DE2040757C3 - Vorrichtung zur Ermittlung von Poren oder Porenlöchern eines Kunststoffilms - Google Patents

Description

LL daß die optische Qualität der jeweils untersuchten Füme in die Qualität des Prüfverfahrens eingeht.

Zum Prüfen von Werkstücken aus Kunststoff auf Durchschlagfestigkeit ist die Verwendung einer bürstenförmigen Hochspannungselektrode durch die Patentschrift 14 708 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannt

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 so weiterzubilden, daß die gegebenenfalls vorhandenen Poren oder Porenlöcner mit sehr hoher Genauigkeit auch bei hohen Transportgeschwindigkeite» des betreffenden Filmes ermittelt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen MaSnahmen gelöst

Durch diese Maßnahmen kompensieren sich die Auswirkungen der jeweiligen Dielektrizitätskonstante und der Transportgeschwindigkeit des Filmes beim Prüf

Die primäre Elektrode 13 erhält Strom von einer ersten Stromquelle 17, ausgehend über einen Widerstand 18. Die Detektorelektrode 14 wird mit Strom von einer zweiten Stromquelle 10 aus über einen Widerstand 20 gespeist. Im Stromkreis der zweiten Stromquelle 19 befindet sich eine Funkenentladungsdetektorvorrichtui.g 21. und zwar enthält dieser Stromkreis einen Widerstand 22 und einen Kondensator 23. Wenn eine Pore oder ein Porenloch im Band 11 unter der Detektorelek-

o trode 14 hindurchgeht, geht die Detektorspannung durch das Loch hindurch zur geerdeten bzw. mit Masse verbundenen Rolle 12, die den Stromkreis schließt. Der dadurch bewirkte Anstieg des Entladestromes wird durch die Funkenentladungs-Detektorvorrichtung 21 registriert. Diese Vorrichtung 21 enthält ein Relais od. dgl., das durch den Stromanstieg des Detektorstromes beim Durchgang durch ein Porenloch erzeugt wird und dann irgendeine beliebige Vorrichtung auslost, z. B. eine Vorrichtung, die ein Lichtzählsignal liefert oder i d dl bä

vorgang von selbst Zugleich ergibt sich ein selbsttäti- so eine Alarmglocke, ein Anzeigegerät od. dgl. betätigt

ge^Ausgleich bei Änderungen in der ^cilmdicke und der anfänglichen Filmaufladung. Durch die Aufbringung der Voraufladung mit der gleichen Polarität wie bei der Detektorelektrode wird ferner das erwünschte Minimum des Arbeitsstroms der Detektorelektrode und gleichzeitig ein Maximum an Empfindlichkeit in der Aufdeckung einer Pore bzw. eines Porenloches erreicht, wobei eine minimale Funkenentladungsenergie durch die Pore oder das Porenloch hindurchgeht. Dabei wird zugleich die Gefahr auf ein Minimum herabgesetzt, daß der Film an dieser Pore oder an dem Porenloch beschädigt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung.

F i g. 2 eine Stirnansicht eines Abschnitts einer Detektorelektrode mit mehreren Entladungsspitzen, wobei gleichzeitig der von diesen Entladungsspitzen ausgehende Feldlinienverlauf eingezeichnet ist,

F i g. 3 eine Seitenansicht der Elektrode nach F i g. 2, wobei ebenfalls der Feldlinienverlauf bei nicht abgeschirmter Elektrode eingezeichnet ist.

F i g. 4 eine Ansicht entsprechend F1 g. 3, bei der die Elektrode aber mit dielektrischem Material seitlich abgeschirmt ist. ebenfalls unter gleichzeitiger Darstellung des dann erhaltenen Feldlinienverlaufs.

Ein Band 11 aus dielektrischem Werkstoff, das aus einem Kunststoff-Film od. dgl. besteht, wird in der mit Pfeilen angezeigten Richtung über eine geerdete bzw. mit Masse verbundenen Walze 12 hinweggeführt. Das Band 11 wird zuerst von einer primären Elektrode 13 berührt, die der Oberfläche des Bandes 11 eine elektrische Grundladung liefert. Das Band U geht dann unter der Detektorelektrode 14 hindurch, die bei dieser Ausführungsform als beiderseits durch dielektrischen F i g 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Detektorelektrode 14. die oberhalb des dielektrischen Bandes 11 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform weist die Elekttode 14 eine Anzahl von im Abstand

a₅ voneinander angebrachten Spitzen 24 auf. Der Abstand dieser Spitzen 24 ist so gewählt, daß die anschließenden kegeiförmigen Büschel von Strom bzw. Funkenentladungen 25 auf das Band 11 so auftreffen, daß eine Ladungsübertragung über die ganze Breite des Bandes U

stattfindet. , , _ .

