DE19903889C2 - Prüfgerät zur Bestimmung der Blockfestigkeit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Prüfgerät zur Bestimmung der Blockfestigkeit von Dispersionen, Lacken, Bindemitteln oder dergleichen. Ein solches Prüfgerät findet bevor­ zugt in der Lack- und Farbenindustrie sowie bei den Rohstoffherstellern, z. B. Bindemittel­ herstellern, Anwendung.

Zur Bestimmung der Blockfestigkeit werden im Stand der Technik Prüfelemente, bevorzugt Prüfplatten, nach einem bestimmten Schema behandelt, z. B. geschliffen und lackiert und über vorbestimmte Zeiträume bei vorbestimmten Temperaturen gelagert. Nach einer solchen Vorbehandlung werden die Prüfplatten gegeneinander gelegt und von Hand mit einer Schraubzwinge eingespannt, woraufhin sie erneut über einen vorbestimmten Zeitraum, bevor­ zugt bei einer erhöhten Temperatur, gelagert werden. Danach wird die Schraubzwinge gelöst und die Prüfplatten werden nach ihrer Blockfestigkeit beurteilt.

Ein Problem dieses Verfahrens ist es, daß die Prüfergebnisse nicht reproduzierbar sind, da sie in hohem Maße von dem Bedienpersonal abhängen, das beispielsweise die Schraubzwinge mit einem unterschiedlichen Druck oder an leicht unterschiedliche Positionen an die Prüf­ platten anlegt.

Dies führt dazu, daß nicht nur Prüfergebnisse, die an unterschiedlichen Orten und mit unter­ schiedlichem Bedienpersonal durchgeführt worden sind, zu nicht vergleichbaren Ergebnissen führen, ferner können auch von dem gleichen Bedienpersonal durchgeführte Untersuchungen unter Umständen nicht miteinander verglichen werden, da auch bei ein- und derselben Person nicht zu vernachlässigende Unterschiede, insbesondere im Hinblick auf den durch die Schraubzwinge ausgeübten Druck, der für die Prüfergebnisse von hoher Bedeutung ist, auf­ treten.

Die DE 38 40 261 C2 betrifft eine Belastungsvorrichtung mit einer Belastungseinrichtung zum Ausüben einer Prüfkraft auf Probe, an der Übertragungselemente zum Einspannen der Probe und zum Übertragen der Prüfkraft vorgesehen sind, und mit mehreren Blattfedern, die in der Belastungseinrichtung zur Erzeugung der Prüfkraft vorgesehen und dazu in Längsrich­ tung mit Knick vorgespannt sind.

Die US 3,246,513 betrifft ein tragbares Gerät zum Überprüfen der Eigenschaften von Behäl­ terpappen, die zusammengeklebt werden sollen, wobei das Haftvermögen unter standardi­ sierten Bedingungen festgestellt werden soll. Dazu werden zwei Pappestückchen in entspre­ chende Halterungen gelegt und verklebt, indem mit einer Druckplatte und vorbestimmter Fe­ derkraft beaufschlagt wird. Anschließend wird die Kraft gemessen, die zum Trennen der bei­ den Pappestücke erforderlich ist.

Die DD 295 917 offenbart eine Vorrichtung zur Reaktivitätsmessung von Leimen, bei der die Klebfuge zweier Furnierstreifen bei konstanten Druck- und Temperaturbedingungen in einer bestimmten Zeit verpreßt und sofort anschließend auf Scherfestigkeit geprüft werden. Zur Druckeinstellung ist an dem einen langen Hebel eine schwenkbare Verriegelung angebracht, die mit Hilfe einer Aussparung auf dem zweiten langen Hebel eingeklebt wird.

