DE10216586B4

DE10216586B4 - Device for examining flat goods made of polymeric materials

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Publication number: DE10216586B4
Application number: DE2002116586
Authority: DE
Inventors: Bernhard Prof. Dr. BLÜMICH; Michael Dr. Bruder; Karl-Heinz Dr. Krause; Michael Dr. Rabkin; Jürgen Dr. Stangenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: BL?MICH, BERNHARD, PROF. DR., 52159 ROETGEN, DE
Priority date: 2002-04-14
Filing date: 2002-04-14
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2022-04-15
Also published as: DE10216586A1

Abstract

Vorrichtung zur Untersuchung von Flächenware aus polymeren Werkstoffen mit NMR-Sonden zur kernmagnetischen Analyse der Flächenware, wobei die NMR-Sonden auf einem Messkörper eine Messebene zur Auflage der Flächenware bilden und eine Einrichtung zum Arretieren der Flächenware in der Messebene und zugleich zum schrittweisen Transport der Flächenware (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Arretieren schlauchförmiger Flächenware (1) zumindest zwei Dorne (9, 10) vorgesehen sind, die die Flächenware auf ihrer Dornoberfläche kraftschlüssig tragen und die zumindest an einem ihrer Dornenden drehbar um ihre Dornachse (13) gelagert sind, wobei zumindest einer der Dorne als Treibdorn (9) mit einem Rotationsantrieb verbunden ist.Device for examining flat goods made of polymeric materials with NMR probes for nuclear magnetic analysis of the flat goods, the NMR probes forming a measuring plane on a measuring body for supporting the flat goods and a device for locking the flat goods in the measuring plane and at the same time for the gradual transport of the flat goods (1) is provided, characterized in that at least two mandrels (9, 10) are provided for arresting tubular sheet goods (1), which non-positively support the sheet goods on their mandrel surface and which are rotatable about their mandrel axis (13) on at least one of their mandrel ends. are stored, at least one of the mandrels being connected to a rotary drive as a driving mandrel (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung von Flächenware aus polymeren Werkstoffen. Zur kernmagnetischen Analyse der Flächenware sind NMR-Sonden vorgesehen, die auf einem Messkörper eine Messebene zur Auflage der Flächenware bilden. Darüber hinaus dient eine Einrichtung sowohl zum Arretieren der Flächenware in der Messebene als auch zu ihrem schrittweisen Transport.The invention relates to a device for the examination of surface goods made of polymeric materials. For nuclear magnetic analysis of the surface goods NMR probes are provided which support a measuring plane on a measuring body of the surface goods form. About that In addition, a device serves both for locking the surface goods in the measurement plane as well as for their gradual transport.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus DE 199 28 039 A1 bekannt. Diese Vorrichtung dient zur Qualitätsbestimmung der Flächenware, insbesondere zur Untersuchung des Verlaufs von Festigkeitsträgern im polymeren Werkstoff. Die Festigkeitsträger werden zur Formstabilisierung und Festigkeitssteigerung des Materials eingesetzt. Die kernmagnetische Analyse der Flächenware ermöglicht eine zerstörungsfreie Prüfung des Materials, so daß Produktkontrollen vor Auslieferung hergestellter Flächenware ohne Materialbeschädigungen durchführbar sind.A device of this type is out DE 199 28 039 A1 known. This device is used to determine the quality of the flat goods, in particular for examining the course of strength members in the polymeric material. The strength members are used to stabilize the shape and increase the strength of the material. The nuclear magnetic analysis of the flat goods enables a non-destructive testing of the material, so that product checks can be carried out before delivery of manufactured flat goods without material damage.

Flächenware aus polymeren Werkstoffen, die Elastomere, thermoplastische Elastomere, Thermoplaste und Duroplaste umfassen, werden insbesondere als Dachbeläge, als Drucktücher, Fördergurte, Membranen sowie als zylindrische Flächenware für Luftfedern, für Schläuche und Kompensatoren verwendet. Im polymerem Material eingesetzte textile Festigkeitsträger bestehen aus einem Werkstoff, der gegenüber dem polymeren Grundmaterial, in dem sie eingebettet sind, eine geringere 1H- oder 19F-Dichte oder eine andere NMR-Relaxationszeit aufweist. Im Sinne der zu messenden kernmagnetischen Resonanz des Wasserstoffkerns 1H (H-NMR) besteht das zu untersuchende Material somit einerseits aus signalgebenden Bereichen, nämlich dem polymeren Grundstoff, und andererseits aus Werkstoffen oder Bestandteilen im Grundstoff, die – wie die textilen Festigkeitsträger – wenig bis keine Signale abgeben. Als textile Festigkeitsträger werden beispielsweise Aramidfasern oder Polyamidfasern verwendet. Geeignet sind auch Polyester, Mineralfasern (z. B. Glasfasern), Kohlefasern, Fasern aus azetylisiertem Polyvinylalkohol, Reonfasern (halbsynthetische Fasern zum Beispiel mit Zellulose) oder beispielsweise Baumwolle.Sheets made of polymeric materials that Elastomers, thermoplastic elastomers, thermoplastics and thermosets include, in particular as roofing, printing blankets, conveyor belts, Membranes as well as cylindrical flat goods for air springs, for hoses and Compensators used. Textile used in the polymeric material strengthening support consist of a material that is different from the polymeric base material, in which they are embedded, a lower 1H or 19F density or has a different NMR relaxation time. In terms of the nuclear magnetic resonance of the hydrogen nucleus to be measured 1H (H-NMR), the material to be examined is therefore on the one hand from signaling areas, namely the polymeric base material, and on the other hand from materials or Ingredients in the base material, which - like the textile reinforcement - little until there are no signals. As textile reinforcements for example aramid fibers or polyamide fibers are used. Suitable are also polyester, mineral fibers (e.g. glass fibers), carbon fibers, Acetylated polyvinyl alcohol fibers, reon fibers (semi-synthetic Fibers, for example with cellulose) or, for example, cotton.

