DD136306B1 - Vorrichtung zur dynamischen pruefung von weichen flaechenwerkstoffen - Google Patents

Description

Vorrichtung zur dynamischen Prüfung von weichen Flächenwerkstoffen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dynamischen Prüfung von weichen Flächenwerkstoffen vorwiegend auf Wasserdichtigkeit und auf Wasseraufnahme. Als weiche Flächenwerkstoffe sind dabei insbesondere zu verstehen: weiohe Leder wie Schaftobermaterialien, Bekleidungsleder, spezielle Textilmaterialien, insbesondere beschichtete und imprägnierte Textilien, Kunstleder, besonders synthetische Schaftmaterialien und auch weiche, elektrisch nichtleitende Flächenmaterialien, wie Folien. Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung kann dabei sowohl für einschichtigen als auch für mehrschichtigen Werkstoffen, die allein oder im Verbund mit saugfähigen Materialien zu prüfen sind, Anwendung finden.

Die erfindusngsgemäße Vorrichtung gestattet nicht nur eine Prüfung von Wasserdichtigkeit und -aufnahme, sondern auch noch Prüfungen auf mechanische Beanspruchbarkeit in der Kälte bei den genannten flächenhaften Werkstoffen, was besonders bei Lackledern, Kunstledern und Folien zur Qualitätsbestimmung von Wichtigkeit ist.

Die vorliegende Erfindungbezieht sioh also vorrangig auf das Gebiet der Labortechnik zur Ermittlung spezieller Werkstoffeigenschaften auf dem Sektor der Leder-, Lederbekleidungs- und Schuhindustrie.

- 2 Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vorrichtungen zur Bestimmung von Wasserdichtigkeit und Wasseraufnahme leichter Leder unter dynamischen Bedingungen sind bereits bekannt. Bei einer der gebräuchlichsten Vorrichtung erfolgt die Prüfung durch lineares Stauchen des Probestückes im Wasser (Das Leder 12 (1961)). Diese Vorrichtung wurde von verschiedenen Ländern offiziell anerkannt; doch weist sie folgende Mängel auf:

1. Das Abstasten des Prüfkörpers, das über dien Metallwatte erfolgt, ist erfahrungsgemäß wegen unvollkommener Elastizität derselben nicht vollständig. Die Ergebnisse bezüglich der Wasserdichtigkeit des Prüfmat. erials sind deshalb unzuverlässig.

2. Der Prüfkörper wird muldenförmig gehaltert und taucht zum Teil in die Meßflüssigkeit ein, wobei auch die betreffenden Ränder benetzt werden. Da die Abdichtung der Probe durch Schraubspannringe erfolgt, was sich oft als ungenügend erweist, kann die Flüssigkeit über die eingetauchten Kanten in den Prüfkörper sogar bis zum Meßfühler eindringen, eine erhöhte Aufnahme bewirken, beziehungsweise ein Durchdringen der Flüssigkeit vortäuschen und damit das Ergebnis verfälschen.

3. Die Prüfvorrichtung erfaßt nicht die Permeabilitätseigenschaften der Fläohenwerkstoffe unter der Wirkung des menschlichen Körpers als Unterlage zum Beispiel beim Tragen von Schuhen und Bekleidungsstücken.

4. Die Beanspruchungsintensität des Prüfkörpers in dieser Vorrichtung ist nicht mehr ausreichend, um die neuzeitlichen Plächenwerkstoffe labormäßig schnell und genau zu charakterisieren.

5. An der genannten Vorrichtung lassen sich die Flächenwerkstoffe im Verbund mit saugfähigen Futtermaterialien nicht, beziehungsweise nur äußerst kompliziert prüfen.

6. Das Einspannen und das Ausspannen der Prüfkörper an der Vorrichtung ist relativ umständlich und zeitaufwendig.

Gemäß SUPS 221 380 erhält man eine Aussage Uljer: die, durchlässigkeit leichter Leder, indem eine kreieförmige Probe dicht an die seitliche Öffnung eines mit Wasser gefüllten Gefäßes geschraubt wird. Der Prüfling wird in der Mitte durch einen Kolben wiederholt angestoßen. Als Kriterium für die Wasserdurchlässigkeit des Leders dient das in einem Meßzylinder na: ch einer bestimmten Prüfzeit gesammelte Wasser. Das Leder wird nach dieser Methode nicht gebrauchsgetreu und nicht ausreichend genau geprüft.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden ERfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, die ein schnelleres, exakteres, unkompliziertes und zuverlässigeres Prüfen der Flächenwerkstoffe vorwiegen auf Wasserdichtigkeit und Wasseraufnahme unter dynamischen Bedingungen ermöglicht und damit zu einer Verbesserung der Qualitätskontrolle vorwiegend in den Betrieben der Leder-, Schuh- und Lederbekleidungsindustrie beiträgt.

Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer einfachen, leicht zu bedienenden und meßzuverlässigen Vorrichtung, die genauere, intensivere und manigfaltigere Prüfungen gestattet.

Merkmale der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird duroh im folgenden beschreibene Vorrichtung gelöst:

Die erfindusngsgemäße Prüfvorrichtung besteht aus einem elektromechanischen Antrieb, einem Hebelsystem zur Beanspruchung der Prüfkörper, wenigstens einer Meßstelle oder einer Meßstellenreihe und einer Nulleinstellenrichtung. Der elektromechanische Antrieb erfolgt über einen Getriebemotor mit konstanter Drehgeschwindigkeit. Die für die Beanspruchung des Prüfkörpers erforderliohe Motorkraft wird durch eine Kurbelscheibe, eine Kurbelstange, einen Kraftarm, eine Verteilerwelle und der Meßstellenanzahl entsprechende Schwenkhebel mit austauschbarer Prüfkörperhalterung auf die einzelnen Meßstellen übertragen.

Jede Meßstelle besteht aus einer beweglichen Prüfkörperhalterung und einem Kontaktfühler, an den eine unbewegliche Prüfkörperklemmvorrichtung anschließt. Vorzugsweise an der unbeweglichen Klemmvorrichtung ist ein Meßfühler mit Stromanschluß angebracht. Jeder Meßstelle ist darüberhinaus eine Elektrodenträger-Einrichtung zugeordnet. Die bewegliche Prüfkörperhalterung befindet sich am freien Ende jedes Schwenkhebels und besteht aus einer Klemmunterlage mit zwei Halterillen und einer Drahtklammer.

"Diese Halterung ist, dank der besonderen Konstruktion des Schwenkhebels, bei Bedarf mit einer anderen, die die Beanspruchung des Prüfkörpers intensiver gestaltet, leicht austauschbar.

Der Kontaktfühler besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl und hat eine der Kegelsohni-ttformen, die entsprechend der unterschiedlichen Weichheit und Geschmeidigkeit der zu prüfenden Plächenwerkstoffe und damit der unterschiedlichen Beanspruchung bei der Prüfung gewählt wird. Als seitlicher Abschluß des Kontaktfühlers sind parallel zueinander Steckhülsen angeordnet. Die Steckhülsen sind so angefertigt, daß sie leicht und kontaktsicher an die entsprechenden Elektrodenträger-Einrichtung gesteckt werden können. An den Steckhülsen können die Prüfungen an besonders weichen Prüfmaterialien KAntenführungen angebracht sein.

Die unbewegliche Klemmvorrichtung, die an den Kontaktfühler unmittelbar anschließt, besteht aus einer stromisolierenden Abdichtscheibe und aus einem Spannring mit verstellbarem, selbsthaltendem Sohnellspannverschluß. Jeder Meßstelle ist eine Elektrodenträger-Einrichtung vorzugsweise in Form zweier Metallstifte zugeordnet, die parallel zueinander im gleichen Abstand von der bewegliehen Prüfkörperhalterung an der Vorderwand der Vorrichtung angebracht sind. Sie dienen als Halter des jeweiligen Kontaktfühlers und sind über eine Sammelleitung elektrisch miteinander verbunden. Die Ausgangsstellung der beweglichen Prüfkörperhalterung für jede Prüfung ist durhch eine Kupplungseinrichtung, die sich direkt an den Rotor des Getriebemotors kuppeln läßt, einstellbar. Das Auffinden der Ausgangslage der beweglichen Prüfkörperhalterung erfolgt durch einen ungleicharmigen Hebelzeiger. Es ist so eingestellt, daß nur die letzten Millimeter der Kurbelstangenbewgung mit ausreichender Genauigkeit optisoh verfolgt werden können.

Das Übergewicht des längeren Armes des Hebelzeigers ist vorzugsweise durch eine Gummischeibe ausgleichbar. Die horizontale Lage des Hebelzeigers wird während der Ruhepause durch einen Anschlag gewährleistet. Das Wesen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erkennt man am besten an ihrer Funktion vorwiegend naoh dem folgenden Prüfverfahren:

Man spannt eine Materialprobe zwischen die Prüfkörperhalterungen einer Meßstelle muldenförmig ein. Dazu wird dßr Prüfkörper auf einer Seite über einer kegelschnittförmigen Abdichtscheibe angebracht, auf der anderen Seite zum Sperren der Mulde nach oben gebogen und an einer schwenkbaren Prüfkörperhalterung so befestigt, daß sich am Muldenboden eine kegelschnittförmige Falte bildet. In die gesperrte Mulde wird eine bestimmte Menge Meßflüssigkeit gegeben. Danach wird die Prüfkörperhalterung in Bewegung gebracht, so daß die entstandene Bodenfalte an einer kegelschnittförmigen, als Kontaktfühler dienenden Metallunterlage angedrückt hin und zurück abrollt. Bei Überschreiten des Grenzwertes der Prüfkörperdichtigkeit wird ein Stromkreis geschlossen, ein entsprechendes optisches und akustisches Signal ausgelöst und die Beanspruchungsdauer beziehungsweise die Anzahl der Beanspruchungen als Kriterium für die dynamische Dichtigkeit des Prüfmaterials festgehalten. Die Flüssigkeitsaufnahme des Prüfkörpers unter den vorgegebenen Prüfbedingungen kann anschließend oder nach einer bestimmten Beanspruchungsdauer gravimetrisch ermittelt werden.

