专利名称：热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于树脂产品和制品生产加工过程中检测热塑性树脂产品中凝胶颗粒的方法及装置。
背景技术：
热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物。这一类树脂的特点是遇热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚硬，而且这一过程可以反复进行。主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂、SAN或AS树脂等。以热塑性树脂为原料用于抽丝，生产薄片，生产板材或用于涂膜的制品时，塑料产品中的凝胶颗粒(又叫鱼眼或晶点)就成为制品加工中的不利因素，凝胶是通常热塑化加工条件下不能塑化的树脂颗粒；凝胶的存在对制品的后加工性能、制品外观影响很大，已经成为树脂生产和制品加工中最受重视的质量指标之一。为了检测塑料中凝胶颗粒的大小和含量，评估凝胶颗粒对膜制品产品质量的影响，GB6595-86公布了一种将聚丙烯塑料制成薄膜，然后对凝胶形成的“鱼眼”进行人工目视区分大小计数，并以此对聚丙烯树脂中的凝胶颗粒大小及个数进行评估的方法。由于有些塑料不便于制成薄膜，采用以上方法不便于检测其它树脂中凝胶颗粒含量，而且目前对其它热塑性树脂也还没有凝胶颗粒检测方法和检测装置的报道。在GB6595-86方法中，为了检测聚丙烯树脂的“鱼眼”，要对检测样品吹塑或挤塑成膜，然后再进行人工计数。这种凝胶检测方法不但费工费时费料，还要用到制膜设备，而且凝胶颗粒计数不够精确，人为产生的误差较大，另外，GB6595-86所采用的方法很难实现自动化检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、工效高可用于检测多种热塑性树脂中凝胶颗粒大小及数量的检测方法及装置。本发明的技术方案如下。本发明所涉及的凝胶颗粒检测方法是将热塑性树脂在加热炉中熔融挤出后进行抽丝，将丝冷却定径后对丝的直径进行连续在线检测，记录所检测丝的直径变化及次数，检测直径的同时，记录所检测丝的长度；不同品种树脂丝的直径通过熔融温度、熔体挤出压力及牵引的速度加以调整和控制，直到达到理想检测丝的直径，然后将抽出的丝进行检测卷绕和分段保存；在抽丝过程中通过检测系统检测丝的直径及丝上携带的凝胶颗粒的粒径， 而后将收集的数据通过计算机和数据处理软件得出单位体积或单位质量树脂所含不同大小凝胶颗粒的个数；为确保结果更加可靠，可用天平称量所测丝的质量，核实单位质量树脂中不同大小凝胶颗粒的数量。本发明提供热塑性树脂中凝胶颗粒检测装置由熔融挤出系统、丝冷却系统、检测系统、牵引系统和卷绕系统五个部分构成。其中，熔融挤出系统由加压推进机构、加热炉体、炉管、温度控制器、活塞杆、口模组成，加热炉设有温度控制器，炉体内设有炉管，炉管内设有活塞杆，活塞杆可在炉管内自由活动，活塞杆顶部设有加压推进机构，炉管下方设有口模；丝冷却系统由抽丝导向轮支架、冷却水槽组成，抽丝导向轮通过与之相连的支架置于口模正下方的冷却水槽内；检测系统由多个检测导向轮、直径检测部件、数据处理软件组成，检测导向轮设置在机箱箱体正面适当位置上，其间设有检测部件；牵引系统由调速电机、牵引辊、牵引轴、牵引导向轮、牵引皮带轮、牵引压辊组成，调速电机通过其输出的牵引轴及轴上的牵引皮带轮与卷绕轴上的皮带轮通过皮带相连并实现传动，牵引轴端部设有一个牵引辊和安装在悬臂上的牵引压辊，牵引辊与卷绕系统收卷外辊之间设有牵引导向轮和换位器导向轮；卷绕系统由卷绕换位器电机、换位器推杆、换位器导向管、齿轮齿条机构、卷绕轴、 收卷外辊、收卷内辊、卷绕皮带轮、摩擦压片、传动定位销、压紧弹簧或磁铁组成。卷绕换位器电机输出端上的齿轮与设置在换位器推杆上的齿条机构相啮合，换位器推杆上设有导向管，端部设有换位器导向轮，卷绕轴上设有卷绕皮带轮、摩擦压片、传动定位销、压紧弹簧或磁铁，端部设有收卷内辊，其外套装有收卷外辊，卷绕皮带轮与牵引皮带轮之间设有动力传递皮带。