DE2835038C3 - Vorrichtung zur Bestimmung der Änderung von Verformungseigenschaften bei aushärtenden Polymerisatschäumen - Google Patents
Vorrichtung zur Bestimmung der Änderung von Verformungseigenschaften bei aushärtenden PolymerisatschäumenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Änderung von Verformungseigenschaften bei
aushärtenden Polymerisatschäumen mit Hilfe eines in den Schaumstoffkörper eindringenden Stempels.
Es sind Vorrichtungen zur Bestimmung von Verformungseigenschaften von Polymerschäumen bekannt,
wobei im folgenden eine Übersicht über den zu berücksichtigenden Stand der Technik gegeben wird.
Bei einigen bekannten Prüfverfahren (ISO 2028/1974; DIN 53 529, Bl. 1+2; DIN 53 523, Bl. 4) werden die
Untersuchungen — z. B. bei Kautschuklatices — am
ausgefällten Polymeren durchgeführt. Das hat den Nachteil, daß Latexbestandteile ausgewaschen werden
und/oder das Polymere sich je nach Aufarbeitungsbedingungen ändert Vor allem haben die Verarbeitungschemikalien, die für die Schaumherstellung erforderlich
sind, einen wesentlichen Einfluß auf die Vulkanisationsgeschwindigkeit, so daß die so gefundenen Werte nicht
direkt auf die Praxis übertragbar sind.
In der Teppichindustrie ist ein Verfahren bekannt, das
ein zufriedenstellendes Vulkanisationsprüfverfahren
to darstellt; es liefert jedoch für die Formteilfertigung keine brauchbaren Ergebnisse. Das Verfahren geht von
einem Latexschaum aus, der bereits alle Verarbeitungschemikalien enthält; es wird jedoch mit offenen Formen,
dünnen Schaumschichten und Heißluft als Wärmeträger gearbeitet Erhöht man bei diesem Verfahren die
Schichtdicke des Schaumes auf die bei Formartikeln übliche Wand- bzw. .Stegstärke von ca. 30 mm, so
ergeben sich extreni lange und wegen unterschiedlicher Porengröße des Schaumes auch stark streuende Werte.
Außerdem tritt, vom Rand zur Mitte des Prüfkörpers gehend, eine zunehmende Höhenschrumfpung ein,
wodurch die Dichte, Porenstruktur und damit die Aufheizgeschwindigkeit des Schaumes beeinflußt werden.
Ähnliches geschieht wenn man anstelle von Heißluft mit Dampf arbeitet
In der Praxis hat man sich bisher bei der Kautschuklatex-Schaumstoffherstellung und -prüfung
so beholfcn, daß man in Versuchsreihen mit großen Produktionsformen testete, nach welcher Heizzeit der
Schaum so weit ausvulkanisiert war, daß er sich bei den folgenden Arbeitsgängen nicht mehr bleibend verformte.
Diese Arbeitsweise erforderte natürlich viel Zeit und große Produktmengen, die aber, vor allem wenn es sich
um Versuchs- und Entwicklungsprodukte handelte, nur selten zur Verfügung standen.
Gegenüber dem Stande der Technik stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zu finden, die es
ermöglicht, die Änderungen des Verformungswiderstandes und der Elastizität von sich erhärtenden
Polymerschäumen möglichst kurzzeitig und kontinuierlich nach dem Reaktionsbeginn zu prüfen, die
Aushärtungszeit in einfacher Weise festzustellen und elastische Eigenschaften zuverlässig unter praxisnahen
Bedingungen zu prüfen. Das Verfahren soll schnell und mit möglichst wenig Material- und Arbeitsaufwand die
erforderlichen Ergebnisse liefern. Besondere Bedeutung hat eine solche Vorrichtung bei der Kautschuklatex-Schaumstoffherstellung
zur Bestimmung der Vulkanisationsgeschwindigkeit. Es sollte aber auch auf andere
aushärtbare Schaumstoffe anwendbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender Merkmale gelöst:
a) der auszuhärtende Schaumstoffkörper wird in einen geschlossenen Behälter (1) eingebracht;
b) vor Beginn des Meßvorganges tritt der Stempel (5) durch eine perforierbare Wand (3) des Behälters und dringt in den Schaumstoffkörper ein.
b) vor Beginn des Meßvorganges tritt der Stempel (5) durch eine perforierbare Wand (3) des Behälters und dringt in den Schaumstoffkörper ein.
Gemäß der Erfindung wird ein geschlossener M) Behälter bereitgestellt, der mit einer perforierbaren
Wand versehen ist, durch die der Stempel hindurchtreten kann.
Die Perforationslöcher können — je nach Art des Materials — ofengelassen oder anschließend verschlossen
werden.