Ein Prüfgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das zwei sich gegenüberliegende An­ preßplatten zum Einspannen von wenigstens zwei im wesentlichen schichtförmigen Elemen­ ten und wenigstens eine Anpreßvorrichtung zum Einstellen eines vorbestimmten, konstanten Anpreßdrucks auf die eingespannten Elemente aufweist, ist aus der JP 6-265 466 (A) [in Pa­ tent Abstracts of Japan] bekannt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Prüfgerät bereitzustellen, das auch bei höheren Tempe­ raturen und insbesondere bei wechselnden Temperaturen, wie sie bei einigen Prüfungsabläu­ fen auftreten, gleichbleibende und exakt vorherbestimmende Bedingungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch ein Prüfgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der durch die wenigstens eine Anpreßvorrichtung ermöglichte vorbestimmte, konstante An­ preßdruck gewährleistet gleichbleibende Bedingungen für die Prüfung über eine Vielzahl von Prüfvorgängen und ist von dem Bedienpersonal unabhängig, so daß die Prüfergebnisse ledig­ lich von den Einstellungen an dem Prüfgerät abhängig sind. Es können daher reproduzierbare Ergebnisse sowohl über einen unbestimmten Zeitraum als auch an verschiedenen Orten mit identischen Prüfgeräten erzielt werden. Die wenigstens eine Antriebsvorrichtung weist eine temperaturkonstante Federkonstante bzw. Kompressionskonstante auf. Damit wird der Ein­ fluß von Umweltfaktoren, zum Beispiel Temperatur, und sonstige klimatische Bedingungen, minimiert.

Erst durch ein erfindungsgemäßes Prüfgerät wird eine Vergleichbarkeit der Dispersionen, Lacke, Bindemittel oder dergleichen ermöglicht, so daß die charakteristischen Eigenschaften und damit die Leistung und Eignung für bestimmte Anwendungen vergleichend bestimmt werden können. Insbesondere für die im Wettbewerb notwendigen Vergleiche konkurrieren­ der Produkte können zuverlässige und neutrale Leistungsdaten erzeugt werden, die überprüf­ bar sind und bei Testreihen innerhalb einer minimalen Abweichung bzw. Varianz liegen.

Die wenigstens eine Anpreßvorrichtung kann eine Spiralfeder, eine Ventilfeder, eine Blattfe­ der, ein Druckmanometer oder eine pneumatische Dämpungsvorrichtung sein. Alle diese An­ preßvorrichtungen weisen bestimmte, gegebenenfalls einstellbare Charakteristiken auf, so daß die Reproduzierbarkeit mit einer hohen Genauigkeit sichergestellt ist. Selbstverständlich kann auch jede andere denkbare Anpreßvorrichtung eingesetzt werden.

Die Anpreßvorrichtungen werden je nach Geometrie und je nach Anforderungen an die Ge­ nauigkeit ausgewählt. Die Federkonstanten bzw. Kompressionskonstanten können je nach Anwendung ebenfalls ausgewählt werden.

Besonders bevorzugt ist hier, daß die wenigstens eine Anpreßvorrichtung austauschbar ange­ ordnet ist, um das Prüfgerät wechselnden Bedingungen und Anforderungen anzupassen. So können unterschiedliche Dispersionen, Lacke oder Bindemittel bzw. andere vergleichbare Produkte mit minimalem Aufwand und auf dem gleichen Prüfgerät äußerst kostengünstig un­ tersucht werden.

Der Einsatz des Druckmanometers hat darüber hinaus den Vorteil, daß der Anpreßdruck di­ rekt abgelesen werden kann. Dies erleichtert die Bedienbarkeit der Anlage und verhindert Bedienungsfehler auch bei schlechter qualifiziertem Personal.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Anpreßvorrichtungen, bevorzugt zwei Anpreßvorrichtungen, weiter bevorzugt vier Anpreßvorrichtungen, eingesetzt. Das Vor­ sehen von mehreren Anpreßvorrichtungen stellt eine gleichmäßige Verteilung des Anpreß­ druckes über den gesamten Flächen-Bereich der zwischen die zwei sich gegenüberliegenden Anpreßplatten eingelegten Prüfplatten sicher, so daß besonders zuverlässige Ergebnisse er­ zielt werden können.

Bevorzugt ist eine der zwei sich gegenüberliegenden Anpreßplatten direkt durch eine Rah­ menplatte gebildet, was zu einem einfachen und kostengünstigen Aufbau des Prüfgerätes führt.

Ferner ist bevorzugt eine der Anpreßplatten über die wenigstens eine Anpreßvorrichtung mit einer Rahmenplatte des Prüfgerätes verbunden. Diese Anpreßplatte ist damit gegenüber der zweiten Anpreßplatte beweglich und stellt über die Anpreßvorrichtung den vorbestimmten Anpreßdruck ein. Der Anpreßdruck kann sowohl über die Anpreßvorrichtung direkt als auch durch die Wahl der Position der Rahmenplatte, an der die Anpreßvorrichtung befestigt ist, variiert werden.

