incida ortogonalmente à piaca detectora (10) atingindo o ponto centrai da mesma. A piaca (10) tem pelo menos um fototransistor, fotodiodo ou o ponto centra! de um CCD, a ser usado para centralizar o alinhamento (70) do feixe luminoso do laser. Um controlador de intensidade luminosa (61) é posicionado no caminho óptico entre a fonte de iuz laser (71) instalada dentro do sistema de alinhamento (70) da fonte de luz laser e a matriz tipo fenda (50). The LALLS detector equipment (100) requires a collimated, averaged monochrome (emission band as narrow as possible) beam of monochrome electromagnetic radiation for its operation. intensity obtained from a laser light source (71). The laser beam must be centered in such a way that it is orthogonally incident to the detector sink (10) reaching its center point. The sink 10 has at least one phototransistor, photodiode or center point! of a CCD to be used to center the alignment (70) of the laser light beam. A light intensity controller (61) is positioned in the optical path between the laser light source (71) installed within the laser light source alignment system (70) and the slot matrix (50).
[0059] No protótipo do presente equipamento detector (100) de LALLS, utiiízou-se um laser de He-Ne, modelo 05-LHP-401 , fabricado peia Meiies Griot Esse laser possui potência nominal de 1 mW emite radiação no comprimento de onda de 632,8 nm, polarizada linearmente. No entanto, radiação com outros comprimentos de onda podem ser utilizados, desde aqe?el¾s cenidos na região ©; -:1:nf'^e^e¾feo ?: a^:rTtio-r eJo visível até aqueles contidos na região^o.:tíltFa¾íoIe ^¾t; Enp!a: ai a- neGessária para que morfologias com dimensões variadas possam ser detectadas e quantificadas. Também fontes colimadas monocromáticas não polarizadas podem ser usadas. In the prototype of the present LALLS detector equipment (100), a He-Ne model 05-LHP-401 laser manufactured by Meiies Griot was used. This laser has a nominal wattage of 1 mW and emits radiation at wavelengths. 632.8 nm, linearly polarized. However, radiation with other wavelengths may be used, as long as those in the region © ; - : 1: nf ' ^ e ^ e¾feo?: A ^ : rTio-r is visible to those contained in the region.:: TíltFá¾Ie ^ ¾t ; Therefore, it is necessary for morphologies of varying dimensions to be detected and quantified. Also unpolarized monochrome collimated fonts can be used.
Controlador (61) de Intensidade do feixe de luz laser  Laser Beam Intensity Controller (61)
[0060 Para controlar a intensidade do feixe laser é instalado no caminho óptico entre a fonte de iuz laser (71) e a câmara escura cónica (20) um controlador de intensidade luminosa (61), como mostrado nas Figuras 4 e 5. O dito controlador (61 ) de intensidade luminosa é formado por um par de polarizadores lineares, sendo um polarizador fixo (com seu eixo de polarização alinhado com a direção do fluxo fundido na matriz tipo fenda) e o outro polarizador móvel, livre para ser girado manualmente em um ângulo de no mínimo 120°, em torno do eixo óptico do feixe de luz laser, e contado a partir do eixo óptico do polarizador fixo. Â intensidade luminosa -do feixe de luz laser pode ser reduzida girando-se o polarizador móvel a partir do ângulo Zero, quando os dois polarizadores estão com seus eixos ópticos paralelos e a extinção é mínima. Aumentando-se o ângulo a extinção gradualmente aumenta, reduzindo a intensidade luminosa do feixe de luz faser até atingir seu valor máximo de extinção que ocorre a 90°, posição esta conhecida por polarizadores cruzados. O ajuste da melhor intensidade luminosa é feita manualmente e depende do grau de transparência da amostra a ser analisada em tempo real, podendo ser um fluxo fundido, peças ocas (i. e. garrafas descartáveis), filmes finos, etc, de diferentes espessuras. To control the intensity of the laser beam is installed in the optical path between the laser light source (71) and the conical darkroom (20) a light intensity controller (61), as shown in Figures 4 and 5. Said The light intensity controller (61) consists of a pair of linear polarizers, one fixed polarizer (with its polarization axis aligned with the direction of flow fused into the slot matrix) and the other movable polarizer, free to be manually rotated in an angle of at least 120 ° about the optical axis of the laser beam and counted from the optical axis of the fixed polarizer. The luminous intensity of the laser beam can be reduced by rotating the moving polarizer from the angle. Zero when both polarizers have their optical axes parallel and extinction is minimal. As the angle increases, the extinction gradually increases, reducing the light intensity of the faser beam until it reaches its maximum extinction value occurring at 90 °, a position known as cross polarizers. The adjustment of the best light intensity is done manually and depends on the degree of transparency of the sample to be analyzed in real time, which may be a molten flux, hollow parts (ie disposable bottles), thin films, etc., of different thicknesses.
Sistema de alinhamento (70) da fonte de luz laser (71) Laser Light Source Alignment System (70) (71)
[0061] O feixe d luz laser transmitido e não espalhado deve atingi a placa detectora (10) exatamente em seu centro, atingindo o fototransístor central embutido em (11). Para que isto aconteça é necessário alinhar a fonte de laser o que é feito pelo sistema de alinhamento (70) do laser. Várias formas mecânicas podem ser usadas para conseguir tal propósito. Uma delas, usado na confecção do protótipo do presente pedido, consta de um tubo metálico de paredes finas dentro do qual longitudinalmente está inserida a fonte (71 ) de íuz laser. A ponta frontal da dita fonte (71) (por onde sai o feixe de luz laser) é fixada na extremidade do tubo metálico de paredes finas de forma a permitir leve movimentação com relação a seu eixo de simetria longitudinal. A outra extremidade da fonte (71) de íuz laser é espacialmente posicionada com três pinos metálicos longos, coplanares, ortogonais ao eixo de simetria e defasados de 120° cada. Dois destes pinos são parafusos que podem ser manuseados pelo lado de fora do tubo metálico de tal forma que ao serem rosqueados movimentam-se para dentro e para fora do tubo metálico empurrando levemente a fonte de luz laser. O terceiro pino está preso a uma mola que o força contra a dita fonte (71) de luz laser mantendo a mesma encostada aos outros dois pinos. Ao rosquear cada uma dos dois pinos é possível posicionar a parte posterior da fonte de luz laser (71) de tal forma a permitir o alinhamento do feixe de luz laser. Câmara escura cónica (20) The transmitted and non-scattered laser light beam must strike the detector plate (10) exactly in its center, reaching the central phototransistor embedded in (11). For this to happen it is necessary to align the laser source which is done by the laser alignment system (70). Various mechanical shapes can be used to achieve this purpose. One, used in making the prototype of the present application, is a thin-walled metal tube into which the laser light source 71 is inserted longitudinally. The front end of said source (71) (through which the laser light beam exits) is fixed to the end of the thin-walled metal tube to allow slight movement with respect to its axis of longitudinal symmetry. The other end of the laser light source (71) is spatially positioned with three long, coplanar metal pins orthogonal to the axis of symmetry and offset by 120 ° each. Two of these pins are screws that can be handled on the outside of the metal tube such that when threaded they move into and out of the metal tube by lightly pushing the laser light source. The third pin is attached to a spring that forces it against said laser light source (71) while holding it against the other two pins. By threading each of the two pins it is possible to position the back of the laser light source (71) to allow alignment of the laser light beam. Conical Darkroom (20)
[0062] A placa detectora (10) é muito sensível à íuz, portanto deve ficar em um ambiente escuro, que não permita entrada de nenhuma íuz externa, exceto aqueía proveniente do fiuxo luminoso espalhado peia amostra a ser analisada. Para tal, foi projetada uma câmara escura (20), rígida o suficiente para manter o posicionamento fixo da placa detectora (10) em relação ao feixe de luz proveniente da fonte de íuz iaser (71). No protótipo do presente equipamento detector (1.00), a câmara escura (20) é em metal e revestida internamente na cor preto-fosco, para minimizar reflexões internas que se presentes interfeririam comprometendo as medidas. Alternativamente a dita câmara (20) é construída de outro metal mais leve (alumínio e suas ligas, Zamac, folha de flandres dobrada, etc.) ou, para o caso de o equipamento ser operado em contatd com amostras na temperatura ambiente ou até 100°C, de material plástico (plástico injetado, plástico reforçado com fibra de vidro, etc.).  [0062] The detector plate (10) is very sensitive to light, so it should be in a dark environment, which will not allow any external light to come in, except that from light scattered by the sample to be analyzed. To this end, a darkroom (20), rigid enough to maintain the fixed positioning of the detector plate (10) relative to the light beam from the iaser light source (71) was designed. In the prototype of the present detector equipment (1.00), the darkroom (20) is metal and internally coated in a dull black color to minimize internal reflections that would interfere with the measurements. Alternatively said chamber (20) is constructed of another lighter metal (aluminum and its alloys, Zamac, folded tinplate, etc.) or, in case the equipment is operated in contact with samples at room temperature or up to 100 ° C. ° C of plastics material (injected plastics, fiberglass reinforced plastics, etc.).
[0063] Após o feixe de laser proveniente da fonte (71) ser espalhado pela amostra (não representada), a luz diverge em todas as direções. sendo de interesse para o equipamento detector (100) de LALLS apenas aquela contida em um pequeno ângulo sólido, de até aproximadamente. 15°, posicionado após a passagem pela amostra (51).  After the laser beam from the source (71) is scattered across the sample (not shown), the light diverges in all directions. Of interest to LALLS detector equipment (100) only is that contained in a small solid angle of up to approximately. 15 °, positioned after passage through the sample (51).
[0084] geometria da dita câmara escura (20) é qualquer, normalmente cónica, sendo necessária uma abertura que permita a entrada da luz espalhada peia amostra, que será projetada sobre a placa detectora (10),. posicionada no fundo da dita câmara escura.  The geometry of said darkroom (20) is any, usually conical, requiring an opening to allow light scattered through the sample to be projected onto the detector plate (10). positioned at the bottom of said darkroom.
[0065] O protótipo do equipamento detector (100) de LALLS foi montado com uma câmara escura cónica (20), pois esta é a forma geométrica que envelopa a luz espalhada de maneira integral e compacta.  The prototype of LALLS detector equipment 100 has been assembled with a conical darkroom 20, as this is the geometric shape that envelops the scattered light in an integral and compact manner.
[0066] A câmara escura cónica (20) é construída a partir de uma chapa de aço enrolada formando um cone sem ponta, com uma abertura circular de 20 mm, por onde entra a luz espalhada. Do outro lado, o cone possui um fundo circular de 119 mm de diâmetro onde é fixada a píaca detectora (10). Tais dimensões foram utilizadas no Protótipo f(l do equipamento detector (100) da invenção, mas não são criticas e permitem ser alteradas para melhor se adaptar à configuração exigida, mantendo sob controle apenas o ângulo sólido de abertura do cone. Este normalmente é de 15°, mas pode variar para mais ou menos na intenção de incluir um número maior ou menor de ângulos. The conical darkroom (20) is constructed from a rolled steel sheet forming a blunt cone with a circular opening 20 mm where the scattered light enters. On the other side, the cone has a circular bottom of 119 mm in diameter where the detector pin (10) is fixed. These dimensions were used in the prototype f (1) of the detector equipment 100 of the invention, but are not critical and can be changed to best suit the required configuration, keeping only the solid cone opening angle under control. 15 °, but may vary more or less to include more or less angles.
[0067] Para o caso da aplicação in Une na extrusão, uma das várias formas de utilização da invenção, é necessário um sistema de refrigeração (30) (vide Figura 4) para evitar a condução de calor da matriz (50) aquecida para a sensível placa detectora (10). Uma das formas de construção do sistema de refrigeração (30) é fixar um sistema de refrigeração tipo serpentina enrolada em torno da base do cone metálico (zona de raenor diâmetro), podendo ser um duto de cobre (20), permitindo que haja circulação de um fluido de refrigeração, normalmente água mas sem estar limitado a este fluido.  For the case of application in Une in extrusion, one of the various uses of the invention, a cooling system (30) (see Figure 4) is required to prevent heat conduction from the heated die (50) to the extrusion. sensitive detector plate (10). One of the forms of construction of the cooling system (30) is to secure a coil-type cooling system wrapped around the base of the metal cone (small diameter zone), and may be a copper duct (20), allowing the circulation of a coolant, usually water but not limited to it.
[0088] Dito sistema de refrigeração (30) da câmara escura (20) é dispensável quando eia não fo estar em contato direto com uma superfície aquecida, ou seja, quando o equipamento for utilizado para analisar em tempo real a produção de filmes e fibras plásticas, já solidificados e parcialmente resfriados.  Said darkroom cooling system (30) is dispensable when it is not in direct contact with a heated surface, ie when the equipment is used to analyze in real time the production of films and fibers. plastics, already solidified and partially cooled.
[0069] A câmara escura (20) deve possuir uma abertura lateral (fenda) (41 ), próxima da placa detectora (10). A abertura (41 ) serve para a inserção da placa de iluminação homogénea (40) para nivelamento da resposta dos elementos fotossensíveis (12) presentes na placa detectora (10), como mostrado na Figura 6.  The darkroom (20) should have a side opening (slot) (41) near the detector plate (10). The opening (41) serves to insert the homogeneous illumination plate (40) for leveling the response of the photosensitive elements (12) present in the detector plate (10), as shown in Figure 6.
