DE102004001725A1

DE102004001725A1 - Dielectric polarization and reaction temperature of reactive plastics materials measurement system has foil for protection of capacitive measurement field and heat bridge for temperature sensor

Info

Publication number: DE102004001725A1
Application number: DE200410001725
Authority: DE
Inventors: Erland Hofmann; Bernd Dr. Hofmann
Original assignee: FORMAT MESSTECHNIK GmbH
Current assignee: FORMAT MESSTECHNIK GmbH
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-01-13
Publication date: 2005-08-04

Abstract

The sensor assembly forms the flat bottom of a tube (5) containing the plastics mixture (7). A thin foil (4) protects the capacitive field sensor (1) from the plastics without interfering with the electrical field (6). The capacitive field sensor consists of a set of interdigitating conductive bars. A heat bridge (3) in the center conducts heat from the plastics to a temperature sensor (2) under the capacitive field sensor. There is a heater or cooler (8) under the support for the capacitive field sensor and an electric socket (9) for the temperature sensor and the capacitive field sensor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der dielektrischen Polarisation und der Reaktionstemperatur von reaktiven Kunststoffen. Ein flüssiges, reaktives Kunststoffgemisch wird hierzu in ein offenes Testgefäß einer Messvorrichtung gefüllt.The The invention relates to a method and a device for measuring the dielectric polarization and the reaction temperature of reactive plastics. A liquid, Reactive plastic mixture is for this purpose in an open test vessel of a measuring device filled.

Die Kenntnis der dielektrischen Polarisation und der Reaktionstemperatur ist insbesondere bei polymerisierenden Kunststoffen von besonderer Bedeutung. Sie sind ein Indikator dafür, wie weit die Polymerisation und damit der Übergang von der flüssigen in die feste Phase abgeschlossen ist. Die dielektrische Polarisation ist ein Maß für den Reaktionsverlauf und das Aushärten des Kunststoffs. Anhand des Verlaufs der dielektrischen Polarisation und der Reaktionstemperatur können einzelne Reaktionsabschnitte wie das Abbinden und Aushärten des reakiven Kunststoffs erfasst werden. Anhand des Verlaufs der Reaktionstemperatur lässt sich insbesondere der Anfang und das Ende der exothermen Vernetzungsreaktion bestimmen.The Knowledge of the dielectric polarization and the reaction temperature is particularly special in polymerizing plastics Importance. They are an indicator of how far the polymerization is going and thus the transition from the liquid is completed in the solid phase. The dielectric polarization is a measure of the course of the reaction and curing of the plastic. Based on the course of the dielectric polarization and the reaction temperature can individual reaction sections such as the setting and curing of the of plastic. Based on the course of the reaction temperature let yourself especially the beginning and the end of the exothermic crosslinking reaction determine.

Es ist bekannt, die dielektrische Polarisation von reaktiven Kunststoffen mit kapazitiven Sensoren, vorzugsweise mit Röhren- und Plattenkondensatoren, aber auch mit kapazitiven Streufeldsensoren zu messen.It is known, the dielectric polarization of reactive plastics with capacitive sensors, preferably with tube and plate capacitors, but also to measure with capacitive stray field sensors.

Bei den Röhren- und Plattenkondensatoren befindet sich das dielektrische Medium direkt zwischen den Elektroden. US4496697 beschreibt eine Apparatur zur Messung des Abbindens von Polymeren. Hierbei wird neben der Temperatur und dem Druck der Polymere auch deren dielektrische Polarisation erfasst. US4023096 beschreibt eine Apparatur zur Messung der dielektrischen Polarisation einer Emulsion. Beide Apparaturen haben gemeinsam, dass sich das zu messende Medium zwischen den Elektroden befindet. Diese Anordnung ist für aushärtende Kunststoffgemische nicht geeignet, da die Elektroden im direkten Kontakt mit dem zu messenden Medium stehen, wodurch sie am Ende der Messung kontaminiert und verklebt, und somit für Folgeversuche unbrauchbar werden. Zudem setzt die Messung voraus, dass sich bei jeder Messung stets die gleiche Menge des Gemischs zwischen den Elektroden befindet, oder dass die unterschiedliche Gemischmenge bei der Auswertung berücksichtigt und das Messergebnis entsprechend korrigiert werden muss.In the tube and plate capacitors, the dielectric medium is directly between the electrodes. US4496697 describes an apparatus for measuring the setting of polymers. In addition to the temperature and the pressure of the polymers, their dielectric polarization is also recorded. US4023096 describes an apparatus for measuring the dielectric polarization of an emulsion. Both devices have in common that the medium to be measured is between the electrodes. This arrangement is not suitable for curing plastic mixtures, since the electrodes are in direct contact with the medium to be measured, whereby they are contaminated and glued at the end of the measurement, and thus become unusable for follow-up experiments. In addition, the measurement requires that the same amount of mixture between the electrodes is always present for each measurement or that the different mixture quantity must be taken into account during the evaluation and the measurement result must be corrected accordingly.

