DE1773409A1 - Verfahren zum Bestimmen der Festigkeitseigenschaften von fadenfoermigem Material - Google Patents

Description

DA-991

Beschreibung zu der Patentanmeldung

der Firma

COURTAULDS LIMITED 18, Hanover Square London W. 1, England .

betreffend

Verfahren zur Festigkeitsprüfung einer Probe eines fadenförmigen Materials

Priorität: 10. Mai 1967» Hr. 21 683/67_# England

Die Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung der Festigkeitseigenschaften eines fadenförmigen Materials, insbeson dere einea für Textilzwecke brauchbaren fadenförmigen Mate rials, z.B. Monofile, Multifile, Fasern, Garne oder Fäden.

Die Bestimmung der Festigkeltseigenschaften eines fadenförmigen Materials erfolgt normalerweise so, daß die Enden

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eines kurzen Stücks des Materials an den Klemmen eines relativ beweglichen Armes befestigt werden, worauf die Arme voneinander weg bewegt werden, bis die Probe bricht. An diesem Punkt wird die Kraft, die zum Brechen der Probe notwendig ist und auch dcü- Dehnungegrad der Probe gemessen.

Das Befestigen der Enden einer Probe von fadenförmigem Material an den Klemmen der relativ beweglichen Arme erfolgt im allgemeinen, indem man zunächst ein Ende der Probe zwischen die Backen einer Klemme an dem oberen Arm einspannt ur > dann ein Gewicht an das freie finde der Probe so befestigt, daß es daraus jegliche Kräuselungen entfernt, worauf man schließlich die Probe an einem Punkt oberhalb des Gewichts zwischen die Backen einer Klemme an dem unteren Arm so befestigt, daß eine vorbestimmte Versuchslänge zwischen den beiden Klemmen eingespannt ist. Die Klemmen werden dann durch eine nach unten gerichtete Bewegung des unteren Klemmenarmes voneinander weg bewegt, damit die Probe gestreckt wird und schließlich reißt. Dieses Verfahren ist nicht so genau, wie es erwünscht ist, besonders wenn man Proben mit % niedriger Bruchlast prüft. Außerdem benötigt sie unnötig viel Zeit. Hinzu kommt, daß die Proben wegen der verschiedenen Manipulationen bis zum Beginn der eigentlichen Prüfung 8ehr oft beschädigt werden.

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Das erfindungssemäGe Verfahren zum Bestimmen der Festigkeitseigenschaften einer Probe von fadenförmigem Material umfaßt die folgenden Stufen:

1) Befestigen der freien Enden einer Probe eines fadenförmigen Materials an zwei relativ bewegliche Arme einer SpannungsprUfungsvorrichtung:,

2) Gegeneinanderbewegen der Arme, so daß jegliche Spannung, die sich in der Probe vorfinden könnte, beseitigt wird und es dadurch möglich wird, die Anfangslast an dem oberen Arm infolge seines Gewichts und dem der Probe zu messen;

3) Weiterbewegen der Arme bis zu einem Punkt, an dem die Probe einer vorbestimmten Kraft ausgesetzt wird, meßbar durch die Last auf dem oberen Arm, wodurch die PrUflange der Probe zwischen ihren befestigten Enden anhand des Abstands der Arme gemessen werden kann:_#und

4) weiteres Auseinanaerbewegen der Arme, um die Probe bis zum Bruch zu strecken, worauf der Abstand der Arme geraessen wird, um die Spannung der Probe am Bruch zu bestimmen und die Last auf ^em oberen Arm gemessen wird, um die Bruchlast der Probe durch Abziehen der Anfangslast von dieser Last zu bestimmen.