Placa detectora (10) [0070] A placa detectora (1.0) é responsável por captar de forma quantitativa e espacialmente definida a intensidade de iuz laser espalhada por uma amostra (51) que está sendo analisada. Detector Board (10) The detector plate (1.0) is responsible for quantitatively and spatially defining the intensity of laser light scattered by a sample (51) being analyzed.
[0071] Conforme a Figura 7 mostra, dita placa (10) contém um arranjo de elementos fotossensíveis (12), ou um único elemento foíossensível integrado, como um CGD (não representado). Esses elementos (12) são transdutores que convertem a energia radiante em uma resposta elétríca. Em quaisquer dos casos, cada ponto de detecção tem sua posição conhecida e a análise conjunta d todas as suas respostas fornece a Curva de Espalhamento 3D. A posição de cada ponto de detecção corresponde a um dado ângulo de espalhamento, definido pelo arco cuja tangente é dada pela relação entre a distância do dito ponto ao centro da placa detectora e a distância da placa detectora à amostra, seja um filme fino, a superfície de uma peça sólida oca, um fluxo fundido, etc. No equipamento proposto tais ângulos estão entre 5 e 15 graus. É possível diminuir o ângulo máximo de espalhamento aumentando-se a distância entre a placa detectora (10) e a amostra (51) através de um prolongamento com a adição de um segmento de tubo flangeado, entre a câmara (20) e a placa detectora (10) (não representado). Isto permite quantificar estruturas de maior dimensão. O padrão de espalhamento está vinculado às características morfológicas da dita amostra (51 ) a ser analisada, servindo para a interpretação e elucidação da morfologia da mesma.  As shown in Figure 7, said plate (10) contains an array of photosensitive elements (12), or a single integrated photosensitive element, such as a CGD (not shown). These elements (12) are transducers that convert radiant energy into an electrical response. In either case, each detection point has its known position and the joint analysis of all its responses gives the 3D Scatter Curve. The position of each detection point corresponds to a given scattering angle, defined by the arc whose tangent is given by the relationship between the distance from said point to the center of the detector plate and the distance from the detector plate to the sample, either thin film, hollow solid part surface, a molten flow, etc. In the proposed equipment such angles are between 5 and 15 degrees. It is possible to decrease the maximum spreading angle by increasing the distance between the detector plate (10) and the sample (51) by extending with the addition of a flanged tube segment between the chamber (20) and the detector plate. (10) (not shown). This allows quantifying larger structures. The scattering pattern is linked to the morphological characteristics of said sample (51) to be analyzed, serving to interpret and elucidate its morphology.
[0072] Na construção do protótipo do presente equipamento detector (100) dê LALLS foram utilizados como elementos fotossensíveis (12), 90 fototransístores posicionados radialmente mais um (total 91) posicionado no centro da placa detectora usado para a centralização do feixe de luz laser e quantificação da luz transmitida não espalhada, que fornece a turbidez do sistema. No entanto, outros elementos fotossensíveis (12) podem ser usados, tais como fotodiodos ou um CCD. No caso do CCD, o detector (100) deve incluir também um conjunto de tentes para a focagem da iuz espalhada. In the construction of the prototype of the present detector equipment (100) and LALLS, 90 radially positioned phototransistors plus one (total 91) positioned in the center of the detector plate used for the centering of the laser beam were used as photosensitive elements (12). and quantification of the scattered transmitted light, which provides the system turbidity. However, other photosensitive elements (12) may be such as photodiodes or a CCD. In the case of the CCD, the detector 100 must also include a set of strands for focusing the scattered light.
[0073] A Figura 7 mostra a disposição dos 91 fototransfstores- (12) da placa detectora do Protótipo III do detector (100) de LALLS, formando raios (numerados de 1 a 9) defasados de 33,75° (270 8) um do outro e ocupando írês quadrantes (270% Essa disposição foi escolhida, pois exige a menor quantidade de elementos fotossensíveis (12), obtendo-se a maior quantidade de informação por área, ou seja, tendo maior resolução. Assumindo-se que existem pelo menos dois eixos de simetria ortogonais no padrão da Curva de Espalhamento 3D, é possível distribuir os raios de medição em três quadrantes e a informação coietada rebatida para cada um dos outros três quadrantes. Isto faz com que na projeção virtual os raios estejam distanciados de apenas 11 ,25° (90 8) um do outro, o que gera 321 pontos (91 reais e 230 virtuais). Tal arranjo físico permite, a partir de um número restrito de elementos fotossensíveis (12), quadruplicar virtualmente o número de pontos de leitura do mesmos. Figure 7 shows the arrangement of the 91 phototransmitters- (12) of the LALLS detector (100) Prototype III detector plate, forming radii (numbered 1 to 9) offset by 33.75 ° (270 8) a on the other and occupying three quadrants (270% This arrangement was chosen because it requires the least amount of photosensitive elements (12), obtaining the largest amount of information per area, ie, having the highest resolution. At least two orthogonal symmetry axes in the 3D Scatter Curve pattern, it is possible to distribute the measuring radii in three quadrants and the bounded information shifted to each of the other three quadrants. 11, 25 ° (908) each other, which generates 321 points (91 real and 230 virtual.) Such a physical arrangement allows, from a restricted number of photosensitive elements (12), to virtually quadruple the number of reading d the same.
[0074] A partir da linha de centro, ortogonal à placa detectora (10) e, considerando-se o centro da amostra (51), posicionada a 175 mm,, como ponto d referência, os fototransistores (12) de cada nível (de A até J), fixados na placa detectora (10), permitem a quantificação da intensidade de luz laser espalhada nos seguintes ângulos: A=3,25c, B~4,59°, C-5,92c, 0=7,26°, E=8,58¾, F=9,89°, 0=11 ,18°, H=12,47°, 1=13,74°, J=15,00°. From the center line, orthogonal to the detector plate (10) and, considering the center of the sample (51), positioned at 175 mm, as reference point, the phototransistors (12) of each level ( A to J), fixed to the detector plate (10), allow quantification of the intensity of scattered laser light at the following angles: A = 3.25 c , B ~ 4.59 °, C-5.92 c , 0 = 7.26 ° E = ¾ 8.58, F = 9.89 °, 0 11 = 18 °, H = 12.47 °, 13.74 ° = 1, J = 15.00 °.
[0075] O fototransístor centra! (12) por receber o feixe de iuz laser não espalhado e de alta intensidade deve ser protegido desta alta intensidade. Uma das formas de protegê-lo, aquela usada na construção do Protótipo III do equipamento detector óptico (100) de LALLS está mostrado na Figura 8. O fototransístor (12) central é encapsulado no fundo de um poço absorvente de luz formado por um pequeno cilindro oco (11) de aço inoxidável, de 3 mm de diâmetro interno por 10 mm de altura dentro do qual foi inserida uma lâmina metálica fina com um pequeno furo (pinhoJe) e por cima de!a uma camada de plasticina de cor negra. [0075] The phototransistor centers! (12) By receiving the non-scattered, high intensity laser beam, it should be protected from this high intensity. One way to protect it, the one used in the construction of Prototype III of LALLS Optical Detector Equipment (100) is shown in Figure 8. The central phototransistor (12) is encapsulated at the bottom of a light-absorbing well formed by a small hollow stainless steel cylinder (11) of 3 mm internal diameter by 10 mm high into which a Thin metal blade with a small hole (pineJe) and above it a layer of black plasticine.
[00763 A plasticina negra absorve fortemente a radiação do feixe de Suz laser incidente reduzindo a intensidade do dito feixe a níveis compatíveis com a capacidade de ieiíura de um fototransístor, permitindo a quantificação do dito feixe pelo fototransístor centrai, posicionado logo abaixo dela.  Black plasticine strongly absorbs radiation from the incident Suz laser beam by reducing the intensity of said beam to levels compatible with a phototransistor's beam capability, allowing quantification of said beam by the central phototransistor positioned just below it.
[0077] Desta forma i) evita-se a saturação do sinal pela incidência direta do intenso feixe de laser transmitido e não espalhado e, is) impede-se a reflexão lateral da luz ao incidir sobre a superfície do fototransístor central, e que seria detectada pe!os fototransístores vizinhos mais próximos, particularmente os referentes ao menor ângulo de espalhamento (A~3,25°), interferindo assim negativamente nos resultados, Thus (i) the signal saturation is avoided by the direct incidence of the intense transmitted and non-scattered laser beam, and (i) the lateral reflection of the light is prevented by focusing on the central phototransistor surface, which would be the nearest neighboring phototransistors, particularly those with the smallest scattering angle (A ~ 3.25 °), thus negatively affecting the results,
[0076] O fototransístor central é usado em duas funções; i) no alinhamento do feixe de laser e ii) para quantificar a intensidade do feixe transmitido e não espalhado ao atravessar a amostra (51 ), ou seja, mede a turbidez do meio.  The central phototransistor is used in two functions; (i) laser beam alignment and (ii) to quantify the intensity of the transmitted and non-scattered beam as it passes through the sample (51), ie it measures the turbidity of the medium.
[0079] A medida da turbidez também pode ser usada para calcular o tamanho médio de partícula da segunda fase dispersa na amostra, desde que sua concentração seja conhecida, resultado este que pode ser confrontado com a medida feita via espalhamento de luz.  Turbidity measurement can also be used to calculate the average particle size of the second dispersed phase in the sample, provided that its concentration is known, which result can be compared to the measurement made by light scattering.
[0080] Outra importância da medida de turbidez, no caso do uso do presente equipamento detector (100) de LALLS em uma extrusora é que esta medida possibilita a determinação da curva de distribuição de tempos de residência do polímero fundido durante o percurso do mesmo ao longo da extrusora. Another important feature of the turbidity measurement in the case of using the present LALLS detector equipment (100) in an extruder is that this measurement enables the determination of the residence time distribution curve of the molten polymer during its travel through the extruder. along the extruder.
Caixa de conversão e amplificação dos sinais (80)  Signal Conversion & Amplification Box (80)
[0081] A diminuta resposta elétrica de cada um dos múltiplos fototransístores (12) presentes na placa detectora {10} (Figura 6) com posicionamento radia! ilustrado na Figura 7 deve ser amplificada e convertida em sinal de voltagem através de múltiplos circuitos eletrônicos. The tiny electrical response of each of the multiple phototransistors (12) present on the detector plate {10} (Figure 6) with radiation positioning! shown in Figure 7 must be amplified and converted to voltage signal across multiple electronic circuits.
[0082] Tais múltiplos circuitos eletrônicos são instalados em uma caixa de conversão e amplificação dos sinais (80) (vide Figuras 4 e 6). No caso do uso do elemento fotossensível do tipo CGD, a caixa (80) deve conter também os circuitos eletrônicos responsáveis pela sua conversão analógico/digital. Nesta mesma caixa (80) está igualmente instalado o circuito eíetrônico usado para o controle automático da intensidade de iluminação dos LED's (42), elementos que iluminam a placa de nivelamento (40), que por sua vez é responsável pelo nivelamento do sinal de todos os fototransístores (12). Placa de conversão analógico/digital (A/D) (90) Such multiple electronic circuits are installed in a signal conversion and amplification box (80) (see Figures 4 and 6). In case of use of the CGD type photosensitive element, the box 80 must also contain the electronic circuits responsible for its analog / digital conversion. In this same box (80) is also installed the electronic circuit used for the automatic control of the lighting intensity of the LED's (42), elements that illuminate the leveling plate (40), which in turn is responsible for signal leveling of all the phototransistors (12). Analog / Digital (A / D) Conversion Board (90)
[0083] Cada circuito eíetrônico da caixa (80) produz um sinal de voltagem (Vout) proveniente de cada um dos fototransístores presentes na placa detectora (10) que é convertido por uma placa de conversão analógico/digital (AD/DA) (90) de múltiplos canais e a seguir enviado a um computador portátil (95). Há também um circuito dentro da caixa de conversão (80) (não representado) dedicado ao controle da intensidade luminosa para o sistema de nivelamento da placa luminosa (40), necessária no caso de múltiplos elementos. Ao ser executado o software correspondente, o computador (95) acoplado ao equipamento detector (100) envia um sinal via placa ÁD/DA (90) ao circuito eíetrônico na caixa (80)' que então altera a intensidade de luz emitida pelo conjunto de LED s (42) fixado na lateral da placa de nivelamento (40), mudando de forma discreta e escalonada a intensidade luminosa emitida peia placa de nivelamento (40). Sistema de nivelamento do sinal dos fototransístores ( 2) com placa de Iluminação homogénea (40) Each electronic box circuit 80 produces a voltage signal (Vout) from each of the phototransistors present on the detector board 10 which is converted by an analog / digital conversion board (AD / DA) (90). ) multichannel and then sent to a portable computer (95). There is also a circuit inside the conversion box 80 (not shown) dedicated to controlling the light intensity for the light plate leveling system 40 required in the case of multiple elements. When the corresponding software is executed, the computer (95) coupled to the detector equipment (100) sends a signal via the AD / DA board (90) to the electronic circuit in the box (80) ' which then alters the light intensity emitted by the array. LEDs (42) are fixed to the side of the leveling plate (40), discreetly and stepwise changing the light intensity emitted by the leveling plate (40). Phototransistor Signal Leveling System (2) with Homogeneous Lighting Plate (40)
[0084] Elementos fotossensíveis respondem de maneira particular e única ao estímulo luminoso. Assim diferentes fotoeíementos apresentam respostas que são um pouco diferentes entre si. No caso de utilizar-se um arranjo de elementos fotossensíveis discretos, suas respostas têm de ser normalizadas, ditas aqui niveladas, para que possam ser comparáveis entre si ponto a ponto. Além disso, a resposta de eada fotoelemento quase sempre não é linear com relação à variação da intensidade luminosa incidente sobre ele, devendo ser quantificado. Photosensitive elements respond in a unique and unique way to the light stimulus. Thus different photoefficiencies present answers that are slightly different from each other. In case of using a arrangement of discrete photosensitive elements, their responses have to be normalized, said level here, so that they can be comparable point to point. In addition, the photoelement response is almost always nonlinear with respect to the variation of the light intensity incident on it and should be quantified.