Ist die Beanspruchungsintensität für die Prüfung mit einer Lauffalte immer noch nicht ausreichend, wird die bewegliche Prüfkörperhalterung ausgetauscht und das PrUfmaterial an der neuen Halterung so eingespannt, daß sich am Muldenboden ein Lauffaltenpaar von Kegelschnittform bildet.

Die weiteren Operationen entsprechen denen der Prüfung mit einer Lauffalte.

Es ist allgmein bekannt, daß die Genauigkeit einer Wasserdichtigkeitsbestimmung sehr stark vom Kontakt der Prüfkörper mit den Fühlern abhängt. Durch den Beanspruchungsablauf in der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Material nicht nur ähnlich der Rollknickbewegung des Bally-Plexometere in einer anderen Form beansprucht, sondern darüber hinaus an die kegelschnittförmlge Metallunterlage so angepreßt, daß ein zusätzlicher Staucheffekt für den Prüfkörper ähnlich der Gebrauchsbeanspruchung zustande kommt.

Damit wird bei der Prüfung der Einfluß der Fläohenwerkstoffunterlage auf die Permeabilität des Prüfmaterials weitgehend berücksichtigt.

Weiterhin ist der Kontakt zwischen Prüfkörper und Kontaktfühler auf Grund des vorhandenen Anpreßdruckes sicher gewährleistet, so daß Meßfehler wegen mangelhaften Abtastens der Prüffläche ausgeschlossen sind. Im Gegensatz zu der bekannten Stauchprüfvorrichtung befindet sich die Meßflüssigkeit hier in der Mulde des Prüfkörpers ohne dessen Kanten zu berühren. Durch diese Anordnung ist es bei entsprechender Flüssigkeitsmenge praktisch unmöglich, daß die MeßflUssigkeit über die Probenränder in den Prüfkörper eindringen beziehungsweise zum Kontaktfühler gelangen und damit eine falsche Aussage bewirken kann.

Gewährleistung dieser Prüfsicherheit ist vor allem bei den Materialien von Bedeutung, die sich aus mehreren Schichten zusammensetzen und von denen mindestens eine Schicht Sperrwirkung für die MeßflUssigkeit aufweist. Wegen .dieser Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auch möglich, die Prüfungen der Flächenwerkstoffe im Verbund mit saugfähigen Futterwerkstoffen durchzuführen, was in der Praxis von großer Wichtigkeit ist.

Damit erschließt man neue Möglichkeiten zur Prüfung flächenhafter Materialien unter dynamischen Bedingungen.

Ein weiterer Vorteil der neuen Prüfvorrichtung besteht darin, daß man durch sekundenschnelles Ausspannen des Prüfkörpers die Zeit verkürzt, in der die Zunahme der Feuchtigkeit im Prüfkörper durch die oberflächenhaftende Flüssigkeit, beziehungsweise in der die Flüssigkeitsverluste durch Verdunstung während des Ausspannens des Prüfkörpers die Ergebnisse beeinflussen können.

Ausfuhrungsbeispiele

Die Erfindung soll anschließend durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Zum bessern Verständnis werden darüber hinaus Zeichnungen beigefügt:

Figur 1 stelle schematisch das Hebelsystem zur Beanspruchung der Prüfkörper und den Hebelzeiger (17,) der Vorrichtung dar.

Figur 2 zeigt eine explosive Darstellung einer Meßstelle, in der eine kegelschnittförmige Bodenlauffalte erzeugt werden kann.

Figur 3 veranschaulicht die Einspannung des Prüfkörpers zur Erzeugung einer kegelschnittförmigen Lauffalte.

Figur 4 zeigt die Einspannung des Prüfkörpers durch die Flachkammer (21) zur Erzeugung von zwei nebeneinanderlaufenden Bodenfalten von Kegelschnittform. Die Flachklammergriffe werden durch die Abstandsschienen (22) am Spalt (23) entlang geführt.

Die Figuren 5 und о zeigen zwei Ausführungsformen der Abdichtscheibe (8) mit dem Meßfühler (9) und der Bananenbuchse (1bj.

Figur 7 stellt eine weitere Ausführung der Drahtklammer (20) dar, die gleichzeitig als Meßfühler fungieren kann.