Aus US4777431 ist ein kapazitiver Tauchsensor bekannt, der zum Messen der dielektrischen Eigenschaften von Flüssigkeiten und aushärtenden Materialien dient und im flüssigen Medium frei platziert werden kann. Dieser Sensor hat den Nachteil, dass er ebenfalls nach dem Versuch vom ausgehärteten Kunststoff eingeschlossen und damit nicht wiederverwendet werden kann.Out US4777431 For example, a capacitive immersion sensor is known which serves to measure the dielectric properties of liquids and thermosetting materials and which can be freely placed in the liquid medium. This sensor has the disadvantage that it can also be included after the trial of the cured plastic and thus can not be reused.

Bei den kapazitiven Streufeldsensoren sind die Elektroden vorzugsweise als ineinander geschobene Kämme, aber auch als konzentrische Ringe ausgebildet. Das zu messende Medium befindet sich hierbei nicht direkt zwischen den Elektroden, sondern wird lediglich vom elektrischen Streufeld außerhalb der Elektrodenanordnung durchdrungen. US3723865 beschreibt eine Apparatur zur Bestimmung des Feuchtegehaltes von Backwaren mit Hilfe eines kapazitiven Streufeldsensors. Hierzu wird eine Backware auf die ebenen, kammförmigen Elektroden des kapazitiven Streufeldsensors gelegt. In Kombination mit der Temperatur lässt sich der Wassergehalt der Backware bestimmen. Diese Apparatur kann für die Messung der dielektrischen Polarisation von reaktiven Kunststoffgemischen nicht verwendet werden, da das reaktive Kunststoffgemisch aufgrund seiner viskosen Eigenschaften zerfließt, so dass eine reproduzierbare und aussagekräftige Messung der dielektrischen Polarisation nicht möglich ist. Des weiteren würde das reaktive Kunststoffgemisch aufgrund seiner klebrigen Eigenschaften die Apparatur für weitere Messungen unbrauchbar machen.In the capacitive stray field sensors, the electrodes are preferably designed as combs pushed into one another, but also as concentric rings. The medium to be measured is not directly between the electrodes, but is only penetrated by the electrical stray field outside the electrode assembly. US3723865 describes an apparatus for determining the moisture content of baked goods with the aid of a capacitive stray field sensor. For this purpose, a baked good is placed on the flat, comb-shaped electrodes of the capacitive stray field sensor. In combination with the temperature, the water content of the baked goods can be determined. This apparatus can not be used for the measurement of the dielectric polarization of reactive plastic mixtures, since the reactive plastic mixture dissolves due to its viscous properties, so that a reproducible and meaningful measurement of the dielectric polarization is not possible. Furthermore, due to its tacky properties, the reactive plastic mixture would render the apparatus unusable for further measurements.

Ein weiterer Nachteil von kapazitiven Streufeldsensoren ist, dass ihre Kapazität bei Erwärmung, aufgrund der thermischen Veränderung des Sensormaterials, variiert.One Another disadvantage of capacitive stray field sensors is that their capacity when heated, due the thermal change of the sensor material varies.

