CS244791B1 - Způsob kontroly charakteristik materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu kontrolv charakteristik materiálů, například fólií a zařízení k provádění tohoto způsobu. Za účelem stanovení kinetických a termodynamických charakteristik materiálu a citlivosti povrchových vrstev se pohybující materiál mlstněnasytí nejméně jednou těkavou látkou, s výhodou radioaktivní, například radioaktivním plynem, načež se změří zbytkové množství těkavé látky v materiálu a případně prostupnost a časový průběh uvolňování radioaktivní látky z nasyceného materiálu, a na základě zjištěných hodnot se vyhodnotí charakteristiky materiálu, například jeho celistvost, homogenita či prostupnost. Materiál je možné těkavou látkou nasytit v krátkodobých dávkách, nebo se materiál dále může těkavou látkou nasytit také oboustranně.

Description

Způsob kontroly charakteristik materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu

Řešení se týká způsobu kontrolv charakteristik materiálů, například fólií a zařízení k provádění tohoto způsobu. Za účelem stanovení kinetických a termodynamických charakteristik materiálu a citlivosti povrchových vrstev se pohybující materiál mlstněnasytí nejméně jednou těkavou látkou, s výhodou radioaktivní, například radioaktivním plynem, načež se změří zbytkové množství těkavé látky v materiálu a případně prostupnost a časový průběh uvolňování radioaktivní látky z nasyceného materiálu, a na základě zjištěných hodnot se vyhodnotí charakteristiky materiálu, například jeho celistvost, homogenita či prostupnost. Materiál je možné těkavou látkou nasytit v krátkodobých dávkách, nebo se materiál dále může těkavou látkou nasytit také oboustranně.

244 791

- 1 244 791

Vynález řeší problém kontroly charakteristik materiálů, zej ména prostupnosti, celistvosti a homogenity struktury tenkých materiálů, například fólií z umělých hmot·

Užitné a provozní vlastnosti materiálů pro balící fólie, pro separaci plynů, pro isolaci kabelů plastických materiálů nahrazujících kůži a pod. závisejí na struktuře materiálů a stavu jejich povrchových vrstev. Odchylky od· optimálního stavu struktury nebo chemického složení materiálu, výskyt mikrópórů či mikrotrhlin vede k nehomogenitě hustoty materiálu, popřípadě k porušení celistvosti jeho povrchu a může výrazně snižovat kvalitu materiálů, respektive předmětů z nich vyrobených.

,/Proto je velmi aktuálním problémem pro praxi vypracování nedestruktivních a kontinuálních metod ke kontrole charakteristik materiálů, například ve formě fólií a podobně. Dosavadní metody používané k detekci defektů povrchu materiálů, například využívají roztoku obsahujícího směsi barviv a povrchově aktivní látky k tomu, aby barvivo proniklo v místech defektů povrchu do podpovrchových vrstev materiálů a tak je učinilo viditelnými. Nedostat ky uvedených způsobů spočívají v tom, že barvivo může učinit viditelnými pouze defekty na povrchu materiálu, ale neumožňuje získat informace o stavu struktury objemu materiálů, o uzavřených pórech a podobně, pokud tyto změny struktury nejsou spojeny rovněž s poškozením povrchu. Další nevýhodou těchto způsobů je, že jsou obtížně automatizovatelné a poskytují údaje pouze kvalitativ ního charakteru·

Dále je známa metoda pro zjišťování defektů dutých vláken, spočívající v zaplňování dutého prostoru vlákna roztokem soli a

244 791 ▼ následujícím sledování výskytu této soli na povrchu resp· v okolí vlákna· Tento způsob lze použít pouze ke zj ištování defektů typu protržení stěny vlákna.

Byla navržena i autoradiografická metoda spočívající v nasycování povrchu materiálu radiokativním plynem kryptonem _a v následujícím pokrytí povrchu materiálu vrstvou divinylstyrenu a vrstvou fotografické emulze, sloužící k detekci radioaktivního záření který se nahromadil především v mikrotrhlinách a defektech povrchu. Nevýhodou této metody je značné pracnost a časová náročnost. Metoda neumožňuje sledovat průběh změn charakterizovaných materiálů v dynamických podmínkách vlivu různých faktorů, například ohřevu a podobně. Uvedené způsoby není možno použít k operativní kontrole charakteristiky materiálu, pokud možno v kon tinuálním režimu, jak to požaduje praxe.