Die signalgebenden Bereiche der Flächenware, die Bereiche des polymeren Grundstoffs, unterscheiden sich von den Festigkeitsträgern zum einen hinsichtlich ihrer geometrischen Abmessungen, ihrer Dicke, und damit hinsichtlich der Amplitude des kernmagnetischen Messsignals, zum anderen aber hinsichtlich ihrer Werkstoffhärte entsprechend der Relaxations-Zeitkonstante T2 der molekularen Beweglichkeit der Netzbogenketten und Additive im polymeren Werkstoff. Mit kernmagnetischer Analyse lassen sich somit auch Verarbeitungsfehler des Grundmaterials kontrollieren, wie z.B. unerwünschte Füllstoffagglomeration, unterschiedliche Stoffkonzentrationen oder unterschiedliche Vernetzungsdichten.The signaling areas of the surface goods, the areas of the polymeric base material differ from the reinforcing materials on the one hand with regard to their geometric dimensions, their thickness, and thus with regard to the amplitude of the nuclear magnetic measurement signal, on the other hand, with regard to their material hardness, corresponding to the relaxation time constant T2 the molecular mobility of the net arches and additives in the polymeric material. With nuclear magnetic analysis can thus also check processing errors of the basic material, e.g. unwanted filler agglomeration, different substance concentrations or different crosslinking densities.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Einsatz dieser bekannten Vorrichtung zur Produktkontrolle zu verbessern, insbesondere die Gesamtzeit zur kontinuierlichen Fehlerkontrolle und abschließenden Qualitätsprüfung der hergestellten Flächenware nach Ablauf des Herstellungsprozesses zu verkürzen. Da die kernmagnetische Analyse der Flächenware in Ruhestellung des zu untersuchenden Flächenbereiches durchzuführen ist, ist es weiterhin Aufgabe der Erfindung, nach Ablauf jeder Messung die Flächenware in der Messebene sukzessive zu verschieben, um eine weitgehend vollständige Qualitätskontrolle der Flächenware zu erreichen. Die Vorrichtung zur Produktkontrolle soll darüber hinaus einfach in ihrem Aufbau und ohne Aufwand zu handhaben sein.The object of the invention is To improve the use of this known device for product control, especially the total time for continuous error control and final Quality inspection of the manufactured fabric shorten after the manufacturing process. Because the nuclear magnetic Analysis of the surface goods is to be carried out in the rest position of the area to be examined, it is also the object of the invention, after each measurement the surface goods successively shift in the measurement level in order to achieve a largely complete quality control of the surface goods to reach. The device for product control is also intended easy to set up and easy to use.

Diese Aufgabe der Erfindung wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Danach sind zum Arretieren schlauchförmiger Flächenware zumindest zwei Dorne vorgesehen sind, die die Flächenware auf ihrer Dornoberfläche kraftschlüssig tragen und die zumindest an einem ihrer Dornenden drehbar um ihre Dornachse gelagert sind, wobei zumindest einer der Dorne als Treibdorn mit einem Rotationsantrieb verbunden ist. Ausgehend davon, dass die Einrichtung zum Arretieren der Flächenware in der Messebene und zugleich zum schrittweisen Transport der Flächenware die zur Untersuchung in der Messebene erforderliche Führung der Flächenware übernimmt und somit sowohl das Anordnen und Fixieren der Flächenware während der kernmagnetischen Analyse des Materials als auch das Verschieben zum Abtasten verschiedener Flächenbereiche der Flächenware sichert, werden für schlauchförmige Flächenware zumindest zwei Dorne eingesetzt, wobei dafür Sorge getragen ist, dass die Flächenware auf der Dornoberfläche kraftschlüssig getragen wird. Auf den Dornen wird die Flächenware aufgespannt, so dass sie sich zwischen den Dornen plan erstreckt und sich in dieser ebenen Lage auf die Messebene auflegen lässt. Die Flächenware wird kraftschlüssig auf den Dornoberflächen gehalten und bei Rotation des Treibdorns in gleicher Weise wie ein Gurtband bewegt.This object of the invention will in a device of the type mentioned in the claim 1 listed Features solved. According to this, at least two mandrels are used to lock tubular sheets are provided, which are the area goods on their thorn surface force fit wear and the rotatable at least on one of their thorn ends Mandrel axis are stored, with at least one of the mandrels as a driving mandrel is connected to a rotary drive. Assuming that the Device for locking the surface goods in the measuring plane and at the same time for the step-by-step transport of the surface goods for examination required guidance in the measuring plane the surface goods take over and thus both the arrangement and fixing of the surface goods while the nuclear magnetic analysis of the material as well as the shifting for scanning different areas of the surface finishes backs up for tubular fabric at least two mandrels are used, taking care that the surface goods the thorn surface force fit will be carried. The fabric is stretched on the thorns, so that it extends flat between the thorns and in this plane Can be placed on the measurement plane. The surface fabric is non-positively the mandrel surfaces held and when the mandrel rotates in the same way as a Webbing moves.

Um das Aufsetzen der Flächenware auf die Dorne zu erleichtern, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zumindest einer der Dorne als Spanndorn zum Spannen der Flächenware nach ihrem Aufziehen auf die Dornoberflächen ausgebildet, Anspruch 2. Diese Ausbildung der Vorrichtung ermöglicht es zugleich, mit gleichem Messkörper auch Flächenware unterschiedlichen Schlauchumfangs untersuchen zu können.In order to make it easier to place the flat goods on the mandrels, in a further embodiment of the invention at least one of the mandrels is designed as a mandrel for tensioning the flat goods after they have been pulled onto the mandrel surfaces. This design of the device also enables the same measuring body Flat goods of different hose circumference and to be able to search.