Γ . g. 3 zeigt eine teilweise bzw. abgebrochene Seitenansicht einer Elektrode 14 nach Art der Elektrode der F i g. 2 mit Spitzen 24. Wie zu erwarten ist ist das Büschel von Funkenentladungen 25 konisch; die r.ntiadüngen verlaufen symmetrisch zur Elektrodenebene und breiten sich über das ganze dielektrische Band 11

- i g. 4 ist die Detektorelektrode 14 durch dielektrisches Material 15 abgeschirmt; wie in der Seiienansicht ersichtlich, breitet sich das Büschel von Entladestrom 26 in diesem Falle nicht kegelförmig aus, sondern ist viel schärfer auf einen Auftreffbereich des dielektrischen Bandes 11 beschränkt.

Die erfindungsgemaße Vorrichtung zur Ermittlung

von Poren oder Löchern ist zur Prüfung beliebiger dielektrischer Kunststoff-Filme brauchbar, z. B. Vinyl-, Polyäthylene-, Polypropylene-, Polysulfone-, Acetat-, Zellglas-Filme u.dgl. Das erfindungsgemäße Verfahren ist den bisher bekannten mit Funkenentladung verbundenen Ermittlungsverfahren überlegen, und zwar wegen der Art des verwendeten Detektorstromes. Bei den bekannten Verfahren, bei denen nur eine Elektrode verwendet wurde, wurde während der eigentlichen Ermittlung dem Film eine Ladung zugeführt, die wegen

der Aufladung des Bandes oder Filmes recht groß war. Wenn eine Pore bzw. ein Porenloch auftrat, so ging nur ein verhältnismäßig sehr kleiner Anteil dieser zugeführten Ladung durch das Porenloch bzw. die Pore hindurch, so daß der Detektor für die Funkenentladung

Werkstoff 15 abgeschirmte Elektrode dargestellt ist. 60 eine verhältnismäßig kleine Veränderung bei verhält-

nismäßife kleinem Strom aufzeichnen mußte. Hierdurch wurde notwendigerweise die Genauigkeit und die Geschwindigkeit der Anzeige herabgesetzt. Gemäß der Erfindung werden diese bisher bestehenden Schwierigkeiten behoben, dadurch, daß dem dielektrischen Band vor dem Ermittlungsvorgang eine verhältnismäßig große Ladung zugeführt wird. Diese vorläufige Grundaufladung kann mittels einer Elektrode zugeführt werden,

Die Detektor-Elektrode 14 erzeugt einen in das Filmband 11 hineinreichenden sekundären Detektorstrorn (es können auch mehrere Detektorelemente 14 vorgesehen sein). Bei Ocr dargestellten Ausführungsform steht das Filmband mit einer Elektrode 16 in Berührung, die als geerdete bzw. mit Masse verbundene Elektrode die Ladung auf dem Band 11 entfernt, die diesem zuvor zugeführt wurde.

die den Werkstoff des Bandes berührt, z. B. eine Drahtbürste, wodurch die Gefahr eines Durchbrennens des Filmes vermieden wird und die Spannung herabgesetzt wird, die zum Aufladen des Filmes notwendig ist. Es ist dann nicht notwendig, einen Luftspalt zwischen dieser Elektrode und dem Film zu ionisieren, weil ein solcher Luftspalt zwischen der primären Elektrode und dem Film nicht besteht.

Zufolge des Aufladens des dielektrischen Bandes vor dem Ermittlungsvorgang wird es möglich gemacht, nur einen verhältnismäßig kleinen Detektorstrom für den Ermittlungsvorgang zu verwenden. Dieser Strom ist so klein, daß bei Auftreten einer Pore bzw. eines Porenloches der größte Teil des Stromes durch diese bzw. dieses hindurchgeht, so daß eine dementsprechend größere Stromstärke an dem Funkenentladungs- Detektor registriert wird und eine solche auch bei hohen Bandgeschwindigkeiten aufgenommen wird. Nach der Erfindung können Poren bzw. Porenlöcher leicht ermittelt werden, die nur einen Durchmesser von 0,0254 mm haben, ohne daß eine Beschädigung des Kunststoff-Filmes auftritt.