Způsob kontroly charakteristik materiálů podle vynálezu plně vyhovuje požadavkům rychlé operativní a nedestruktivní metody. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se materiál místně nasytí nejméně jednou těkavou látkou, s výhodou radioaktivní, například radioaktivním plynem, načež se změří zbytkové množství těkavé látky v materiálu, popřípadě propustnost plynu materiálem a časový průběh uvolňování těkavé látky z nasydeného materiálu a na základě zjištěných hodnot se vyhodnptí charakteristiky materiálů, například celistvost, homogenita povrchu nebo struktury a propustnost materiálu. Materiál se může nasycovat buň po celou dobu dosažení stavu nasycení materiálu nebo v krátkodobých dávkách, v impulzech. Materiál se může nasycovat jednostranně nebo oboustranně a měření charakteristik materiálů se může provádět i při nepřetrží tém plynulém pohybu fólie materiálu přímo na konci výrobní linky. Vynález řeší i vytvoření zařízení k provádění způsobu kontroly «charakteristik materiálů podle vynálezu. Podstata tohoto zařízení spočívá v tom, že sestává z horní polokomory a z dolní polokomory, které jsou vrchlíkovité a jsou opatřeny směrem ke kontrolovanému materiálu na obvodu těsněním a do dolní polokomory je zaústěn dolní přívod a v odstupu od něho dolní odvod a do horní polokomory je zaústěn horní přívod a v odstupu od něho horní odvod, přičemž kolem horní polokomory a dolní polokomory je vytvořena další ko- 5 244 791 mora· Horní polokomora může být na spodním okraji opatřená první porézní vložkou a dolní polokomora může být na horním okraji opatřena druhou porézní vložkou. Další komora může mít s výhodou kolem průchozího otvoru pro kontrolovaný materiál uloženo těsnění a je opatřena v horní části prvním trubkovým odvodem a v dolní Části dolním trubkovým odvodem pronikající těkavé látky. K další komoře můžou být ve směru pohybu kontrolovaného materiálu připojeny první odplyňovací polokomora s pátým detektorem á druhá odplyňovací polokomora se šestým detektorem, které můžou být opatřeny prvním přívodem a druhým přívodem a nejméně jednou přídavnou měřicí komůrkou s detektorem, například první přídavnou měřící komůrkou s třetím detektorem a druhou přídavnou měřicí komůrkou se čtvrtým detektorem. Horní odvod může být s výhodou připojen k první měřicí komůrce s prvním detektorem a dolní odvod je připojen ke druhé měřicí komůrce s druhým detektorem.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že umožňuje odhalit nejen průchozí trhliny materiálu, ale i nehomogenity povrchu a objemu materiálu, které mohou být příčinou porušení funkčních, čili užitných, vlastností materiálu. Způsob může být použit k nepřetržité operativní kontrole materiálu, například přímo na výrobní lince.

t

Na základě jejích výsledků je možno řídit technologii způsobem, při němž parametry materiálu odpovídají jeho požadovaným vlastnostem.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny pomocí dále uvedených čtyř příkladů jeho provádění a příkladného provedení podle přilpžených výkresů, kde obr. 1 znázorňuje schéma zařízení pro kontrolu charakteristik materiálů podle vynálezu. Obr. 2 znázorňuje záznamy údajů detektoru Di na křivce 1, detektoru Dg na křivce 2 až do nasycení fólie podle příkladu 2, a detektoru Dg na křivce 3 při impulsovém způsobu kontroly vlastností fólie podle příkladu 3 a to způsobem kontroly charakteristik materiálů podle vynálezu. Obr. 3 znázorňuje údaje o vstupních impulsech a obr. 4 znázorňuje údaje o výstupních impulsech detektoru D2 při zjišlování charakteristik membrán pro separaci plynů z příkladu 4 způsobem kontroly charakteristik materiálů podle vynálezu.