各系统的主要功能和工作过程如下熔融挤出系统主要作用是将放置在加热炉管内的热塑性树脂样品在适当的温度下熔融，待样品全部熔融后，通过活塞杆向炉管内的样品施加一定的压力，在挤出压力装置的作用下将树脂样品熔体从加热炉下方的口模挤出；丝冷却系统利用空气或冷却水对抽出的丝进行冷却，当丝的直径足够细时，可自然冷却。冷却后丝的直径固定下来有利于下步的直径测量，抽丝导向轮及可调式导向轮支架可保证丝垂直向下拉出，并把从口模中挤出的熔体丝引导到检测系统；检测系统主要功能是对抽出的树脂丝进行直径的连续实时测量，并把数据传送到计算机中进行统计和处理，检测系统的测量精度在5微米以上。有两种检测部件可用于对丝的直径进行测量，一种是连续数字千分尺对丝的直径数值进行采集并传送到计算机，然后利用数据处理软件对采集数据进行分析和整理，得出检测长度内凝胶颗粒的大小及个数值；另一种是利用光电位移测量传感器对丝直径的数据进行连续测量和采集，同样在计算机中完成数据分析和整理。牵引系统的牵引电机带动牵引辊及辅助的牵引压辊完成抽丝的牵引动作。利用调速系统调整牵引电机转速，牵引速度由不同树脂的性质和欲拉丝的直径大小来决定，为了检测到更小尺寸的凝胶颗粒，在丝强度许可的情况下尽可能地缩小丝的直径，牵引导向轮将丝导向卷绕系统。为完成向卷绕系统传递动力，在牵引电机轴上还有一个牵引皮带轮，这个牵引皮带轮通过皮带与卷绕轴上的卷绕皮带轮连接实现动力传递。卷绕系统的功能是对牵引出来的丝以适合的速度进行卷绕，并根据需要在收卷外辊的不同位置收卷；在正式检测前，卷绕换位器将丝引导到收卷辊的非检测丝收卷位置，在开始检测的同时，卷绕换位器动作将丝引导到收卷辊的检测丝收卷位置，停止检测的同时， 卷绕换位器再次动作，但动作方向相反，再次将丝引导到收卷辊上的非检测丝位置；丝的卷绕速度与丝的牵引速度相协调，当来自牵引辊的丝在收卷外辊上的卷绕有较大张力时，卷绕皮带轮与摩擦压片之间会产生相对滑动，保护收卷的丝不会被拉断，当丝有所松弛时，产生的张力小于摩擦力时，卷绕皮带轮在摩擦压片的摩擦力作用下又同步运动，实现非检测丝和被检测丝的分别卷绕，分别保存。本发明提供的热塑性树脂产品中凝胶颗粒检测方法的实施步骤如下1、称取待检测树脂样品2-10克，置于加热炉立管中，将活塞杆装入炉管，并压实样品；根据所测树脂熔融温度设定不同的熔融温度(170-30(TC )，确定砝码重量或气压、液压推动机构的压力，待树脂样品充分熔融后，在活塞杆上施加所需压力使熔融树脂从口模上的模孔挤出；2、挤出的熔融物料经拉伸和冷却后通过调速电机驱动的牵引辊对所抽出的丝进行牵引，丝依次通过导向轮、检测部件、牵引辊、卷绕换位器后在收卷外辊上的非检测丝位置收卷；3、根据检测需要调整牵引电机的转速来控制抽出树脂丝的直径在0. 005mm-0. 2mm 之间，对凝胶颗粒指标要求严的物料，在丝强度许可条件下可将丝的直径向更细的方向调节，对凝胶颗粒指标要求不高的产品，或不易拉丝的树脂，可采用不太细的直径；4、待抽丝及牵引、卷绕系统稳定，而且丝的直径达到理想检测直径，给出开始检测信号，直径测量系统开始对丝直径的变化数值和次数进行记录和存储。同时卷绕换位器动作，将丝从收卷辊的非检测丝位置推动到收卷辊的检测位置卷绕，待检测完成后，给出停止检测信号，停止测量，同时卷绕换位器再次动作，又将丝推回到收卷辊的非检测丝卷绕位置；5、根据所检测丝的直径变化及检测到的凝胶颗粒数量和大小，计算机自动计算出单位体积树脂内不同大小凝胶颗粒的数量；6、停止抽丝，将有测量记录卷绕在收卷外辊检测位置的丝从收卷外辊上取下，用天平秤出质量并做好记录，根据检测到的凝胶颗粒数量计算单位质量树脂中不同大小凝胶颗粒的数量，对检测结果做进一步核实；7、同法测试树脂的第二个、第三个样品单位体积或单位质量树脂中的凝胶颗粒数量；8、对以上三个树脂样品的单位体积或单位质量凝胶颗粒数取平均值，即为所检测树脂样品中单位体积或单位质量所含不同大小凝胶颗粒的数量。本发明提供的热塑性树脂产品凝胶颗粒的检测方法构思新颖，设计合理，易于实施，效果良好，所采用的检测装置集检测、卷绕功能为一体，能够满足对热塑性树脂熔融挤出并抽丝的要求，具有工作可靠、工效高、成本低、自动化程度高等优点。
