DE1923897C3 - Vorrichtung zur Überprüfung einer Faser, deren Kristalle in einer bevorzugten Orientierung Hegen, um den Wert einer mechanischen Eigenschaft der Faser zu bestimmen - Google Patents

Description

Nachstehend wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher er-

45 läutert. In der Zeichnung zeigt

Die Erfindung betrifft den im Oberbegriff des An- F i g. 1 eine graphische Darstellung, die den Mittelspruchs 1 angegebenen Gegenstand. wert der Kristallgröße der Faser als Funktion des

Es ist bekannt, unter Benutzung der Beugung von Elastitätsmoduls zeigt,

Röntgenstrahlen mechanische Eigenschaften von F i g. 2 eine graphische Darstellung, welche die BeWerkstücken abzuleiten. Bei einem bekannten Ver- 5° ziehung zwischen Mittelwert der Orientierung der fahren zur Prüfung des Röntgenstrahlbeugungsgitters Kristalle der Faser und des Elastizitätsmoduls erkeneines Kunststoffadens wird der zu prüfende Gegen- nen läßt,

stand durch ein Goniometer gedreht, so daß der Um- F i g. 3 eine schematische Ansicht einer gemäß der

fang des Fadens überprüft werden kann. Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zur Bestim-

Es ist ferner ein Verfahren zur Messung der Kri- 55 mung des Wertes einer mechanischen Eigenschaft

Stallorientierung und der Kristallgröße mit Röntgen- der Fasern,

beugungsmethoden bekannt, bei dem die normale F i g. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 4 ge-

Faserorientierung oder die Plättchenorientierung un- maß F i g. 3 betrachtet.

tersucht wird. Zwischen der Intensität eines Reflexes Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die

längs des Interferenzkreises und der Zahl der züge- 60 mechanischen Eigenschaften einer Faser, die Kri-

hörigen reflektierenden Netzebenen besteht eine Be- stalle mit bevorzugter Orientierung besitzt, z. B. eine

ziehung, und aus der Kenntnis des azimutalen Schwär- aus Zellulosematerial hergestellte Faser oder eine

zungsverlaufs eines geeigneten Röntgenreflexes kann kohlenstoffhaltige Faser, die durch Karbonisierung

die Orientierung gemessen werden. Aus dieser Orien- einer Polyacrylonitril-Faser erzeugt wurde, eine defi-

tierung kann beispielsweise die Charakterisierung 65 nierte vorgegebene Beziehung zur Perfektion dei

von Baumwolle oder Kunstseide vorgenommen wer- Kristallstruktur haben.

den. F i g. 1 zeigt eine graphische Darstellung, bei wel-

Aus der Schärfe der Röntgeninterferenzen kann eher auf der Abszisse der Elastizitätsmodul E aufge·

Lf

mittlere Größe wird normal zu den Graphitgrundebenen gemessen. Wie aus der graphischen Darstellung Sichtlich ist, besteht eine Wierte, nicht lineare Abhängigkeit zwischen dem Elastizitätsmodul und den Detektor 231 M
dreht, bis der Detektor 23

²²

SÄe graphische Darstellung, bei weleher Lf de? Abszitsenachse der Elastizitätsmodul hd di Odih d SffÄ die
Hälfte der

Röntlenstrahlungemp-

eher Lf de? Abszitsenachse der Elastizitätsmodu aufgetragen ist, während die Ordinatenachse den io 25 wird _bewegt, dem der

Orientierung der Kristalle und dem Elastizitätsmodul 15 '-gf^SÄSSSlS zwischen den De
^beDteZwischenebenen-Abstände der Atome im Kri- tektoren 23 und 24 werden nunmehr^messen
stallgitter und die Parallelität und Anordnung der JgS J

as :äss;:ää s tektoren 23 und
durchAnwendung

as :äss;:ä

Atome keinen ideal konstanten Gitterabstand besit- ****** ^Wert

^tK

rBeztehung zwischen der Orientierung der Kr, « stalle und dem Elastizitätsmodul scheint nicht durch Änderung der Behandlungsbedingungen beeinflußbar zu sein, denen die Faser ausgesetzt sein kann.

