[實(shí)用新型]一種在線監(jiān)測(cè)微注塑中復(fù)合材料形態(tài)演變的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420609921.3
• 申請(qǐng)日: 2014-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN204172300U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊燦;尹曉紅;闞君武;李熹平;程光明;曹建波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C45/76
• 分類號(hào): B29C45/76;B29C45/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種聚合物微納制造過程的調(diào)控裝置，具體涉及一種微注塑中復(fù)合材料形態(tài)演變的在線監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)

在迅速發(fā)展的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)驅(qū)動(dòng)下，作為微納制造領(lǐng)域新興發(fā)展的一項(xiàng)重要技術(shù)，微注塑在聚合物微納制造中的作用變得日益重要。憑借成本低、生產(chǎn)率高以及材料利用率高等諸多優(yōu)勢(shì)，近年來微注塑技術(shù)已被用于生產(chǎn)制造眾多種類的聚合物微納器件。產(chǎn)品微型化趨勢(shì)的不斷發(fā)展，不僅對(duì)微注塑制品的尺寸精度提出了更為嚴(yán)格的要求，而且對(duì)其各項(xiàng)性能指標(biāo)也提出了更高的要求。在此背景下，微尺度下如何從材料復(fù)合的角度進(jìn)行深入研究是個(gè)值得探討的新課題。通過材料復(fù)合，可借鑒納米復(fù)合材料發(fā)展中積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)多種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料微制品產(chǎn)生優(yōu)良且可調(diào)控的綜合性能，以滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)高性能微注塑制品的巨大需求。

根據(jù)制品“形態(tài)決定性能，性能決定用途”這一原理，研究微注塑中聚合物復(fù)合材料形態(tài)演變規(guī)律是當(dāng)前該領(lǐng)域中切合實(shí)際且迫切需要解決的問題。由于流動(dòng)過程中聚合物熔體行為的復(fù)雜性及影響因素的多樣性，目前研究聚合物復(fù)合材料的內(nèi)部形態(tài)主要采取離線檢測(cè)方式，即成型過程結(jié)束后對(duì)制品進(jìn)行切割取樣、表面處理，再借助電子掃描顯微鏡、透射電子顯微鏡以及光學(xué)顯微鏡等儀器/手段進(jìn)行觀測(cè)表征。如果檢測(cè)結(jié)果不能滿足預(yù)期的材料形態(tài)要求，需要調(diào)整工藝參數(shù)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)/生產(chǎn)，然后再次進(jìn)行取樣和形態(tài)測(cè)試表征，如此反復(fù)直至滿足要求為止。顯然，上述離線檢測(cè)方法耗時(shí)長(zhǎng)且過程繁瑣；此外，檢測(cè)前對(duì)制品的取樣及后續(xù)物理/化學(xué)處理過程會(huì)不可避免地破壞復(fù)合材料內(nèi)部的原有形態(tài)，從而造成檢測(cè)誤差。

鑒于上述離線檢測(cè)方式的不足，如果能夠在微注塑成型過程中對(duì)聚合物復(fù)合材料內(nèi)部形態(tài)演變過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而對(duì)微制品的注塑成型工藝進(jìn)行優(yōu)?化，就能夠顯著降低檢測(cè)時(shí)間并提高檢測(cè)精度。專利(申請(qǐng)公布號(hào)：CN103085249A；專利名稱：一種可視化聚合物熔體注塑充模流動(dòng)系統(tǒng))公開了一種模擬聚合物熔體注塑充模流動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該專利所述系統(tǒng)的主要功能與目前普遍使用的可視化系統(tǒng)相同，即用于觀測(cè)聚合物熔體的宏觀流動(dòng)狀態(tài)。而從監(jiān)測(cè)微尺度下聚合物復(fù)合材料形態(tài)演變(如微納米顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài))角度來看，該專利存在如下明顯缺陷：(1)該系統(tǒng)為模擬實(shí)驗(yàn)裝置，利用常溫下呈流動(dòng)狀態(tài)的聚合物材料，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果很難準(zhǔn)確反映高溫熔融狀態(tài)下注塑生產(chǎn)過程中聚合物復(fù)合材料的真實(shí)形態(tài)演變；(2)該專利所涉及的為常規(guī)注塑尺寸范圍，無法適用于尺寸微小的微注塑場(chǎng)合；(3)最為關(guān)鍵的是，該系統(tǒng)采用透明聚合物流體，且利用穿透式光路，因此高速攝像機(jī)所獲取圖像中關(guān)于填料顆粒的形態(tài)信息為沿流道整個(gè)深度方向的綜合效果，從而無法清楚地觀測(cè)到流道內(nèi)指定深度位置聚合物復(fù)合材料的形態(tài)。綜上所述，為實(shí)現(xiàn)微注塑過程中聚合物復(fù)合材料形態(tài)演變的在線監(jiān)測(cè)，目前該領(lǐng)域依然存在許多問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種在線監(jiān)測(cè)微注塑中復(fù)合材料形態(tài)演變的裝置，以滿足快速發(fā)展的微注塑成型技術(shù)對(duì)及時(shí)準(zhǔn)確過程檢測(cè)手段的需求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)解決方案：

本實(shí)用新型提供的一種在線監(jiān)測(cè)微注塑中復(fù)合材料形態(tài)演變的裝置，包含熔體調(diào)控模塊，所述熔體調(diào)控模塊包括型腔板、滑動(dòng)密封圈、導(dǎo)柱、透明型腔蓋板、支撐板、軸承、電機(jī)和傳動(dòng)軸；所述透明型腔蓋板固定安裝于與電機(jī)相聯(lián)接的傳動(dòng)軸上；所述傳動(dòng)軸通過軸承軸向固定于支撐板上；所述型腔板與透明型腔蓋板之間通過導(dǎo)柱的軸向運(yùn)動(dòng)可形成“閉合”與“開啟”兩種相對(duì)位置關(guān)系；在所述電機(jī)和傳動(dòng)軸帶動(dòng)下，透明型腔蓋板可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述熔體調(diào)控模塊可裝配于標(biāo)準(zhǔn)注塑模架內(nèi)，便于實(shí)現(xiàn)注塑成型在線操作。

所述型腔板上設(shè)有一個(gè)錐形主流道，所述錐形主流道大端處設(shè)有一個(gè)與之?連通的半圓形微流道，所述半圓形微流道末端沿周向設(shè)有一條與之連通的排氣槽；所述排氣槽的末端設(shè)有一個(gè)與之連通的排氣孔，所述排氣孔與錐形主流道位于同一直徑上；所述半圓形微流道內(nèi)外各設(shè)有一個(gè)與其同心的環(huán)形密封槽；所述型腔板與透明型腔蓋板“閉合”時(shí)，借助環(huán)形密封槽內(nèi)的滑動(dòng)密封圈可實(shí)現(xiàn)半圓形微流道的密封；所述型腔板中央設(shè)有一個(gè)圓形空腔，且于半圓形微流道一側(cè)設(shè)有一條貫穿的加熱管道；所述加熱管道兩邊各設(shè)有一條與之平行的冷卻管道。

所述半圓形微流道的半徑為r，矩形截面的寬度為W、深度為H，相關(guān)尺寸取值范圍優(yōu)選為：50mm≤r≤200mm；200μm≤H≤1000μm；10≤W/H≤20。