转矩流变仪TR-200A挤出机/混炼机

转矩流变仪TR-200A挤出机/混炼机

概述

产品特点

早在20世纪90年代中期，我公司对中国科学院长春应化所PL—2000转矩流变仪进行全面改造，被列入中科院当时大型仪器设备项目改造计划。中国科学院鉴定验收专家认为，这台仪器是“我国第一台将现代化电子技术、智能测控技术和计算机技术有机融为一体的高智能现代化设备”。转矩流变仪TR-200A挤出机/混炼机，亦属我公司自主设计制作的转矩流变类型系列设备之一。该设备计算机测控高智能化程度处于国内领先地位，是研究高分子材料的流动、塑化、热、剪切稳定性等理想设备。设备是以真实模拟塑化全过程，动态连续、准确可靠地对材料的流变性能进行测定，如多组份的混合、热塑性树脂的交联、弹性体的硫化，材料的动态稳定性以及螺杆转速对体系加工性能的影响等，解决了传统转矩流变仪固有的系统柔性差，试验耗时多，数据处理工作量大等诸多缺点。转矩流变仪TR-200A挤出机/混炼机可以完成典型的XLPE材料交联特性的测定，PVC材料融合特性以及热稳定性的测定，材料表观粘度与剪切速率关系的测定等等，可应用于化学合成材料物理化学性能测试方面，例如合成材料制品的品质鉴定和合成过程中的物理化学性能分析与测试。  

近年来，计算机测控技术产生了巨大进步，我们将更多的新技术融入到塑化仪测试技术之中，特别是Windows操作系统给PC机信息处理能力带来的变化，数据采集、控制以及实验数据的处理均由相应的软件完成，可形成柔性强，信息管理和处理能力强等诸多特点，使用极其方便并能获得更多的合成材料的物性信息。这不仅表现为仪器操作方便、控制精确、实验数据处理及结果输出快捷高效。

结构特征与工作原理

主要组成

设备主要组成部分：

（1）主驱动系统

（2）混炼单元

（3）挤出单元

（4）主测控系统

（5）多段温度测控系统

（6）压力测控系统  

（7）数据采集系统  

（8）计算机系统

（9）计算机实验软件及数据处理系统

（10）存储打印系统

工作原理

本设备配有不同参数的螺杆，在具有一定温度的圆筒内旋转，筒的另端设有送料斗。当原料被送至筒的2/3处时逐步增塑，进入到筒的剩余部分内被均化，当所有颗粒全部溶化后即可利用毛细管挤出模具成为母料或注入模具成形，同时设备也完成对材料的表现粘度与剪切速度及剪切应力关系的测量。

操作软件可通过PC机的串行口分别实现对试验数据进行采集和参数控制，以及建立人机信息交互界面，如图5所示。这个界面功能比较齐全，可以完成6路温度的测控，包括转速设定、测量和控制，扭矩、压力测量等。曲线窗口可以实时显示以上各数据对时间的曲线。当改变挤出机的螺杆转速，可改变口模内外压力差P值和挤出流量Q值，试验数据可以文件的形式保存。

主要技术特性及配置

技术参数：

转    速：         0.1～120rpm  

速度控制精度： ±0.2%F.S

转矩测量范围：     0-200Nm    

转矩测量精度： ±0.3%F.S

熔体压力测量范围： 0-100MPa    

熔体压力测量精度： ±0.3%F.S

温度控制范围：     室温-350℃

控温精度：     ±0.5℃

温度分辨率 ：    0.1℃

电机功率：         380V    3.0Kw

使用操作方法

挤出部分操作方法

应用程序操作方法

打开挤出试验软件进入启动界面（如图1所示）。

图1  启动界面

点击，进入登陆界面（如图2所示）。如果退出则点击返回计算机桌面。

图2  登陆界面

选择用户名，输入密码，点击“登录”进入挤出试验参数设置界面（如图3所示）。如果初次使用请点击“注册”输入新的用户名和密码注册后再登录。

图3  挤出试验参数设置界面

在“信息输入区” 根据实际情况输入信息，其中试验代码为每次试验数据存储名称，如不填写则默认以时间为数据存储名称。

在“试验条件设置”区域选择或输入试验参数。（注意：压力保护，扭矩保护参数应该小于最大量程，否则可能导致传感器损坏！）

点击“系统设置”按钮进入系统设置界面，然后点击相应的按钮进入相应的设置，并进行设置。

在“长径比”、“压强保护”、“扭矩保护”设置中，可以添加对应的常用参数，以便于在“试验条件设置”里的下拉列表中进行选择。以“压强保护”为例（如图4所示），在新增压力保护框中输入常使用的数值,点击添加按钮,该数据将会填入现有压强保护框内,如需删除已添加数值,只需选中该数值,点击删除按钮即可。点击返回，返回试验界面。

