[发明专利]用于确定粘性聚合物质的流变性质的测量装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定粘性聚合物质的流变性质的测量装置和方法，其中测量装置包括流变仪，所述流变仪具有容纳物质的容器和能定位在容器内部的旋转元件，其中测量装置提供在旋转元件和容器之间围绕旋转轴线的相对旋转，所述旋转轴线限定平行于旋转轴线的轴向方向和垂直于旋转轴线的径向方向，其中测量装置包括用于至少检测在轴向方向上施加到容器或旋转元件上的法向力的分量的一个或多个法向力传感器和用于检测在径向方向上施加到容器上的径向力的径向力传感器。

技术领域

本发明涉及一种用于确定粘性聚合物质的流变性质的测量装置和方法。

背景技术

已知使用旋转流变仪来测量液体的流变性质，例如粘度。EP 2 078 949 A2公开了流变仪用于测量高粘性物质的粘度的用途。已知的流变仪具有用于接收高粘性物质的测量室和可在测量室内部旋转以使高粘性物质旋转的圆锥体。粘度由产生旋转圆锥体所需的扭矩而导出。为了获得关于高粘性物质的正确测量值，至关重要的是，高粘性物质与圆锥体一起旋转并且相对于室的内表面不打滑。为了确保高粘性物质和圆锥体之间有适当的附着力和/或摩擦力，测量室会关闭并且高粘性物质被加压到明显高于大气压的压力。

US 4,173,142 A公开了一种用于测量高聚物物质的旋转粘度计。旋转粘度计以板对锥或板对板的原理操作，并且设有容纳要测量其粘度的高聚物物质的室、在室内的上计数器旋转测量表面和下计数器旋转测量表面以及位于壳体内的力测量装置，用于测量垂直于相应测量表面作用在所述测量表面中的一个测量表面上的累积力。

US2011/0100098A公开了一种具有多个法向力传感器但没有容器的流变仪。因此所述流变仪不适合于容纳加压的高粘性物质。

EP2063249A2公开了一种流变仪，其具有用于容纳处于受控温度或受控压力下的配料的材料容纳容器和在该材料容纳容器的腔内可旋转的两个混合器元件。该已知的流变仪没有法向力传感器。

发明内容

已经发现，除了法向力之外，旋转元件和测量室之间的相对旋转还导致在径向方向上测量的力的轻微增加。该轻微增加可以被检测并与检测到的法向力组合，以用于计算粘性聚合物质的各种流变特性。如在EP 2 078 949 A2中公开的已知旋转流变仪的缺点在于，尽管其具有压力传感器，但是所述压力传感器仅布置成在旋转元件的旋转之前测量压力。而且，EP 2 078 949 A2和EP 2 063 249 A2没有公开任何法向力传感器。US 4,173,142A和EP 2 063 249 A2公开了用于测量法向力的力测量装置，但是没有公开径向力传感器。

EP 2 078 949 A2的另一个缺点在于，高压力本身促进或影响高粘性物质的行为，这可能导致一些测量的流变性质不准确。特别地，由于测量室的封闭性质，高粘性物质的行为可能是不一致的，特别是朝向检测径向力的测量室的周向壁。较高的粘度需要较高的压力。因此，压力的负面影响随着粘度的大幅度增加而增加。取决于加压量(如果有的话)，US4,173,142 A的粘度计将具有相同的缺点。

在EP 2 063 249 A2中，轴上的测量负荷与在径向方向上施加在容器上的径向力无关。此外，EP 2 063 249 A2没有认识到当朝着容器的周向壁或靠近容器的周向壁加压到高压力时配料的任何不一致的行为。

本发明的目的是提供一种用于确定粘性聚合物质的流变性质的测量装置和方法，其中可以提高测量装置的测量能力。

根据第一方面，本发明提供了一种用于确定粘性聚合物质的流变性质的测量装置，其中所述测量装置包括旋转流变仪，所述旋转流变仪具有用于容纳粘性聚合物质的容器和可定位在所述容器内部的旋转元件，其中所述测量装置布置成提供在所述旋转元件和所述容器之间围绕旋转轴线的相对旋转，所述旋转轴线限定平行于所述旋转轴线的轴向方向和垂直于所述旋转轴线的径向方向，其中所述测量装置包括用于至少检测在轴向方向上施加到所述容器或所述旋转元件上的法向力的分量的一个或多个法向力传感器和用于检测在径向方向上施加到所述容器上的径向力的径向力传感器。