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Die Anwendung dieser Methode auf das Bestimmen der Festigkeit 8 eigenschaften einer Probe von fadenförmigem Material ermöglicht außerordentlich genaue Ergebnisse für die Bruchlast und die Dehnung, da sowohl die Anfangslast als auch die Testlänge der Probe sehr genau gemessen werden kann» bevor das Spannen der Probe beginnt.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Vorrichtung zum Bestimmen der Festigkeit3eigenschaften einer Probe, von fadenförmigem Material mit Hilfe der oben beschriebenen Methode. In einer solchen Vorrichtung'werden vorzugsweise Merkmale der Geräte verwendet, die in den deutschen Patentanmeldungen C 43 045 IXb/42k (unser Zeichen DA-827), C 43 IXb/42k (unser Zeichen DA-828) sowie C 43 044 IXb/42k (unser Zeichen DA-829) der gleichen Anmelderin beschrieben sind. Von diesen Anmeldungen bezieht sich die erster« auf eine SpannungsmeQvorrichtung, bei der eine vorbestimmte Last auf einen Gegenstand einwirken kann und somit für die Stufe 3) des erfindungsgemäOen Verfahrens verwendet werden kann, d.h. zum Aufbringen von dem, was als "Vorspannungslast" der Probe bezeichnet wird. Die an zweiter und dritter Stelle genannten Patentanmeldungen beziehen sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen des Verhältnisses zwischen einer Längenänderung und der ursprünglichen Länge eines Gegenstandes bzw. auf eine

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' Lastmeßvorrichtung, unter Verwendung einer elektrischen Vorrichtung, wie sie in der deutschen Patentameldung C 43 zum Messen der Bruchlast einer Probe eines fadenförmigen Materials angegeben ist» wobei man von der Bruchlast an dem oberen Arm die Anfangslast an dem Arm subtrahiert. Im Falle der deutschen Patentanmeldung C 43 044 wird die prozentuale Dehnung einer Probe gemessen, durch Vergleichen der Stellungen zwischen dem unteren Arm im Verhältnis zu dem oberen Arm bei dem Bruch der Probe, wenn sich die Probe nur unter der Vorspannungslast befindet.

Wenn auch normalerweise eine Pause zwischen den Stufen 2) und 3) stattfindet, während die Last an dem oberen Arm gemessen wird, können die Stufen 3) und 4) auch ohne Pause durchgeführt werden, wenn die Vorrichtung genügend schnell anspricht. ·

Um das Befestigen der Proben von fadenförmigem Material an den relativ beweglichen Armen der Zugprüfvorrichtung zu erleichtern, ist es vorzuziehen, daß die Proben zunächst an ein Papierband des Typs befestigt werden, wie es in der am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldung der gleichen Anmelderin (unser Zeichen DA-990) beschrieben ist. Das Band ist leiterförmig ausgebildet und ist befähigt, Proben mit

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vorbestiminter Länge entlang bzw. Über Löcher in dem Band festzuhalten. Das Band eignet sich besonders für das automatische Belasten der Proben, wenn sie sich auf dem Band befinden, durch die relativ beweglichen Arme der Zugprüfungsvorrichtung mit Hilfe einer Vorrichtung, die eo aufgebaut ist, wie dies in der am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldung der gleichen Anmelderin (unser Zeichen DA-992) beschrieben ist.

Die erfindungsgeraäße Methode wird anhand eines Beispiels <* trch die folgende Beschreibung der Polge von Verfahrensschritten zur Bestimmung der Pestigkeitseigenschaften eines fadenförmigen Materials beschrieben.

Eine Ifylonetapelfaaer von 4 1/2 den wurde auf einem leiter* furaigen Papierband belastet, wie dies in Fig. 1 der Zeichnung der aa gleichen Tag eingereichten Patentanmeldung der gleichen Anmelderin (unser Zeichen DA-990) beschrieben ist. Hierfür wurde die Vorrichtung verwendet, die in Pig. 2 der Zeichnung der oben erwähnten Patentanmeldung dargestellt ist. Die nominale Länge der Stapelfaser war ungefähr 2 cm, das ist der Abstand zwischen den kontinuierlichen Seitenstreifen des Bandes. Der Abschnitt des Bandes, der die Stapelfaser trägt, wurde in einem Behälter belastet, der an-