- 4 244 791

Zařízení podle vynálezu sestává z horní polokomory 1 a z dol ní polokomory 2, které jsou vrchlíkovité a jsou opatřeny směrem ke kontrolovanému materiálu 2 ¹¹⁸ obvodu těsněním 8· Do dolní polokomory 2 je zaústěn dolní přívod £ a v odstupu od něho dolní odvod 6 a do horní polokomory 1 je zaústěn horní přívod 2, a v odstupu od něho horní odvod 2· Kolem horní polokomory 1 a dolní polokomory 2 je vytvořena další komora 2· Horní polokomora 1 je nna spodním okraji opatřena první porézní vložkou 20 a dolní polokomora 2 je na horním okraji opatřena druhou porézní vložkou 21. Další komora 2 má kolem průchozího otvoru pro kontrolovaný materiál 7 uloženo těsněni 8 a je opatřena v horní části prvním trubkovým odvodem 10 a v dolní části dolním trubkovým odvodem 11 pronikající těkavé látky. K další komoře 2 jsou ve směru pohybu kontrolovaného materiálu 7 připojeny první odplyňovací polokomora 14 δ pátým detektorem D5 a druhá odplyňovací polokomora 15 se šestým detektorem Dg, které jsou opatřeny prvním přívodem 16 a druhým přívodem 17 a nejméně jednou přídavnou měřicí komůrkou s detektorem, například první přídavnou měřicí komůrkou 18 s třetím detektorem Dij a druhou přídavnou měřicí komůrkou 19 se čtvrtým detektorem D4· Pátý detektor Dt? a šestý detektor Dg měří radioaktivitu zachycenou v materiálu. Horní odvod 2 J*e připojen k první měřicí komůrce 12 s prvním detektorem Di a dolní odvod 6 je připojen ke druhé měřicí komůrce 13 s druhým detektorem D2·

Způsob kontroly charakteristik materiálů, například fólií, spočívá v tom, že za účelem stanovení kinetických a termodynamických charakteristik materiálu a citlivosti povrchových vrstev se pohybující materiál místně nasytí nejméně jednou těkavou látkou, s výhodou radioaktivní, například radioaktivním plynem, načež se změří zbytkové množství těkavé látky v materiálu a případně prostupnost a časový průběh uvolňování radioaktivní látky z nasyceného materiálu, a na základě zjištěných hodnot se vyhodnotí charakteristiky materiálu, například jeho celistvost, homogenita či prostupnost. Materiál se může těkavou látkou nasycovat v krátkodobých dávkách. Materiál se může také těkavou látkou nasycovat oboustranně·

- 5 Příklad 1 244 781

Automatická kontrola nehomogenit průmyslových polyetylenových folií se zkoumá tak, že na folii zkoumaného materiálu o tlouštce 100 um se fixuje zařízení tak, že horní polokomora 1 a dolní polokomora 2 jsou z jedné strany fólie a k hornímu trubkovánu odvedu 10 a dolnímu trubkovému odvodu 11 se připojí vývěva k dosažení vakua 10*^ Torrů s cílem zabránit eventuálnímu úniku těkavých látek do prostředí. Po dosažení tohoto stupně vakua se horním přívodem 2. vpouští do horní polokomory 1, dolním přívodem £ do dolní komory 2 vzduch nebo jiný nosný plyn o konstantním průtoku například 60 ml/min a po uplynutí doby 5 minut se z prvního zásobníku 22 k proudu nosného plynu připouští radioaktivní plyn /krypton a prvním detektorem Di v první měřicí komůrce 12 na výstupu z horní polokomory 1 se měří jeho radioaktivita. Radioaktivní plyn nasycuje kontrolovaný materiál 7 a postupně proniká do dolní polokomory 2, kde je unášen nosným plynem vpouštěným do dolní polokomory 2, který jej unáší do druhé měřicí komůrky 15 k měření radioaktivity druhým detektorem Dg· Zhruba po 10 minutách se první zásobník 22 radioaktivního plynu uzavře a horní polokomorou 1 a dolní polokomorou 2 se nechá protékat pouze nosný plyn. První detektor Di ukazuje hodnotu koncentrace radioaktivního plynu v nosném plynu na vstupu do kontrolovaného materiálu 7 a druhý detektor D2 ukazuje koncentraci radioaktivního plynu v nosném plynu po výstupu z kontrolovaného materiálu 7. Výsledky zkoušek materiálu ukázaly, že jestliže byl prvním detektorem Di indikován rozptyl v rozmezí 2 %, pak u vzorku zkoumaného materiálu z polyethylenu nízké hustoty, měl druhý detektor Dg rozptyl hodnot 50 % a u vzorku materiálu z polyetylénu vysoké hustoty byl rozptyl hodnot 15 až 17 %· Tento rozptyl identifikuje nejenom nehomogenity a různé tloušíky folie, ale je i mírou různého stupně krystalizace a defektnosti. pro kvantitativní hodnocení stupně defektnosti se údaje druhého detektoru Dg zkoumaného vzorku srovnávají s údaji odpovídajícími vzorku standardnímu se známými vlastnostmi. V případě překročení stanovená míry rozptylu hodnot druhého detektoru D2 je podáván automatický signál pro regulaci podmínek technologického procesu výroby zkoumaného materiálu. Podobně se může kontrolovat nehomogenita fólie z opačné strany. V tom případě se materiál nasycuje radioaktivním plynem z druhého zásobníku 25 a funkci prvního detektoru Di plní