Insbesondere bei der Messung von exotherm reagierenden Kunststoffen mit kapazitiven Streufeldsensoren ist es somit notwendig, die Temperatur des kapazitiven Streufeldsensors zu erfassen und den resultierenden Messfehler zu kompensieren. Ebenfalls nachteilig ist es, dass der kapazitive Streufeldsensor, falls dieser nicht temperaturgeregelt ist, dem reagierenden Kunststoffgemisch, je nach Ausgangstemperatur zum Beginn der Messung, unterschiedlich viel Energie hinzufügt, bzw. entzieht und hierdurch den zu messenden Reaktionsverlauf erheblich beeinflusst.Especially in the measurement of exothermically reacting plastics with capacitive stray field sensors Thus, it is necessary, the temperature of the capacitive stray field sensor to capture and compensate for the resulting measurement error. Also It is disadvantageous that the capacitive stray field sensor, if this is not temperature-controlled, the reacting plastic mixture, depending on the starting temperature at the beginning of the measurement, different adds a lot of energy, or withdraws and thereby the reaction process to be measured considerably affected.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die dielektrische Polarisation und die Reaktionstemperatur von aushärtenden Kunststoffen zu messen. Die Messvorrichtung muss wiederverwendbar sein, sodass die Sensoren nicht im direkten Kontakt mit dem reaktiven Kunststoff stehen dürfen. Die Bestimmung der dielektrischen Polarisation und der Reaktionstemperatur muss von der flüssigen Phase des reaktionsfähigen Kunststoffgemisches bis zum Ende des Reaktionsprozesses möglich sein. Die Genauigkeit der Sensoren darf nicht von der frei werdenden Reaktionswärme beeinflusst werden. Zudem muss die Messvorrichtung auf eine vorgegebene Temperatur geregelt werden können. Das Verfahren soll möglichst keine Reinigung der Messvorrichtung für Folgemessungen erfordern. Die Messung der dielektrischen Polarisation soll über einer möglichst großen Fläche erfolgen, um Fehler, welche durch Blasenbildung und Inhomogenitäten im reaktiven Kunststoffgemisch verursacht werden, auszugleichen.On this basis, the present invention has the object to measure the dielectric polarization and the reaction temperature of thermosetting plastics. The measuring device must be reusable, so that the sensors must not be in direct contact with the reactive plastic. The determination of the dielectric polarization and the reaction temperature must be possible from the liquid phase of the reactive plastic mixture to the end of the reaction process. The accuracy of the Senso must not be influenced by the released heat of reaction. In addition, the measuring device must be able to be regulated to a predetermined temperature. The method should as far as possible require no cleaning of the measuring device for subsequent measurements. The measurement of the dielectric polarization should take place over the largest possible area in order to compensate for errors caused by bubble formation and inhomogeneities in the reactive plastic mixture.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Messung der dielektrischen Polarisation und der Reaktionstemperatur am temperierbaren Boden einer behälterförmigen Messvorrichtung erfolgt. Hierzu wird ein kapazitiver Streufeldsensor verwendet, welcher den Boden der vorzugsweise zylindrischen Messvorrichtung teilweise oder vollständig ersetzt. Ein Temperaturfühler ist im Zentrum des kapazitiven Streufeldsensors angeordnet und, zum Beispiel über Wärmebrücken, thermisch an das reaktive Kunststoffgemisch gekoppelt. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das reaktive Kunststoffgemisch aufgrund seiner Gewichtskraft und seines viskosen Zustands flächig auf dem kapazitiven Streufeldsensor aufliegt und diesen vollständig bedeckt. Weiterhin kann der kapazitive Streufeldsensor großflächig ausgelegt werden, sodass Messfehler aufgrund von Blasenbildung und Inhomogenitäten im reaktiven Kunststoffgemisch weitgehend ausgeschlossen werden. Um einen direkten Kontakt zwischen dem kapazitiven Streufeldsensor und dem Kunststoffgemisch zu verhindern, werden der kapazitive Streufeldsensor und der Temperaturfühler mit einer Schutzfolie bedeckt oder die Messvorrichtung mit einem Foliensack ausgekleidet. Alternativ oder zusätzlich kann die Messvorrichtung auch mit einem geeigneten Trennmittel beschichtet werden.These Task is inventively characterized solved, that the measurement of the dielectric polarization and the reaction temperature takes place at the temperature-controllable bottom of a container-shaped measuring device. For this purpose, a capacitive stray field sensor is used, which the Bottom of the preferably cylindrical measuring device partially or Completely replaced. A temperature sensor is located in the center of the capacitive stray field sensor and, for Example over Thermal bridges, thermal coupled to the reactive plastic mixture. This arrangement has the advantage that the reactive plastic mixture due to its Weight and its viscous state surface on the capacitive stray field sensor rests on it and this completely covered. Furthermore, the capacitive stray field sensor can be designed over a large area so that measurement errors due to blistering and inhomogeneities in the reactive Plastic mixture are largely excluded. To a direct Contact between the capacitive stray field sensor and the plastic mixture To prevent the capacitive stray field sensor and the temperature sensor with a protective film covered or the measuring device with a foil bag lined. Alternatively or additionally, the measuring device also be coated with a suitable release agent.