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schließend an eine Vorrichtung zum Aufnehmen der Stapelfaser angeschaltet wurde. Dabei blieb die Faser auf dem Band an den relativ beweglichen Klemmarmen einer Zugprüfungsvorrichtung befestigt. Die Vorrichtung, um die Stapelfaser an die Klemmenarme derart zu befestigen, war von der Konstruktion, wie» sie in den Zeichnungen der am gleichen Tag eingereichten Patentanmeldung der gleichen Anmelderin (unser Zeichen DA-992) beschrieben ist. Die Klemmen an den Armen der Zugprüfungsvorrichtung wurden dann manuell so betätigt, daß die Stapelfaser Über die Bänder, auf denen sie montiert war, festgeklemmt wurde.

Der untere Klemmenarm wurde dann nach oben um eine Entfernung von 2 cm bewegt, um jegliche Spannung zu entfernen, die in der Stapelfaser vorhanden sein kb'nntf. Die Last auf der Laetzelle, an 4er der obere Klemmenarm befestigt war, wurde dann durch die Spannung eines von der Lastzelle erzeugten elektrischen Signals gemessen.

Der untere Klemmenarm wurde dann nach unten bis zu dem Punkt bewegt, an dem eine vorbestimmte Vorspannungslast von 0,25 g auf die Stapelfaser aufgebracht war. Dieser Punkt wurde elektrisch bestimmt mit Hilfe der Vorrichtung, die.in der deutschen Patentanmeldung C 43 045 beschrieben ist, mit Hilfe eines von der Lastzelle erzeugten Signals.

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An der Stelle, an der die Vorspannungelast auf die Stapelfaser aufgebracht war, ein Punkt, an dem jegliche Kräuselungen in dem yollständig entspannten Zustand ausgeglättet waren, wurde die Stellung des unteren Klemmenarmes in bezug auf die des oberen Klemmenarraes durch die Spannung eines elektrischen Signals gemessen, das von einem Potentiometer abgegeben wird, das mit dem unteren Arm in Verbindung steht. Dies ergibt ein elektrisches Signal mit einer Spannung, die der Testlänge der Probe entspricht.

Die Bewegung der unteren Klemme vor dem Vorspannen wurde mit einer progressiv zunehmenden Geschwindigkeit erreicht, die elektrisch gesteuert wurde, durch einen Teil der Vorrich-

tung, die in der deutschen Patentanmeldung C 44 109 IXc/42m / P 1549 609.0 (unser Zeichen DA-898) beschrieben ist. Nach den Vorspannen wurde die Sehnung der Stapelfaser ohne Pause bis zu dem Funkt des Bruchs fortgesetzt, an dem der untere Klemmenarm weiter nach unten mit der Geschwindigkeit bewegt wurde, die er an dem Zeitpunkt der Vorspannung erreicht hatte. Die Geschwindigkeit des unteren Klemmenarmee nach dem Vorspannen wurde in Übereinstimmung mit der Testlänge der Stapelfaser so gesteuert, daß der Bruch der Stapelfaser durchschnittlich bei einer Vorspannungsdauer von 20 Sekunden - 2 Sekunden, unabhängig von der Testlänge erfolgte.

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Beim Bruch der Stapelfaser, der elektrisch durch einen Teil der Vorrichtung bestii.irat wurde, die in der deutschen Patentanmeldung C 43 359 IXb/42k;unser Zeichen DA-851 beschrieben ist, wurde die Bewegung des unteren Klemmenarraes sofort unterbrochen. Die Stellung des unteren Klemmenarmes wurde dann automatisch^ durch die Spannung des elektrischen Signals gemessen, das von dem oben erwähnten Potentiometer erzeugt wurde. Durch Subtraktion der Spannung des Signals, das erzeugt wurde, nachdem sich der untere Klemmenarm in der Stellung befand, an der die Vorspannungslast auf die Stapelfaser aufgebracht wurde, von der Endspannung, erhielt man eine Spannung proportional der Dehnung der Probe bis zum Bruchpunkt, von dem sich automatisch ein Wert für die prozentuale Dehnung der Probe der Stapelfaser beim Bruch ableitete. Das automatische Berechnen des Werte erfolgte mit einem Teil der Vorrichtung, die in der deutschen Patentanmeldung 0 43 beschrieben ist.