So wird es durch Vornahme von Messungen, deren Wert sich auf die Größe und Lage der Kristalle erstreckt, möglich, einen Rückschluß auf den Wert des Elastizitätsmoduls der Faser zu ziehen.

Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen oder dis- ^^^„/gffßerer Raum verbleibt

den ^torenemg _{hen Darste}ilungen

_nn?_h f i ß 1 und 2 können die Werte für die Größe nach F ι g. 1 und .² *°ⁿ^_n ^^ _en ^₈ Elastizitäts-

^^^ξ^^ kann so ausgebil-

det werden daß automatisch die Winkel in Anzeigedet werden, otd .am _übertrag_en werden, um

„„srSdtre isses.«

haltigen Faser 10, die durch irgendein Verfahren erzeug? wurde, z.B. eine Polymerfaser, kontinuierlich von einer Walze 11 abgezogen und auf einer Walze 12 aufgewickelt. Diese Faser 10 läuft kontinuierlich durch einen feinen Röntgenstrahl 13, der von einem Röntgenstrahlgenerator 14 erzeugt wird der mit einem Kollimator und einem Schlitz (nicht dargestellt) ausgestattet ist. Der Strahl wird so gesammelt, daß «in Querschnitt entweder quadratisch oder kreisförmig ist. Dieser Röntgenstrahl 13 schneidet die Faser 10 an einem Punkt 15 und w.rd beim Durchlaufen so gebeugt, daß ein Konus ungleichermiger Intensität gebildet wird, dessen maximale Intensität durch eine strichlinierte Linie 16 angedeutet

Gunter der Faser !«.befindet sich eine Dreh^ 20, die drehbar auf einem Basisblock 21 gelagert ist

^en Überprü
kohlenstoff^ tigen
4« 8^8 ^d« "Weren

des

_{h Erzeu}. mtte^ _h_

besteht eine beträcht- tT Original-Polya- ^g ^ _Verfahrens

cry on«""■*£· ^d«^^"^ _das am anderen Ende eintritt und dem g^f^f^_ηΓ ^chtig, daß jegliche erzeugt w «^^^/^^^gS erkannt werden, Fehl«^de^^{ser so} ™_nsverfahli_n abgewandelt wer-

^^f^^i™ ^aB zuviel Ausschuß entsteht, und deη kann, °hne daö zuv,ei ^^ _peh_

50 d>f Erfindung s ;™_b ^e _a7_sind. Außerdem hat die Erler^ehr ^^S™ _ein Durchschnittswert über

g^ser _rf ^em;^a _H ⁿ _{andarbeit erford}erlich ist, als wenn die »und der Elastizitätsmodul direkt gemessen

Stellmechanismus (nicht dargestellt) bewegt, der kann™ ««Soder teilweise, z. B. auf Schienen, seinerseits von einem elektronischen Steuersystem A.ufbau msgesamt oder te « _{u dieser be}.

(nicht dargestellt) gesteuert wird, das vom Basisblock 6₅ ^so^ohl längs der ^ aser 4 _Röntgenstrahlen-

21 beherbergt wird. Der Stellmechamsmus und da wegt ^w^_u^_ete ^W _t ^a _{oren M> 24 und} 25 quer ver- ^^^^ KbefJerden, kann das Netzgerät stationär ver-

bleiben. Dieser Aufbau sollte zweckmäßigenveise in einem in sich. geschlossenen Kühlsystem untergebracht sein, so daß nur eine elektrische Speisung erforderlich ist.
Falls erforderlich, kann die Bewegung des Detektors 23 zur Erlangung der erforderlichen Maximalanzeige als Doppeldetektor ausgebildet sein, wobei jeder Detektor so lange forscht, bis gleiche Anzeigen erreicht werden, wobei die Maximalstellung dann in der Hälfte zwischen den beiden Detektoren liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 man auf die Ausdehnung der Gitter schließen. Ver-Patentansprüche: breiterte Reflexe bedeuten verkleinerte Kristallite. Mit diesen Beziehungen lassen sich Länge und Dicke

