-
Klebkraft-Meßgerät Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zum Bestimmen
der zwischen zwei aufeinandergeklebten Folien od. dgl. wirkenden Klebkraft. Insbesondere
bei mit Schutzfolien versehenen selbstklebenden Etiketten, Pflastern u. dgl. ist
es für die Entwicklung neuer Schutzfolien oder Klebstoffe wichtig, genaue Kenntnis
über die Haftwirkung zwischen der Schutzfolie und dem Klebstoff zu haben. In all
diesen Fällen soll nämlich die Haftwirkung bzw. Klebkraft so groß sein, daß die
zusammengeklebten Folien gut zusammenhalten, andererseits aber beim Gebrauch des
Pflasters oder der Etiketten gut voneinander abzuziehen sind. Die Schutzfolien sind
in der Regel so präpariert, daß die betreffenden Klebstoffe nur noch mit einem Bruchteil
ihrer normalen Klebkraft wirken; der Fachmann nennt diese Schutzfolien daher auch
Abhäsivpapiere.
-
Üblicherweise werden nun zwei derartig zusammengeklebte Folien unter
einem Winkel von 1800 voneinander abgezogen, indem beide Folien in entgegengesetzter
Richtung auseinandergezogen werden.
-
Um ein Maß für die Haftwirkung zu bekommen, ist es deshalb wesentlich,
diesen naturgemäßen Vorgang mit einem Abzugswinkel von 1800 nachzubilden.
-
Nur so werden Werte erhalten, aus denen sich praktische Vergleichsmöglichkeiten
ergeben.
-
Es sind Vorrichtungen zur Ermittlung derartiger Klebkräfte bekannt,
bei denen die eine Folie (beispielsweise das Abhäsivpapier) in ein verschiebbares
und die andere Folie in ein zweites, mit einer Kraftmeßeinrichtung verbundenes Klemmstück
eingespannt wird. Bei der Messung führt das verschiebbare Klemmstück eine Zugbewegung
aus, die sich über das Abhäsivpapier, die Klebschicht und die zweite Folie auf die
Meßeinrichtung überträgt. Sobald der Klebstoff die auf ihn einwirkenden Kräfte nicht
mehr von dem Abhäsivpapier auf die zweite Folie zu übertragen vermag, werden diese
weiter auseinandergerissen. Dabei erfolgt keine weitere Übertragung der von dem
verschiebbaren Klemmstück ausgeführten Zugbewegung und damit auch kein weiterer
Belastungsanstieg der Meßeinrichtung.
-
Soweit diese bekannten Meßgeräte einen konstarten Abzugswinkel gewährleisten,
beträgt dieser nicht wie bei dem naturgemäßen Abzugsvorgang 1800. Bei anderen Geräten
wiederum ist überhaupt kein einigermaßen konstanter Abzugswinkel gewährleistet.
-
Hier setzt die Erfindung ein. Bei einem Meßgerät zum Bestimmen der
zwischen zwei zusammenklebenden Folien wirkenden Klebkraft mit einem verschiebbaren
Klemmstück zur Aufnahme eines Endes der einen Folie und einem weiteren, zweckmäßig
mit einer Meßeinrichtung verbundenen Klemmstück zur Aufnahme des entsprechenden
Endes der anderen Folie besteht die Erfindung darin, daß zwischen den Klemmstücken
ein zwischen zwei Anschlägen gering verschwenkbarer, vorzugsweise durch ein verstellbares
Gegengewicht auswuchtbarer Hebel mit einer Tasche zur Aufnahme der noch zusammenhaftenden
Teile der Folien angeordnet ist, wobei das eine Ende des Hebels etwa in Höhe der
durch die bereits auseinandergezogenen Folien gebildeten Ebene liegt.
-
Vorzugsweise kann der Hebel mittels einer Schneide in einem Prisma
gelagert sowie von zwei Leisten seitlich geführt sein. Zweckmäßig können die Breite
der Tasche des Hebels vorzugsweise mittels Stellschrauben einregelbar und an der
Öffnung dieser Tasche zwei Umlenkrollen für die auseinandergetrennten Blätter der
Proben angeordnet sein.
-
Vorzugsweise kann das verschiebbare Klemmstück als Schlitten ausgebildet
sein, der mittels eines Elektromotors und eines Getriebes über einen Seilzug längs
einer Geraden verfahrbar ist. Zweckmäßig ist das Übersetzungsverhältnis und die
Motordrehzahl des Schlittenantriebes derart gewählt, daß das Klemmstück im Betrieb
eine konstante Geschwindigkeit von etwa 40 mm pro Sekunde zurücklegt. Ferner kann
sich das zweite Klemmstück an einer drehbar gelagerten, vorzugsweise gewichtsbelasteten
Trommel befinden, die an einem Hebelarm einen auf einer Kreis skala gleitenden Zeiger
trägt.