图1为热塑性树脂凝胶颗粒检测装置结构示意图。图2为热塑性树脂凝胶颗粒检测装置另一种结构示意图。图3为牵引及卷绕系统结构示意图。图4、5、6为牵引及卷绕系统另外三种结构示意图。附图中各部件标号如下1、加压推进机构，2、活塞杆，3、加热炉体，4、炉管，5、口模，6、温度控制器，7、抽丝导向轮，8、抽丝导向轮支架，9、冷却水槽，10、11、检测前端导向轮，12、直径检测部件，13、计算机，14、检测后导向轮，15、牵引压辊，16、牵引辊，17、牵引导向轮，18、换位器导向轮，19、 收卷外辊，20、箱体，21、收卷内辊，22、牵引电机，23、牵引轴，24、牵引皮带轮，25、卷绕轴， 26、卷绕皮带轮，27、轴承，28、传动定位销，29、摩擦压片，30、压紧弹簧，31、动力传递皮带， 32、导向管，33、换位器推杆，34、齿轮齿条机构，35、卷绕换位器电机，36、磁铁，37、卷绕电机
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施作进一步说明。如图1所示，本发明设计的热塑性树脂凝胶颗粒检测装置由加压推进机构1、活塞杆2、加热炉体3、炉管4、口模5、温度控制器6、抽丝导向轮7、抽丝导向轮支架8、冷却水槽 9、检测前端导向轮10、11、检测后导向轮14、直径测量部件12、计算机13、牵引压辊15、牵引辊16、牵引导向轮17、换位器导向轮18、收卷外辊19、箱体20组成，其结构、组装关系如下箱体20左部依次设有检测前端导向轮10、11、直径检测部件12和检测后导向轮14，右部设有牵引压辊15、牵引辊16，牵引辊16下方设有收卷外辊19，其间设有牵引导向轮17 和换位器导向轮18 ；箱体20外侧设有加热炉，加热炉体3设有温度控制器6，炉体3内设有炉管4，炉管4内设有活塞杆2，活塞杆2顶部设有加压推进机构1，炉管4下方设有口模 5 ； 口模5正下方设有抽丝导向轮7和冷却水槽9，导向轮7通过支架8与箱体20相连接固定。其中，加压推进机构1采用不同重量的砝码，亦可采用气动或液压方式；炉管4为立式炉管；检测导向轮10、11、14、17上设有V型槽，并能灵活转动；直径检测部件12采用数字式连续测量千分尺或光电位移测量传感器，所测数据通过数据线传到计算机上的数据处理软件13存储和处理。图2为该检测装置的另一种实施例，二者的总体结构相同，二者的区别在于其中的加压推进机构1，前者采用砝码，后者采用气压或液压方式；丝冷却系统前者使用水冷，后者使用风冷；直径检测部件前者采用数字式连续测量千分尺，后者采用光电位移测量传感器。图3、4、5、6为该检测装置牵引及卷绕系统4种实施例结构示意图。图3中，牵引辊16通过牵引轴23直接与牵引电机22连接，牵引轴23上装有一个牵引皮带轮M，牵引辊16上方装有一个带有悬臂的牵引压辊15，牵引压辊的压力通过悬臂上的压力滑块和弹簧调整。牵引电机22输出的动力由牵引皮带轮M与卷绕皮带轮沈通过动力传递皮带31传递；卷绕皮带轮沈与卷绕轴25间有轴承27使得卷绕皮带轮沈在卷绕轴25上可以自由转动；摩擦压片四通过传动定位销观与卷绕轴25同步转动，也可以在卷绕轴25上滑动；卷绕皮带轮沈与摩擦压片四与之间有摩擦面设计，压紧弹簧30在摩擦压片四外侧压紧，使得卷绕皮带轮沈与摩擦压片四之间有一定的摩擦力，从而实现对卷绕轴25、收卷内辊21及附带的收卷外辊19的驱动，实现收丝功能。当来自牵引辊16的丝在收卷外辊19上的卷绕有较大张力时，卷绕皮带轮沈与摩擦压片四之间会产生相对滑动，保护收卷的丝不会被拉断，当丝有所松弛时，卷绕轴25产生的张力小于摩擦力时，卷绕皮带轮沈与摩擦压片四的摩擦力作用下又同步运动，保证丝很好的收卷。