Der vorgenannte kapazitive Streufeldsensor ist ein Kondensator, dessen Elektroden vorzugsweise aus kammförmig ineinander greifenden Leiterbahnen bestehen. Als Träger wird vorzugsweise eine starre oder flexible Leiterplatte verwendet, welche einen Großteil des Bodens der Messvorrichtung bedeckt. Die Elektroden erstrecken sich über die gesamte Leiterplatte, sodass eine flächige Abdeckung des Bodenbereiches erzielt wird. Der Abstand der Leiterbahnen zwischen den beiden Kämmen beträgt einige Millimeter. Durch den gewählten Abstand kann sich ein Streufeld ausbilden, welches weit genug in das reaktive Kunststoffgemisch eindringen und ein großes Volumen des Gemisches erfassen kann.Of the The aforementioned capacitive stray field sensor is a capacitor whose Electrodes preferably of comb-shaped interlocking Conductor tracks exist. As a carrier a rigid or flexible circuit board is preferably used, which a lot the bottom of the measuring device covered. The electrodes extend over the entire circuit board, so that a flat cover of the floor area is achieved. The distance between the tracks between the two crests is a few Millimeter. By the chosen Distance can form a stray field, which far enough in the reactive plastic mixture penetrate and a large volume of the mixture.

Als Temperaturfühler zur Messung der Reaktionstemperatur werden vorzugsweise Platin-Temperatursensoren, Halbleiter-Temperatursensoren oder Thermoelemente eingesetzt. Diese werden in den Boden der Messvorrichtung integriert, sodass sie im thermischen Kontakt mit dem reaktiven Kunststoffgemisch stehen, das auf den Boden der Messvorrichtung aufgegossen wird. Die Temperaturfühler können jedoch auch unterhalb des Bodens der Messvorrichtung angebracht und über Wärmebrücken mit dem reaktiven Kunststoffgemisch thermisch verbunden werden. Alternativ hierzu lassen sich auch die Elektroden des kapazitiven Streufeldsensors zur Temperaturmessung ver wenden, indem ihr temperaturabhängiger Widerstand erfasst und aus diesem die Reaktionstemperatur des reaktiven Kunststoffgemisches ermittelt wird.When temperature sensor for measuring the reaction temperature, platinum temperature sensors are preferably used, Semiconductor temperature sensors or thermocouples used. These are integrated into the bottom of the measuring device, so that they are in thermal Contact with the reactive plastic mixture standing on the Bottom of the measuring device is poured. However, the temperature sensors can also mounted below the bottom of the measuring device and using thermal bridges with thermally connected to the reactive plastic mixture. alternative This can also be the electrodes of the capacitive stray field sensor use for temperature measurement by measuring temperature dependent resistance recorded and from this the reaction temperature of the reactive plastic mixture is determined.

Im oder unterhalb des Bodens der Messvorrichtung sind Heiz- und Kühlelemente angebracht, die eine Temperierung und somit gleichbleibende Startbedingungen für Folgemessungen ermöglichen. Alternativ hierzu kann das Beheizen der Messvorrichtung auch dadurch erfolgen, dass die Leiterbahnen der Elektroden als Widerstandsheizung ausgelegt sind. Die Kontaktierung des kapazitiven Streufeldsensors, des Temperaturfühlers, sowie der Heiz- und Kühlelemente erfolgt vorzugsweise von der Unterseite der Messvorrichtung.in the or below the bottom of the measuring device are heating and cooling elements attached, the tempering and thus constant starting conditions for follow-up measurements enable. alternative For this purpose, the heating of the measuring device can also take place by that the conductor tracks of the electrodes designed as resistance heating are. The contacting of the capacitive stray field sensor, the temperature sensor, as well the heating and cooling elements preferably takes place from the underside of the measuring device.