Zur Verkürzung der Kontrollzeiten pro Anzahluntersuchter Flächenwarenstücke werden zur Auflage der Flächenware mehrere Messkörper eingesetzt, Anspruch 3. Dabei ist es insbesondere für den Fall, dass die gurtartig aufgespannte Flächenware an mehreren Stellen und in unterschiedlichen Bereichen zu untersuchen ist, gemäß Anspruch 4 vorteilhaft, Messkörper und Flächenware relativ zueinander verschiebbar zu lagern, um die Flächenware in die Messebenen der Messkörper einbringen zu können.To shorten the inspection times per Number of pieces of flat goods to be examined to support the surface goods several measuring bodies used, claim 3. It is particularly in the case that the belt-like stretched fabric in several places and to be examined in different areas, according to claim 4 advantageous, measuring body and flat goods to be displaceable relative to each other in order to store the flat goods into the measuring planes of the measuring bodies to be able to contribute.

Ein kompakter Aufbau der Messkörper zur Untersuchung der Flächenware wird nach Anspruch 5 dadurch erreicht, dass in den Messkörpern eingesetzte Gradientenspulen (mit geringem Abstand) unterhalb der Hochfrequenzspulen angeordnet sind. Die Hochfrequenzspulen lassen sich auf diese Weise unmittelbar nebeneinander setzen. Es werden vom Messkörper überlappende sensitive Messbereiche gebildet, so dass zwei parallel verlaufende NMR-Sondenreihen mit jeweils gegenüber der Nachbarreihe versetzt angeordneten NMR-Sonden ausreichend sind, um die Flächenware optimal abzutasten.A compact structure of the measuring body for examination of the surface goods is achieved according to claim 5 in that used in the measuring bodies Gradient coils (with a short distance) below the high-frequency coils are arranged. In this way, the high-frequency coils can be used directly sit side by side. Overlapping sensitive measuring areas are formed by the measuring body, so that two parallel NMR probe rows, each opposite the Adjacent NMR probes arranged in a row are sufficient, around the surface goods optimal to scan.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im einzelnenThe invention and other advantageous Embodiments are described below using exemplary embodiments explained in more detail. The Drawing shows in detail

1 Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Arretieren und Transportieren schlauchförmiger Flächenware sowie mit einem Messkörper mit NMR-MOUSE-Sonden, 1 Device with a device for locking and transporting tubular sheets and with a measuring body with NMR-MOUSE probes,

2 Vorrichtung nach 1 in Messstellung, 2 Device after 1 in measuring position,

3 Messkörper mit in zwei parallelen Reihen versetzt gegeneinander angeordneten NMR-MOUSE-Sonden, 3 Measuring bodies with NMR MOUSE probes arranged offset in two parallel rows,

4 Messverfahren, 4 Measurement method

5 NMR-MOUSE-Sonde mit mäanderförmiger HF-Spule. 5 NMR MOUSE probe with a meandering RF coil.

In 1 ist eine Vorrichtung zur Untersuchung von Flächenware 1 aus polymerem Werkstoff mit einem NMR-Messkörper 2 schematisch wiedergegeben. Der Messkörper 2 weist eine Messebene 3 zur Auflage der Flächenware 1 und unterhalb der Messebene benachbart zu einander und parallel zur Messebene 3 in einer Reihe 4 angeordnete NMR-Sonden vom Typ NMR-MOUSE-Sonden auf. Jeder NMR-Sonde sind eine Hochfrequenzspule 5a bis 5e und jeweils zwei Gradientenspulen 6a bis 6f zugeordnet, wobei die inneren Gradientenspulen 6b bis 6e, die jeweils zwischen zwei Hochfrequenzspulen angeordnet sind, die Gradientenfelder für zwei benachbarte NMR-MOUSE-Sonden bestimmen. Alle NMR-MOUSE-Sonden werden im Ausführungsbeispiel durch einen allen Sonden gemeinsamen u-förmigen Permanentmagneten 7 mit magnetischem Nord(N)- und Süd(S)-Pol verbunden, der das Polarisationsfeld erzeugt. Die Gradientenspulen 6a bis 6f und Hochfrequenzspulen 5a bis 5e sind zwischen den Schenkeln des u-förmigen Permanentmagneten, zwischen magnetischem Nord(N)- und Süd(S)-Pol eingesetzt.In 1 is a device for the examination of flat goods 1 made of polymer material with an NMR measuring body 2 represented schematically. The measuring body 2 has a measuring plane 3 to support the surface goods 1 and below the measurement plane adjacent to each other and parallel to the measurement plane 3 in a row 4 arranged NMR probes of the type NMR-MOUSE probes. Each NMR probe is a radio frequency coil 5a to 5e and two gradient coils each 6a to 6f assigned, the inner gradient coils 6b to 6e , which are each arranged between two high-frequency coils, which determine gradient fields for two adjacent NMR-MOUSE probes. All NMR-MOUSE probes are in the exemplary embodiment by a U-shaped permanent magnet common to all probes 7 connected to magnetic north (N) and south (S) poles, which generates the polarizing field. The gradient coils 6a to 6f and high frequency coils 5a to 5e are inserted between the legs of the u-shaped permanent magnet, between magnetic north (N) and south (S) poles.

Im Ausführungsbeispiel wird zur Optimierung der Empfindlichkeit der NMR-MOUSE-Sonden die Messebene 3 oberhalb der Schenkel des u-förmigen Permanentmagneten 7 ausgebildet. Der Abstand der Messebene von den Enden der Schenkel wird bestimmt durch einen Bereich des Polarisationsfeldes mit gleichmäßiger Magnetfeldstärke. In diesem Bereich wird die Messebene angeordnet.In the exemplary embodiment, the measurement plane is used to optimize the sensitivity of the NMR MOUSE probes 3 above the legs of the u-shaped permanent magnet 7 educated. The distance of the measuring plane from the ends of the legs is determined by a region of the polarization field with a uniform magnetic field strength. The measurement plane is arranged in this area.