卷绕换位器由换位器导向轮18、导向管32、换位器推杆33、齿轮齿条机构34及卷绕换位器电机35依次构成，导向轮18安装在推杆33上，推杆33穿过导向管32与机箱内的齿轮齿条机构34相连；在检测信号给出的同时，卷绕换位器收到信号并动作，换位器导向轮18将丝从收卷外辊19上的非检测丝位置换位到检测丝位置，当检测给出结束信号时， 换位器导向轮18又将丝从收卷外辊19上的检测位置换位到非检测丝卷绕位置。图4中，牵引皮带轮M与牵引轴23之间有轴承27，摩擦压片29、压紧弹簧30安装在牵引轴23上，摩擦压片四通过传递定位销观与23同步转动。牵引皮带轮M与摩擦压片四之间的摩擦力由压紧弹簧30调整，卷绕皮带轮沈与卷绕轴25同步转动。图5中，卷绕皮带轮沈与摩擦压片四间的摩擦力由磁力吸附来调整，轴承27具有铁磁性，摩擦压片四上有磁铁36。图6中，卷绕电机37驱动摩擦压片四及附带的传动定位销观、压紧弹簧30同步转动，收卷外辊19和收卷内辊21卡固在卷绕轴25上，收卷外辊19与收卷内辊21可快速插接、拆卸，卷绕皮带轮26与卷绕轴25间有轴承，卷绕皮带轮沈与摩擦压片四间的摩擦力利用压紧弹簧30调整。
权利要求
1.一种热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测方法，其特征在于，将热塑性树脂在加热炉中熔融挤出后进行抽丝，将丝冷却定径后对丝的直径进行连续在线检测，记录所检测丝的直径变化及次数，检测直径的同时，记录所检测丝的长度；不同品种树脂丝的直径通过熔融温度、熔体挤出压力及牵引的速度加以调整和控制，直到达到理想检测丝的直径，然后将抽出的丝进行检测卷绕和分段保存；在抽丝过程中通过检测系统检测丝的直径及丝上携带的凝胶颗粒的粒径，而后将收集的数据通过计算机和数据处理软件得出单位体积或单位质量树脂所含不同大小凝胶颗粒的个数；为确保结果更加可靠，可用天平称量所测丝的质量，核实单位质量树脂中不同大小凝胶颗粒的数量。
2.根据权利要求1所述的热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测方法，其特征在于，该方法的实施步骤如下(1)、称取待检测树脂样品2-10克，置于加热炉立管中，将活塞杆装入炉管，并压实样品，根据所测树脂熔点的不同设定170-300°C的熔融温度，确定砝码重量或气压及液压的压力，待树脂样品充分熔融后，在活塞杆上施加所需压力使熔融树脂从口模上的模孔挤出；O)、挤出的熔融物料经拉伸和冷却后通过调速电机驱动的牵引辊对所抽出的丝进行牵引，丝依次通过导向轮、检测部分、牵引辊、卷绕换位器后在收卷辊上的非检测丝位置收卷；(3)、根据检测需要调整牵引电机的速度来控制抽出树脂丝的直径在0. 005mm-0. 2mm 之间，对凝胶颗粒指标要求严的物料，在丝强度许可条件下可将丝的直径向更细的方向调节，对凝胶颗粒指标要求不高的产品，或不易拉丝的树脂，可采用不太细的直径；G)、待抽丝及牵引、卷绕系统稳定，而且丝的直径达到理想检测直径，给出开始检测信号，直径测量系统开始对丝直径的变化数值和次数进行记录和存储，同时卷绕换位器动作， 推动丝从收卷辊的非检测丝位置换位到收卷辊的检测位置卷绕，检测结束后，给出停止检测信号，停止测量，同时卷绕换位器再次动作，推动丝又回到收卷辊的非检测丝卷绕位置；(5)、根据所检测丝的直径变化及检测到的凝胶颗粒数量和大小，计算机自动计算出单位体积树脂内不同大小凝胶颗粒的数量；(6)、停止抽丝，将有测量记录卷绕在收卷外辊检测位置的丝从收卷外辊上取下，用天平秤出质量并做好记录，根据检测到的凝胶颗粒数量核实单位质量树脂中不同大小凝胶颗粒的数量；(7)、同法测试树脂的第二个、第三个样品单位体积或单位质量树脂中的凝胶颗粒数量；(8)、对以上三个树脂样品的单位体积或单位质量凝胶颗粒数取平均值，即为所检测树脂样品中单位体积或单位质量所含不同大小凝胶颗粒的数量。