Die vorzugsweise zylindrische Messvorrichtung besteht aus zwei Teilen: Das Unterteil bildet den Fuß der Anordnung und enthält den kapazitiven Streufeldsensor, den Temperaturfühler, sowie die Heiz- und Kühlelemente. Das darüber befindliche Testgefäß wird durch ein aufsteckbares Oberteil gebildet, für das zweckmäßig Einwegartikel wie Papprohre oder Plastikzylinder verwendet werden. Diese können nach einem Versuch zusammen mit dem ausgehärteten Kunststoff vom Unterteil der Messvorrichtung abgenommen werden. Die zur Vermeidung der Kontamination notwendige Schutzfolie wird vorzugsweise zwischen dem Ober- und Unterteil eingeklemmt, wodurch ein abgedichtetes Testgefäß entsteht.The preferably cylindrical measuring device consists of two parts: The lower part forms the foot of the Arrangement and contains the capacitive stray field sensor, the temperature sensor, as well as the heating and cooling elements. That about it located test vessel is through a slip-on shell formed, for the disposable article expediently such as cardboard tubes or plastic cylinders are used. These can after a trial together with the hardened plastic from the lower part the measuring device are removed. The prevention of contamination necessary protective film is preferably between the top and Bottom part pinched, creating a sealed test vessel.

Die dielektrische Polarisation wird vorzugsweise mit RC- oder LC-Schwingkreisen gemessen. Der kapazitive Streufeldsensor stellt hierbei den kapazitiven Anteil C des Schwingkreises dar. Die Veränderung der Schwingfrequenz ermöglicht bei bekanntem Widerstand R, bzw. bekannter Induktivität L, die Bestimmung der Kapazität des vom reaktiven Kunststoff beaufschlagten kapazitiven Streufeldsensors und damit der dielektrischen Polarisation des Kunststoffs. Der Verlauf der dielektrischen Polarisation wird vorzugsweise kontinuierlich aufgenommen und ausgewertet.The Dielectric polarization is preferably with RC or LC resonant circuits measured. The capacitive stray field sensor represents the capacitive Share C of the resonant circuit. The change in the oscillation frequency allows with known resistance R, or known inductance L, the Determination of capacity of the reactive plastic acted upon capacitive stray field sensor and thus the dielectric polarization of the plastic. The history the dielectric polarization is preferably continuous recorded and evaluated.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsformen; hierbei zeigenFurther Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of two embodiments; show here

1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in geschnittener Seitenansicht; 1 an embodiment of the invention in accordance with the measuring device in a sectional side view;

2 Oberseite des kapazitiven Streufeldsensors mit Wärmebrücke; 2 Top of the capacitive stray field sensor with thermal bridge;

3 Unterseite des kapazitiven Streufeldsensors mit Temperaturfühler; 3 Underside of the capacitive stray field sensor with temperature sensor;

4 Prinzipzeichnung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung; 4 Principle drawing of a second embodiment of the measuring device according to the invention;

5 Messkurven, die den Verlauf der dielektrischen Polarisation und der Temperatur eines aushärtenden Kunststoffs über der Zeit darstellen. 5 Traces that show the course of dielectric polarization and the temperature of a thermosetting plastic over time.

