DE1904079C3 - Anordnung zum Bestimmen des deformationsmechanischen Verhaltens von teigigen Stoffen, Pasten, Schmelzen und dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bestimmten Verarbeitungsverfahren in der Kunststoffverarbeitung, etwa bei der Beschichtung von Papier und Textilien oder bei der Herstellung von Kunststoff-Folien im Blasprozeß, wird die größte Verarbeitungsgeschwindigkeit durch die maximale Dehnbarkeit und die Zugfestigkeit der verwendeten Kunststoffschmelzen bestimmt. Zur schnellen Beurteilung eines Kunststoffs hinsichtlich dieser Eigenschaften hat es bisher an geeigneten einfachen Meßverfahren gefehlt.

Es ist bereits bekannt, den aus der Düse eines Kapillarviskosimeters oder eines Extruders austretenden Kunststoffstrang mehrfach über Rollen umzulenken und einer Abzugsvorrichtung zuzuführen. Hierbei sind einem Abzugsrollenpaar mehrere Umlenkrollen nachgeordnet, wobei die auf die erste Umlenkrolle ausgeübte Lagerkraft gemessen und zur Beurteilung der Zugfestigkeit beim Abriß des Stranges herangezogen wird. Die Verteilung des auf den Strang ausgeübten Kraftflusses über mehrere Abzugs- und Umlenkrollen ergibt dabei systematische Meßfehler und erfordert im übrigen eine räumlich sehr ausgedehnte Anordnung, bei der die kritisch zu messende Lagerkraft durch Dehnungsprozesse zwischen den Abzugswalzen und der die Meßgröße 'liefernden ersten Umlenkrolle störend beeinflußt wird. Für niedrigviskose Schmelzen ist jene bekannte Vorrichtung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zdgrunde, eine Anordnung zum Bestimmen des deformationsmechanischen Verhaltens von teigigen Stoffen, Pasten und Schmelzen, insbesondere solchen von Kunststoffen zu schaffen, die die oben aufgezeigten Mangel nicht aufweist und die ferner auch für niedrigere Viskositätsbereiche einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß ein im wesentlichen waagerecht angeordnetes mit veränderbarer Drehzahl angetriebenes Abzugswalzenpaar an einem sich im wesentlichen senkrecht abwärts bewegenden Stoffstrang angreift und an einem elastisch gestützten Träger befestigt ist. — Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das am Stoffstrang angreifende und die Dehnkraft ausübende Abzugswalzenpaar zusammen mit seinem Antriebsmotor und einem Drehzahlgeber am freien Ende einer etwa waagrecht eingespannten Blattfeder befestigt. —

Eine dieser Anordnung entsprechende Vorrichtung läßt sich so klein ausführen, daß sie unter jedem Labor-Viskosimeter zur Bestimmung der Viskosität von Kunststoff-Schmelzen z. B. unter einem bei der Prüfung und Produktionskontrolle häufig verwendeten Gerät zur Bestimmung des Schmelzindex DlN 53 735 ohne Schwierigkeiten angebracht werden kann.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

Die F i g. 1 zeigt schematisch die Düse 1 eines Schmelzindex-Prüfgeräts, aus der ein Kunststoffstrang nach unten austritt. Dieser Strang wird im plastischen Zustand von einem Abzugsrollenpaar 3 erfaßt, welches von einem kleinen Motor 4 mit unterschiedlichen bzw. kontinuierlich veränderbaren Drehzahlen η antreibbar ist. Die Wirkverbindung von der Motorwelle zum Walzenpaar 3 ist nicht näher dargestellt. Mit dem Motor 4 ist zweckmäßig unmittelbar ein Drehzahlgeber gekoopelt, vorzugsweise ein eine der jeweiligen Drehzahl η entsprechende elektrische Spannung liefernde Tachogenerator 5. Als Drehzahlgeber kann aber auch ein berührungslos arbeitender Geber, z. B. ein elektrisch optisch arbeitendes Gerät eingesetzt werden.

Das Abzugswalzenpaar 3 ist zusammen mit seinem Antriebsmotor 4 und gegebenenfalls dem Tachogenerator 5 am freien, auslenkbaren Ende eines Trägers 6 befestigt, dessen anderes Ende fest eingespannt ist. Zweckmäßig ist dieser Träger eine unmittelbar die Rückstellkraft liefernde Blattfeder. Der Träger kann andererseits auch eine federgefesselte Platte oder ein einseitig eingespannter Hebel sein. Das auslenkbare Ende des Trägers 6 ist ferner mit einem Weggeber 7, z. B. einem induktiven Geber verbunden, der seinen Istwert zusammen mit dem von Drehzahl 5 gelieferten Istwert der X- bzw. V-Achse eines Zweikomponenten-Schreibers oder einem anderen nicht dargestellten Registrier- bzw. Auswertegerät bekannter Art zuführt.