Vorteilhafterweise ist wenigstens eine der Rahmenplatten in ihrer Position einstellbar, so daß das Prüfgerät auf sich eventuell ändernde Bedingungen, z. B. hervorgerufen durch die Ver­ wendung unterschiedlicher Prüfplatten oder einer wechselnden Anzahl von Prüfplatten, ein­ gestellt werden kann.

In einer Ausführungsform weist das Prüfgerät zwei Gewindestangen, bevorzugt vier Gewin­ destangen auf, die die Rahmenplatten des Prüfgerätes miteinander verbinden. Der Abstand der Rahmenplatten ist dabei bevorzugt einstellbar, um eine Anpassung des Prüfgerätes an unter­ schiedliche Testbedingungen zu ermöglichen.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Prüfgerätes umfaßt eine Rahmengrundplatte, die gleichzeitig eine untere Anpreßplatte bildet, eine obere Rahmenplatte, die mittels vier Gewin­ destangen in ihrer Position einstellbar an der Rahmengrundplatte befestigt ist, eine obere An­ preßplatte, mehrere, bevorzugt zwei, weiter bevorzugt vier Anpreßvorrichtungen zwischen der oberen Rahmenplatte und der oberen Anpreßplatte, wobei die obere Anpreßplatte zwi­ schen den beiden Rahmenplatten angeordnet ist. Dadurch wird ein besonders einfacher und damit kostengünstiger Aufbau des Prüfgerätes sichergestellt. Der Einsatz mehrerer Anpreß­ vorrichtungen sichert eine gleichbleibende Druckverteilung über die gesamte Fläche der zu prüfenden Elemente.

Die wenigstens eine Anpreßvorrichtung besteht vorteilhafterweise aus B 202 Ventilfedern oder ähnlichen Ventilfedern aus dem Automobilbereich, da diese im wesentlichen temperatu­ runabhängige Charakteristiken und eine hohe Zuverlässigkeit bieten.

Als Rahmenplatten werden bevorzugt Stahlplatten, insbesondere St 37-2-Stahlplatten einge­ setzt, während sich als Gewindestangen 8.8-Gewindestangen eignen. Die eingesetzten Mate­ rialien sind standardmäßig verfügbare Materialien, so daß keine Sonderanfertigungen not­ wendig sind, was die Kosten für das erfindungsgemäße Prüfgerät gering hält.

Denkbar ist auch eine vereinfachte Form des Prüfgerätes, bei dem die wenigstens eine An­ preßvorrichtung Schraubenmuttern sind, die auf Gewindestangen aufgesetzt sind und die An­ preßplatten, die bevorzugt direkt durch die Rahmenplatten gebildet werden, zusammendrüc­ ken. Die Muttern werden dabei mittels eines Drehmomentschlüssels angezogen, so daß der Anpreßdruck eingestellt werden kann. Solch eine vereinfachte Vorrichtung bietet sich insbe­ sondere dann an, wenn keine sehr hohen Anforderungen an die Genauigkeit und die Reprodu­ zierbarkeit der Prüfergebnisse gestellt werden, auf der anderen Seite aber ein einfaches und äußerst preisgünstiges Gerät gewünscht wird. Bevorzugt sind Meßeinrichtungen zum Fest­ stellen des Anpreßdruckes vorgesehen. Bei einer Ausführungsform der Anpreßvorrichtung als Spiralfeder kann die Meßvorrichtung aus einer Meßskala 18 bestehen, auf der direkt oder in­ direkt die Länge der Spiralfeder abgelesen werden kann.

Das erfindungsgemäße Prüfgerät wird anhand der beiliegenden Zeichnung, die schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Prüfgerätes zeigt, genauer erläutert.

