[发明专利]一种具有模内流变在线测量功能的微注塑模具及测控方法

权利要求书

1.一种具有模内流变在线测量功能的微注塑模具，其特征在于，该模具包括模具组件和流变测量组件；

所述模具组件包括从上到下依次设置的进料口、定模座板、定模板、动模板、垫块、动模座板；所述定模板和动模板内部设置有冷却管路；所述定模板、动模板锁模时形成有不少于两个的圆形截面的流道以及连接所述流道端部的产品型腔；所述流道沿进料口镜像排列，且所述流道的长径比L/D大于15；

所述流变测量组件包括出口温度传感器、进口温度传感器、出口压力传感器、进口压力传感器、放大器和控制器，所述出口温度传感器和出口压力传感器均布置在所述流道的出口附近，所述进口温度传感器和进口压力传感器布置在所述流道的进口附近；所述出口温度传感器、进口温度传感器、出口压力传感器、进口压力传感器均和所述放大器连接，所述放大器和控制器连接；

所述放大器用于接收传感器检测的信号，并将其放大后传入所述控制器；

所述控制器用于对所述放大器的信号进行处理计算，获得模具内聚合物的实时粘度；并对实时粘度进行分析，作为对注塑机塑化单元中聚合物的温度进行调节的参考。

2.根据权利要求1所述的具有模内流变在线测量功能的微注塑模具，其特征在于，所述出口压力传感器、进口压力传感器均设置在所述流道的内壁面；所述出口温度传感器、进口温度传感器均设置在靠近所述流道的壁面的位置。

3.根据权利要求1所述的具有模内流变在线测量功能的微注塑模具，其特征在于，所述出口温度传感器和出口压力传感器为温压一体化传感器，所述进口压力传感器、进口温度传感器也为温压一体化传感器。

4.一种聚合物模内流变的在线测控方法，该方法基于权利要求1所述的具有模内流变在线测量功能的微注塑模具来实现，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)选取所述流道的长径比大于10的一段作为测量流道，并将出口温度传感器、出口压力传感器布置在所述测量流道的下游端，将所述进口温度传感器、进口压力传感器布置在所述测量流道的上游端；

(2)聚合物熔体从进料口注入，经过所述流道填充满产品型腔；所述出口温度传感器、出口压力传感器、进口温度传感器、进口压力传感器实时测量聚合物熔体的进出口压力和温度，信号经所述放大器放大后传入所述控制器，所述控制器通过如下方式计算聚合物熔体的实时粘度差Δη：

其中，η_a为聚合物熔体的实时粘度，单位为Pa·s；η为基于Cross-WLF方程获得的聚合物加工设定粘度，单位为Pa·s；τ_w为壁面剪切应力，单位为MPa；为壁面剪切速率，单位为s^-1；Δp为测量通道的进出口之间的压力降，单位为Pa；r为测量通道的半径，单位为m；L为测量通道的长度，单位为m；为表观剪切速率，为管壁处牛顿型流体的剪切速率，单位为s^-1；T_n为第n次合模时塑化单元中聚合物熔体的温度，单位为℃；T为当前聚合物熔体的温度，单位为℃；ΔT为注塑机塑化单元的调节温度，可利用塑化加热套的功率调节，单位为℃；Δ为设定的粘度阈值，单位为Pa·s；η₀为零剪切粘度，单位为Pa·s，为剪切速率，单位为s^-1，τ^*为向剪切变稀转变时的临界剪切应力，单位为MPa；

(4)利用实时粘度差控制注塑机塑化单元的温度，进而控制模具内聚合物熔体的实时粘度。