[0085] Assim torna-se indispensável o desenvolvimento e utilização de um sistema de nivelamento (ou normalização), visto que há uma variação intrínseca da sensibilidade de resposta de cada um deles. Logo, o sistema de nivelamento permite que todas as respostas dos fotodetectores estejam dentro de uma mesma escala, ou seja, normalizadas. Para isto, torna-se necessária construir um componente d hardware, e seu software:  Thus the development and use of a leveling (or normalization) system is indispensable, as there is an intrinsic variation in the response sensitivity of each of them. Thus, the leveling system allows all photodetector responses to be within the same range, ie normalized. For this, it is necessary to build a hardware component, and its software:
Hardware Hardware
[0086j Este consta de uma piaca de iluminação homogénea (40) que emite Suz homogénea sobre ioda a área da placa detectora (10), como mostrado na Figura 6.  This consists of a homogeneous illumination plate (40) which emits homogeneous Suz over all the area of the detector plate (10), as shown in Figure 6.
[0087] A placa de iluminação homogénea (40) consiste em uma placa transparente com um conjunto de LEDs (42) dispostos lado a íado posicionados na borda da mesma. Cada LED (42) emite luz de modo divergente sobre a lateral da dita placa transparente (40), através da qual a luz é transmitida e refletida (internamente) por toda sua extensão.  The homogeneous illumination plate (40) consists of a transparent plate with an array of LEDs (42) arranged side by side positioned on the edge thereof. Each LED (42) emits light divergently on the side of said transparent plate (40), through which light is transmitted and reflected (internally) over its entire length.
[0088] Uma das superfícies da placa (40), denominada face radiante, é dotada de uma textura que a torna translúcida deste lado; este é o lado por onde a luz advinda dos LEDs (42) irá sair da placa (40), ortogonalmente à mesma como mostrado pelo conjunto de setas (43) na Figura 6. Neste mesmo caminho foram empilhados três tipos de filmes plásticos (não representados) por onde a luz irá passa antes de deixa a placa de nivelamento (40): um primeiro filme dispersor, um filme prismático e um segundo filme dispersor. Todo esse conjunto possibilita que a luz emitida por fontes pontuais (LEDs) (42) seja dispersa e saia sob a forma de uma fonte plana de luz como mostra o conjunto de setas paralelas (43) saindo peia face radiante da placa de iluminação homogénea (40), One of the surfaces of the plate 40, called the radiant face, is provided with a texture which renders it translucent on this side; This is where the light from the LEDs (42) will come out of the plate (40), orthogonally to it as shown by the set of arrows (43) in Figure 6. In this same way three types of plastic films (not where the light will pass before it leaves the leveling plate 40: a first spreading film, a prismatic film and a second scattering film. All of this makes it possible for light emitted by point sources (LEDs) (42) to be scattered and exited as a single source. light plane as shown by the set of parallel arrows (43) exiting the radiant face of the homogeneous lighting plate (40),
Software para tratamento matemático Mathematical treatment software
(0089] Os LEDs (42) escolhidos emitem em faixa de comprimentos de onda estreita e tão próxima quanto possível, mas não necessariamente igual, ao comprimento cie onda da fonte de luz laser (71). A intensidade da luz emitida pelos LEDs deve variar discretamente em peio menos 10 intervalos pré-definidos por meio de um circuito eletrônico..específico presente na caixa (80) de conversão e amplificação de sinais. A ação do dito circuito deve ser totalmente automatizada, controlada pelo software. The LEDs chosen 42 emit in the narrow wavelength range and as close as possible, but not necessarily equal to, the wavelength of the laser light source 71. The intensity of the light emitted by the LEDs should vary. unobtrusively at least 10 predefined intervals through a circuit eletrônico..específico present in the housing (80) for conversion and signal amplification. the action of said circuit to be fully automated, controlled by software.
[0090] Este atua produzindo pelo menos 10 níveis de variação da intensidade luminosa representada peias setas paralelas (43) que iluminam os 90 fototransístores (12), a resposta de cada um deles é medida e os 900 sinais são salvos em um arquivo de dados do tipo matriz XY. Para cada fõtotransísto.r (12) é então gerada uma matriz de pares de pontos XY que é ajustada com uma curva exponencial do tipo:  This acts by producing at least 10 levels of variation of light intensity represented by parallel arrows (43) illuminating the 90 phototransistors (12), the response of each of them is measured and the 900 signals are saved in a data file. of array type XY. For each phototransist.r (12) then an array of XY point pairs is generated which is fitted with an exponential curve of the type:
Y=a.EXP(bX) (11 ) e seus coeficientes "a" e "b" quantificados. Tais parâmetros são então arquivados para serem usados durante a medida, quando então o sinal medido por cada fototranslstor (1.2) será convertido em sinal nivelado. Este procedimento constitui o tratamento matemático ou nivelamento dos sinais e remove o fator de resposta individualizada de cada fototransístor (12), produzindo sinais que podem ser quantitativamente comparados entre si.  Y = a.EXP (bX) (11) and its quantified coefficients "a" and "b". Such parameters are then archived for use during the measurement, when then the signal measured by each phototransmitter (1.2) will be converted to a level signal. This procedure constitutes the mathematical treatment or leveling of the signals and removes the individualized response factor of each phototransistor (12), producing signals that can be quantitatively compared with each other.
[0091 ] A Figura 9 mostra o efeito do nivelamento dos sinais no Protótipo IH do equipamento detector óptico (100) construído que tem uma placa detectora (10) composta por fototransístores. Esta figura compreende duas sequências de imagens com os sinais (a) não-nivelados e (b) após o tratamento matemático de nivelamento ou normalização. [0092] Sem o nivelamento, Figura 9(a), obtida a partir dos sinais dos fototransísíores sem tratamento matemático, a resposta de cada fototransístor (12) é particular e diferente dos demais, impedindo seu uso coletivo para formar a Curva de Espalhamento 30. Figure 9 shows the effect of signal leveling on Prototype IH of the built-in optical detector equipment (100) which has a detector plate (10) composed of phototransistors. This figure comprises two sequences of images with the (a) non-leveled signals and (b) after the leveling or normalization mathematical treatment. Without leveling, Figure 9 (a), obtained from the phototransistor signals without mathematical treatment, the response of each phototransistor (12) is particular and different from the others, preventing their collective use to form the Scattering Curve 30. .
[0093] Após o nivelamento dos sinais, Figura 9(b), obtido a partir do tratamento matemático dos sinais conforme descrito acima no presente relatório, a resposta de cada um dos fototransístores (12) à mesma variação discreta e conhecida da intensidade de iluminação se torna a mesma. Isto permite que a análise seja quantitativa, pois as respostas de cada fototransístor- (12) podem ser comparadas entre si,  After signal leveling, Figure 9 (b), obtained from the mathematical treatment of signals as described above in this report, the response of each of the phototransistors (12) to the same known discrete variation of illumination intensity becomes the same. This allows the analysis to be quantitative because the responses of each phototransistor (12) can be compared with each other,
[0094] Outro ponto importante é que a resposta de todos os fototransísíores (12) varia exponencialmente com a variação (conhecida e controlada) da intensidade luminosa imposta, mostrando a eficácia e necessidade deste tratamento matemático para o nivelamento dos sinais. Another important point is that the response of all phototransisors 12 varies exponentially with the variation (known and controlled) of the imposed light intensity, showing the efficacy and necessity of this mathematical treatment for signal leveling.
[0095] O sistema de nivelamento compreende portanto a placa de iluminação homogénea (40) e o tratamento matemático dos sinais emitido pelos fototransístores (12) efetuado por software embarcado ou não, como já descrito acima no presente relatório. The leveling system therefore comprises the homogeneous illumination plate 40 and the mathematical treatment of the signals emitted by the phototransistors 12 carried out by embedded software or not, as already described above in this report.
[0096] A descrição anterior se refere a software não embarcado. A seguir será descrita a possibilidade de obter o software embarcado, ainda em desenvolvimento pelos inventores do presente pedido.  [0096] The above description refers to non-embedded software. The following describes the possibility of obtaining embedded software, still under development by the inventors of the present application.
Sistema para embarcar o software de controle do LÂLLS (em. desenvolvimento)  System to embed LÂLLS control software (under development)
[0097] Na alternativa de obter o software embarcado se faz necessária construção de uma placa d controle contendo um circuito integrado, por exemplo, do tipo PIC (Programmabíe Integrated Circuit) , no qual reside o software embarcado responsável por toda a operação em tempo real do equipamento aqui descrito. Isto inclui, alinhamento do feixe de luz laser, nivelamento dos sinais de todos os fototransístores com sua aquisição e tratamento matemático, medida em tempo real da amostra com respectiva coieta do sinais de todos os fototransístores, o processamento matemático deste sinais, apresentação em tela de curvas e gráficos incluindo-se o padrão de espalhamento 3D e valores de interesse, como por exemplo tamanho médio de partícula, grau de orientação (anisotropia), etc. A interface de saída pode ser um display de LCD onde o sistema pode ser configurado e onde poderão ser apresentados os resultados de interesse. Este sistema de controle do detector LALLS pode incluir também uma porta de saída compatível com microcomputadores (USB, serial, paralela etc). In the alternative of obtaining the embedded software it is necessary to construct a control board containing an integrated circuit, for example of the type Program Integrated Circuit (PIC), in which the embedded software responsible for all real-time operation resides. of the equipment described herein. This includes laser beam alignment, signal leveling of all phototransistors with their acquisition and mathematical treatment, real time measurement of the sample with respective signal pick-up of all phototransistors, mathematical processing of these signals, screen display of curves and graphs including 3D scatter pattern and values of interest such as average size particle size, degree of orientation (anisotropy), etc. The output interface can be an LCD display where the system can be configured and where the results of interest can be displayed. This LALLS detector control system can also include a microcomputer compatible output port (USB, serial, parallel etc).
Estrutura rígida de suporte da fonte laser (60) Rigid laser source support frame (60)
[0G98] Dada a necessidade de que o feixe de laser incida ortogonalmente à amostra (não representada) e à placa detectora (10), cada parte do equipamento detector óptico (100) de LALLS deve permanecer imóvel. Dess forma, todas as partes componentes são afixadas sobre uma estrutura tubular de conexão (80, 62) rígida, metálica ou não, mostradas respectivamente nas Figuras 4 e 5.  [0G98] Given the need for the laser beam to strike the sample (not shown) and the detector plate (10) orthogonally, each part of the LALLS optical detector equipment (100) must remain motionless. Thus, all component parts are affixed to a rigid tubular connection structure (80, 62), metallic or not, shown respectively in Figures 4 and 5.
[0099] No caso do protótipo do equipamento (100) da invenção apresentado na Figura 4 e usado para a quantificação em tempo real da morfologia durante a extrusão, a dita estrutura (60) é composta por um tubo usinado em latão, com encaixes do tipo engate-rápido (não representados) para a fixação de maneira prática e rápida da dita estrutura (60) na matriz de extrusão (50).  In the case of the prototype equipment (100) of the invention shown in Figure 4 and used for real-time quantification of morphology during extrusion, said structure (60) is comprised of a brass machined tube with fittings of the quick coupler type (not shown) for fast and practical attachment of said structure (60) to the extrusion die (50).
[0100] Outras formas de suporte podem ser necessárias dependendo do tipo de análise a se realizado. Uma destas possíveis formas é apresentada na Figura 5. Neste caso o sistema esta desenhado para ser operado para a análise na temperatura ambiente ou pouco acima dela, por exemplo até 100°C de produtos acabados. Tais condições são típicas na caracterização de filmes poíiméricos extrudados ou soprados já solidificados, fibras poJiméricas extrudadas, frascos e garrafas sopradas, etc. Esta estrutura (82) também deve ser rígida e leve, feita por exemplo de alumínio ou suas ligas ou mesmo plástico injetado. Tal estrutura fixa a fonte de luz laser (71) diretamente á câmara escura cónica (20), de tal forma a manter o alinhamento do feixe de luz laser e da placa detectora (10). Este arranjo permite que amostras sólidas (51) possam ser posicionadas no caminho óptico do laser para serem analisadas. Como todo o sistema opera a temperaturas próximas à ambiente a câmara escura cónica (20) não necessita ser refrigerada e pode ser confeccionada em material plástico injetado. [0100] Other forms of support may be required depending on the type of analysis to be performed. One of these possible forms is shown in Figure 5. In this case the system is designed to be operated for analysis at or just above room temperature, for example up to 100 ° C of finished products. Such conditions are typical in the characterization of already solidified extruded or blown polymeric films, extruded polymeric fibers, blown bottles and bottles, etc. It is The frame (82) must also be rigid and light, made for example of aluminum or its alloys or even injected plastic. Such a structure fixes the laser light source (71) directly to the conical darkroom (20) so as to maintain alignment of the laser light beam and the detector plate (10). This arrangement allows solid samples (51) to be positioned in the laser optical path for analysis. Since the entire system operates at ambient temperatures, the conical darkroom 20 does not need to be refrigerated and can be made of injected plastic material.