Die Grundladung, die gemäß der Erfindung zugeführt wird, wird vorzugsweise mittels einer das Band berührenden Bürstenelektrode aufgebracht. Es wurde gefunden, daß mit einer Stromquelle von 3 000 bis 10 000 Volt über einen Widerstand von 0,5 bis 5 Mega-Ohm ein Strom bis zu 20 Milliampere geliefert wird, wie er für die Grundaufladung bevorzugt wird. Die Größe des erforderlichen Stromes, der Spannung und des Widerstandes, die für den Stromkreis am günstigsten zu wählen sind, werden z. B. durch folgende Faktoren beeinflußt:

Breite der Elektrode quer zum Film;

Bandgeschwindigkeit; Art des Kunststoff-Filmes:

Dicke des Kunststoff-Filmes u. dgl.
Die zur Ermittlung von Löchern bzw. Poren dienende Ladung, d. h. die sogenannte Detektor-Ladung, wird dem Film mittels einer Detektor-Elektrode zugeführt, die bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mehrere Spitzen hat die gleichmäßig über die Breite des Filmbandes in Abstand voneinander angeordnet sind. Der Abstand der Spitzen soll so gewählt werden, daß für den gewählten Luftspalt zwischen Elektrode und Band das auf das Filmband auftreffende Strom- bzw. Entladungsbüschel kontinuierlich über die Breite der Elektrode ohne zwischenliegende Luftspalte übergeht. Derartige Abstände sind in F i g. 2 dargestellt Es wurde gefunden, daß ein Sägeblatt z. B. das Sägeblatt einer Bügelsäge oder einer Bandsäge, das 8 bis 16 Zähne auf 244 cm besitzt eine ausgezeichnete Detektor-Elektrode abgibt

Wie F i g. 4 zeigt wurde gefunden, daß eine mittels Streifen oder Platten aus dielektrischem Material an beiden Seiten abgeschirmte Elektrode einen geringeren Luftspaltstrom als eine nicht abgeschirmte Elektrode ergibt wie sie in F i g. 3 gezeigt ist wodurch gemäß F i g. 4 die Empfindlichkeit der Elektrode weiter erhöht wird. Wie Fig.4 zeigt stehen die Abschirmstreifen oder Abschirmplatten unter die Spitzen der Elektrode vor, und zwar vorzugsweise etwa 1,62 mm. Die Abschirmplatten bestehen vorzugsweise aas einem Dielektrikum, das einer Karbonisierung oder Verkohlung Widerstand leistet Es wurde gefunden, daß Kunststoffe vom Typ der Mclamm-Harze gut brauchbar sind. Für die sekundäre Stromquelle, d. h. die Energiequelle der Detektor-Elektrode, wurde gefunden, daß sich mit Spannungen von 5000 bis 15 000 Vok befriedigende Ergebnisse einstellen, wenn diese Spannung über einen Widerstand von 5 bis 20 Mega-Ohm zugeführt wird, wobei sich Ströme bis zu 1 Milliampere ergeben.

Die Detektorelektrode ist zusätzlich zu den veränderlichen Faktoren, die oben für den Betrieb der Primär-Elektrode genannt wurden, von einem weiteren variablen Faktor, nämlich dem Luftspalt zwischen dem Filmband und der Elektrode abhängig. Ein solcher Luftspalt ist erforderlich, um eine scharfe Begrenzung

ίο des Detektorstroms, d. h. der zur Ermittlung der Löcher benutzten Ladung, zu erhalten; der Luftspalt sollte aber nicht unnötig groß sein, da jeder Luftspalt einen zusätzlichen Aufwand an Spannung zur Ionisierung der Luft benötigt. Es wurde gefunden, daß unter den meisten Bedingungen ein Luftspalt von etwa 3,15 mm ideale Bedingungen schafft: doch kann der Luftspalt auch kleiner sein oder bis zu 6,35 mm betragen. Die von der primären Elektrode ausgehende Ladung benötigt bei einem dickeren Film weniger Ampere als bei einem dünner

so Film, und ein schneller laufendes Filmband erfordert an dieser Elektrode größere Ströme.

Die mit Funkenentladung arbeitende Detektorvor richtung kann irgendein im Handel verfügbarer Detek tor sein, der als Detektor für Spannungsübertragung

»5 arbeitet. z.B. ein Thyratron-Detektor oder ein Thyri stör. Wenn die Detektor-Vorrichtung in Verbindung mit einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator verwendet wird, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. so kann der Widerstand zwischen 1000 und 100 000 Ohm betragen und der Kondensator eine Kapazität von 0,1 bis 1,0 Mikrofarad besitzen.