-
Zweckmäßig weist die Trommel verstellbare Auswuchtgewichte und an
dem Hebelarm ein verschieb-und einstellbares Belastungsgewicht auf. Dieses kann
gegebenenfalls auswechselbar sein.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung und ihre Wirkungsweise seien an
Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
-
Ein im ganzen mit 1 bezeichnetes Klebkraftmeß gerät weist eine Grundplatte
2 auf, auf der eine Halterung 3 für eine ein Klemmstück 4 tragende Trommel 5 und
ein Ständer 6 befestigt sind. Dieser hat auf seiner oberen Stirnseite eine Führung
7 für ein als Schlitten ausgebildetes Klemmstück 8. Die obere Scheitellinie der
Trommel 5 und der Schlitz 9 des Klemmstückes 8 liegen in einer Ebene. Auf dem einen
Fuß 10 des Ständers 6 befindet sich ein Elektromotor 11, der über eine elektromagnetische
Kupplung 12 und ein Getriebe 13 eine Seilscheibe 14 antreibt. Von dieser aus führt
ein Seil 15 über eine Umlenkrolle 16 zu dem Klemmstück 8. Am äußeren Ende der Führung
7 befindet sich ein (nicht gezeichneter) elektrischer Endausschalter für den Motor
11.
-
Auf dem zweiten, zur Gerätmitte hingewandten Fuß 17 des Ständers
6 sitzt ein Prisma 18, in dem ein Hebel 19 mittels einer Schneide 20 gelagert ist.
-
Der Hebel 19 weist eine Tasche 21 auf, die zur Aufnahme des noch zusammenhaftenden
Teils der im ganzen mit 22 bezeichneten Probe dient. Diese besteht aus zwei zusammengeklebten
Blättern 23 und 24, die an dem oberen Probenende auseinandergetrennt und in die
Klemmstücke 8 und 4 eingespannt sind. Die Breite der Tasche 21 ist mittels einer
Stellschraube 25 so einstellbar, daß das darin befindliche Ende der Probe 22 leicht
in der Tasche 21 gleiten kann. In der Nähe der oberen Öffnung dieser Tasche befinden
sich zwei in (nicht gezeichneten) Kugellagern gelagerte Umlenkrollen 26 und 27 für
die auseinandergetreunten Blätter 23 und 24.
-
Das obere Ende des Hebels 19 bewegt sich bei seiner Schwenkung etwa
in der Ebene, in der die Scheitellinie der Trommel 5 und der Schlitz 9 des Klemmstückes
8 liegen. Am unteren Ende des Hebels 19 befindet sich ein verstellbares Gegengewicht
28, mit dem man diesen Hebel auswuchten kann. Zu dessen seitlicher Führung sind
zwei Leisten 29 vorgesehen, die zwei Anschläge 29 a und 29 b für den Hebel 19 haben.
-
Die Trommel 5 ist mit verstellbaren Auswuchtgewichten 30 und einem
Hebelarm 31 ausgerüstet, der ein entlang einer Skala 32 verschieb- und einstellbares
Belastungsgewicht 33 trägt und an seiner Spitze einen Zeiger 34 aufweist, der eine
Kreis skala 35 überstreicht. An dem Hebelarm 31 ist eine Rücklaufsperre 36 befestigt,
die mit einem mit der Kreis skala 35 verbundenen Zahnkranzsegment 37 zusammenarbeitet.
-
Die Grundplatte 2 weist eine (nicht gezeichnete) Libelle auf und kann
mittels Stellschrauben in eine waagerechte Ebene gebracht werden.
-
Zum Messen der zwischen zwei aufeinandergeklebten Blättern wirkenden
Klebkraft geht man nun folgendermaßen vor: Zunächst trennt man eine zweckmäßig etwa
450 mm lange, z. B. aus einem Klebpapier 24 und einem Blatt Abhäsivpapier 23 bestehende
Probe 22 auf einer Länge von ungefähr 150 mm von Hand auseinander. Dann führt man
den noch zusammenhaftenden Teil dieser Probe in die Tasche 21 des ausgewuchteten
Hebels 19 ein und verbindet beispielsweise das Blatt Abhäsivpapier 23 mit dem als
Schlitten ausgebildeten Klemmstück 8 sowie das Klebpapier 24 mit dem an der Trommel
5 befindlichen Klemmstück 4. Zum bequemeren Handhaben kann man die beweglichen Teile
19, 8 und 5 des Gerätes 1 mittels einer (nicht gezeichneten) elektromagnetischen
oder mechanischen Arretiervorrichtung festsetzen,
Um zu vergleichbaren Meßwerten
zu kommen, ist es zweckmäßig, alle Proben vor dem Messen in den gleichen Zustand
zu bringen. Beispielsweise kann man die Proben nach dem Zusammenkleben ein mit 0,8
kg pro Zentimeter Liniendruck arbeitendes Walzenpaar durchlaufen lassen und anschließend
für 48 Stunden in einem Klimaraum aufbewahren, in dem 350 C Temperatur und 65 0/G
relative Luftfeuchtigkeit herrschen.