Validação do equipamento detector óptico (100) de LÂL.LS proposto Em bancada  Validation of the proposed LÂL.LS optical detector equipment (100) On bench
[0101] Uma primeira validação do equipamento detector óptico (.100) de LALLS feita em bancada utilizou filmes plásticos de poliestireno (PS), um polímero essencialmente amorfo, com uma segunda fase cerâmica particulada dispersa de aiumina (AI2O3, a).  [0101] A first validation of the benchtop LALLS optical detector equipment (.100) used polystyrene (PS) plastic films, an essentially amorphous polymer, with a second dispersed particulate ceramic phase of aiumin (AI2O3, a).
[0102] Ditos filmes, especialmente desenvolvidos para esta finalidade, foram preparados através da dissolução de PS em clorofórmio, dispersão vigorosa da aiumina, evaporação do solvente e secagem do filme. Tal procedimento permite a obtenção de amostras-padrões com morfologia bem definida e conhecida onde o PS forma a fase matriz transparente com as partículas de aiumina com tamanho de partícula conhecidos formando a fase dispersa.  These films, specially developed for this purpose, were prepared by dissolving PS in chloroform, vigorously dispersing the ailine, evaporating the solvent and drying the film. Such a procedure allows for obtaining well-known and well-defined standard samples where PS forms the transparent matrix phase with the known particle size ayoline particles forming the dispersed phase.
[0103] O equipamento detector óptico (100) de LALLS foi testado em bancada, inserindo-se estas amostras-padrão no feixe de luz laser e variando de forma sistemática a concentração da fase dispersa de aiumina.  [0103] LALLS optical detector equipment (100) was bench-tested by inserting these standard samples into the laser light beam and systematically varying the concentration of the dispersed phase of aiumin.
[0104] Um requisito necessário para que o espalhamento de luz ocorra é que a(s) fase(s) dispersa(s) íenha(m) índice(s) de refração diferente(s) do material que compõe a matriz e que sua dimensão seja da ordem do comprimento de onda da luz iaser incidente. Tais condições são atendidas no sistema usado. [0104] A necessary requirement for light scattering to occur is that the scattered phase (s) have different refractive index (s) from the matrix material and its dimension is of the order of wavelength of light would be incident. Such conditions are met in the system used.
Análise qualitativa via Curva de Espalhamento 3D  Qualitative analysis via 3D Scatter Curve
[0105] A Figura 10 mostra as Curvas de Espalhamento 3D (em três dimensões) da variação na intensidade da luz espalhada (no eixo Z) em função do aumento da concentração de partículas de alumína AÍ2O3 (tamanho médio de partícula D50 = 0,58 pm) finamente dispersa em filmes sólidos de poliestireno. As concentrações utilizadas foram baixas e incrementais: 0,1 ; 0,3; 0,5; 0,7 e 1 ,0 % em massa de pó de alumína em poliestireno, A observação de tais curvas é indicada quando se requer uma análise qualitativa apenas. [0105] Figure 10 shows the 3D Scattering Curves (in three dimensions) of the variation in scattered light intensity (on the Z axis) as a function of increasing Al2 O3 alumina particle concentration (mean particle size D50 = 0.58 pm) finely dispersed in polystyrene solid films. The concentrations used were low and incremental: 0.1; 0.3; 0.5; 0.7 and 1.0% by weight of polystyrene alumina powder. Observation of such curves is indicated when qualitative analysis is required only.
[0106] A Curva de Espalhamento 3D é deslocada para maiores valores no eixo Z (toda a curva sobe) mostrando um aumento contínuo da intensidade da luz espalhada com o aumento da concentração da fase dispersa de alumína, Estas Curvas de Espalhamento 3D são aproximadamente circulares e se mantêm como tal com o aumento da concentração de aiumina, pois se trata de filmes com partículas aproximadamente esféricas e homogeneamente dispersas na matriz poíímérica, sem nenhuma orientação preferencial. O padrão circular da Curva de Espalhamento 3D se mantém constante independentemente da concentração das partículas. Isso demonstra a sensibilidade de análise qualitativa do equipamento detector óptico (100) de LALLS a pequenas variações na concentração e orientação da segunda fase em uma matriz essencialmente amorfa e seu potencial de uso no controle de qualidade em tempo real durante a análise de fundidos e produtos acabados de parede fina, ambos constituídos por compósitos polimérícos.  [0106] The 3D Scatter Curve shifts to higher values on the Z axis (the whole curve goes up) showing a continuous increase in scattered light intensity with increasing concentration of the scattered phase of alumina. These 3D Scatter Curves are approximately circular. and remain as such with increasing concentration of aiumin, since they are films with approximately spherical particles and homogeneously dispersed in the polymeric matrix, without any preferential orientation. The circular pattern of the 3D Scatter Curve remains constant regardless of particle concentration. This demonstrates the sensitivity of LALLS optical detector equipment (100) qualitative analysis to small variations in second phase concentration and orientation in an essentially amorphous matrix and its potential for use in real-time quality control during melt and product analysis. thin-walled materials, both made of polymer composites.
Análise quantitativa via Curva de Espalhamento de Mie simplificada [010?] As Curvas de Espalhamento 3D associadas a sistemas poiiméricos com partículas dispersas permitem, segundo os modelos de espalhamento da luz, fazer uma análise quantitativa, por exemplo, estimar o diâmetro médio das partículas contidas nas amostras. Quantitative analysis via simplified Mie Scatter Curve [010?] 3D Scatter Curves associated with dispersed particle polymeric systems allow, according to light scattering, make a quantitative analysis, for example, estimate the average diameter of the particles contained in the samples.
[0108] Para tanto é mostrado o gráfico da Figura 11 , que é uma das possíveis formas de apresentação em tela e em tempo real (ín-Íine) do comportamento quantitativo do meio em termos do tamanho médio de partícula da segunda fase dispersa. Neste gráfico é feita uma primeira forma de análise quantitativa dos dados apresentados na Figura 10 mostrando os perfis de espalhamento de luz de filmes de poliestireno PS contendo partículas de alumina AI2O3 dispersas com diâmetro médio (D50) de 0,58 pm, sob diferentes concentrações percentuais em massa, como mostrado. Para referência também são mostradas as curvas calculadas pelo modelo de espalhamento de Mie destas partículas esféricas com diâmetros únicos e fixos de 0,5 e 1 ,0 mícron. Os pontos experimentais obtidos em tempo real se posicionam entre as duas curvas de referência, independentemente da sua concentração, indicando que o tamanho médio das partículas presentes na amostra está entre estes dois limites, o que concorda com o valor estimado por outras técnicas, mostrando a eficiência quantitativa do equipamento. To this end, the graph shown in Figure 11 is shown, which is one of the possible forms of real-time (ínin) screen presentation of the quantitative behavior of the medium in terms of the mean particle size of the second dispersed phase. In this graph a first form of quantitative analysis of the data presented in Figure 10 is shown showing the light scattering profiles of PS polystyrene films containing 0.58 pm average diameter (D50) dispersed alumina particles under different percentage concentrations. in bulk, as shown. For reference also shown are the curves calculated by the Mie scattering model of these spherical particles with single and fixed diameters of 0.5 and 1.0 microns. The experimental points obtained in real time are positioned between the two reference curves, regardless of their concentration, indicating that the average particle size present in the sample is between these two limits, which agrees with the value estimated by other techniques, showing the quantitative efficiency of the equipment.
[0 09] Essa estimativa condiz com a caracterização off-Hne tradicional realizada através do equipamento comercial utilizado como controle, no qual foi medido o diâmetro mediano destas partículas e obteve-se 0,58 pm. [0 09] This estimate is consistent with the traditional off-Hne characterization performed using commercial control equipment, which measured the median diameter of these particles to 0.58 pm.
[0110] Existem, naturalmente, diferenças entre os pontos medidos e a forma das curvas calculadas, pois as partículas reais são poiidispersas e não necessariamente esféricas e o modelo teórico considera um sistema monodísperso de esferas rígidas, ou seja, todas as partículas são esféricas e tem o mesmo diâmetro. Os pontos experimentais são, portanto, o resultado da superposição de diversos perfis de espalhamento, ponderadamente de acordo com a fração volumétrica de cada fração de tamanho de partícula. There are, of course, differences between the measured points and the shape of the calculated curves, since the actual particles are polydisperse and not necessarily spherical and the theoretical model considers a monodisperse system of rigid spheres, ie all particles are spherical and It has the same diameter. Experimental points are therefore the result of overlapping various scattering profiles, weighted according to the volumetric fraction of each particle size fraction.
[011 ] A Figura 12 apresenta outro passo na análise quantitativa dos dados da Figura 1 1 onde os perfis individuais para cada concentração foram substituídos peio perfil médio de espalhamento calculado a partir da média das intensidades espalhadas em cada ângulo e concentração. Isto é válido pois o perfil de espalhamento, dentre os limites de detecção do equipamento (a ser discutido mais á frente na Figura 18), é independente da concentração da fase dispersa. Neste caso, tem-se uma melhor visualização dos pontos que se posicionam entre os dois limites formados pelas curvas teóricas calculadas segundo Mie. A estes pontos experimentais pode ser ajustada uma reta com parâmetros Figure 12 presents another step in the quantitative analysis of the data in Figure 11 where the individual profiles for each concentration were replaced by the average scattering profile calculated from the average of the scattered intensities at each angle and concentration. This is valid because the spreading profile, within the detection limits of the equipment (to be discussed later in Figure 18), is independent of the dispersed phase concentration. In this case, we have a better visualization of the points that are positioned between the two limits formed by the theoretical curves calculated according to Mie. To these experimental points can be fitted a line with parameters
Y = -0,00436 * x + 1,167 (12)  Y = -0.00436 * x + 1.167 (12)
[0112] Tais parâmetros são usados para a determinação quantitativa do diâmetro médio de partícula da alumina, produzindo valor de 0,80 microns muito próximo do valor medido por outros meios que é de 0,58 microns. [0112] Such parameters are used for the quantitative determination of the average alumina particle diameter, yielding a value of 0.80 microns very close to the value measured by other means which is 0.58 microns.
[0113] A Figura 13 mostra uma proposta possível de simplificação do uso dos Perfis de Espalhamento Normalizados calculados a partir da teoria de Mie. Isto é feito ajustando~se retas a tais perfis calculados para os diferentes tamanhos de partícula. Observou-se que quando os perfis são normalizados, fazendo-se a intensidade máxima calculada como um valor unitário, tais perfis pouco mudam quando os materiais do meio e da fase dispersa são mudados para tamanhos de partículas até 2 microns. A partir deste valor alguma diferença é observada. Para efeito de simplificação assumiu-se aqui um comportamento médio igual para todos os possíveis sistemas, comportamento médio este que poderia ser representado simplificadamente por retas com mesmo valor de Intercepto fixo e igual para todas as retas de 1 ,167, valor já previamente observado no ajuste dos dados da Figura 12. [0113] Figure 13 shows a possible proposal for simplifying the use of Normalized Spread Profiles calculated from Mie's theory. This is done by fitting straight lines to such calculated profiles for the different particle sizes. It has been observed that when the profiles are normalized to the maximum intensity calculated as a unit value, such profiles change little when the medium and dispersed phase materials are changed to particle sizes up to 2 microns. From this value some difference is observed. For the sake of simplification, we assumed here an equal average behavior for all possible systems, which average behavior could be simplified represented by lines with the same fixed Intercept value and equal for all lines of 1, 167, a value previously observed in data adjustment of Figure 12.