Das Prüfgerät besteht aus zwei Rahmenplatten 1, 2, d. h. einer Rahmengrundplatte 1 und einer oberen Rahmenplatte 2. Die beiden Rahmenplatten 1, 2 sind durch vier Gewindestangen 3 miteinander verbunden, wobei die Positionen der Rahmenplatten 1, 2 zueinander durch Mut­ tern 4 festgelegt sind. Der Abstand der Rahmenplatten 1, 2 zueinander ist einstellbar, so daß das Gerät auf unterschiedliche Anwendungen angepaßt werden kann.

Die Rahmenplatten 1, 2 sind St 37-2 Stahlplatten, bei den Gewindestangen 3 handelt es sich um 8.8 Gewindestangen.

Die Rahmengrundplatte 1 bildet gleichzeitig die untere Anpreßplatte, auf die Prüfplatten 10, hier Holzbrettchen mit einer Oberfläche von circa 25 cm², aufgelegt werden. Die Anzahl der Prüfplatten 10 variiert je nach Anwendung, hier sind beispielsweise 9 Prüfplatten dargestellt. Eine obere Anpreßplatte 15 ist über eine Anpreßvorrichtung 16 mit der oberen Rahmenplatte 2 verbunden. Hier ist schematisch lediglich eine Spiralfeder dargestellt, tatsächlich sind bei der dargestellten Ausführungsform vier B202-Ventilfedern eingesetzt, die in gleichmäßigen Abständen, auf den Ecken eines gedachten Quadrates, über die Fläche der Anpreßplatte 15 verteilt angeordnet sind.

Aus der Zeichnung wird insbesondere die Anpaßbarkeit des Prüfgerätes deutlich. So kann der Abstand der Rahmenplatten durch die Gewindestangen 3 und die Muttern 4 variiert werden, so daß auch bei einer unterschiedlichen Anzahl von Prüfplatten immer ein gleicher Anpreß­ druck sichergestellt werden kann. Die Arretierung kann mittels der Muttern 4 leicht und schnell durchgeführt werden. Unterschiedliche Testreihen können dadurch in schneller Folge hintereinander durchgeführt werden, ohne viel Zeit in den Umbau des Prüfgerätes investieren zu müssen. Es kann ferner zum Beispiel eine Tabelle oder ein Graphik erstellt werden, die den Anpreßdruck in Abhängigkeit der Anzahl der aufeinander gestapelten Prüfplatten 10 bzw. der Gesamtdicke der Prüfplatten 10 und in Abhängigkeit des Abstandes der Rahmenplatten 1, 2 und der eingesetzten Anpreßvorrichtungen 16 voneinander darstellt.

Die schematisch dargestellte Anpreßvorrichtung 16 ist lösbar sowohl mit der oberen Rah­ menplatte 2 als auch mit der Anpreßplatte 15 verbunden, so daß die Anpreßvorrichtungen schnell ausgetauscht werden können, um andere Prüfbedingungen für das Prüfgerät einzu­ stellen. Ein möglicher Prüfablauf kann wie folgt aussehen: Die Prüfplatten 10 werden ange­ schliffen und mit Dispersion oder Lack lackiert. Es werden handelsübliche Bindemittel und Lacke verwendet. Die Prüfplatten werden eine Stunde bei Raumtemperatur gelagert, erneut angeschliffen und erneut lackiert. Danach werden sie 16 Stunden bei Raumtemperatur gela­ gert, gefolgt von einer einstündigen Lagerung bei 70°C. Nach einer Abkühlung von 10 bis 15 Minuten werden die einzelnen Prüfplatten in das Prüfgerät eingelegt und eingespannt, so daß sie mit dem vorbestimmten Druck belastet werden. Die Lagerung in dem Prüfgerät wird über einen Zeitraum von 24 Stunden bei 50°C fortgesetzt. Danach werden die Prüfplatten dem Prüfgerät entnommen, und die Blockfestigkeit wird bestimmt. Ein solcher Vorgang kann re­ produzierbar und ohne Abweichungen der die Blockfestigkeit beeinflussenden Faktoren durchgeführt werden, so daß eine Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit sichergestellt ist. Dieser Prüfablauf ist ein bevorzugter und beispielhafter Ablauf, selbstverständlich sind Va­ riationen des Ablaufs, insbesondere der Temperaturen und Verweildauern möglich.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Anpreßvorrichtung 16 als Spiralfeder ausgebil­ det. Eine an der Anpreßplatte 15 festgelegte Meßskala 18 dient dazu, die Länge der Spiralfe­ der 16 zu messen. Die Meßskala 18, beispielsweise als Meßrohr ausgebildet, ist durch eine Führung in der Rahmenplatte 2 geführt. Die obere Abschlußkante der Führung 17 kann dabei als Ablesehilfe für die Meßskala 18 dienen.