1. Vorrichtung zur Überprüfung einer Faser, der Mizellen in Zellulose bestimmen,
deren Kristalle in einer bevorzugten Orientierung 5 Bei diesen bekannten Verfahren ist jedoch nur die liegen, um den Wert einer mechanischen Eigen- Einzeluntersuchung eines Gegenstandes möglich,
schaft der Faser zu bestimmen, mit einem Rönt- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

genstrahlgenerator und einer Detektorvorrichtung eine Vorrichtung zu schaffen, die eine kontinuierzur Messung der Beugung der Röntgenstrahlen, liehe Überprüfung eines durchlaufenden Fadens hindie quer durch die Faser hindurchgetreten sind, io sichtlich seiner mechanischen Eigenschaften gewährdadurch gekennzeichnet, daß eine leistet.

Drehscheibe (20) vorgesehen ist, die einen Teil Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch

der Oberfläche einer Kugel bildet, deren Mittel- die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst
punkt am Schnittpunkt von Röntgenstrahl (13) Während nach dem bekannten Stand der Technik

und kontinuierlich über eine Fördereinrichtung 15 nur eine individuelle überprüfung der mechanischen (11, 12) bewegter Faser (10) liegt, und daß die Eigenschaften von Fasern möglich war, wird durch Detektorvorrichtung aus einem ersten und einem die Erfindung schon bei Anordnung nur eines weitezweiten Detektor (23, 24) besteht, welche längs ren Detektors eine kontinuierliche überprüfung mögeines gemeinsamen Radius (22) der Scheibe (20) Hch, wenn die beiden benutzten Detektoren in der beweglich sind, und daß ein Servomechanismus 20 gekennzeichneten Weise angeordnet sind,
vorgesehen ist, welcher den ersten Detektor (23) Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfin-

so lange verschiebt, bis dieser eine maximale dung ist ein weiterer Detektor vorgesehen, der, von Strahlungsintensität anzeigt, und danach den einem Servomechanismus veranlaßt, eine Abtastung zweiten Detektor (24) längs des gemeinsamen längs des Umfangs des Kreises durchführt, auf dem Radius verschiebt, bis der zweite Detektor (24) 25 der erste Detektor angeordnet ist, bis er eine Anzeige eine gegenüber der maximalen Intensität vorbe- einer vorbestimmten Strahlungsintensitätsgröße gestimmte Größe der Strahlungsintensität anzeigt. genüber der maximalen Anzeige empfängt. Hier-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- durch wird die überprüfung noch weiter verfeinert,
kennzeichnet, daß ein weiterer Detektor (25), von Zur kontinuierlichen Förderung der zu untersueinem Servomechanismus veranlaßt, eine Abta- 30 chenden Faser durch den Röntgenstrahl hindurch stung des Umfangs jenes Kreises durchführt, auf sind als Fördereinrichtung Rollen vorgesehen.

dem der erste Detektor angeordnet ist, bis er eine Die Erfindung ist in erster Linie für die Überprü-

Anzeige einer vorbestimmten Strahlungsintensi- fang von Kohlenstoffasern bestimmt und geeignet,

tätsgröße gegenüber der maximalen Anzeige die zur Faserverstärkung von Kunstharzwerkstücken

empfängt. 35 benutzt werden, und zwar insbesondere solchen, die

3. Vorrichtung nach Einern der Ansprüche 1 im Flugzeugtriebwerksbau zum Aufbau des Komoder2, dadurch gekennzeichnet, daß als Förder- pressors bzw. des Gebläses und der Gehäuseteile einrichtung Rollen (11,12) vorgesehen sind. hierfür benutzt werden. Bei einer solchen Anwendung ist es aus Sicherheitsgründen besonders wichtig,

40 die Festigkeitseigenschaften und insbesondere den Elastizitätsmodul über die gesamte Faserlänge genau

zu kontrollieren.