[0114] Para a determinação da relação inclinação das retas ajustadas e. tamanho de partícula construiu-se o gráfico da Figura 14. Neía ê mostrado a variação da inclinação das retas ajustadas aos Perfis de Espalhamento Normalizados calculados peio modelo de Mie para qualquer par meio/fase dispersa em função do tamanho médio de partícula da fase dispersa. A inclinação fornece a relação: [0114] For determining the slope ratio of the adjusted lines and. Particle size was plotted in Figure 14. The variation of the slope of the lines adjusted to the Scattering Profiles is shown. Normalized by the Mie model for any middle / dispersed phase pair as a function of the average dispersed phase particle size. The slope provides the ratio:
Inclinação =—0,054 * Diâmetro (μτή) (13) [0115] Assim conhecendo-se a inclinação da reta ajustada aos pontos experimentais medido em tempo reaí é possível estimar o diâmetro médio das partículas dispersas no meio através da aplicação da relação inversa da Equação 13, ou seja:  Slope = —0.054 * Diameter (μτή) (13) [0115] Thus knowing the slope of the straight line adjusted to the experimental points measured in real time, it is possible to estimate the mean diameter of the dispersed particles in the medium by applying the inverse relation of the equation. 13, ie:
Diâmetro (μηί) = -18,5 * Inclinação (14  Diameter (μηί) = -18.5 * Inclination (14
[0116] A Figura 15 mostra o procedimento para a análise quantitativa do perfil de espalhamento apresentado pela amostra, seguindo o método aqui proposto utilizando-se a simplificação do modelo de Mie. Nela as curvas normalizadas de Mie são substituídas por retas com intercepto comum (= 1 ,167) e inclinação dependente do tamanho médio de partícula (Diâmetro (em pm) ~ - 8,5*!nclinação) Figure 15 shows the procedure for the quantitative analysis of the spreading profile presented by the sample, following the method proposed here using the simplification of the Mie model. Here the normalized Mie curves are replaced by lines with a common intercept (= 1, 167) and slope dependent on average particle size (Diameter (in pm) ~ - 8.5 * inclination)
[0117] A intensidade de luz laser espalhada foi medida nos ângulos: 13=4,59°, 05,92°, 0=7,26°, E=8,58°, F=.9,89° e 6=11 ,18°, convertida em intensidade normalizada fixando o mais intenso, que é primeiro ponto relativo ao menor ângulo (B=4,59°) com valor igual a unidade. Os demais pontos são então normalizados e incluídos na Figura 5, formando a curva com pontos quadrados cheios,  The intensity of scattered laser light was measured at the angles: 13 = 4.59 °, 05.92 °, 0 = 7.26 °, E = 8.58 °, F = .9.89 ° and 6 = 11, 18 °, converted to normalized intensity by setting the most intense, which is the first point relative to the smallest angle (B = 4.59 °) with a value equal to unity. The other points are then normalized and included in Figure 5, forming the curve with full square points,
[0118] A partir deste conjunto de pontos uma reta é ajustada e sua inclinação medida, de modo que aplicando-se a Equação 14 é possível estimar o tamanho médio de partícula. No caso mostrado na Figura a inclinação é de -0,14 e o diâmetro calcuíado é de 2,6 pm, muito próximo do valor obtido por outros meios que é D50 = 2,38 pm.  From this set of points a line is adjusted and its slope measured so that by applying Equation 14 it is possible to estimate the average particle size. In the case shown in the Figure the slope is -0.14 and the calculated diameter is 2.6 pm, very close to the value obtained by other means which is D50 = 2.38 pm.
[0119] Outra forma de apresentação vísua! é aquela, também mostrada na Figura 15, onde os pontos experimentais (quadrados pretos cheios) são transladados mantendo-se os seus mesmos ângulos de leitura, mesma inclinação e definindo-se o intercepto em 1 ,167, como já anteriormente mencionado. Este deslocamento posiciona os ponto entre as retas simuladas (circules, vazios) que representam o comportamento de partículas únicas de 2 pm e 3 pm, permitindo uma avaliação visual rápida. [0119] Another form of lively presentation! is that, also shown in Figure 15, where the experimental points (full black squares) are translated by maintaining their same reading angles, same inclination and setting the intercept at 1,167 as previously mentioned. This displacement positions the points between simulated lines (circles, voids) that represent the behavior of single 2 pm and 3 pm particles, allowing for rapid visual assessment.
Orau de anisotropia Orau's anisotropy
[01203 Sistemas isotrópicos são sistemas que apresentam a mesma propriedade em qualquer direção que ela seja medida. Por outro lado se o valor da propriedade variar com a direção da medida então o sistema é dito anísotrópico ou que apresenta anisotropia. A anisotropia pode ser quantificada sendo normalmente um número fracionário entre zero e 1 (um), quanto maior e mais próximo de 1 maior a anisotropia. Partículas alongadas (por exemplo fibras) com razão de aspecto maior que 1. fases e/ou agregados alongados, orientação destas estruturas em uma direção preferenciai são exemplos de sistemas com anisotropia. Como várias propriedades são afetadas pela orientação destas estruturas então se torna necessário conhecer sua existência e quantificar o grau de anisotropia.  [01203 Isotropic systems are systems that have the same property in any direction it is measured. On the other hand if the property value varies with the direction of measurement then the system is said to be anisotropic or anisotropic. Anisotropy can be quantified and is usually a fractional number between zero and 1 (one), the larger and closer to 1 the greater the anisotropy. Elongated particles (e.g. fibers) with aspect ratio greater than 1. elongated phases and / or aggregates, orientation of these structures in a preferred direction are examples of anisotropy systems. As various properties are affected by the orientation of these structures then it becomes necessary to know their existence and to quantify the degree of anisotropy.
[01.2 1 Através da análise quantitativa do espalhamento de luz a baixos ângulos é possível quantificar o grau de orientação de estruturas dispersas na matriz polimérica, seja na forma de partículas alongadas dispersas, fases políméricas orientadas, etc. [01.2 1 By quantitative analysis of light scattering at low angles, it is possible to quantify the degree of orientation of scattered structures in the polymer matrix, whether in the form of scattered elongated particles, oriented polymeric phases, etc.
[0122] O grau de anisotropia de um sistema pode ser calculado através das equações 15 a 17 abaixo:  [0122] The degree of anisotropy of a system can be calculated from equations 15 to 17 below:
Anisotropia (15)Anisotropy (15)
Figure imgf000051_0001
Figure imgf000051_0001
&  &
sen - (16)  sen - (16)
A 2
Figure imgf000052_0001
onde ςι: yetor.de espalhamento, qx: componente x do vetor de espalhamento, qy: componente y do vetor de espalhamento, /: intensidade luminosa, n: indice de refração da partícula, Á: comprimento de onda do laser, Θ: ângulo de espalhamento, ί(θ): intensidade espalhada no ângulo θ, l& intensidade incidente,
A 2
Figure imgf000052_0001
where ςι: yetor.de scattering, qx: component x of the scattering vector, qy: y component of the scattering vector, /: light intensity, n: particle refractive index, Á: laser wavelength, Θ: angle scattering, ί (θ): scattered intensity at angle θ, l & incident intensity,
[0123] A partir da Curva de Espalhamento 3D o sistema de gerenciamento calcula em tempo real o valor do grau de anisotropia e o apresenta em tela, na forma de um número ou em gráficos de controle. O operador pode então tomar ação corretiva. O sistema também pode trabalhar de forma fechada, retroaíimentando esta informação automaticamente, alterando as condições de operação com intenção de restaurar o grau de anisotropia previamente estipulado.  [0123] From the 3D Scatter Curve the management system calculates the value of the degree of anisotropy in real time and displays it on screen, in the form of a number or in control graphs. The operator can then take corrective action. The system can also work in a closed manner, automatically feedback this information, changing the operating conditions with the intention of restoring the previously stipulated anisotropy degree.
[0-124] O resultado deste ensaio demonstra o potencial do equipamento detector óptico (100) de LALLS da invenção na caracterização em tempo reai do tamanho de partículas ou do estado de agregação destas.  [0-124] The result of this assay demonstrates the potential of the LALLS optical detector equipment (100) of the invention in the real time characterization of particle size or aggregation state.
Análise quantitativa de filmes poliméricos mono-oríentados Quantitative analysis of mono-orientated polymeric films
[0125] Uma segunda forma de validação em bancada empregou filmes de blendas de polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno linear de baixa densidade (LLDPE), os filmes sendo orientados por estiramento a quente,  [0125] A second form of bench validation employed high density polyethylene (HDPE) and low density linear polyethylene (LLDPE) blend films, the films being hot drawn oriented,
[0126] Tais polímeros são semicristalinos e o efeito do estiramento imposto no filme sobre a orientação da fase cristalina foi analisado. Os filmes foram obtidos por extrusão-sopro e em seguida estirados a quente em rolos de iaminação em diferentes nívei de puxamento: 2, 3, 4, 5 e 6 vezes o comprimento inicial. Tal procedimento força a rotação e reorientação dos cristais dispersos na matriz amorfa aumentando seu grau de orientação cristalina ao longo da direção de máquina (machtne dí ction ou MD) produzindo fifmes mono-orientados chamados de MDO (Machine Directíon Oriented fílms). Such polymers are semicrystalline and the effect of stretch imposed on the film on the orientation of the crystalline phase was analyzed. The films were obtained by extrusion-blowing and then hot-drawn in a roll-forming at different pull levels: 2, 3, 4, 5 and 6 times the initial length. Such a procedure forces the rotation and reorientation of the dispersed crystals in the amorphous matrix increasing their degree of crystalline orientation along the machine direction (machtne di ction or MD). producing single-oriented fifmes called Machine Direction Oriented Film (MDO).
[0127] A Figura 16 mostra uma sequência de Curvas de Espalhamento 3D obtidas em tempo real (in-Iíne com o aumento do grau de estiramento e, portanto da orientação cristalina de tais filmes sólido mono-orientados da bienda HDPE/LLDPE.  Figure 16 shows a sequence of real-time 3D Scatter Curves (in-line with increasing degree of stretching and therefore of the crystalline orientation of such HDPE / LLDPE bend mono-oriented solid films.
[0128] Inicialmente a baixos graus de estiramento e portanto baixos níveis de orientação cristalina as Curvas de Espalhamento 3D mostram um padrão circular, homogéneo e simétrico em todas as direções. Com o aumento do grau de estiramento e o consequente aumento do nível de orientação cristalina tem-se a transformação deste padrão de espalhamento circular para um padrão de espalhamento alongado que é tanto mais característico (alongado) em estruturas mono-orientadas, quanto maior for o grau dê estiramento/orientação. No sistema utilizado para esta validação o padrão da Curva de Espalhamento 3D muda radicalmente a partir da razão de estiramento 4x, de circular para alongado.  Initially at low degrees of stretching and therefore low levels of crystalline orientation the 3D Scatter Curves show a circular, homogeneous and symmetrical pattern in all directions. With the increase of the degree of stretching and the consequent increase of the level of crystalline orientation, this circular scattering pattern is transformed into an elongated scattering pattern that is more characteristic (elongated) in mono-oriented structures, the larger the amount degree of stretch / orientation. In the system used for this validation the 3D Scatter Curve pattern changes radically from the 4x stretch ratio from circular to elongated.
[0129] Pelos resultados, nota-se claramente que, com o aumento incremental do estiramento a morfologia da fase cristalina sofre reorientação, a qual se torna mais pronunciada a partir do nível de estiramento de 4X. A partir de 4X, a morfologia pouco se altera com os estiramentos adicionais, ou seja, o grau de orientação revela um comportamento assíntótico. O operador da linha de extrusão a sopro com mono-orieníação pode então decidir o grau de orientação a ser imposto no filme sendo produzido não pelo grau de estiramento mas sim pelo seu real efeito na orientação do filme, revelado pelo método de análise LALLS ín-!ine aqui proposto. Isso mostra a sensibilidade do detector de LALLS da invenção também a mudanças na orientação da fase cristalina em sistemas semicristalinos, tais como polímeros e biendas poliméricas.  From the results, it is clearly noted that with the incremental stretching increase the crystalline phase morphology undergoes reorientation which becomes more pronounced from the 4X level of stretching. From 4X onwards, the morphology changes little with additional stretches, ie the degree of orientation reveals asymptotic behavior. The mono-orienation blow extrusion line operator can then decide the degree of orientation to be imposed on the film being produced not by the degree of stretching but by its actual effect on the orientation of the film, revealed by the LALLS method of analysis. ! ine proposed here. This shows the sensitivity of the LALLS detector of the invention also to changes in crystalline phase orientation in semicrystalline systems such as polymers and polymeric bends.
Intervalo cie operacionalidade dos fototransísíores [0130] Para que as Curvas de Espalhamento 3D possam ser analisadas de forma -quantitativa é necessário que o nível de intensidade luminosa medida por cada um dos 90 fototransístõres esteja dentro do intervalo de iluminação LÍN .SN definido durante o nivelamento dito nível sendo feito pela placa de iluminação homogénea para nivelamento. Operational range of phototransisors In order for the 3D Scatter Curves to be quantitatively analyzed, it is necessary that the level of light intensity measured by each of the 90 phototransistors be within the illumination range LIN .SN defined during the leveling of that level being made by the homogeneous lighting plate for leveling.
[0131] A Figura 17 ilustra um exemplo de gráfico com a resposta de seis (6) fototransístõres (12), posicionados de C até H do raio 1 (ver codificação na . Figura 7) durante a obtenção das Curvas de Espalhamento 3D apresentados na Figura 16, onde são usados filmes sólidos d blendas de HDPE/LDPE com diferentes níveis de mono-oríentação. Outros conjuntos de fototransístõres (12) poderiam ser analisados, aumentando a confiabilidade das medidas. Neste gráfico são marcados os limites inferiores de nivelamento (LIN) e o limite superior de nivelamento (LSN) para comparação direta. Os sinais de cada fototransístor (12) devem ficar todos dentro de tais limites, permitindo assim que as Curvas de Espalhamento 3D da amostra a ser analisada possam ser interpretadas de forma quantitativa.  Figure 17 illustrates an example of the response graph of six (6) phototransistors (12) positioned from C to H of radius 1 (see coding in. Figure 7) during obtaining the 3D Scatter Curves shown in Figure 1. Figure 16, where HDPE / LDPE blended solid films with different monoorientation levels are used. Other phototransistor sets (12) could be analyzed, increasing the reliability of the measurements. In this graph the lower leveling limits (LIN) and the upper leveling level (LSN) are marked for direct comparison. The signals from each phototransistor (12) must all be within such limits, thus allowing the 3D Scatter Curves of the sample to be analyzed to be interpreted quantitatively.