Ein bandförmiger, geprägter plastifizierter Film aus Polyvinylchlorid-Homopolymerisat von 0.14 mm Dicke und 137 cm Breite wurde absichtlich durchstochen, und zwar mit ungleichmäßig verteilten Porenlöchern von 0.0254 mm Durchmesser bis 038 i mm Durchmesser versehen. Das Band wurde dann nach dem erfindungigemäßen Verfahren behandelt nämlich zuerst unter einer Aufladeelektnxk und dann unter einer Detektoi elektrode durchgeführt, wobei es über eine geefdeie bzw. mit der Masse des Geräts verbundene Rolle mit einer Geschwindigkeit von 75.4 cm/Sekunde hinweggezogen wurde. Die primäre Elektrode oder Aufladeelektrode bestand aus einem bürstenartigen Streifen aus Metallfilter von 122 cm Länge, dessen Borsten das Filmband berührten und einen Strom von 1,75 Milliampere bei 3000 Volt über einen Widerstand von 4 Meg.iohm abgaben.

Die Detektorelektrode bestand aus einem Bandsäge- blatt von 122 cm Länge mit je 12 Zähnen auf 234 cm Länge. Auf beiden Seiten der Detektorelektrode wurde Polyäthylen in einer Dicke von 1,62 mm befestigt das zur Abschirmung der Elektrode diente und 1.62 mm unter die Spitzen der Sägezähne vorragte. Die Elektrode wurde so aufgehängt daß die Spitzen der Sägezähne sich 3.15 mm ober dem sich bewegenden Filmband befanden. Eine 10 000-Volt-Spannungsquelle lieferte über einen Widerstand von 12 Megaohm bei 9000 Volt einen Strom von 140 Mikroampere. Die Porenlöcher oder Poren wurden in dem Stromkreis der Detektorelektrode mittels eines elektromechanischen Zählers gezählt. Ein bürstenartiger Streifen, der geerdet oder mit Masse verbunden war und aus Metallflitter bestand, beruh Ie das Filmband nach seinem Durchgang unter der Detek torelektrode und diente zur Abfährung der Ladung. Alle vorher in das Filmband eingebrachten Löcher wurden durch die Vorrichtung ermittelt und registriert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ermittlung von Poren oder Porenlöchern eines Kunststoff-Films mittels durch diese hindurchgehende Funkenentladung, für deren Erzeugung und Anzeige eine Detektorelektrode mit angeschlossener Hochspannungsenergiequelle in einem Detektorstromkreis vorhanden ist, der über Erde mit einer Auflage- und Führungsfläche, auf der und zwischen der und der Detektorelektrode der zu prüfende Film hindurchgeführt wird, verbunden ist, mit einer bet Ansprechen der Detektorschaltung auf Poren oder Porenlöcher ausgelösten Signal- oder Alarmvorrichtung und mit Zusatzelektroden zum Auf- bzw. Entladen,dadurch in Merkmalskombination gekennzeichnet daß eine Aufladeelektrode (13), die in Berührung mit der Filmober- _β fläche steht und in deren Bewegungsrichtung vor der Entlsdungsstelle der Detektorelektrode (14) angeordnet ist, von einer zweiten einseitig geerdeten ao Energiequelle (17) mit der gleichen Polarität wie die Detektorelektrode gespeist wird und daß eine Entladeeinrichtung (16) zur Abführung der elektrischen Ladung des Films in dessen Bewegungsrichtung hinter der Entladestelle der Detektorelektrode in Be- »5 rührung mit der Filmoberfläche angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeelektrode (13) als Drahtbürste ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Entladungsspitzen (24) der Detektorelektrode (14) quer zur Bewegungsrichtung der Filmoberfläche in Abstand von dieser verteilt angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelektrode acht bis sechzehn Entladungsspitzen je 2.54 cm Länge aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoielektrode (14) durch dielektrisches Material (15) abgeschirmt ist, das an ihren beiden Seiten quer zur Bewegungsrichtung des Films angebracht ist und über die Entladungsspitzen (24) vorragt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladeeinrichtung (16) als geerdete Drahtbürste ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis f>, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Detektorelektrode (14) angeschlossene, auf Funkenentladung ansprechende Detektorstromkreis (21) mit einer Aufzeichnungsvorrichtung verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Detektorelektrode (14) angeschlossene, auf Funkenentladung ansprechende Detektorstromkreis (21) mit einer Markierungsvorrichtung verbunden ist, die den Film an den dem Ansprechen des Detektors entsprechenden Stellen ma-kiert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorstromkreis (21) elektrisch so ausgebildet ist, daß die elektrische Ladung, mit der der Film (11) durch die Detektorelektrode (14) nach vorherigem Aufbringen einer Grundaufladung durch die Aufladeelektrode (13) auf den Film beaufschlagt wird, mit '/io bis Vioo der Stromstärke bewirkt wird, mit der die Grundaufladung erfolgt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von Poren oder Porenlöchern eines Kunststoff-Films mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1. Eine derartige Vorrichtung ist durch die USA.-Patentschrift 3 321 703 bekannt Dort sind die Detektorelektroden plattenförmig ausgebildet und unter Abstand oberhalb bzw. unterhalb der Oberfläche des zu prüfenden Films angeordnet Die Spannungsverhältnisse sind dort so getroffen, daß die Spannung bei ruhendem Film nicht dazu ausreicht die Luft zwischen den Elektrodenpaaren zu durchschlagen. Erst bei "schnellem Vorschub des Films zwischen diesen Platten soll eine stetige Ionisation der Luft in den Luftspalten eintreten, durch die der Spannungsabfall im Luftspalt vernachlässigbar klein wird, so daß dann die volle angewendete Gleichstromspannung zwischen den Oberflächen des Filmes wirksam wird. Nur falls die mittels der "Detektorelektroden erzeugten Prüfspannungen zu klein sind, um die Luftspalte zu ionisieren, wird vor diesen eine Aufladung auf eine oder beiden Seiten des zu prüfenden Fumes aufgebracht, deren Polarität entgegengesetzt zu derjenigen der Gleichstrom-Prüfspan nung sein muß, um das Spannungsgefälle in den Luftsialten so zu erhöhen, daß eine Funkenentladung einukt. Daraus resultiert aber der Nachteil, daß die je*eilige Dielektrizitätskonstante und die Transportgeschwindigkeit des Filmes beim Prüfvorgang aufeinander abgestimmt werden müssen, bzw. beide Parameter müssen jeweils neu eingestellt werden, wenn sich einer von beiden ändert. Es ergeben sich bei dieser bekannten Vorrichtung somit dieselben Nachteile wie bei allen früheren, mit Funkenentladung arbeitenden Prüfvorrichtungen, nämlich, daß die Detektorströme in ihrer Größe durch die Vorschubbedingungen des Filmbandes und dessen physikalische Eigenschaften bestimmt werden. Es ist also häufig schwierig, die elektrischen Arbeitsbedingungen in der jeweils erwünschten Weise einzustellen. Es ergeben sich häufig sehr hohe Ströme durch die Poren bzw. Porenlöcher, durch die das Filmband beschädigt wird.