2 zeigt die in der Messebene aufliegende Flächenware 1. In dieser Lage wird die Flächenware in Ruhestellung vom NMR-Messkörper 2 abgetastet und auf ihre Qualität hin untersucht. 2 shows the surface goods lying on the measuring plane 1 , In this position, the surface product is at rest from the NMR measuring body 2 scanned and examined for their quality.

Bei der zu untersuchenden Flächenware handelt es sich im Ausführungsbeispiel um pneumatisch belastbare Bauteile aus natürlichem oder synthetischen Kautschuk, dem zur Erhöhung seiner Belastbarkeit textile Festigkeitsträger beigefügt sind. Die textilen Festigkeitsträger im polymeren Material bestehen in den Ausführungsbeispielen aus Aramidfasern oder Polyamidfasern. Bei solchen im polymeren Grundmaterial eingebetteten Festigkeitsträgern handelt es sich somit um Fasern aus einem Werkstoff, der gegenüber dem Grundmaterial eine geringere 1H-Dichte aufweist.It deals with the surface goods to be examined it is in the embodiment around pneumatically resilient components made of natural or synthetic Rubber to increase textile strength members are attached to its resilience. The textile reinforcement in the polymer Material exist in the exemplary embodiments made of aramid fibers or polyamide fibers. For those in the polymeric base material embedded strength members it is therefore fibers made of a material that is compared to the Base material has a lower 1H density.

Die Flächenware, im Ausführungsbeispiel schlauchförmige Flächenware, ist insbesondere geeignet für pneumatische Federteile zur Verwendung im Kraftfahrzeugbau. Die Flächenware wird zur Untersuchung von einer Einrichtung 8 getragen, die zum Arretieren der Flächenware und zugleich zu ihrem Transport zur Repositionierung der Flächenware in der Messebene 3 dient. Die Einrichtung 8 weist hierzu zylindrische Dorne 9, 10 auf, die an einem ihrer Dornenden in Lagern 11, 12 um ihre Dornachsen 13 drehbar gelagert sind, und im Ausführungsbeispiel mit dem anderen Dornende (in 1 mit Bezugszeichen 9' und 10' markiert) frei in den Raum hineinragen. In dieser Ausführung lässt sich die schlauchförmige Flächenware in einfacher Weise von den freien Dornenden her auf die sie tragenden zylindrischen Dornoberflächen aufschieben. Bei Flächenware, die wegen ihrer Abmessung lange Dorne zum Aufspannen benötigt, können für die Dorne zusätzlich zu den im Ausführungsbeispiel angegeben Lagern 11, 12 auch auf ihren im Ausführungsbeispiel freien Dornenden Stützlager vorgesehen sein. Diese Stützlager werden zweckmäßig lösbar auf den Dornenden befestigt und erst nach Aufbringen der zu untersuchenden Flächenware mit den Dornen verbunden.The flat product, in the exemplary embodiment tubular flat product, is particularly suitable for pneumatic spring parts for use in motor vehicle construction. The area product is used for examination by a facility 8th worn to lock the surface goods and at the same time to transport them to reposition the surface goods in the measuring plane 3 serves. The facility 8th has cylindrical mandrels 9 . 10 on that at one of their mandrel ends in bearings 11 . 12 around their thorn axes 13 are rotatably mounted, and in the exemplary embodiment with the other mandrel end (in 1 with reference numerals 9 ' and 10 ' marked) protrude freely into the room. In this embodiment, the tubular fabric can be easily pushed onto the cylindrical mandrel surfaces from the free mandrel ends. In the case of flat goods that require long mandrels to be clamped because of their dimensions, the mandrels can be supported in addition to the bearings specified in the exemplary embodiment 11 . 12 also be provided on their support bearings free in the exemplary embodiment of the mandrel ends. These support bearings are expediently releasably attached to the mandrel ends and connected to the mandrels only after the surface product to be examined has been applied.

Der Dorn 9 ist im Ausführungsbeispiel als Treibdorn ausgebildet und rotiert – von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Rotationsantrieb, im Ausführungsbeispiel einem Schrittmotor, angetrieben – in Drehrichtung 14 um die Drehachse 13. Der freilaufende Dorn 10 dient als Spanndorn: nach Aufschieben der Flächenware 1 auf die beiden Dorne 9, 10 wird die Flächenware 1 durch Verschieben des Dorns 10 in Verschieberichtung 15 gespreizt und ein zu untersuchender Flächenbereich 16 der Flächenware 1, der in 2 schematisch strichliniert umrandet ist, plan gezogen. Durch das Auseinanderziehen und die dabei erreichte Abstandsvergrößerung zwischen den Dornen 9, 10 wird die Flächenware 1 zugleich auf der Dornoberfläche kraftschlüssig verspannt, so dass sie sich bei einer Rotation des Treibdorns in gleicher Weise wie ein um die Dorne gelegter Gurt in Transportrichtung 17 bewegen lässt.The thorn 9 is formed in the exemplary embodiment as a driving pin and rotates - driven by a rotary drive, not shown in the drawing, in the exemplary embodiment a stepper motor - in the direction of rotation 14 around the axis of rotation 13 , The free running thorn 10 serves as a mandrel: after the surface goods have been pushed on 1 on the two thorns 9 . 10 becomes the area product 1 by moving the mandrel 10 in the direction of displacement 15 spread and a surface area to be examined 16 of the surface goods 1 who in 2 schematically outlined in a dashed line, drawn flat. By pulling apart and the resulting increase in distance between the thorns 9 . 10 becomes the area product 1 at the same time tightly clamped on the surface of the mandrel, so that when the driving mandrel rotates, it moves in the same way as a belt around the mandrel in the direction of transport 17 can move.