图4 系统设置-压强保护

点击“串口设置”，进入串口设置界面（如图5所示）,选择实际使用的串口，点击保存。如果不知道具体使用哪个串口，可以在设备管理器中进行查看。点击返回，返回试验参数设置界面。

图5 系统设置-串口设置

点击“密码更改”进入密码更改界面（如图6所示），可对用户密码和管理员密码进行更改。点击返回，返回试验参数设置界面。

图6 系统设置-密码更改

“系统硬件”、“扭矩标定”、“温度标定”、“压强标定”为出厂已填数据，请不要擅自更改，如有异议，或需要更改请与我公司联系，确认后再进行更改。以免由于数据填写有误造成数据结果错误，或设备损坏。

在试验参数设置界面点击“进入试验”按钮，进入挤出试验主界面（如图7所示）。

图7 挤出试验主界面

点击“准备试验”按钮，“监控窗口”开始显示温度、压强、试验时间等参数。“试验操作”及“手动操作”区按钮转变为可操作状态（如图8所示）。

图8挤出试验准备界面

再此界面可通过更改温度按钮对已设定的温度进行更改，即在“监控窗口”温度输入框中输入想要更改的温度，然后点击“试验操作”区的“改变温度”按钮，即可实现温度更改。

“手动操作”区可进行电机正反转调节。（注：电机最后转动速度将作为实验开始时速度，用户在手动调节时需注意转速设置，以免影响正常试验。）

“系统操作” 区“试验设置”按钮可返回试验参数设置界面，在试验进行过程中不可进行参数修改，否则当前试验会被终止。

点击“试验操作”区“扭矩清零/取消”和“压强清零/取消”按钮使压强、扭矩显示值归零。

待温度达到设定温度时，并确认料筒里的试样完全融化，点击“试验开始”，坐标系里开始绘制曲线。（注：请确认料筒里的试样已经完全融化，否则可能导致传感器、螺杆损坏。）

此时根据坐标系里绘制的曲线，可进行转速更改，在“手动操作”区转速设定框中填入要更改的转速，并点击“改变转速”按钮，使设定转速生效。

点击“试验操作”区 “试验结束”按钮可结束当前试验，点击按钮后弹出“保存提示”，点击“确定”将保存本次试验数据。

点击“系统操作”区“试验记录”进入试验处理界面，（如图9所示）。

图9挤出试验处理界面

分别双击曲线上每次改变转速前平稳的点，在右侧“处理选项”区进行数据填写，每段填写完毕后，都要点击“添加数据”按钮，将数据填入，当最后一段填写完毕并添加数据后，点击“处理完毕”按钮，此时“试验曲线2”为试验结果曲线，如图10所示。（注：段数每次填写的不能重复，否则会造成试验数据错误。）

图10挤出试验结果曲线

试验处理界面，“操作按钮”区按钮功能说明：

“历史查询”按钮，可查询历史试验记录。

“平滑曲线”按钮，可使试验曲线平滑，方便曲线上点的采集。曲线平滑后，可点击“恢复曲线”按钮，使曲线还原原始状态。

“生成报告”按钮，可将处理完毕的数据形成Word文件，即试验报告（如图11所示）。

图11挤出试验报告

“生成EXCEL”按钮，可将试验曲线上的数据以表格的形式呈现，方便数据查找与分析。

“坐标校准”按钮，用于对曲线坐标的校准，如图12所示，需分别对X轴左边缘和X轴右边缘进行校准，并点击任意点确认坐标准确性。确定无误后点击“结束校准”按钮，校准完成。（注：更换显示器首次使用时必须进行坐标校准，以保证试验结果准确）

图12挤出坐标校准界面

“界面返回”按钮，返回挤出试验主界面。

挤出试验结束，试验现场清理。

4.2混炼部分操作方法

4.2.1应用程序操作方法

打开混炼软件，注册并登陆后进入混炼参数设置界面(如图13所示)。

图13 混炼参数设置界面

在“信息输入区” 根据实际情况输入信息，在“试验条件设置”区域选择试验方法，并输入相应的参数。“系统”区域按钮功能与挤出部分相同，请参考使用。

系统设置可参见“4.1.1应用程序操作方法”中的第7.8.9步介绍。

系统设置中“温度标定”、“扭矩标定”为出厂已填数据，请不要擅自更改，如有异议，或需要更改请与我公司联系，确认后再进行更改。以免由于数据填写有误造成数据结果错误，或设备损坏。