In 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in geschnittener Seitenansicht dargestellt, die einen kapazitiven Streufeldsensor (1) aufweist, der den Boden der Messvorrichtung bildet. Unterhalb des kapazitiven Streufeldsensors (1) ist ein Temperaturfühler (2) angeordnet, der über eine Wärmebrücke (3) mit der Oberseite des kapazitiven Streufeldsensors (1) thermisch verbunden ist. Der kapazitive Streufeldsensor (1) wird zum Schutz gegen Kontamination mit einer Schutzfolie (4) überzogen, die mit Hilfe eines das Oberteil bildenden Rohres (5) über das Unterteil gespannt wird. Das elektrische Streufeld (6) kann aufgrund der geringen Dicke der Schutzfolie (4) ungehindert in das darüber befindliche reaktive Kunststoffgemisch (7) eindringen. Der Boden der Messvorrichtung lässt sich mit Hilfe eines Heiz- und Kühlelementes (8), welches unterhalb des Bodens der Messvorrichtung angeordnet ist, temperieren, wodurch reproduzierbare Messbedingungen hergestellt werden. Nach Abschluss einer Messung wird der ausreagierte Kunststoff (7) mit dem Rohr (5) und der Schutzfolie (4) vom Unterteil der Messvorrichtung nach oben abgezogen. Die Schutzfolie (4) muss so bemessen sein, dass sie an allen Seiten über das Unterteil hinausragt. Für nachfolgende Messungen ist keine Reinigung der Messvorrichtung erforderlich. Aufgrund der mechanischen Anordnung des kapazitiven Streufeldsensors (1) und des Temperaturfühlers (2) ist ihre Lage bezüglich des reaktiven Kunststoffgemisches (7) stets unverändert und bedarf keiner zusätzlichen Einstellung. Der kapazitive Streufeldsensor (1) und der Temperaturfühler (2) werden von der Unterseite her über einen Stecker (9) kontaktiert.In 1 1 shows an embodiment of the measuring device according to the invention in a sectional side view, which shows a capacitive stray field sensor ( 1 ), which forms the bottom of the measuring device. Below the capacitive stray field sensor ( 1 ) is a temperature sensor ( 2 ) arranged over a thermal bridge ( 3 ) with the top of the capacitive stray field sensor ( 1 ) is thermally connected. The capacitive stray field sensor ( 1 ) is used to protect against contamination with a protective film ( 4 ) coated with the aid of a tube forming the upper part ( 5 ) is stretched over the lower part. The electrical stray field ( 6 ) may be due to the small thickness of the protective film ( 4 ) unhindered into the overlying reactive plastic mixture ( 7 ). The bottom of the measuring device can be adjusted by means of a heating and cooling element ( 8th ), which is arranged below the bottom of the measuring device, tempering, whereby reproducible measuring conditions are produced. After completion of a measurement, the reacted plastic ( 7 ) with the pipe ( 5 ) and the protective film ( 4 ) withdrawn from the bottom of the measuring device upwards. The protective foil ( 4 ) must be dimensioned so that it protrudes on all sides over the lower part. For subsequent measurements, no cleaning of the measuring device is required. Due to the mechanical arrangement of the stray field capacitive sensor ( 1 ) and the temperature sensor ( 2 ) is their position relative to the reactive plastic mixture ( 7 ) always unchanged and requires no additional attitude. The capacitive stray field sensor ( 1 ) and the temperature sensor ( 2 ) are from the bottom via a plug ( 9 ) contacted.

2 zeigt die Oberseite des kapazitiven Streufeldsensors (1). Er besteht aus einer runden Leiterplatte, auf der zwei Elektroden (1a und 1b) in Form von ineinander greifenden Kämmen angeordnet sind. Der Abstand der Elektroden ist so gewählt, dass das resultierende Streufeld (6) ausreichend tief in das reaktive Kunststoffgemisch (7) eindringen und ein großes Volumen des Gemisches erfassen kann. Im Zentrum der runden Leiterplatte ist eine Wärmebrücke (3) vorhanden, die den Temperaturfühler (2), welcher sich auf der Unterseite der Leiterplatte befindet, thermisch mit der Oberseite der Leiterplatte verbindet. Die Leiterplatte ist zum Schutz gegen mechanische und chemische Einwirkungen auf der Oberseite mit einer widerstandsfähigen Beschichtung überzogen. 2 shows the top of the capacitive stray field sensor ( 1 ). It consists of a round circuit board on which two electrodes ( 1a and 1b ) are arranged in the form of intermeshing combs. The distance of the electrodes is chosen so that the resulting stray field ( 6 ) sufficiently deep into the reactive plastic mixture ( 7 ) and can capture a large volume of the mixture. In the center of the round printed circuit board is a thermal bridge ( 3 ), the temperature sensor ( 2 ), which is located on the underside of the circuit board, thermally connects to the top of the circuit board. The printed circuit board is coated with a resistant coating to protect against mechanical and chemical effects on the top.