[0132] Uma das forma de ajustar o sinal dos fototransístõres (12) para caírem dento de tais limites de leitura utiliza o Controle de intensidade do laser, já descrito anteriormente. Para que a resposta dos fototransístõres esteja em sua faixa útil de leitura é necessário que a intensidade de luz espalhada que os atinje esteja entre um mínimo que não seja afetado pelo ruído LIN e um máximo que não sature sua resposta LSN. Para tanto gita-s o filtro polarizador até uma posição tal que a maior parte dos sinais caía dentro dos limites mencionados, [0132] One way of adjusting the phototransistor signal (12) to fall within such reading limits uses the Laser Intensity Control described above. In order for the phototransistor response to be within its readable range it is necessary that the scattered light intensity reaching them be between a minimum that is not affected by the LIN noise and a maximum that does not saturate their LSN response. To do so, the polarizing filter is shaken to such a position that most of the signals fall within the limits mentioned,
Efeito da orientação no espalhamento Effect of scatter orientation
[0 33] A Figura 18 mostra a Curva de Espalhamento 3D de uma única fibra de politereftaiato de etileno (PET) medido em duas direções perpendiculares. Eia mostra o intenso espalhamento de luz laser devido à grande orientação das fases amorfas e cristalinas presentes na fibra e orientadas na direção de puxamento í.e. longitudinal da fibra. O intenso espalhamento se dá na direção perpendicular à orientação longitudinal da fibra. [0 33] Figure 18 shows the 3D Scatter Curve of a single Ethylene Polyerephthate (PET) fiber measured in two perpendicular directions. Eia shows the intense scattering of laser light due to the large orientation of the amorphous and crystalline phases present in the fiber and oriented in the pulling direction i.e. fiber length. The intense scattering occurs in the direction perpendicular to the longitudinal orientation of the fiber.
Análise quantitativa durante o processo de extrusão  Quantitative analysis during the extrusion process
[0134] O equipamento detector óptico {100} de LALLS foi testado em tempo real durante o processo de extrusão de sistemas polifásicos fundidos, a fim de avaliar duas condições da fase dispersa: (i) uma morfologia estável, a partir do compósito polimérico poliestireno/alumina (diâmetro médio Dso = 2,38 μητ) e (li) uma morfologia variável, a partir de misturas poliméricas poliestirenQ/poliprapileno (PS/PP). LALLS {100} optical detector equipment has been tested in real time during the extrusion process of fused polyphase systems to evaluate two dispersed phase conditions: (i) a stable morphology from the polystyrene polymer composite / alumina (mean diameter Dso = 2.38 μητ) and (li) a variable morphology from polystyrene / polyprapylene (PS / PP) polymer mixtures.
[0135] Para estes ensaios, foi utilizado fluxo de PS com fase dispersa com concentração transiente, adicionando-se sob a forma de pulsos a segunda fase, seja alumina particulada seja grãos de polipropiieno PP.  For these tests, transiently dispersed phase PS flux was used, with the second phase being added as pulses, either particulate alumina or PP polypropylene grains.
[0138] O pulso de alumina consistiu em 0, 1 g de um concentrado sólido {masterbatch) de 16,67% em peso, preparado através da dissolução de PS em clorofórmio, dispersão da alumina e posterior evaporação do solvente. O PP foi adicionado sob a form de grãos (peiteis), cuja massa total foi de 0, 15 g. Os parâmetros de processo foram mantidos constantes: um perfil de rosca constante com alguns elementos de alaxagem KB45, à taxa de alimentação de 2 kg/h e à rotação de 75 rpm. Foram empregadas as temperaturas de 200°C para a dispersão de alumina e 220°C para a dispersão de PP, exceto na zona de alimentação onde foi mantida a temperatura de 180°C, para evitar aglomeração do polímero e bloqueio da alimentação. The alumina pulse consisted of 0.1 g of a 16.67% by weight masterbatch prepared by dissolving PS in chloroform, dispersing the alumina and further evaporating the solvent. PP was added in the form of grains (peites), whose total mass was 0.15 g. The process parameters were kept constant: a constant thread profile with some KB45 screw elements at a feed rate of 2 kg / h and a rotation of 75 rpm. Temperatures of 200 ° C for alumina dispersion and 220 ° C for PP dispersion were used, except in the feed zone where the temperature was maintained at 180 ° C to avoid polymer agglomeration and feed blockage.
[0137] As Figuras 19 e 20 mostram a variação na intensidade da luz laser espalhada (eixo Z) formando o padrão de espalhamento com o decorrer do tempo, durante a passagem peio detector óptico de LALLS (100) do pulso de partículas de alumina e de PP, respectivamente, durante a extrusão de PS. Este período de tempo entre a introdução do pulso na zona de alimentação da extrusora e sua completa saída após passar peio detector posicionado na saída da extrusora é conhecido por Distribuição de Tempos de Residência DTR. Figures 19 and 20 show the variation in the intensity of the scattered laser light (Z axis) forming the scattering pattern over time as the LALLS (100) optical detector passes through the pulse of alumina particles and of PP, respectively, during PS extrusion. This period of time between the introduction of the pulse in the The extruder feed and its complete output after passing through the detector positioned at the extruder outlet is known as DTR Residence Time Distribution.
[0138] Noía-se que a intensidade da luz espalhada é jndetectável até aproximadamente 19Gs, conhecido por tempo de indução, período onde a fase dispersa ainda se encontra dentro da extrusora e não atingiu o dito detector LALLS. A partir deste tempo a concentração das partículas aumenta e por conseguinte a intensidad de luz espalhada até alcançar um máximo após aproximadamente 280s.  It is noted that the intensity of the scattered light is undetectable up to approximately 19Gs, known as induction time, period where the scattered phase is still inside the extruder and has not reached said LALLS detector. From this time the particle concentration increases and therefore the scattered light intensity reaches a maximum after approximately 280s.
[0139] A intensidade da luz espalhada captada pelo dito detector decresce lentamente até que 800s depois do inicio do experimento ela se torna insignificante, definindo o tempo máximo de residência; e voltaria a ser nula novamente após um tempo teoricamente infinito.  [0139] The intensity of the scattered light captured by said detector slowly decreases until 800s after the start of the experiment it becomes insignificant, defining the maximum residence time; and would be null again after a theoretically infinite time.
[0140] Da mesma form como nos filmes sólidos, a intensidade do espalhamento é proporcionalmente maior com o aumento da concentração da fase espalhadora. Nota~se que o padrão da Curva de Espalhamento 30 mantém-se com uma forma circular durante a passagem do partículado cerâmico, pois a forma deste partículado é aproximadamente esférica e não orientado nas condições a que foi submetida. [0140] As with solid films, the scattering intensity is proportionally higher with increasing scattering phase concentration. Note that the pattern of the Scattering Curve 30 remains circular in shape during the passage of the ceramic particle, as the particle shape is approximately spherical and not oriented under the conditions to which it was subjected.
[0141] Partículas esféricas e bem dispersas produzem a mesma intensidade de espalhamento em todas as díreções presentes no cone de espalhamento a um ângulo fixo. isto produz uma Curva de Espalhamento 3D simétrica com relação ao eixo Z, que é circular quando visto em uma imagem em três dimensões (3D).  Well-dispersed spherical particles produce the same scattering intensity at all of the scattering cone present at a fixed angle. This produces a symmetric 3D Spread Curve with respect to the Z axis, which is circular when viewed in a three dimensional (3D) image.
[0142] Este padrão circular em 3D pode ser visto na Figura 19, e é característico de uma dispersão de partículas esféricas rígidas, como esperado para a dispersão de partículas de aíumina em uma matriz de PS.  [0142] This circular 3D pattern can be seen in Figure 19, and is characteristic of a rigid spherical particle dispersion, as expected for the dispersion of alumina particles in a PS matrix.
[0143] A Figura 20 mostra a variação do padrão da Curva de Espalhamento 3D de forma quantitativa através da intensidade da luz espalhada devido à passagem da segunda fase de PP durante a extrusão de PS. [0143] Figure 20 shows the variation of the 3D Scatter Curve pattern quantitatively by light intensity. due to the passage of the second phase of PP during PS extrusion.
[QÍ44] O mesmo procedimento experimental usado para a obtenção da Figura 19 é também aqui usado para estudar a dispersão de um pulso de PP em um fluxo de PS amolecido. Assim uma quantidade fixa e definida d PP foi adicionada, na forma de um pulso, na zona de alimentação da extrusora. Este pu!so é carregado pelo fluxo de PS por iodo o comprimento da extrusora. São necessários 250s para que a fase dispersa de PP atinja o detector de LALLS, posicionado na saída da extrusora. Isto é visto pelo aumento da intensidade (eixo Z) do padrão de espalhamento a partir deste tempo.  The same experimental procedure used to obtain Figure 19 is also used herein to study the dispersion of a PP pulse in a softened PS stream. Thus a fixed and defined amount of PP was added, in the form of a pulse, in the extruder feed zone. This shaft is carried by the PS flow per iodine the length of the extruder. It takes 250s for the dispersed phase of PP to reach the LALLS detector positioned at the extruder outlet. This is seen by increasing the intensity (Z axis) of the scatter pattern from this time.
[0145] Com o passar do tempo a quantidade de PP aumenta e isto é visto pelo contínuo aumento da intensidade da Curva de Espalhamento 3D até atingir seu máximo a aproximadament 300s após o lançamento do pulso, indicando a máxima concentração de partícuias espalhadoras. A partir deste tempo a concentração de PP reduz e da mesma forma a intensidade da Curva de Espalhamento 3D, revelando um padrão de espalhamento alongado, típico de partículas de alta razão de aspecto com geometrias elipsoidais ou fibriiares. As ultimas frações de fase dispersa deixam a extrusora após aproximadamente 1200s.  [0145] Over time the amount of PP increases and this is seen by the continually increasing intensity of the 3D Scattering Curve to its maximum at approximately 300s after pulse release, indicating the maximum concentration of scattering particles. From this time on the PP concentration reduces the 3D Scatter Curve intensity similarly, revealing an elongated scattering pattern, typical of high aspect ratio particles with ellipsoidal or fibrous geometries. The last dispersed phase fractions leave the extruder after approximately 1200s.
[0146J Diferente dos resultados obtidos com o particuiado de aiumina (Figura 19), agora, tendo como segunda fase dispersa um polímero, tem-se uma morfologia instável, que muda com a temperatura e tensões às quais é submetida. Durante a passagem das partículas de PP, o padrão de espalhamento muda de acordo com a forma dessas partículas.  Unlike the results obtained with the aiumin particulate (Figure 19), now, having as a second dispersed phase a polymer, has an unstable morphology, which changes with the temperature and stresses to which it is subjected. During the passage of the PP particles, the scattering pattern changes according to the shape of these particles.
[0147] Partícuias esféricas produzem uma Curva de Espalhamento 3D com padrão circular, como já citado no caso das partículas ou aglomerados de partículas de aiumina. [0148] Partículas elipsoidais ou alongadas orientadas em uma dada direção, normalmente a de extrusão ou estiramento devido à presença de tensões cisalhantes, geram uma Curva de Espalhamento 3D com padrão alongado, posicionado na direção perpendicular á orientação destas, i.e. perpendicular ao fluxo ou direção de máquina (MD). Esse alongamento na Curva de Espalhamento 30 torna-se mais intenso à medida que a razão de aspecto das partículas aumenta, resultando em uma crista quando as partículas são fibriíares. [0147] Spherical particles produce a circular pattern 3D Scatter Curve, as already mentioned for the particles or agglomerates of aiumin particles. Ellipsoidal or elongated particles oriented in a given direction, usually that of extrusion or stretching due to the presence of shear stresses, generate an elongated 3D Scatter Curve, positioned in the direction perpendicular to their orientation, ie perpendicular to the flow or direction. machine (MD). This elongation at the Scatter Curve 30 becomes more intense as the aspect ratio of the particles increases, resulting in a crest when the particles are fibrillary.
[0149] Curvas de Espalhamento 3D com padrão alongado, posicionado ortogonalmente á direção de fluxo Y, mostrado na Figura 19 indicam que as partículas dispersas da segunda fase de PP estão deformadas (alongadas) na direção do fluxo devido ao cisaihamentQ imposto durante a extrusão.  [0149] Elongated pattern 3D spreading curves, positioned orthogonally to the Y flow direction, shown in Figure 19 indicate that the dispersed particles of the second phase of PP are deformed (elongated) in the flow direction due to cisaihament imposed during extrusion.
[0150] Deve-se considerar que nesses sistemas de misturas políméricas tem-se a coexistência de várias morfologias, então o padrão de espalhamento consiste na superposição do espalhamento da luz típico de cada uma. Tais morfologias se formam ao longo da altura do canal da matriz de extrusão, caminho óptico atravessado pelo feixe de laser. [0150] It should be considered that in these polymeric mixture systems there is the coexistence of various morphologies, so the scattering pattern consists of the superimposition of the scattering of light typical of each one. Such morphologies form along the height of the extrusion die channel, the optical path traversed by the laser beam.
[0151] Ensaios in-line durante a extrusão demonstram a sensibilidade e rapidez de resposta do equipamento detector (100) de LALLS a pequenas variações na concentração e morfologia da segunda fase, tais como o apresentado nas Figuras 19 e 20. In-line tests during extrusion demonstrate the sensitivity and rapid response of LALLS detector equipment (100) to small variations in second phase concentration and morphology, such as those shown in Figures 19 and 20.
