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紅外掃描測溫儀測量塑料聚合物熔體流延溫度分布
2012-12-18
隨著對(duì)擠出塑料薄膜和片材塑料等塑料產(chǎn)品越來越多的市場需求，盡管生產(chǎn)所需的樹脂和勞動(dòng)力的成本越來越高，但用戶對(duì)產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的一致性也提出了更高的要求。為了保持競爭的優(yōu)勢(shì)，許多塑料薄膜、塑料片材以及擠出涂布/復(fù)合加工產(chǎn)品的生產(chǎn)廠商必須避免其產(chǎn)品出現(xiàn)任何瑕疵和不一致性，定型生產(chǎn)的產(chǎn)品要說明質(zhì)量的一致性指標(biāo)或所能達(dá)到的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，甚至還要說明如控制的加工溫度等所有的操作參數(shù)。
從擠壓機(jī)中擠出流入到液流通道中的熔融聚合物是一種高黏性流體，熔體的流速在液流通道的中心部分速度最快而在液流通道的邊緣位置流動(dòng)速度接近為零。 從理論上講，與流動(dòng)的黏性流體接觸的界面層在流體的接觸表面附近是不流動(dòng)的，因此，插入到熔融流體中直接與塑料接觸的熱電偶的表面附近流體是不流動(dòng)的（或者是非常緩慢地流動(dòng)）。
除了要考慮擠壓機(jī)料桶的加熱器提供熱量外，剪邊機(jī)在切邊時(shí)對(duì)聚合物熔體產(chǎn)生的熱的影響也要考慮，不管怎樣，這部分能量對(duì)擠壓機(jī)熔體產(chǎn)生了額外的溫度而且是不均勻的。熔融流體的溫度分布與黏性分布有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，塑料的溫度越高（黏性低）則越靠近液流通道的中心部分則熔流越容易流動(dòng)，反之，塑料的溫度越低（黏性高）則越接近流動(dòng)通道的外壁則熔流越不容易流動(dòng)，結(jié)果沿著塑料流動(dòng)的區(qū)域有一個(gè)流速分布，中心部分流速最高，越向外壁流速越低。這樣就導(dǎo)致即使熔體的溫度是恒定的，但是根據(jù)已有的流速分布圖也可斷定熔流的溫度分布是不均勻的，圖1是全面描述溫度分布狀態(tài)(中心位置溫度高，越向邊緣位置溫度越低)的熱像圖，這是一條薄膜擠出LDPE熔體流延的實(shí)時(shí)溫度分布熱像圖。
由于相對(duì)熱電偶的響應(yīng)速度來講，所以用熱電偶無法探測到這種變化，但是如果用紅外掃描測溫儀能很容易地測量到這種變化，進(jìn)一步地調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)原來是用來過濾聚合物熔流的篩網(wǎng)上的一個(gè)部位發(fā)生了阻塞，被污染的篩網(wǎng)對(duì)擠壓機(jī)產(chǎn)生了額外的負(fù)壓強(qiáng)，這個(gè)負(fù)壓強(qiáng)能通過螺桿的作用改變混煉和熔化的過程，并由此能觀察到溫度和負(fù)載電流的波動(dòng)。設(shè)備上安裝的熱電偶不能追蹤到用紅外掃描測溫儀觀察到的這種短時(shí)間溫度的波動(dòng)，更換了被阻塞的篩網(wǎng)部件后，得到了與 圖1所示相似的均勻一致的溫度分布熱像圖。
結(jié)論
紅外掃描測溫儀能夠精確測量溫度分布情況和短時(shí)間周期內(nèi)溫度變化的軌跡，這是用熱電偶無法做到的。生產(chǎn)加工過程中需要在聚合物接觸到基材前及時(shí)測量熔體流延的溫度，提供有效的溫度測量和控制手段以改善擠出涂布加工的質(zhì)量。尤其是在擠出薄膜的過程中，當(dāng)通過擠壓機(jī)模頭的溫度和黏度在寬度方向發(fā)生變化時(shí)會(huì)導(dǎo)致薄膜邊緣“波邊”、破邊或撕邊。
熱像儀 http://easygofood.com/
從擠壓機(jī)中擠出流入到液流通道中的熔融聚合物是一種高黏性流體，熔體的流速在液流通道的中心部分速度最快而在液流通道的邊緣位置流動(dòng)速度接近為零。 從理論上講，與流動(dòng)的黏性流體接觸的界面層在流體的接觸表面附近是不流動(dòng)的，因此，插入到熔融流體中直接與塑料接觸的熱電偶的表面附近流體是不流動(dòng)的（或者是非常緩慢地流動(dòng)）。
除了要考慮擠壓機(jī)料桶的加熱器提供熱量外，剪邊機(jī)在切邊時(shí)對(duì)聚合物熔體產(chǎn)生的熱的影響也要考慮，不管怎樣，這部分能量對(duì)擠壓機(jī)熔體產(chǎn)生了額外的溫度而且是不均勻的。熔融流體的溫度分布與黏性分布有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，塑料的溫度越高（黏性低）則越靠近液流通道的中心部分則熔流越容易流動(dòng)，反之，塑料的溫度越低（黏性高）則越接近流動(dòng)通道的外壁則熔流越不容易流動(dòng)，結(jié)果沿著塑料流動(dòng)的區(qū)域有一個(gè)流速分布，中心部分流速最高，越向外壁流速越低。這樣就導(dǎo)致即使熔體的溫度是恒定的，但是根據(jù)已有的流速分布圖也可斷定熔流的溫度分布是不均勻的，圖1是全面描述溫度分布狀態(tài)(中心位置溫度高，越向邊緣位置溫度越低)的熱像圖，這是一條薄膜擠出LDPE熔體流延的實(shí)時(shí)溫度分布熱像圖。
由于相對(duì)熱電偶的響應(yīng)速度來講，所以用熱電偶無法探測到這種變化，但是如果用紅外掃描測溫儀能很容易地測量到這種變化，進(jìn)一步地調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)原來是用來過濾聚合物熔流的篩網(wǎng)上的一個(gè)部位發(fā)生了阻塞，被污染的篩網(wǎng)對(duì)擠壓機(jī)產(chǎn)生了額外的負(fù)壓強(qiáng)，這個(gè)負(fù)壓強(qiáng)能通過螺桿的作用改變混煉和熔化的過程，并由此能觀察到溫度和負(fù)載電流的波動(dòng)。設(shè)備上安裝的熱電偶不能追蹤到用紅外掃描測溫儀觀察到的這種短時(shí)間溫度的波動(dòng)，更換了被阻塞的篩網(wǎng)部件后，得到了與 圖1所示相似的均勻一致的溫度分布熱像圖。
結(jié)論
紅外掃描測溫儀能夠精確測量溫度分布情況和短時(shí)間周期內(nèi)溫度變化的軌跡，這是用熱電偶無法做到的。生產(chǎn)加工過程中需要在聚合物接觸到基材前及時(shí)測量熔體流延的溫度，提供有效的溫度測量和控制手段以改善擠出涂布加工的質(zhì)量。尤其是在擠出薄膜的過程中，當(dāng)通過擠壓機(jī)模頭的溫度和黏度在寬度方向發(fā)生變化時(shí)會(huì)導(dǎo)致薄膜邊緣“波邊”、破邊或撕邊。
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