Ein ähnliche Vorrichtung ist durch die Zeitschrift »Industriekurier«, Nr. 193. 1%2, S. 800 bzw. durch die Zeitschrift »Kunststoffe«. 19b8. Heft 10. S. 637 ff. be kanntgeworden. Auch dort wird keine zusätzliche Elektrode in Transport richtung des Filmes vor der üetekiorelektrode angewendet, so daß während der Funkenentladung ein zu großer Anteil des Entladungsstroms nutzlos zur Aufladung des Filmes bzw. Werkstücks verbraucht wird. Der Detektor kann in seiner Anzeige also nur mit einem geringen Reststrom arbeiten. Daraus wiederum resultiert der Nachteil einer geringeren Genauigkeit der Feststellung der einzelnen Poren oder Porenlöcher und die Notwendigkeit, die Transportgeschwindigkeit des Filmes wesentlich herabzusetzen.

Zur Behandlung von Filmen an denen verschiedene Behandlungseffekte erzielt werden sollen, ist es durch die Zeitschrift »Modem Plastics«, 1961. S. 199. ff. bekannt. Elektroden mit mehreren Spitzen oder mit mehreren Elektrodenkörpern dicht über der Oberfläche des betreffenden Films anzuordnen.

Eine Vorrichtung zur Ermittlung von Poren oder Porenlöchern bei elektrisch nichtleitenden Folien, die kurzzeitig einer elektrischen Sprühentladung ausgesetzt werden, derart, daß die in den Poren der zu untersuchenden Folie auftretenden Glimmentladungen fotografisch registriert werden, ist durch die deutsche Auslegeschrift 1 055 847 bekanntgeworden. Derartige optische Registriervorrichtungen haben jedoch den Nach-