-
Nachdem die Probe 22 in der vorbeschriebenen Art in das Gerät 1 eingebracht
ist, wird die Trommel 5 bei gelöster Arretierung ausgewuchtet. Dabei befindet sich
das Belastungsgewicht 33 im Nullpunkt, und mit Hilfe der Auswuchtgewichte30 wird
der Schwerpunkt der Trommel 5 und der daran befestigten Teile einschließlich des
Endes des Blattes 24 in den Trommeidrehpunkt verlegt. Alsdann stellt man das Belastungsgewicht
33 so ein, daß sich beimVersuch während des Ausschlagens des Hebelarmes 31 die maximale
Klebkraft innerhalb des Skalenbereiches erreichen läßt. Gegebenenfalls kann man
durch Auswechseln des Belastungsgewichtes 33 den Meßbereich des Gerätes 1 der Klebkraft
der zu messenden Probe 22 anpassen.
-
Bei Beginn der Messung steht der Zeiger 34 auf der Nullmarke der
Kreisskala 35, der Hebel 19 be findet sich in unmittelbarer Nähe des inneren Anschlages
29 a, und die beiden auseinandergetrennten Enden der Probe 22 haben eine annähernd
horizontale Lage, ohne jedoch meßbare Kräfte auf die zugehörigen Klemmstücke auszuüben.
Sodann schaltet man den Elektromotor 11 ein, löst die beweglichen Teile des Gerätes
aus ihrer Arretierung und betätigt die elektromagnetische Kupplungl2. Dann bewegt
sich das Klemmstück 8 mit gleichbleibender Geschwindigkeit von etwa 40 mm pro Sekunde
von seiner inneren in seine äußere Endlage. Zunächst folgen die freien Probenenden
23 und 24 dieser Bewegung und nehmen dabei den ohne nennenswerten Widerstand verschwenkbaren
Hebel 19 mit. Dabei wird die Trommel 5 verdreht, und das Belastungsgewicht 33 übt
entsprechend dem größer werdenden Neigungswinkel gegen die Vertikale eine steigende
Rückstellkraft auf die Trommel 5 und das in ihr eingespannte Ende des Blattes 24
aus. Die Weiterleitung der Bewegung des Klemmstückes 8 auf die Trommel 5 erfolgt
nur so lange, wie der Klebstoff die auf ihn einwirkenden Kräfte auch zu übertragen
vermag. Wird seine Klebkraft überschritten, werden die Blätter 23 und 24 weiter
auseinandergetrennt. Die Rücklaufsperre 36 hält dann den Zeiger 31 der Trommehl
5 in der Lage der bisher aufgetretenen maximalen Belastung. Bei dem Trennvorgang
gleitet das noch zusammengeklebte Ende der Probe 22 aus der Tasche 21 hinaus.
-
Erfahrungsgemäß ist die zum Zertrennen von zusammengeklebten Blättern
23 und 24 notwendige Kraft nicht konstant, sondern verändert sich etwas über die
Länge der Probe 22. Im weiteren Verlauf der Messung kann es durchaus vorkommen,
daß an einer anderen Stelle der Probe 22 die Klebkraft zwischen den Blättern 23
und 24 größer als der bisher ermittelte Wert ist. In einem solchen Fall wird die
Trommel 5 erneut um einen entsprechenden Betrag gedreht, und der Zeiger 34 zeigt
wiederum die bisher maximal aufgetretene Klebkraft an.
-
Diese Vorgänge können sich mehrfach wiederholen. Da mit dem Gerät
1 die Proben 22 über eine
verhältnismäßig lange Strecke zertrennt
werden können, erhält man als Meßergebnis mit einiger Sicherheit die tatsächlichen
maximalen Klebkraft der untersuchten Probe.
-
Die Trennung der Blätter 23 und 24 erfolgt bei der Messung derart,
daß immer ein Abziehwinkel von etwa 1800 gewährleistet ist. Dies ist ganz unabhängig
von der jeweiligen Biegesteifigkeit der Blätter 23 und 24, von der zwischen ihnen
wirkenden Klebkraft und der Länge und dem Gewicht des noch zusammenhaftenden Teils
der Probe 22. Dadurch und durch die Einschaltung der Umlenkrollen 26 und 27 werden
die in die Messung eingehenden Kuickkräfte verhältnismäßig klein und nahezu konstant
gehalten.
-
Durch die Wahl des Durchmessers der Umlenkrollen 26 und 27 kann man
den sich zwischen den Blättern 23 und 24 unmittelbar vor der Trennlinie einstellenden
Winkel beinfiussen.
-
Die Zuverlässigkeit von Klebkraftmessungen hängt unter anderem auch
von der Länge der bei der Messung durchgeführten Trennung ab. Es steht nun nichts
im Wege, bei dem erfindungsgemäßen Gerät die Abmessungen so zu wählen, daß mit ihm
Proben 22 optimaler Länge und Breite geprüft werden können. Selbstverständlich kann
bei entsprechender Änderung der Gewichtsverteilung und der Auflager an den beweglichen
Gerätteilen das Klebkraftprüfgerät 1 auch derart ausgeführt sein, daß die auseinandergetrennten
Teile der Blätter 23 und 24 in einer senkrechten Ebene zu liegen kommen. Ebenso
kann man zur Lagerung des Hebels 19 an Steile der Schneide Kugellager od. dgl. verwenden.