3 zeigt die Unterseite des kapazitiven Streufeldsensors (1). Zur Abschirmung gegen elektrische Felder ist die Unterseite der Leiterplatte flächig aus leitfähigem Material (11) ausgebildet. Im Zentrum der runden Leiterplatte ist ein Temperaturfühler (2) angeordnet, der über eine Wärmebrücke (3) mit der Oberseite der Leiterplatte thermisch verbunden ist. Die Kontaktierung des kapazitiven Streufeldsensors (1) und des Temperaturfühlers (2) erfolgt über einen Stecker (9). 3 shows the underside of the capacitive stray field sensor ( 1 ). For shielding against electric fields, the underside of the printed circuit board is made of conductive material ( 11 ) educated. In the center of the round circuit board is a temperature sensor ( 2 ) arranged over a thermal bridge ( 3 ) is thermally connected to the top of the circuit board. The contacting of the capacitive stray field sensor ( 1 ) and the temperature sensor ( 2 ) via a plug ( 9 ).

4 zeigt eine Prinzipzeichnung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung. Bei dieser Ausführungsform werden die beiden Elektroden (11a und 11b) des kapazitiven Streufeldsensors sowohl zur Bestimmung der dielektrischen Polarisation des reaktiven Kunststoffs, als auch zur Messung der Reaktionstemperatur und zur Heizung der Messvorrichtung verwendet. Zur Bestimmung der dielektrischen Polarisation des reaktiven Kunststoffs wird die Kapazität des kapazitiven Streufeldsensors ermittelt. Die Reaktionstemperatur des Kunststoffs wird erfasst, indem der temperaturabhängige Widerstand einer Elektrode (11a), gemessen und hieraus die Temperatur des bedeckenden Kunststoffs bestimmt wird. Die Heizung der Messvorrichtung erfolgt dadurch, dass die zweite Elektrode (11b) als Stromkreis ausgebildet ist, an den eine Heizspannung angelegt wird, wodurch sie sich aufgrund ihres elektrischen Widerstandes erwärmt. Diese Ausführungsform hat somit den Vorteil, dass neben dem so ausgeführten kapazitiven Streufeldsensor keine weiteren Baugruppen für die Temperierung und für die Temperaturerfassung benötigt werden. 4 shows a schematic drawing of a second embodiment of the measuring device according to the invention. In this embodiment, the two electrodes ( 11a and 11b ) of the capacitive stray field sensor used both for determining the dielectric polarization of the reactive plastic, as well as for measuring the reaction temperature and for heating the measuring device. To determine the dielectric polarization of the reactive plastic, the capacitance of the stray-field capacitive sensor is determined. The reaction temperature of the plastic is detected by the temperature-dependent resistance of an electrode ( 11a ), and from this the temperature of the covering plastic is determined. The heating of the measuring device takes place in that the second electrode ( 11b ) is designed as a circuit to which a heating voltage is applied, whereby it heats up due to their electrical resistance. This embodiment thus has the advantage that in addition to the capacitive stray field sensor designed in this way, no further assemblies are needed for the temperature control and for the temperature detection.

5 zeigt ein Diagramm der mit den beschriebenen Messvorrichtungen gewonnenen Messwertkurven. Man erkennt deutlich die Abnahme der dielektrischen Polarisation während der Reaktion des Kunststoffgemisches. Zunächst kommt es zu einem ersten Abfall der dielektrischen Polarisation aufgrund des Abbindens. Anschließend folgt ein zweiter Abfall der dielektrischen Polarisation, der durch das Aushärten des Kunststoffs verursacht wird. Der Temperaturanstieg an der Oberfläche des kapazitiven Streufeldsensors wird durch die exotherme Vernetzungsreaktion hervorgerufen. 5 shows a diagram of the measured value curves obtained with the measuring devices described. It can be seen clearly the decrease of the dielectric polarization during the reaction of the plastic mixture. First, there is a first drop in dielectric polarization due to setting. This is followed by a second drop in the dielectric polarization caused by the curing of the plastic. The temperature increase at the surface of the stray capacitive sensor is caused by the exothermic crosslinking reaction.