Ist die Flächenware auf den Dornen aufgebracht, werden die Einrichtung 8 und der NMR-Messkörper 2 relativ zu einander verschoben, bis der Flächenbereich 16 – wie in 2 gezeigt – in der Messebene 3 oberhalb des u-förmigen Permanentmagneten 7 und oberhalb der Hochfrequenz- und Gradientenspulen aufliegt und die NMR-MOUSE-Sonden tangential zur Oberfläche der Flächenware angeordnet sind.Once the surface goods have been applied to the thorns, the furnishings are 8th and the NMR measuring body 2 shifted relative to each other until the area 16 - as in 2 shown - in the measurement plane 3 above the u-shaped permanent magnet 7 and lies above the high-frequency and gradient coils and the NMR MOUSE probes are arranged tangentially to the surface of the fabric.

In der Flächenware 1 eingebrachte Festigkeitsträger 1a verlaufen im Material in vorgegebenem Abstand 18 zu einander im wesentlichen parallel zur Schlauchachse 19. Im Ausführungsbeispiel beträgt ihr Abstand 18 ca. 0,5 bis 1 mm. Die im Grundmaterial eingebetteten Festigkeitsträger der Flächenware können jedoch auch in anderer Weise als in 1 und 2 gezeigt angeordnet sein, beispielsweise das Grundmaterial netzförmig durchziehen oder sich überkreuzend verlaufen.In the flat goods 1 introduced reinforcement 1a run in the material at a predetermined distance 18 to each other essentially parallel to the hose axis 19 , In the exemplary embodiment, their distance is 18 approx. 0.5 to 1 mm. However, the reinforcements of the flat goods embedded in the base material can also be used in a different way than in 1 and 2 be shown, for example, pulling through the base material in a net shape or crossing.

Die Messebene 3 des Messkörpers deckt je nach gegebenem Umfang der Flächenware 1 zumindest einen Teil der Gesamtoberfläche der Flächenware ab. Um die Flächenware in allen ihren Flächenbereichen komplett zu untersuchen, wird die Flächenware durch Antrieb des Treibdorns 9 schrittweise in eine neue Messposition verschoben. Gemessen wird im Ausführungsbeispiel jeweils bei ruhender Flächenware. Dabei erfolgt der schrittweise Vortrieb jeweils so, daß sich die nacheinander zu untersuchenden Flächenbereiche an ihren Rändern überlappen.The measurement level 3 of the measuring body covers the surface goods depending on the given scope 1 at least a part of the total surface of the surface goods. In order to completely examine the surface goods in all their surface areas, the surface goods are driven by the drive pin 9 gradually shifted to a new measuring position. In the exemplary embodiment, measurement is carried out in each case when the surface product is at rest. The gradual advance is carried out in such a way that the surface areas to be examined successively overlap at their edges.

Um möglichst wenige Messschritte ausführen zu müssen, kann ergänzend zum NMR-Meßkörper 2 ein weiterer NMR-Messkörper 2a eingesetzt werden, bevorzugt sind dann gleichzeitig beide Seiten der gurtartig zwischen den Dornen 9, 10 verspannten schlauchförmigen Flächenware messbar. Der Messkörper 2a ist in 2 lediglich schematisch in seiner Messstellung auf der oberen Seite der Flächenware 1 strichliniiert dargestellt. Zweckmäßig können beide Messkörper 2 und 2a bei ortsfester Anordnung der Einrichtung 8 nach Aufspannen der Flächenware auf die Oberfläche der Flächenware zu bewegt und aufgelegt werden. Die erforderliche Messzeit zur Untersuchung der Flächenware 1 wird so bei doppelter Messfläche halbiert.In order to have to carry out as few measuring steps as possible, the NMR measuring body can be added 2 another NMR measuring body 2a are used, then preferably both sides of the belt-like between the thorns 9 . 10 stretched tubular fabric measurable. The measuring body 2a is in 2 only schematically in its measuring position on the upper side of the surface goods 1 shown in dashed lines. Both measuring bodies can expediently be used 2 and 2a with fixed arrangement of the facility 8th after stretching the surface goods to the surface of the surface goods to be moved and placed. The measurement time required to examine the surface goods 1 is halved with a double measuring surface.

Vor einer Verschiebung der Flächenware in der Messebene zur Untersuchung eines weiteren Bereichs der Flächenware können die Messkörper 2, 2a jeweils soweit zurückgefahren werden, dass die Flächenware ohne Oberflächenbeschädigung zu verschieben ist.Before moving the flat goods in the measuring plane to examine a further area of the flat goods, the measuring bodies can 2 . 2a are moved back so far that the surface goods can be moved without damaging the surface.