Ausführungsbeispiel

Die Vorrichtung zur Prüfung von Flächenwerkstoffen nach dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren besitzt einen Getriebemotor mit 47_t Umdrehungen in einer Minute. Seine Kraft zur Beanspruchung der Prüfkörper wird über eine ein stellbare Kurbelscheibe (1), eine Kurbelstange (2), einen Kraftarm (3), eine Verteilerwelle (4) und fünf Schwenkhebel (5) mit austauschbaren Prüfkörperhalterungen übertragen.

Die Kurbelscheibe (1) ist so eingestellt, daß die Schwenkamplitude aller Prüfkörperhalterungen je 15 mm beträgt. Das Längenverhältnis zwischen dem Kraftarm (3) und den einzelnen Schwenkhebeln (5) mit austauschbaren Prüfkörperhalterungen ist 2,5 : 1.

Die Verteilerwelle (4) ist an zwei SÄulen (24) parallel zur Vorderwand und der Bodenplatte der Prüfvorrichtung gelagert.

Die Schwenkhebel (5) ragen durch die Stirnseite der Prüfvorrichtung zu den entsprechenden Meßstellen heraus. Die Meßstellen sind ebenfalls in einer horizontalen Reihe angeordnet. Ihre Kontaktfühler (7) sind aus 0,5 mm dickem rostfreiem Stahl angefertigt. Diese und die an ihnen angeschlossenen 10 mm breiten Spannringe (15) haben zylindrische Form mit einem Radius von 15 nun. An jedem Kontaktfühler (17) sind zwei Hülsen (14) als Steckverbindung mit den Elektrodenträgern (11) angebracht.

Die verstellbaren, selbsthaltenden Schellspannverschlüsse (12) sind so angebracht, daß sie die Prüfmaterialien mit einer Dicke von 0,2 mm bis 2 mm durch die Spannringe (15) auf den entsprechenden Abdichtscheiben (8) festklemmen können.

Zu jedem Kontakfühler (7) gehören zwei zylindriche Stifte mit einem Durchmesser von 8 mm als Elektrodenträger (11). Sie sind hinter der Vorderwand der Prüfvorrichtung an einer 3 mm dicken Aluminiumplatte elektrisch angeschlossen.

Dte Meßfühler (9) sind exzentrisch an den Abdichtscheiben (8) durch die Bananenbuchsen (16) angebracht. Sie sind kreisförmig mit einem Durchmesser von 15 mm und bestehen aus 0,5 mm dickem rostfreiem Stahl. Der elektrische Anschluß der Meßfühler (9) erfolgt über die Ableitung (10).

Die Einstellung der Ausgangslage der beweglichen Prüfkörperhalterungen geschieht durch manuelle Drehung der Rotorwelle des elektromechanischen Antriebes. Dafür ist ein Kupplungsstift vorgesehen, der koaxial mit der erwähnten Welle an der Vorderwand der Prüfvorrichtung unter der Meßstellenreihe gelagert ist und der während des Prüfvorganges durch eine Druckfeder von dem Rotor ferngehalten wird.

Das Auffinden der Ausgangsstellung der beweglichen PrUf^- Iörperhalterung erfolgt durch einen ungleicharmigen Hebel" zeiger (17), dessen Armlängen im Verhältnis 1 : 4 stehen. Der kürzere Arm wird durch die Gummischeibe (18) belastet und der längere Arm während der Ruhepause durch den Anschlag (19) in waagerechter Lage gehalten.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   1. Vorrichtung zur dynamischen Prüfung von weichen Flächenwerkstoffen vorrangig auf Wasserdichtigkeit und Wasseraufnahme bestehend aus einem elektromechanischen Antrieb, einem Hebelsystem zur Beanspruchung der Prüfkörper, einer Nulleinstelleinrichtung und wenigstens einer Meßstelle, die eine bewegliche und eine unbewegliche Prüfkörperhalterung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die unbewegliche Prüfkörperklemmvorrichtung von einem kegelschnittförmigen Spannring mit verstellbarem, selbsthaltendem Schnellspannverschluß in einen muldenartigen Kontaktfühler von Kegelschnittform übergeht, dessen Befestigung an der Prüfvorrichtung einen elektrischen Sammelanschluß hat»
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Prüfverfahrens bestehend aus einem elektromechanischen Antrieb, einem Hebelsystem zur Beanspruchung der Prüfkörper, einer Nulleinstelleinrichtung und wenigstens einer Meßstelle, die eine bewegliche und eine unbewegliche Prüfkörperhalterung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

   die bewegliche austauschbare Prüfkörperhalterung entweder aus einer Klemmunterlage mit Halterillen und einer Drahtklammer oder eine Flachklammer mit geführten Griffen besteht.

   Hierzu_jJLSeiten Zeichnungen