- 6 244 791 druhý detektor D2, třetí detektor Doplní funkci čtvrtého detektoru P₄ a šestý detektor Dg plní funkci pátého detektoru Dg.

Příklad 2

Impulsní způsob nepřetržité kontroly vlastností fólie spočívá v tom, že podobně jako v předchozím příkladu se kontrolovaný materiál 2 nasycuje radioaktivním plynem ⁸^Kr pouze s tím rozdílem, že doba připojení reservoáru s plynem k proudu nosného plynu je krátká, nebof plyn se vpouští vždy po dobu 1 až 2 minut s přestávkami 3 až 5 minut. V případě nasycování materiálu v impulsech se měří čas maxima impulsu a jeho výška, z jejich rozptylu se hodnotí vlastnosti zkoumaného materiálu, přičemž fólie se pohybuje rychlostí 1 cm za minutu.

Příklad 3

Stanovení homogenity ochranných vrstev polyethylenových folií probíhá tak, že polyethylenová fólie o tlouštce 100 um pokryté z jedné·strany hliníkovou fólií o tlouštce 10 um se zkoumá tak, že se nasycování materiálu folie provádí radioaktivním plynem z obou stran. Dále se podobně jako v uvedeném příkladě 1 měří radioaktivita plynu pomocí prvního detektoru D| a druhého detektoru Dg, které udávají koncentrace radioaktivního plynu v prostoru při vstupu do membrány a pomocí třetího detektoru Dg, čtvrtého detektoru D4 se měří množství radioaktivního plynu uvolňovaného z materiálu v čase a pomocí pátého detektoru Dg a šestého detektoru Dg se měří množství radioaktivního plynu zachyceného neboli drženého v povrchu materiálu. Tímto způsobem je možno současně charakterizovat homogenitu povrchu polymeru a ochranné hliníkové vrstvy.

Jestliže rozptyl hodnot měřených prvním detektorem D]_ a druhým detektorem D2 je menšíjnež 2 %, pak rozptyl hodnot třetího detektoru Dg a čtvrtého detektoru D4 je 30 % a rozptyl hodnot v hliníkové fólii je 5C %. Jsou-li údaje prvního detektoru Dl a druhého detektoru D2 s údaji čtvrtého detektoru D4 a pátého detektoru Dg srovnatelné, znamená to, že polyethylenová fólie je oddělena od hliníkové vrstvy a signál upozorní na nutnost regulace provozu technologické linky.