Im Ausführungsbeispiel befinden sich die Hochfrequenzspulen 5a bis 5e unmittelbar unterhalb der Messebene 3 und die Gradientenspulen 6a bis 6f unmittelbar bzw. mit geringem Abstand, im Ausführungsbeispiel direkt unterhalb der Hochfrequenzspulen 5a bis 5e, 1. Die Hochfrequenzspulen lassen sich so raumsparend direkt nebeneinander anordnen. Dabei werden sich überlappende sensitive Bereiche gebildet, so daß ein NMR-Messkörper 2b, 3, mit zwei parallelen Reihen 20, 21 von NMR-MOUSE-Sonden und einem allen Sonden gemeinsamen Permanentmagneten 22 ausreicht, um das in der Messebene 3 aufliegende Objekt im zu untersuchende Flächenbereich vollständig abzutasten. Dabei sind die NMR-MOUSE-Sonden der einen Reihe gegenüber den Sonden in der anderen Reihe um ein Versetzungsmaß 23 zu einander versetzt angeordnet und die NMR-MOUSE-Sonden der einen Reihe, beispielsweise der Reihe 20, werden jeweils in inaktiven Zeitintervallen der NMR-MOUSE-Sonden der anderen Reihe 21 betrieben. Der gesamte Umfang der schlauchförmigen Flächenware ist somit in wenigen Transportschritten abtastbar. Bei einer Anordnung der Gradientenspulen unterhalb der Hochfrequenzspulen verläuft das Gradientenfeld allerdings nicht linear über dem Durchmesser der Spule. Diese Nichtlinearität führt zu Bildverzerrungen bei Abbildung der Flächenware auf einem Monitor. Solche Bildverzerrungen sind jedoch bei einer Datennachbearbeitung der Messwerte korrigierbar.The high-frequency coils are located in the exemplary embodiment 5a to 5e immediately below the measurement level 3 and the gradient coils 6a to 6f immediately or at a short distance, in the exemplary embodiment directly below the high-frequency coils 5a to 5e . 1 , The high-frequency coils can be arranged directly next to each other to save space. Overlapping sensitive areas are formed, so that an NMR measuring body 2 B . 3 , with two parallel rows 20 . 21 NMR-MOUSE probes and a permanent magnet common to all probes 22 enough to do that in the measurement plane 3 completely scan the object lying on the surface to be examined. The NMR-MOUSE probes in one row are offset from the probes in the other row 23 arranged offset to one another and the NMR MOUSE probes of one row, for example the row 20 , are at inactive time intervals of the NMR MOUSE probes of the other series 21 operated. The entire circumference of the tubular fabric can thus be scanned in a few transport steps. If the gradient coils are arranged below the high-frequency coils, however, the gradient field does not run linearly over the diameter of the coil. This non-linearity leads to image distortion when the surface product is displayed on a monitor. However, such image distortions can be corrected when the measured values are post-processed.

Eingesetzt werden können auch Messgeräte, die nicht nur eine zweite, sondern drei parallele Reihen von NMR-MOUSE-Sonden aufweisen, wobei die NMR- Sonden der dritten Reihe gegenüber den Sonden in der zweiten Reihe erneut versetzt angeordnet sind. Messgeräte mit mehreren Sondenreihen mit gegeneinander versetzt angeordneten NMR-MOUSE-Sonden sind aus der bereits eingangs genannten DE 199 28 039 A1 bekannt. Bei diesen bekannten NMR-Messgeräten befinden sich Hochfrequenzspulen und Gradientenspulen jedoch in gleicher Ebene unterhalb der Auflagefläche für die zu untersuchende Flächenware.It is also possible to use measuring devices which have not only a second but three parallel rows of NMR-MOUSE probes, the NMR probes of the third row being again offset with respect to the probes in the second row. Measuring devices with several probe rows with mutually offset NMR MOUSE probes are from the one already mentioned at the beginning DE 199 28 039 A1 known. In these known NMR measuring devices, however, high-frequency coils and gradient coils are located in the same plane below the contact surface for the surface product to be examined.

4 zeigt schematisch ein Messverfahren zur Abbildung der zu untersuchenden Flächenware mit eingebetteten Festigkeitsträgern. In Zeilen a bis c sind die Taktfolgen zeitlich aufeinander folgender Signalimpulse angegeben. So sind in der ersten Zeile a in schematischer Darstellung gepulste Sendesignale TX des Hochfrequenzschwingkreises zur Erzeugung des magnetischen Anregungsfeldes B₁ eingetragen. Unter "Pulsen" der Sendesignale oder "Pulsen" des Hochfrequenzmagnetfeldes wird verstanden, dass das Messfeld B₁ in einem vorgegebenen Zeittakt, im Ausführungsbeispiel im Zeitabstand t_E (Echozeit), durch Anregen der Hochfrequenzspule über einen kurzen Zeitraum stoßweise erzeugt wird. In Zeile b sind die Gradientensignale G zur Erzeugung des Zusatzmagnetfeldes B_z und in der dritten Zeile c das Empfängersignal RX wiedergegeben, das aufgrund der im Gesamtmagnetfeld gebildeten Echosignale S messbar ist, die sich durch Überlagerung von konstantem magnetischen, im Ausführungsbeispiel permanentmagnetischem Polarisationsfeld B₀, gepulstem Messfeld B₁ und ebenfalls gepulstem Zusatzmagnetfeld B_z (B_z = G r mit Ortsvektor r) ergeben. 4 shows schematically a measurement method for mapping the surface goods to be examined with embedded strength members. Lines a to c show the clock sequences of successive signal pulses. In the first line a, pulsed transmission signals TX of the high-frequency resonant circuit for generating the magnetic excitation field B _{1 are} entered in a schematic representation. "Pulse" of the transmission signals or "pulses" of the high-frequency magnetic field is understood to mean that the measuring field B ₁ in a predetermined time cycle, in Embodiment in the time interval t _E (echo time) is generated intermittently by exciting the high-frequency coil over a short period of time. In line b, the gradient signals G for generating the additional magnetic field B _z and in the third line c the receiver signal RX are reproduced, which can be measured on the basis of the echo signals S formed in the overall magnetic field, which are obtained by superimposing constant magnetic, in the exemplary embodiment permanent magnetic polarization field B ₀ , pulsed measuring field B ₁ and also pulsed additional magnetic field B _z (B _z = G r with location vector r).