Zur Bestimmung der Dehnbarkeit des viskosen Stoffstrangs wird dieser in das Abzugswalzenpaar 3 eingeführt. Hat der aus der Düse 1 austretende Strang den stationären Zustand erreicht, wird die Drehzahl η des regelbaren Motors 4 stetig erhöht, bis der Strang abreißt. Während dieses Versuchs wird die mittels des Weggebers 7 gemessene auslenkende Kraft, die der am Str2ng angreifenden Kraft des Abzugswalzenpaars proportional ist, fortlaufend gemessen und auf die V-Achse des Schreibers gegeben. Wird gleichzeitig die vom Tachogenerator 5 gelieferte Drehzahl η auf die X-Achse aufgetragen, dann erhält man Diagramme

entsprechend F i g. 2, die zur Beurteilung der Dehnung*- festigkeit einer Kunststoffschmelze oder eines anderen plastischen oder teigigen Stoffs zur Verfugung stehen. Die maximale Kraft P des Diagramms ist ein Rclativmaß für die Zugfestigkeit, die maximal erreichte Drehzahl η ein Maß für die Dehnbarkeit des untersuchten Stoffs.

Die oben beschriebene Anordnung zur Bestimmung des deformationsmechanischen Verhaltens voii viskosen Stoffen läßt sich z. B. bei der Untersuchung von verzweigtem Polyäthylen einsetzen. Man erhält dabei Meßwerte, die mit den Erfahrungen bei der Verarbeitung, z. B. der beim Folienblasen wesentlichen maximalen Abzugsgesciiwindigkeiten, korrelieren. Bei anderen Kunststoffen, z. B. Polystyrol, muß der dem Abstand La zwischen der Düse 1 und dem Abzugswalzenpaar 3 entsprechende Raum zusätzlich beheizt werden, da Polystyrol zu schnell erstarrt.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist selbstverständlich nicht auf die Verbindung mit der Düse 1 eines Sehmelzindex-Genjls l/eschränkt, sondern es kann das Abzugswalzenpaar auch arn n?ch unten austretenden Strang eines kleinen Extruders angreifen. — Ferner ist die Anordnung nicht lediglich für die Bestimmung von Kunststoffschmelzen geeignet, sondern läßt sich auch für andere viskoelastische Stoffe einsetzen, z. B. für eine Beurteilung des Dehnimgsverhaltens von Druck
p;isteii —

Line weitere vorteilharte Verwendung der eriindungsgemäßen Anordnung ist die für eine regelbar zu bemessendc Verstreckung von Profilen oder Strängen gegeben, z. B. von Fäden, die viskos aus einer Spinnvorrichtung austreten und hinter der Spinndüse gedehnt und abgezogen werden sollen. Die Meßanordnung übernimmt dann die exakt bemeßbare Verstrekkung des Fadens, wobei die auftretende Zugkraft P als elektrische Spannung des Weggebers 7 zur Verfügung steht und für Kontroll- oder Regel/wecke weiterverwendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Bestimmen des deformationsmechanischen Verhaltens von teigigen Stoffen, Pasten, Schmelzen und dergleichen, insbesondere von viskosen Kunststoffen, bei der eine sti ^:ormige Probe mittels in deren Transpo chtung nachgiebig gelagerter, mit veränderbarer Drehzahl antreibbarer Abzugswalzen fortlaufend gedehnt, bzw. gestreckt und die auf eine Walze bei vorgegebener Drehzahl wirkende auslenkende Kraft fortlaufend gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen waagerecht angeordnetes mit veränderbarer Drehzahl angetriebenes Abzugswalzenpaar (3) an einem sich im wesentlichen senkrecht abwärts bewegenden Stoffstrang (2) angreift und an einem elastisch gestützten Träger (6) befestigt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein einarmiger, einseitig eingespannter, federgefesselter Hebel (6) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Stoffstrang (2) angreifende und die Dehnkraft ausübende Abzugswalzenpaar (3) zusammen mit seinem Antriebsmotor (4) und einem Drehzahlgeber (5) am freien Ende einer etwa waagrecht eingespannten Blattfeder (6) befestigt ist.

4. Verwendung der Anordnung nach Anspruch I bis 3, für die Bestimmung des Dehnungsverhaltens von Druckpasten.

5. Verwendung der Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, für die bemessene bzw. regelbare Verstreckung von Strängen oder Profilen, vorzugsweise von aus Spinndüsen austretenden Fäden.