Zusammenfassend liegt der Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass durch die Anordnung und die Auslegung des kapazitiven Streufeldsensors (1), des Temperaturfühlers (2) sowie des Heiz- und/oder Kühlelements (8) zuverlässige, aussagekräftige und insbesondere reproduzierbare Messungen der dielektrischen Polarisation und der Reaktionstemperatur eines reaktiven Kunststoffs (7) bei seinem Abbinden- und Aushärten möglich sind. Des weiteren wird durch die spezielle Anordnung des abnehmbaren Oberteils (5) und der Schutzfolie (4) eine Kontamination des kapazitiven Streufeldsensors (1) und des Temperaturfühlers (2) verhindert, wodurch für Nachfolgemessungen keine Reinigung der Messvorrichtung erforderlich ist.In summary, the advantage of the present invention is that the arrangement and the design of the stray-field capacitive sensor ( 1 ), the temperature sensor ( 2 ) and the heating and / or cooling element ( 8th ) reliable, meaningful and in particular reproducible measurements of the dielectric polarization and the reaction temperature of a reactive plastic ( 7 ) are possible at its setting and curing. Furthermore, due to the special arrangement of the removable upper part ( 5 ) and the protective film ( 4 ) a contamination of the capacitive stray field sensor ( 1 ) and the temperature sensor ( 2 ), which does not require cleaning of the measuring device for subsequent measurements.

Claims

Device for measuring the dielectric polarization and the reaction temperature of reactive plastics, characterized in that in a preferably cylindrical test vessel for receiving reactive plastics ( 7 ), a functional unit, each consisting of at least one capacitive stray field sensor ( 1 ), Temperature sensor ( 2 ) and heating and / or cooling element ( 8th ), which is protected by a protective film ( 4 ), a foil bag or a release agent against contamination by the reactive plastics ( 7 ) is protected.

Device according to claim 1, characterized in that the capacitive stray field sensor ( 1 ) completely or partially replaces the bottom of the test vessel and forms the floor itself.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitive stray field sensor ( 1 ) consists of a preferably circular, electrical circuit board.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the underside of the capacitive stray field sensor ( 1 ) as a planar ground electrode ( 10 ) is trained.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode of the capacitive stray field sensor ( 1 ) as a temperature sensor ( 11a ) is used.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode of the capacitive stray field sensor ( 1 ) as a heating element ( 11b ) is used.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature sensor ( 2 ) is integrated in the capacitive stray field sensor.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature sensor ( 2 ) is arranged below the capacitive stray field sensor and thermally via thermal bridges ( 3 ) with the reactive plastics ( 7 ) is connected above the capacitive stray field sensor.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating and / or cooling element ( 8th ) is arranged below the capacitive stray field sensor.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the test vessel is designed in two or more parts and from a lower part with the built-in functional unit, each consisting of at least one capacitive stray field sensor ( 1 ), Temperature sensor ( 2 ) and heating and / or cooling element ( 8th ), as well as a top ( 5 ), which forms a test vessel and is designed to be detachable from the lower part.

Apparatus according to claim 10, characterized in that by means of the upper part ( 5 ) of the test vessel a protective film ( 4 ) via the capacitive stray field sensor ( 1 ) is stretched.

Device according to claim 10, characterized in that the upper part ( 5 ) of the test vessel consists of a disposable article, for example a cardboard cylinder.

Method for measuring the dielectric polarization and the reaction temperature of reactive plastics, wherein a reactive plastic mixture is filled into a test vessel, in particular using the device according to claims 1 to 12, characterized in that the dielectric polarization and the temperature of the reactive plastic mixture at temperature Bottom of a test vessel, which is protected by a protective film ( 4 ), a foil bag or a release agent against contamination by the reactive plastics ( 7 ) is protected.

Method according to claim 13, characterized in that that the capacity change the capacitive stray field sensor, which by the thermal change of the sensor material is caused by the detected temperature is compensated.