Im Ausführungsbeispiel wird zur Hochfrequenzanregung der Kernmagnetisierung im Messfeld B₁ die CPMG-Methode benutzt. Der Einfluß der zeitlich konstanten Inhomogenitäten des von den Permanentmagneten der NMR-MOUSE erzeugten Polarisationsfeldes B₀ auf die zu empfangenden Echosignale S wird somit eliminiert. Das Zusatzmagnetfeld B_z wird zeitlich so geschaltet, dass sein Effekt auf das Echosignal erhalten bleibt. Im Ausführungsbeispiel ist hierzu für das Zusatzmagnetfeld nach jedem 180°-Puls des Sendesignals eine Vorzeichenumkehr vorgesehen, wie sie in Zeile b der 4 wiedergegeben ist. Es wird somit mit jedem weiteren Puls des Zusatzmagnetfeldes der Wert von k (Fourier-Konjugierte zum Ort x) vergrößert (4 n = Anzahl der Wiederholungen zur Ortskodierung).In the exemplary embodiment, the CPMG method is used for high-frequency excitation of the nuclear magnetization in the measuring field B ₁ . The influence of the temporally constant inhomogeneities of the polarization field B ₀ generated by the permanent magnets of the NMR MOUSE on the echo signals S to be received is thus eliminated. The additional magnetic field B _z is switched in time so that its effect on the echo signal is retained. In the exemplary embodiment, a reversal of the sign is provided for the additional magnetic field after each 180 ° pulse of the transmission signal, as is shown in line b of the 4 is reproduced. With each additional pulse of the additional magnetic field, the value of k (Fourier conjugate to location x) is thus increased ( 4 n = number of repetitions for location coding).

Gemessen werden können zum einen die Echosignale, die während des Ortskodierungsintervalls gebildet werden, oder – wie im Ausführungsbeispiel angegeben – CPMG-Echos in Abwesenheit von Zusatzmagnetfeldern. Die CPMG-Echos können zur Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses aufaddiert werden (4 m = Anzahl der Wiederholungen zur Echoaddierung). Auch kann deren Amplitudenreduktion zur Definition des Kontrastes genutzt werden, z.B. über die transversale Relaxationszeit T2.On the one hand, it is possible to measure the echo signals which are formed during the spatial coding interval, or - as stated in the exemplary embodiment - CPMG echoes in the absence of additional magnetic fields. The CPMG echoes can be added to improve the signal-to-noise ratio ( 4 m = number of repetitions for echo loading). Their amplitude reduction can also be used to define the contrast, for example over the transverse relaxation time T2.

Zur Erzeugung der Echozüge werden im Ausführungsbeispiel für die CPMG-Sequenz 180°-Impulse nach Hahn benutzt. Durch die Erzeugung von mehrfachen Echos, die anteilig den Charakter von Hahn-Echos haben, wird die Messung weitgehend unabhängig von zeitlich konstanten Inhomogenitäten der Permanentmagnetfelder. Es können somit teure Magnete zur Ausbildung homogener Magnetfelder entfallen.To generate the echo trains in the embodiment for the CPMG sequence 180 ° pulses used after Hahn. By generating multiple echoes that proportionate to the character of Hahn echoes, the measurement is largely independently of temporally constant inhomogeneities of the permanent magnetic fields. So it can there is no need for expensive magnets to form homogeneous magnetic fields.

Durch Messen von Norm-Größen an verschiedenen Stellen der Flächenware können Mittelwerte und Varianten der Signalamplituden festgestellt werden, die z.B. die Dicke der Flächenware oder die Verteilung von Füllstoffaggregaten charakterisieren, und/oder entsprechende Werte der Relaxationszeiten ermittelt werden, die die Verteilung der Vernetzungsdichte angeben. Mit gepulsten Zusatzmagnetfeldern (Gradientenfeldern) kann darüber hinaus eine Ortsauflösung innerhalb des empfindlichen Volumens einer jeden NMR-MOUSE-Sonde erreicht werden, womit z.B. die Positionen von textilen Festigkeitsträgern im polymeren Grundmaterial abgebildet werden können (Multiplexverfahren).By measuring standard sizes at different Place the surface goods can Mean values and variants of the signal amplitudes are determined, e.g. the thickness of the fabric or the distribution of filler aggregates characterize and / or corresponding values of the relaxation times can be determined, which indicate the distribution of the crosslink density. With pulsed additional magnetic fields (gradient fields) can also a spatial resolution achieved within the sensitive volume of each NMR MOUSE probe with which e.g. the positions of textile reinforcements in the polymeric base material can be mapped (multiplex process).

Eine für die Vorrichtung bevorzugt geeignete NMR-Sonde vom Typ NMR-MOUSE ist schematisch in 5 wiedergegeben. Bei dieser NMR-MOUSE-Sonde handelt es sich um eine unilaterale NMR-Sonde mit u-förmigen Permanentmagneten 24 mit magnetischem Nord(N)- und Südpol(S) und einer Hochfrequenzspule (HF-Spule) 25 mit mäanderförmig ausgebildetem Stromleiter. Das vom Permanentmagneten 24 erzeugte Polarisationsfeld B₀ ist in 5 schematisch durch vom Nord(N)- zum Süd(S)-Pol verlaufende Magnetfeldlinien 26 dargestellt. Die mäanderförmige HF-Spule 25 ist im Permanentmagneten zwischen dessen Polschenkeln 27, 28 angeordnet und an ihren Enden mit Stromanschlüssen 29, 30 versehen. Infolge des gegebenen Stromverlaufs in den Mäandern der HF-Spule 25 weisen benachbarte Mäander jeweils eine entgegengesetzte Stromrichtung auf. Auf diese Weise werden jeweils zwischen den Mäanderwindungen alternierend entgegengesetzt gerichtete magnetische Anregungsfelder B₁ ausgebildet. Die Anregungsfelder B₁, deren Magnetfeldlinien 31 und deren Verlauf in 5 lediglich schematisch wiedergegeben sind, überlagern das zwischen den Polschenkeln 27, 28 ausgebildete Polarisationsfeld B₀ und erzeugen im Magnetfeldraum oberhalb der mäanderförmigen HF-Spule 25 Querkomponenten, die senkrecht zum Polarisationsfeld B₀ verlaufen.An NMR probe of the NMR-MOUSE type which is preferably suitable for the device is shown schematically in 5 played. This NMR-MOUSE probe is a unilateral NMR probe with U-shaped permanent magnets 24 with magnetic north (N) and south pole (S) and a high-frequency coil (HF coil) 25 with meandering current conductor. That of the permanent magnet 24 generated polarization field B ₀ is in 5 schematically through magnetic field lines running from the north (N) to the south (S) pole 26 shown. The meandering RF coil 25 is in the permanent magnet between its pole legs 27 . 28 arranged and at their ends with power connections 29 . 30 Mistake. As a result of the given current profile in the meanders of the RF coil 25 neighboring meanders each have an opposite current direction. In this way, alternately oppositely directed magnetic excitation fields B _{1 are} formed between the meandering windings. The excitation fields B ₁ , their magnetic field lines 31 and their course in 5 are only shown schematically, overlay that between the pole legs 27 . 28 trained polarization field B ₀ and generate in the magnetic field space above the meandering RF coil 25 Cross components that run perpendicular to the polarization field B ₀ .