Nach dem Bruch der Stapelfaser wurde die maximale Spannung des Signals aus der Lastzelle vor dem Bruch elektrisch ge- * messen und dann die von der Lastzelle vor der Dehnung der Stapelfaser erzeugte Spannung automatisch von der Maximumspannung abgezogen, damit man eine Spannung erhielt, die proportional der Bruchlast an der Stapelfaser war. Dies er-

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folgte mit einein Teil der Vorrichtung, die in der deutschen Patentanmeldung C 43 043 "beschrieben ist. Die Bruchlast, ausgedruckt in Gramm, die proportional dieser Spannungsdifferenz ist, wurde automatisch angezeigt und von der Vorrichtung zusammen mit der nach obigen Angaben ermittelten prozentualen Dehnung ausgedrückt.

Wenn man die erfindungsgemäße Methode kommerziell zum Bestimmen der Festigkeitseigenschaften von fadenförmigem Mat ,*ial anwendet, dessen Festigkeitseigenachaften bei verschiedenen Proben des gleichen Materials beträchtlich schwanken können, ist es vorzuziehen, daß eine Anzahl von Proben geprüft wird und die Durchschnittswerte ermittelt werden. Der Durchschnitt dieser Ergebnisse kann bequem automatisch mit Hilfe einer Vorrichtung bestimmt werden, wie sie in der deutschen Patentanmeldung C 44 232 IXc/42 a (P 15 49 610.3) unser Zeichen DA-899 beschrieben ist.

Mit Hilfe des oben beschriebenen Prüfverfahrens war es möglich, bei einer Zugprüfungsvorrichtung eine wiederholbare Genauigkeit von besser als 1 # sowohl hinsichtlich der Bruchlast als auch der prozentualen Dehnung eines fadenförmigen Materials zu erzielen, während die meisten bisher gebräuchlichen Zugprüfungsvorrichtungen den oben erwähnten Wert nicht einmal annähernd erreichten.

Patentanspruch

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Verfahren zum Durchfuhren einer Festigkeitsprüfung an einer Probe einee fadenförmigen Materials, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensstufen:

   a) Befestigen der Probe eines fadenförmigen Materials an zwei in einem Abstand entlang seiner länge angeordneten Stellen an den relativ beweglichen oberen und unteren Armen einer Zugprüfungsmaschine;

   b) Durchführen einer Relativbewegung der Arme gegeneinander, um jegliche in den Proben vorhandene Spannung zu entfernen und dadurch zu ermöglichen, daß die Anfangslast auf dem oberen Arm infolge seines eigenen Gewichts und dem der Probe gemessen werden kann;

   c) Durchführung einer Relativbewegung der Arme auseinander in eine Stellung, bei der die Probe einer vorbestimmten Zugkraft ausgesetzt wird, gemessen durch die Last auf dem oberen Arm, wodurch es möglich wird, die Prüflänge der zu messenden Probe auf Grund des Armabstands zu ermitteln und

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   d) Durchführung einer Relativbewegung der Arme noch weiter auseinander, um die Probe bis zum Bruch au dehnen, eine Stellung, bei der die Entfernung der Arme bestimmbar ist, um die Sehnung der Probe am Bruch au messen und bei der die Last auf dem oberen Arm bestimmbar ist, um die Bruchlast der Probe durch Subtrahieren der Anfangelast von dieser Last zu bestimmen·

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