[0152] O conhecimento em tempo real durante o processo de fabricação de um material polifásico do padrão característico da Curva de Espalhamento 3D revela importantes características da morfologia presente. Certa dose de modelagem matemática é necessária para a quantificação do tipo e grau de orientação da morfologia presente.  [0152] Real-time knowledge during the manufacturing process of a polyphasic material of the characteristic 3D Scatter Curve pattern reveals important characteristics of the present morphology. A certain amount of mathematical modeling is required to quantify the type and degree of orientation of the present morphology.
[0153] O meio em análise é sólido, fundido (ou amolecido) ou na forma líquida em suspensão. [0154] Assim o presente equipamento detector óptico (100) è útil, por exemplo, no acompanhamento (identificação e quantificação) em tempo reai da morfologia de misturas e compostos poliméricos diretamente no processamento por exírusão. Isto torna o controle de qualidade muito mais eficiente, pois pode ser feito em tempo real, durante a produção do produto, em vez de se fazer no laboratório a partir de amostras removidas do fluxo. Tal procedimento é normalmente realizado off-fine, com a coieta de amostras e teste a posteriori em laboratório. The medium under analysis is solid, molten (or softened) or in liquid suspension form. Thus the present optical detector equipment (100) is useful, for example, in the real-time monitoring (identification and quantification) of the morphology of polymeric mixtures and compounds directly in the extrusion processing. This makes quality control much more efficient as it can be done in real time during product production rather than in the lab from samples removed from the stream. Such procedure is usually performed off-fine, with sample collection and post-laboratory testing.
[0155] Também pode ser utilizado para avaliar em tempo real o grau de orientação e/ou estiramento de filmes de misturas polimérícas. como aqueles produzidos por extrusão ou extrusão-sopro.  It may also be used to evaluate in real time the degree of orientation and / or stretching of polymer blend films. like those produced by extrusion or extrusion-blow.
[0156] O controle de qualidade realizado a posteriori não só incorre no tempo d espera para a obtenção dos resultados (que pode demorar de horas a dias) como também é feito no material já acabado. Se alguma ação corretiva tiver que ser implementada na produção esta estará temporalmente defasada, podendo este tempo ser suficientemente longo para a produção de quantidades proibitivas de material classificado, como em não- conformidade (off-grade) incorrendo em aumento do custo de produção.  [0156] The quality control carried out afterwards not only takes the time to wait for results (which may take hours to days) but is also done on finished material. If any corrective action has to be implemented in production it will be time-lagged and this time may be long enough for the production of prohibitive quantities of classified material such as off-grade incurring increased production cost.
[0 57] A medida in-íine ou em tempo real fornece o resultado durante a produção do produto, permitindo ações correíivas imediatamente, sem tempo de espera. [0 57] Inline or real-time measurement provides the result during product production, allowing for immediate corrective action without waiting time.
[0158] O presente pedido compreende ainda o sistema de gerenciamento de todas as operações incluindo nivelamento de todos os fotòtransftores (12}, alinhamento (70) do feixe laser,- coieta da resposta de todos os fotoeiementos (12) incluindo o fotoelemento central, conversão destes sinais em variáveis de interesse na caracterização do sistema com material polifásico, apresentação em tela de gráficos, curvas e dados de interesse e salvamento dos dados em planílias tipo txt  [0158] The present application further comprises the management system of all operations including leveling of all phototransfers (12}, laser beam alignment (70), - response response of all photo elements (12) including central photoelement, conversion of these signals into variables of interest in the characterization of the system with polyphasic material, on-screen presentation of graphs, curves and data of interest and data saving in txt-like planets.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1) Equipamento para detecção óptica de espalhamento de luz laser em baixo ângulo (LALLS) Mine, incluindo sistema (70) de alinhamento de laser, fonte (71) de luz laser, placa detectora (10) e câmara escura (20), sistema de refrigeração (30), estrutura tubular (80, 62) de conexão, caixa (80) de conversão de sinais, placa (90) de conversão A D e computador (9S) para executar software de monitoramento e controle, dito equipamento sendo caracterizado por compreender: 1) Mine low angle laser light scattering (LALLS) optical detection equipment including laser alignment system (70), laser light source (71), detector plate (10) and darkroom (20) system (30), tubular connection frame (80, 62), signal conversion box (80), AD conversion board (90) and computer (9S) for running monitoring and control software, said equipment being characterized by understand:
a) Sobre a dita piaca detectora (10) destinada a captar de forma quantitativa e espacialmente definida a intensidade de iuz laser emitida por dita fonte de luz laser (71 ) e espalhada por uma amostra (51), um conjunto de: í) 90 fotoeiementos (12) formando raios numerados de 1 a 9 defasados de 33,75° (27078) um do outro e ocupando três quadrantes (270°) e /"/) um fotoelemento central (12) adicional encapsulado no fundo de um poço absorvente de Suz formado por um pequeno cilindro oco (11) de aço inoxidável, piaca com pinho!e e plasticina pretã; para o dito fotoelemento centrai (12) sendo dirigido, com auxílio do sistema d alinhamento de laser (70), o feixe de luz laser transmitido e não espalhado, adicionalmente o dito fotoelemento central (12) sendo destinado a quantificar a intensidade do feix transmitido e não espalhado ao atravessar a amostra (SI), medindo a turbidez do meio; (a) On said detector sink (10) intended to quantitatively and spatially define the intensity of the laser light emitted by said laser light source (71) and scattered by a sample (51), a set of: photoelements (12) forming 1 to 9 numbered radii 33.75 ° (27078) apart and occupying three quadrants (270 °) and / " /) an additional central photoelement (12) encapsulated at the bottom of an absorbing well of Suz formed by a small hollow cylinder (11) of stainless steel, pine and black plastic sink, for said central photoelement (12) being directed, with the aid of the laser alignment system (70), the beam of light transmitted and non-scattered laser, additionally said central photoelement (12) being intended to quantify the intensity of the transmitted and non-scattered beam as it crosses the sample (SI) by measuring the turbidity of the medium;
b) na dita câmara escura (20), abertura lateral ou fenda (41) para inserção de uma placa transparente (40) de iluminação homogénea para nivelamento da resposta dos fotoeiementos (12), dita piaca de iluminação homogénea (40) emitindo luz homogénea sobre a dita placa (10) e compreendendo um conjunto de LEDs (42) dispostos lado a lado posicionados na borda da mesma, cada LED (42) emitindo !uz de modo divergente sobre a lateral da dita piaca (40), a !uz advinda dos ditos LEDs (42) saindo ortogonalmente em (43) peia face radiante da dita píaca (4Q e b) in said darkroom (20), side opening or slot (41) for insertion of a homogeneous illumination transparent plate (40) for leveling the response of the photo elements (12), said homogeneous illumination plate (40) emitting homogeneous light above said plate (10) and comprising a set of LEDs (42) disposed side by side positioned on the edge thereof, each LED (42) emitting divergently on the side of said sink (40), the ! uz from said LEDs (42) exiting orthogonally on (43) by the radiant face of said piacea (4Q and
c) um controlador de intensidade luminosa (61) para ajustar manualmente a intensidade luminosa com auxílio de um polarizador fixo e um polarizador móvel, de modo que o feixe de luz laser proveniente da fonte de íuz laser (71) passa através do dito controlador (81) de intensidade luminosa fixado na estrutura tubular de conexão (80, 62),  c) a light intensity controller (61) for manually adjusting the light intensity with the aid of a fixed polarizer and a movable polarizer, so that the laser light beam from the laser light source (71) passes through said controller ( 81) of luminous intensity fixed to the tubular connecting structure (80, 62),
2) Equipamento de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por a análise por espalhamento de uma amostra (51) de material polímérico exírudado compreender o acoplamento do dito equipamento detector a uma matriz de extrusão (50) dotada de janelas entre as quais fluí dito material polimérico fundido ou amolecido, através das ditas janelas sendo transmitidos tanto o feixe de luz laser proveniente da fonte de fuz laser (71) como o feixe de luz laser espalhado que atinge a píaca detectora (10), no lado inferior da matriz tipo fenda (50) sendo fixado o sistema de alinhamento (70) da fonte de íuz laser (71) e o feixe passa através de um controlador (61) de intensidade luminosa fixado na estrutura tubular de conexão (60),  Equipment according to Claim 1, characterized in that the scattering analysis of a sample (51) of extruded polymeric material comprises coupling said detector equipment to an extrusion die (50) provided with windows between which said material flows. molten or softened polymeric light, through said windows being transmitted both the laser light beam from the laser light source (71) and the scattered laser light beam reaching the detector pin (10) on the underside of the slot matrix ( 50) the alignment system (70) of the laser light source (71) is fixed and the beam passes through a light intensity controller (61) attached to the tubular connection structure (60),
3) Equipamento de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por compreender alternativamente unir o sistema de alinhamento (70) da fonte de iuz iaser (71) e a câmara escura cónica (20) por uma conexão rígida (62) que mantém os mesmos fixos e colineares, formando um conjunto posicionado de modo a envolver a amostra (51 ) a ser analisada de tai forma que o raio iaser atravesse a mesma, sendo efetuada medida sequencia! e contínua de peças que se movimentam em uma esteira rolante.  Equipment according to claim 1, characterized in that it alternatively comprises the alignment of the light source alignment system (70) (71) and the conical darkroom (20) by a rigid connection (62) which holds them in place. and collinear, forming a set positioned to surround the sample (51) to be analyzed in such a way that the radius will pass therethrough, and sequence measurement is made! and continuous movement of moving parts on a conveyor belt.
4) Equipamento de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por diminuir o ângulo máximo de espalhamento aumentando a distância entre a placa detectora (10) e a amostra (51) através de um prolongamento com a adição de um segmento de tubo flangeado, entre a câmara (20) e a placa detectora (10), Equipment according to claim 1, characterized in that it decreases the maximum spreading angle by increasing the distance between the detector plate (10) and the sample (51) by extending with the addition of a flanged tube segment between the chamber (20) and the detector plate (10),
Equipamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o nivelamento dos sinais emitidos pelos fototransístores (12) compreender fazer variar discretamente a intensidade da luz emitida pelos LEDs (42) da piaca de iluminação homogénea (40) em peio menos 10 intervalos pré-definidos por meio de circuito eíetrônico da caixa (80) de modo a produzir peio menos 10 níveis de variação da intensidade luminosa representada peias setas paralelas (43) que iluminam os 90 fototransístores (12), a resposta de cada um dos ditos fototransístores (12) sendo medida e os 900 sinais resultantes sendo salvos em um arquivo de dados do tipo matriz XY, sendo então gerada, para cada fototransístor (12), uma matriz de pares de pontos XY, dita matriz sendo ajustada com uma curva exponencial do tipo Y=aEXP(bX), os coeficientes "a" e "b" sendo quantificados e arquivados para serem usados durante a medida de espalhamento, quanto então o sina! medido para cada fototransístor (12) é convertido em sina! nivelado, sendo possível comparar quantitativamente os sinais obtidos pelos diversos fototransístores (12),  Apparatus according to Claim 1, characterized in that the leveling of the signals emitted by the phototransistors (12) comprises discretely varying the intensity of the light emitted by the LEDs (42) of the homogeneous light panel (40) by at least 10 predefined intervals. by means of the electronic circuit of the box (80) in order to produce at least 10 levels of variation of light intensity represented by parallel arrows (43) illuminating the 90 phototransistors (12), the response of each of said phototransistors (12) being measured and the resulting 900 signals being saved to an XY matrix data file, and then generated for each phototransistor (12) a matrix of XY point pairs, said matrix being fitted with an exponential curve of type Y = aEXP (bX), the coefficients "a" and "b" being quantified and archived for use during the scattering measurement, as well as the sina! measured for each phototransistor (12) is converted to fate! It is possible to quantitatively compare the signals obtained by the various phototransistors (12),
Equipamento de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por compreender pequenas janelas na forma de discos de um vidro transparente, assentadas em um rebaixo na matriz (50) e coladas com adesivo.  Apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises small windows in the form of discs of clear glass, seated in a recess in the die (50) and glued with adhesive.
Uso do equipamento de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por dito uso ser, através da interpretação das curvas de espalhamento 3D, a determinação da concentração da fase dispersa, tamanho de partícula médio da fase dispersa, nível de orientação ou grau de anisoíropia da fase dispersa, curva de distribuição de tempos de residência de modo a obter informações, ern tempo real, quanto ao grau de dispersão da segunda fase, determinando a qualidade e eficiência do sistema de mistura usado na extrusora. Use of the apparatus according to claim 1, characterized in that said use is, through the interpretation of the 3D scattering curves, the determination of the dispersed phase concentration, dispersed phase mean particle size, orientation level or phase anisopyricity degree. dispersion, distribution curve of residence times in order to obtain real-time information on the degree of dispersion of the second phase, determining the quality and efficiency of the mixing system used in the extruder.
8) Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser na análise das características morfoiógicas do materiai poHfásico que produz produtos acabados selecionados dentre filmes, fibras, frascos e garrafas.  Use according to claim 7, characterized in that it is for the analysis of the morphological characteristics of the po- phasic material which produces finished products selected from films, fibers, flasks and bottles.
9) Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser no controle de qualidade em tempo real de sistemas fundidos e sólidos.  Use according to claim 7, characterized in that it is for the real time quality control of cast and solid systems.
10) Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser na estimativa do diâmetro médio das partículas contidas nas amostras (51 }. Use according to claim 7, characterized in that it is in the estimation of the mean diameter of the particles contained in the samples (51}.
1 1 ) Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser na estimativa do estado de agregação das partículas contidas nas ditas amostras (51). Use according to claim 7, characterized in that it is in the estimation of the aggregation state of the particles contained in said samples (51).
12) Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser na caracterização da presença e grau de orientação das partículas, e alternativamente, das fases dispersas.  Use according to claim 7, characterized in that it is in characterizing the presence and degree of orientation of the particles, and alternatively of the dispersed phases.
13) Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por ser na determinação do nível de orientação ou grau de anisotropia da fase dispersa de sistemas polifásicos.  Use according to claim 7, characterized in that it is in determining the level of orientation or degree of anisotropy of the dispersed phase of polyphase systems.
14) Método para o monitoramento morfológico em tempo real de sistemas polifásicos com auxílio do equipamento de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por ditos sistemas polifásicos estarem no estado fundido e o dito monitoramento ser efetuado na saída de uma extrusora Method for real-time morphological monitoring of polyphase systems with the aid of equipment according to claim 1, characterized in that said polyphase systems are in the molten state and said monitoring is carried out at the outlet of an extruder.
(50), (50),
15) Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) adaptar o equipamento detector óptico (100) de LALLS da invenção a uma matriz (50) instalada na saída de uma extrusora destinada a extrudar sistemas polifásicos; Method according to claim 14, characterized in that it comprises the following steps: a) adapting the LALLS optical detector equipment (100) of the invention to a die (50) installed at the outlet of an extruder for extruding polyphase systems;
b) inserir a placa de iluminação homogénea (40) com controle escalonado de intensidade na câmara escura (20) e proceder ao cicio automatizado de nivelamento dos sinais emitidos pelos fototransístores (12) do dito detector óptico (100), neste procedimento automatizado sendo obtidos o par de coeficientes de cada fototrânsístor (12), em seguida após o procedimento de normalização remover a placa de nivelamento (40) da dita câmara escura (20); b) inserting the homogeneous lighting plate (40) with stepped intensity control into the darkroom (20) and proceeding to the automated leveling of the signals emitted by the phototransistors (12) of said optical detector (100), in this automated procedure being obtained. the pair of coefficients of each phototransist (12), then after the normalization procedure remove the leveling plate (40) from said darkroom (20);
c) extrudar o dito sistema polifásico através da dita matriz (50) sob condições de extrusão até estabilização; c) extruding said polyphase system through said die (50) under extrusion conditions until stabilization;
d) ajustar a intensidade do feixe de laser proveniente da fonte de luz laser (71 ) om auxílio do controlador (61), girando o filtro polarizador até produzir em uma tela de computador (95) perfis de espalhamento dentro dos limites inferior (mínimo) e superior (máximo) de nivelamento, LSN-LSN; d) adjusting the intensity of the laser beam from the laser light source (71) with the aid of the controller (61) by rotating the polarizing filter to produce on a computer screen (95) scattering profiles within the lower (minimum) limits. and upper (maximum) leveling, LSN-LSN;
e) submeter o fundido poiimérico, amostra (51). a análise em tempo real peio espalhamento de luz laser em baixo ângulo, LALLS in-íin.e f) a partir dos sinais enviados pela placa detectora (10) e atuação do sistema de cálculos quantificar, em tempo real, a morfologia do dito sistema polifásico através de uma Curva de Espalhamento 3D, e a partir desta calcular o grau de anisotropia e adicionalmente ou alternativamente calcular a orientação molecular, tamanho médio de partícula sem estar limitado a estas variáveis; e e) subjecting the polymeric melt, sample (51). real-time analysis by low-angle laser light scattering, LALLS in-ínin.ef) from the signals sent by the detector plate (10) and performance of the calculations system to quantify, in real time, the morphology of said polyphasic system using a 3D Scatter Curve, and from this calculate the degree of anisotropy and additionally or alternatively calculate the molecular orientation, mean particle size without being limited to these variables; and
g) em caso de necessidade de correção das condições de processo para obter a morfologia desejada, tomar as providências durante o processo. 16) Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por alternativamente o sistema polifásico compreender produtos acabados de parede fina, e o dito monitoramento ser aplicado diretamente na linha de produção. g) if the process conditions need to be corrected to obtain the desired morphology, make arrangements during the process. A method according to claim 1, characterized in that the polyphasic system alternatively comprises thin wall finished products and said monitoring is applied directly to the production line.
17) Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender as seguintes etapas:  Method according to Claim 18, characterized in that it comprises the following steps:
a) adaptar o equipamento detector óptico (100) de LALLS da invenção na linha de produção de produtos acabados de parede fina, feitos a partir de sistemas polifásicos;  a) adapting the LALLS optical detector equipment (100) of the invention on the production line of thin wall finished products made from polyphase systems;
b) posicionar a entrada da câmara escura (20) o mais próximo possível do produto acabado;  b) positioning the darkroom inlet (20) as close as possible to the finished product;
c ajustar a distância entre a fonte de radiação laser (71) e a câmara escura (20) de tai forma a ser a meno possível;  c adjusting the distance between the laser radiation source (71) and the darkroom (20) so as to be as small as possible;
d) inserir a placa de iluminação homogénea (40) com controle escalonado de 'intensidade na câmara escura (20) e proceder ao ciclo automatizado de nivelamento dos sinais emitidos pelos fototransístores (12) do dito detector óptico (100), neste procedimento automatizado sendo obtidos o par de coeficientes de cada fototransístor (12), em seguida após o procedimento de normalização remover a placa de nivelamento (40) da dita câmara escura (20); e) eom o produto acabado posicionado no caminho óptico do laser proveniente da fonte de luz laser .(71) e ajustar a intensidade do laser com auxílio do controlador (61), girando o filtro polarizador até produzir na teia do computador (95) perfis de espalhamento dentro dos limites inferior (mínimo) e superior (máximo) de nivelamento, LIN- LSN; d) inserting the homogeneous illumination plate (40) with stepped control 'intensity in the dark chamber (20) and proceed to automatic cycle averaging of signals from the phototransistors (12) of said optical detector (100), this automated procedure being We obtained the pair of coefficients of each phototransistor (12), then after the normalization procedure remove the leveling plate (40) from said darkroom (20); e) with the finished product positioned in the laser light path from the laser light source (71) and adjust the laser intensity with the aid of the controller (61) by rotating the polarizing filter to produce profiles on the computer web (95) scattering within the lower (minimum) and upper (maximum) leveling limits, LIN-LSN;
f) submeter o produto acabado à análise em tempo real pelo espalhamento de luz laser em baixo ângulo; g) a partir dos sinais enviados pela placa detectora (10) e atuação do sistema de cálculos quantificar, em tempo real, a morfologia do dito sistema polifásico do qual o produto acabado é feito através de uma Curva de Espalhamento 3D, e a partir da mesma calcular o grau de anisotropia e adicionalmente ou alternativamente a orientação molecular, tamanho médio de partícula, sem estar limitado a estas variáveis; e f) subjecting the finished product to real time analysis by low angle laser light scattering; g) from the signals sent by the detector plate (10) and performance of the calculation system to quantify, in real time, the morphology of said polyphasic system from which the finished product is made through a 3D Scatter Curve, and from the calculating the degree of anisotropy and additionally or alternatively the molecular orientation, mean particle size, without being limited to these variables; and
h) em caso de necessidade de correção das condições de processo para obter a morfologia desejada, tomar as providências durante o processo. h) if the process conditions need to be corrected to obtain the desired morphology, make arrangements during the process.
PCT/BR2017/000014 2016-02-10 2017-02-10 Apparatus for in-line optical detection of low-angle laser light scattering (lalls), use of same and method for real-time morphological monitoring of polyphase systems WO2017136910A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102016002791-8A BR102016002791B1 (en) 2016-02-10 2016-02-10 equipment for optical detection of low-angle laser light scattering (lalls) in-line, use of it and method for real-time morphological monitoring of polyphasic systems
BRBR1020160027918 2016-02-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017136910A1 true WO2017136910A1 (en) 2017-08-17

Family

ID=59562861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BR2017/000014 WO2017136910A1 (en) 2016-02-10 2017-02-10 Apparatus for in-line optical detection of low-angle laser light scattering (lalls), use of same and method for real-time morphological monitoring of polyphase systems

Country Status (2)

Country Link
BR (1) BR102016002791B1 (en)
WO (1) WO2017136910A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11615682B2 (en) 2019-06-27 2023-03-28 Carrier Corporation Smoke detection and localization based on cloud platform

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014209930A1 (en) * 2013-06-29 2014-12-31 Dow Global Technologies Llc A polyethylene composition and process for polymerizing the same
WO2017003463A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Dow Global Technologies Llc Ethylene-based polymer compositions for improved extrusion coatings

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014209930A1 (en) * 2013-06-29 2014-12-31 Dow Global Technologies Llc A polyethylene composition and process for polymerizing the same
WO2017003463A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Dow Global Technologies Llc Ethylene-based polymer compositions for improved extrusion coatings

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.M.D. SANTOS ET AL.: "In-line optical techniques to characterize the polymer extrusion", POLYMER ENGINEERING & SCIENCE, vol. 54, no. 2, 2013, pages 386 - 395, XP055405833 *
CHRISTOPHE SERRA ET AL.: "Online Light Scattering Measurements as a Means to Assess Influence of Extrusion Parameters on Non-reactive Polymer Blend Morphology: Experimental Procedure and Preliminary Results", THE CANADIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING, vol. 80, no. 6, 19 May 2008 (2008-05-19), pages 1037, XP055405837 *
G. SCHLAITER ET AL.: "Online Light Scattering Measurements: A Method To Assess Morphology Development of Polymer Blends in a Twin-Screw Extruder", POLYMER ENGINEERING & SCIENCE, vol. 42, no. 10, 7 April 2004 (2004-04-07), pages 1967, XP055405837 *
S. LI ET AL.: "Light-Scattering Photometer with Optical Microscope for the In-Line Study of Polymer Extrusion", JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B: POLYMER PHYSICS, vol. 35, no. 17, 7 December 1998 (1998-12-07), pages 2935, XP055405842 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11615682B2 (en) 2019-06-27 2023-03-28 Carrier Corporation Smoke detection and localization based on cloud platform

Also Published As

Publication number Publication date
BR102016002791B1 (en) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
He et al. Characterizing microstructures of cancerous tissues using multispectral transformed Mueller matrix polarization parameters
CN104899964B (en) The method for identifying polymer film
Cosentino Lagomarsino et al. Isotropic–nematic transition of long, thin, hard spherocylinders confined in a quasi-two-dimensional planar geometry
US11193877B2 (en) Method for the characterization of objects by means of scattered radiation analysis and related instrumentations
US20180003610A1 (en) Method for calibrating investigated volume for light sheet based nanoparticle tracking and counting apparatus
JP2009229239A (en) Particle size measuring device and method
CN108369170B (en) For determining the method and apparatus for carrying out the method for the average radius of gyration of size≤1 μm particle in suspension
CN108287126A (en) Nano particle diameter measuring system
WO2017136910A1 (en) Apparatus for in-line optical detection of low-angle laser light scattering (lalls), use of same and method for real-time morphological monitoring of polyphase systems
Glor et al. Out-of-plane orientation alignment and reorientation dynamics of gold nanorods in polymer nanocomposite films
Mulvey et al. Elastic scattering spectroscopy as a diagnostic tool for apoptosis in cell cultures
Romo-Uribe et al. A small-angle light scattering instrument to study soft condensed matter
Lechner et al. Sedimentation measurements with the analytical ultracentrifuge with absorption optics: influence of Mie scattering and absorption of the particles
BR102016002791A2 (en) EQUIPMENT FOR OPTICAL DETECTION DETECTION OF LASER LIGHT ANGLE (LALLS) INLINE, USE OF SAME AND METHOD FOR MORPHOLOGICAL MONITORING IN REAL TIME OF POLYPHASE SYSTEMS
JP4944859B2 (en) Particle property measuring device
CN107727614B (en) Space-time resolution spectral imaging system
USH1843H (en) Optical sensor for measuring fluorescence anisotropy during polymer processing
Stein et al. Fifty years of light scattering: A perspective
ITMI20101992A1 (en) DEVICE FOR MEASURING PROPERTIES OF A BODY BY MEANS OF RADIATION DISTRIBUTION AND RELATIVE METHOD
Peinado et al. IR-Mueller matrix ellipsometry of self-assembled nanopatterned gold grid polarizer
JP2021131263A (en) Sensor, manufacturing method of sensor, measurement system and measurement method of pressure or temperature
Cheminet et al. On factors affecting the quality of tomographic reconstruction
Zhang et al. Light transmission polarization patterns and depolarization from water fog concentration variation
KR101934926B1 (en) Method and Apparatus for Predicting Movement of Nanoparticle in Fluid Flow
Musil et al. Flow-induced birefringence study of secondary flow in entrance region of rectangular slit channel for long-chain-branched polyethylene melt

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17749844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17749844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1