- 7 Příklad 4

244 791

Charakteristika membrán pro separaci plynů se provádí zvláště u separačních membrán, které jsou vyráběny z polymerního materiálu o vysoké propustnosti a jsou velmi tenké a proto nelze způsoby charakteristiky materiálů uvedené v příkladech 1 a 2 použít, neboť difuzní vlastnosti separačních membrán by se charakterizovaly jako propustnost nehomogenit. proto se k charakterizaci vlastností takovýchto membrán používá impulsní metody, přičemž se střídavě kontrolovaný materiál 7 nasycuje plyny s rozdílnými difuzními vlastnostmi v materiálu, například pomocí Xe a Kr. Materiál membrá ny a z polyvinylmethylsilanu o celkové tloušťce 60 um a tloušťce pracovní vrstvy 0,5 až 1 um se nasytí impulsem, například p₀ dobu 2 minut s. přestávkou 5 minut se na ní nasycuje impulsem dalšího plynu například xenonu. Pomocí prvního detektoru Dj se měří koncentrace plynů na vstupu do membrány, pomocí druhého detektoru D2 zase tato koncentrace na výstupu. Na obr. 2 jsou znázorněny charakteristické tvary impulsů, registrovaných druhým detektorem Dg· Poloha impulsů na časové ose a jejich výška jsou charakteristické parametry pro hodnocení separačních vlastností membrány.

Doba impulsu závisí zvláště na rychlosti pohybu materiálu.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT* VYNÁLEZU

   1. Způsob kontroly charakteristik materiálů, například celistvosti, homogenity a prostupnosti fólií, vyznačující se tim, že za účelem stanovení kinetických a termodynamických charakteristik materiálu a citlivosti povrchových vrstev se pohybující materiál místně nasytí nejméně jednou těkavou látkou, s výhodou radioaktivní, například radioaktivním plynem, načež se změří zbytkové množství těkavé látky v materiálu, a případně prostupnost a časový průběh uvolňování radioaktivní látky z nasyceného materiálu, a na základě zjištěných hodnot se vyhodnotí charakteristiky materiálu.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že materiál se těkavou látkou nasycuje v krátkodobých dávkách.

   5. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že materiál se těkavou látkou nasycuje oboustranně.
3. 4. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že sestává z horní polokomory /1/ a z dolní polokomory /2/, které jsou vrchlíkovité a jsou opatřeny směrem ke kontrolovanému materiálu /7/ na obvodu těsněním /8/ a do dolní polokomory /2/ je zaústěn dolní přívod /4/ a v odstupu od něho dolní odvod /6/ a do horní polokomory /1/ je zaústěn horní přívod /
4. 5/ a v odstupu od něho horní odvod /5/, přičemž kolem horní polokomory /1/ a dolní polokomory /2/ je vytvořena další komora /9/.

   - 5· Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že horní polokomora /1/ je na spodním okraji opatřena první porézní vložkou /20/ a dolní polokomora /2/ je na horním okraji opatřena druhou porézní vložkou /21/.
5. 6. Zařízení podle bodů 4 a 5, vyznačující se tím, že další komora /9/ má kolem průchozího otvoru pro kontrolovaný materiál /7/ uloženo těsnění /8/ a je opatřena v horní části prvním trubkovým odvodem fLd/ a v dolní části dolním trubkovým odvodem /11/

   - 9 pronikající těkavé látky.

   244 791
6. 7. Zařízení podle bodů 4 až 6, vyznačující se tím, že k další komoře /9/ jsou ve směru pohybu kontrolovaného materiálu /7/ v

   připojeny první odplynovací polokomora /14/ s pátým detektorem /D(>/ a druhá odplynovací polokomora /15/ s šestým detektorem /Dg/, které jsou opatřeny prvním přívodem /16/ a druhým přívodem /17/ a nejméně jednou přídavnou měřicí komůrkou s detektorem, například první přídavnou měřicí komůrkou /18/ s tře tím detektorem /D5/ a druhou přídavnou měřicí komůrkou /19/ se čtvrtým detektorem /D4/.
7. 8. Zařízení podle bodů 4 až 7, vyznačující se tím, Že horní odvod /5/ je připojen k první měřicí komůrce /12/ s prvním detektorem /Οχ/ a dolní odvod /6/ je připojen ke druhé měřicí komůrce /13/ s druhým detektorem /D2/.