3.一种热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测装置，包括熔融挤出系统、冷却系统、检测系统、牵引系统、卷绕系统五个部分，其特征在于，本发明采用的热塑性树脂凝胶颗粒检测装置由加压推进机构(1)、活塞杆(2)、加热炉体(3)、炉管(4)、口模(5)、温度控制器(6)、抽丝导向轮(7)、抽丝导向轮支架(8)、冷却水槽(9)、检测前端导向轮(10)、(11)、检测后导向轮(14)、直径测量部件(12)、计算机(13)、牵引压辊(15)、牵引辊(16)、牵引导向轮(17)、 换位器导向轮(18)、收卷外辊(19)、箱体00)组成，箱体00)左部依次设有检测前端导向轮(10)、(11)、直径检测部件(12)和检测后导向轮(14)，右部设有牵引压辊(15)、牵引辊(16)，牵引辊(16)下方设有收卷外辊(19)，其间设有牵引导向轮(17)和换位器导向轮 (18)；箱体(20)外侧设有加热炉，加热炉(3)设有温度控制器(6)，炉体(3)内设有炉管 ，炉管内设有活塞杆0)，活塞杆(2)顶部设有加压推进机构(1)，炉管(4)下方设有口模(5) ；口模(5)正下方设有抽丝导向轮(7)和冷却水槽(9)，导向轮(7)通过支架⑶ 与箱体OO)相连接固定。
4.根据权利要求3所述的热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测装置，其特征在于，熔融挤出系统由加压推进机构(1)、活塞杆O)、加热炉体(3)、炉管、口模(5)、温度控制器 (6)组成，炉体(3)内设有炉管，炉管内设有活塞杆0)，活塞杆(2)顶部设有加压推进机构(1)，炉管(4)下方设有口模(5)；其中，加热炉(3)及活塞杆(2)为立式结构，加压推进装置(1)可以是不同重量的砝码，也可以是液压、气压机构。
5.根据权利要求3所述的热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测装置，其特征在于，丝冷却系统由抽丝导向轮(7)、抽丝导向轮支架(8)、冷却水槽(9)组成，可以用风冷或用冷水冷却，也可以用自然风冷却。
6.根据权利要求3所述的热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测装置，其特征在于，检测系统由检测前端导向轮(10、11)、后导向轮(14)、直径检测部件(12)、数据处理及控制软件 (13)组成。
7.根据权利要求3所述的热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测装置，其特征在于，牵引系统由电机(22)、牵引轴(23)、牵引导向轮(17)、牵引皮带轮(M)、牵引辊(16)和安装在悬臂上的牵引压辊(15)构成。
8.根据权利要求3所述的热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测装置，其特征在于，卷绕系统由卷绕换位器电机(35)、换位器推杆(33)、导向管(32)、齿轮齿条机构(34)、卷绕轴 (25)、收卷外辊(19)、收卷内辊(21)、卷绕皮带轮(26)、摩擦压片(29)、传动定位销(28)、压紧弹簧(30)或磁铁(36)、动力传动皮带(31)组成，卷绕动力来自于牵引系统的电机并与牵引速度相关联。
全文摘要
本发明涉及一种热塑性树脂产品中凝胶颗粒的检测方法及装置，该方法用于对热塑性树脂中凝胶颗粒的检测，将热塑性树脂熔融挤出后进行抽丝，通过对丝的直径变化的数据进行检测和计数，得出单位体积或单位质量的树脂中不同大小凝胶颗粒的个数。凝胶检测装置包括熔融挤出系统、冷却系统、检测系统、牵引系统、卷绕系统五个部分。本发明提供的热塑性树脂产品凝胶颗粒的检测方法构思新颖，设计合理，易于实施，效果良好，所采用的检测装置集检测、卷绕功能为一体，能够满足对热塑性树脂熔融挤出并抽丝的要求，具有工作可靠、工效高、成本低、自动化程度高等优点。
文档编号B29C47/92GK102233662SQ201010151799
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月21日 优先权日2010年4月21日
发明者刘福德, 田原, 范立成, 蓝云飞, 陈宏愿 申请人:蓝云飞