Claims (21)

1. Prüfgerät zur Bestimmung der Blockfestigkeit von Dispersionen, Lacken, Bindemit­ teln oder dergleichen, das umfaßt:
zwei sich gegenüberliegende Anpreßplatten (1, 15) zum Einspannen von wenigstens zwei schichtförmigen Elementen (10) und
wenigstens eine Anpreßvorrichtung (16) zum Einstellen eines vorbestimmten, konstanten Anpreßdruckes auf die eingespannten Elemente (10),
dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Anpreßvorrichtung (16) eine temperatur­ konstante Federkonstante oder Kompressionskonstante aufweist.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Anpreßvorrichtung (16) eine Spiralfeder ist.

3. Prüfgerät nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Anpreßvorrichtung (16) eine Ventilfeder ist.

4. Prüfgerät nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Anpreßvorrichtung (16) eine Blattfeder ist.

5. Prüfgerät nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Anpreßvorrichtung (16) ein Druckmanometer ist.

6. Prüfgerät nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Anpreßvorrichtung (16) eine pneumatische Dämpfungsvorrichtung ist.

7. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine An­ preßvorrichtung (16) auswechselbar ist.

8. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Anpreßvorrich­ tungen (16), bevorzugt zwei Anpreßvorrichtungen, weiter bevorzugt vier Anpreßvorrichtun­ gen vorgesehen sind.

9. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der zwei sich gegenüberliegenden Anpreßplatten (1, 15) durch eine Rahmenplatte (1) des Prüfgerätes gebildet wird.

10. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der zwei sich gegenüberliegenden Anpreßplatten (1, 15) über die wenigstens eine Anpreßvorrichtung (16) mit einer Rahmenplatte (2) des Prüfgerätes verbunden ist.

11. Prüfgerät nach Anspruch 10, wobei wenigsten eine Rahmenplatte (1, 2) in ihrer Positi­ on einstellbar ist.

12. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Prüfgerät wenigstens zwei Gewindestangen (3), bevorzugt vier Gewindestangen, umfaßt, die wenigstens zwei Rahmenplatten (1, 2) des Prüfgerätes miteinander verbindet.

13. Prüfgerät nach Anspruch 12, wobei der Abstand der Rahmenplatten (1, 2) einstellbar ist.

14. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das umfaßt: eine Rahmengrundplatte (1), die gleichzeitig die untere Anpreßplatte bildet, eine obere Rah­ menplatte (2), die mittels vier Gewindestangen (3) in ihrer Position einstellbar mit der Rah­ mengrundplatte (1) verbunden ist, eine obere Anpreßplatte (15), die mittels mehrerer Anpreß­ vorrichtungen (16), bevorzugt zwei Anpreßvorrichtungen, weiter bevorzugt vier Anpreßvor­ richtungen, an der oberen Rahmenplatte (2) so befestigt ist, daß die obere Anpreßplatte (15) zwischen den beiden Rahmenplatten (1, 2) angeordnet ist.

15. Prüfgerät nach Anspruch 14, wobei die Anpreßvorrichtungen (16) B 202 Ventilfedern sind.

16. Prüfgerät nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Rahmenplatten (1, 2) Stahlplatten sind.

17. Prüfgerät nach Anspruch 16, wobei die Rahmenplatten (1, 2) St 37-2 Stahlplatten sind.

18. Prüfgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Gewindestangen (3) 8.8 Gewindestangen sind.

19. Prüfgerät nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Anpreßvorrichtung Muttern sind, die auf Gewindestangen aufgesetzt sind und die wenigstens zwei sich gegenüberliegende Anpreßplatten zusammendrücken.

20. Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (18) zum Feststellen des Anpreßdrucks der Anpreßvorrichtung (16) vorgese­ hen ist.

21. Prüfgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung eine Meßskala (18) ist, mit der die Länge einer Feder (16) direkt oder indirekt zu messen ist.