Bei einer solchen HF-Spule 25 mit mäanderförmig ausgebildetem Stromleiter werden die Eindringtiefe des Anregungsfeldes B₁ in das auf die Messebene aufgelegte zu analysierende Material und die Empfindlichkeit der NMR-Sonde bestimmt vom Abstand d zwischen benachbarten Mäanderwindungen. Für eine mäanderförmige HF-Spule ist mit Bestimmung des Abstandes d zwischen den Mäanderwindungen eine Optimierung von Eindringtiefe und Empfindlichkeit der NMR-MOUSE-Sonde gegeben.With such an RF coil 25 with a meandering current conductor, the depth of penetration of the excitation field B ₁ into the material to be analyzed placed on the measurement plane and the sensitivity of the NMR probe are determined by the distance d between adjacent meandering turns. For a meandering RF coil, the depth of penetration and sensitivity of the NMR-MOUSE probe are optimized by determining the distance d between the meandering turns.

Im Ausführungsbeispiel ist die HF-Spule 25 oberhalb der Schenkelenden der beiden Polschenkel 27, 28 angeordnet, hier bei einer Spaltweite w zwischen den Polschenkeln von 20 mm in einem Abstand h von 3 mm. In diesem Bereich oberhalb der Polschenkel weist das permanentmagnetische Polarisationsfeld B₀ über der Spaltweite w eine gleichmäßige nahezu konstante Permanentmagnetfeldstärke B₀ auf. In diesem Bereich ist dann auch die Resonanzbedingung an allen Orten bei gleicher Frequenz erfüllt. Wird in diesem Abstand h von 3mm vom Spalt entfernt die mäanderförmige HF-Spule 25 positioniert, so führt dies zu einer hohen Empfindlichkeit der NMR-Sonde, insbesondere bei Analyse von dünnen flächigem Material.In the exemplary embodiment is the RF coil 25 above the leg ends of the two pole legs 27 . 28 arranged, here with a gap w between the pole legs of 20 mm at a distance h of 3 mm. In this area above the pole legs, the permanent magnetic polarization field B ₀ to the gap width w a uniform almost constant permanent magnetic field strength B ₀ in. In this area the resonance condition is then fulfilled at all locations at the same frequency. If the meandering HF coil is removed at this distance h of 3 mm from the gap 25 positioned, this leads to a high sensitivity of the NMR probe, especially when analyzing thin sheet material.

Wegen ihrer Anpassungsmöglichkeit von Eindringtiefe und Empfindlichkeit an das zu untersuchende Material sind unilaterale NMR-MOUSE-Sonden der vorbeschriebenen Art in besonderer Weise für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Untersuchung von Flächenware geeignet. Signifikant ist ein optimales Signal-zu-Rausch-Verhältnis, was zu einer auch hohen Anforderungen genügenden Trennschärfe zur Charakterisierung der Materialeigenschaften führt.Because of their ability to adapt penetration depth and sensitivity to the material to be examined, unilateral NMR-MOUSE probes of the type described above are particularly suitable for the device according to the invention suitable for surface goods. An optimal signal-to-noise ratio is significant, which leads to a high selectivity for characterizing the material properties.

Claims

Device for examining flat goods made of polymeric materials with NMR probes for nuclear magnetic analysis of the flat goods, the NMR probes forming a measuring plane on a measuring body for supporting the flat goods and a device for locking the flat goods in the measuring plane and at the same time for the gradual transport of the flat goods ( 1 ) is provided, characterized in that for locking tubular fabric ( 1 ) at least two spikes ( 9 . 10 ) are provided, which carry the flat fabric non-positively on its mandrel surface and which can be rotated about its mandrel axis at least on one of its mandrel ends ( 13 ) are stored, with at least one of the mandrels as a driving pin ( 9 ) is connected to a rotary drive.

Apparatus according to claim 1, characterized in that at least one of the mandrels as a mandrel ( 10 ) for tensioning the surface goods lying on the mandrel surfaces ( 1 ) serves.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of measuring bodies ( 2 . 2a ) are provided to support the surface goods.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that measuring body ( 2 . 2a ) and on the thorns ( 9 . 10 ) surface goods ( 1 ) are slidably mounted relative to each other in such a way that the surface goods ( 1 ) in the measurement levels ( 3 ) can be introduced.

Device according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that; that in the measuring bodies ( 2 . 2a ) gradient coils used ( 6a to 6f ) are arranged below the high-frequency coils.

Device according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that each measuring body ( 2 . 2a ) has several NMR probes.

Device according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that for at least one of the measuring bodies ( 2 . 2a ) an NMR probe with an RF coil ( 25 ) is provided with a meandering current conductor.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the meandering coil between pole legs of a u-shaped Permanent magnet is arranged.

Device according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that NMR MOUSE probes ( 4 . 20 . 21 ) are used.