在试验参数设置界面点击“进入试验”按钮，进入混炼试验主界面（如图14所示）。

图14 混炼试验主界面

点击“准备试验”按钮，“监控窗口”开始显示温度、压强、试验时间等参数。“试验操作”及“手动操作”区按钮转变为可操作状态。

其中“试验操作” 、“手动操作” 、“系统设置”区按钮功能与挤出部分相同，请参考使用。但混炼试验过程中不可进行转速更改。

待温度稳定于设定温度时，点击“试验开始”按钮开始试验。其中热融合试验、热稳定试验和热交联试验必须在试验开始20秒内将试验材料装入混炼器，最好在10秒内完成，以获得较好的重复性试验数据。而热敏感度试验需要在温度稳定后先进行加料操作，再点击“试验开始”开始试验。

待到达试验设置要求，或手动点击 “试验操作”区 “试验结束”按钮将结束当前试验，点击弹出“保存提示”中的“确定”保存本次试验数据。

点击“系统操作”区“试验记录”进入试验处理界面，（如图15所示）。“操作按钮”区按钮功能说明可参见“4.1.1应用程序操作方法”中的第22步介绍。

图15混炼试验处理界面

如图15所示选取相应的采集点，分别填入图16的对应位置，数据填入方式为双击曲线上想要选择的点，待图16弹出后，点击对应的点即可将该点数据自动填入，点击“保存”该数据被保存，继续选择其他的点，点击“取消”可重新选取。（注：因为原料本身的差异，有些采集点可能没有，没有的点不填即可。）

图16数据点采集界面

所有点采集并保存后，点击“生成报告”按钮，可将处理完毕的数据形成Word文件，即试验报告（如图17所示）。

图17混炼试验报告

混炼试验结束，试验现场清理。

4.2.2实验方法说明

热融合实验

操作方法：设定好参数，点击“试验准备”按钮，计算机控制选定的加热单元进行加热；当达到设定温度后，按下“试验开始”按钮，启动电机转动，此时将准备好的材料从注料口注入到混炼器内，计算机开始记录数据，绘制曲线；当达到设定时间或手动按下“试验停止”按钮，试验结束，点击弹出“保存提示”中的“确定”保存本次试验数据。（注：为了获得较好的重复性的试验数据，材料必须在20秒内装入混炼器，最好在10秒内装入。）

热稳定实验

操作方法：与同热融合试验操作基本相同，只是试验进行到末期，转距经过平衡期后转距迅速上升，此时材料易发生降解，应在此时停止试验。

热交联实验

操作方法：与热融合试验操作方法基本相同，只是试验进行到末期，转距达到最高点后曲线会急剧下降，材料发生硬化，应在此时停止试验。

热敏感度实验

操作方法：设定好参数，点击“准备试验”按钮，计算机控制选定的加热单元进行加热；当达到设定温度后，将准备好的材料从注料口注入到混炼器内，点击“试验开始”按钮，计算机控制电机开始从“起始速度”按照设定的“加速度”线性升速到“终止速度”，计算机会自动记录数据绘制曲线，当达到“终止速度” 或手动按下“试验停止”按钮，试验结束，点击弹出“保存提示”中的“确定”保存本次试验数据。

日常维护和注意事项

每次使用完混炼器要将混炼室拆开进行清理；注意只能用铜刀、铜刷，避免用铁器擦拭，可将右转子逆时针旋转约90度、拔出转子清理。

用完塑料挤出机最好将机膛里的余料挤净；如用的是有颜色的物料应加入纯PE清机膛。

长期不用毛细管模具要拆下清干净，具体是在加热的情况下，卸下端面上的4个内六角螺钉，用物料将模芯挤出，清干净并用铜刀将模具里的残料清干净放入模芯，拧好螺钉。

每一年将减速箱里的机油更换一次，加油加到一半（可以在油面位置窗中看到）。

混炼器的齿轮箱里每年要加新的润滑脂，挤出机的齿轮箱要用油针加注润滑脂。

接电源之前，请确认设备已经接地，尤其是三相电的设备（备注：设备的插头接的是3条火线1条零线没有接地线，需要直接接在机壳上）。

所有实验开始之前都要确认温度是否达到指定的范围，否则禁止开始试验和启动电机。

如果需要更换压力传感器，一定要在加热状态且确定料膛内的样料融化后进行更换。

热电偶的信号线是单股硬线，使用是注意不要打结，以免造成断裂等问题。

热电偶插拔时，加热部分的编号应该与温控表对应，否则会导致温度失控。

转矩流变仪TR-200A挤出机/混炼机故障现象的排除