Während des Meßvorganges werden in der Vorrichtung diejenigen Umgebungsparameter (Temperatur,
Druck, Luftfeuchtigkeit etc.) eingehallen, wie sie bei der
Herstellung der Schaumstoffkörper in der Technik für den jeweiligen Polymerisatschaum erforderlich sind. So
wird z. B. bei der Bestimmung der Vulkanisationsgeschwindigkeit während der Aushärtung von Kautschuklatexschäumen
vorzugsweise bei Normaldruck, 90—110° C und in einer mit Wasserdampf gesättigten
Atmosphäre gearbeitet. Diese Betriebsbedingungen haben den Vorteil, daß sie in einfacher Weise
kontrolliert und eingehalten werden können und ds B sie
den Bedingungen in der Praxis entsprechen. ι ο
Vor Beginn des Meßvorgangs tritt ein beweglicher Stempel druch die Behälterwand und dringt in den
Schaumstoffkörper ein, wobei im Bewegungsbereich des Stempels ein verschließbarer Behälter angeordnet
ist, der mit einer perforierbaren Abschlußwand versehen ist, die von dem Stempel durchdringbar ist
Dieser Grundgedanke umschließt die Möglichkeit, beispielsweise bei einem zylindrisch geformten Behälter
von der Grundseite oder von der Peripherie her einzudringen. Es ist aber auch möglich, Deispielsweise Ά
kubusförmige Behälter zu verwenden, in die von mehreren Flachseiten her eingedrungen werden kann.
Als perforierbare Folie eignet sich insbesondere dünngewalztes Aluminiumblech, eine dünne Kunststofffolie,
z. B. aus Polyethylen, od. dgl. 2 >
Zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit und zur genauen Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse wird
der Behälter vorzugsweise in einen beheizbaren Schrank auf einem steuerbaren Drehtisch festgelegt.
Zur Bestätigung des Meßstempels ist dieser z. B. mit μ
dem Anker einer Magnetspulenanordnung verbunden, so daß er magnetisch steuerbar ist.
Zu lösen ist ferner das Problem, nach Zurückziehen des Stempels die Perforation wieder zuverlässig zu
schließen. Hierzu ist im allgemeinen eine Dichtung r> erforderlich, die beispielsweise aus einem Stopfen oder
aus einer tropfbaren, sich erhärtenden Masse besteht. Es ist jedoch auch möglich, die Perforation durch einen
verschiebbaren Deckel oder Abdeckstreifen zu verschließen, der sich zusammen mit dem Meßstempel -to
bewegt.
Erfahrungsgemäß ist der erhärtende Probekörper (Schaumstoffkörper) von äußerst weicher Konsistenz.
Es ist daher üblicherweise erforderlich, dort, wo der Stempel die perforierbare Wand durchdringt, diese so -n
zu stützen, daß sie nicht auf den Probekörper gedrückt wird. Hierzu wird vorgeschlagen, daß der Behälter mit
einem zweiteiligen Deckel mit zwischengelegter, perforierter Folie verschlossen ist und mit Bohrungen
versehen ist, durch die der Stempel eindringen kann. r>n
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Anwendungsbeispiele hierfür werden anhand
der Zeichnung und anhand von Beispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Änderungen
von Verformungseigenschaften von z. B. Kautschuklatexschaum während der Vulkanisation in einem
geschlossenen Behälter,
F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß t>n
Fig. 1.
Die Vorrichtung wird vorzugsweise in einen beheizbaren Schrank 7 eingebaut, um reproduzierbare
Meßergebnisse und schnelle Aushärtungszeiten zu erreichen. Die eigentliche Meßvorrichtung besteht im b">
wesentlichen aus einem geschlossenen, zylindrischen Behälter 1 aus Metall oder Kunststoff mit einem
horizontal geteilten, zweiteiligen Deckel 2. Der Deckel enthält an seiner Peripherie in regelmäßigen Abständen
Bohrungen 4 für den Durchtritt eines Meßstempels 5, der oberhalb des Deckels 2 angeordnet ist
Der Behälter 1 ist auf einen elektronisch gesteuerten Drehtisch 11 eingespannt, so daß die Bohrungen 4 unter
dem magnetisch steuerbaren Stempel zentriert werden können. Der Stempel ist mit dem Anker einer
Magnetspulenanordnung 8 verbunden, welche über ein Zeitschaltwerk 9 intermittierend gesteuert werden
kann. Über das Zeitschaltwerk 9 wird ferner der Antrieb 10 und damit die Schrittbewegung des Drehtisches 11
gesteuert
Der Behälter 1 ist mit einem zweiteiligen Deckel 2 mit
zwischengelegter, perforierbarer Aluminiumfolie 3 verschlossen, wobei nur im Bereich der Bohrungen 4 die
Folie durch den Stempel 5 perforierbar ist.
In F i g. 2, die eine Draufsicht auf den Behälter 1 zeigt, sind die Bohrungen 4 zu erkennen, die auf einem
festgelegten Umfangskreis liegen. In der Mitte, oberhalb des Behälters 1, jedoch nicht mit diesem verbunden,
ist ein Schaft 12 für eine Verschlußvorrichtung angebracht Die Verschlußvorrichtung besteht aus
Armen 13, die mit dem fest eingebauten Schaft 12 verbunden sind. Oberhalb der zu verschließenden
Bohrungen 4 liegt eine halbmondförmigt· Verschlußleiste 14 aus Moosgummi, die dicht auf dem oberen
Gehäusedeckel aufliegt und bei Vorrücken des Drehtisches in Pfeilrichung jeweils die von dem Stempel
freigegebene Bohrung 4 sofort verschließt. Die Länge der Verschlußleiste 14 ist dabei so bemessen, daß nach
Durchlaufen ihrer festgelegten Länge ein Endzustand erreicht ist, so daß anschließend keine weitere
Verschließung der Bohrung mehr erforderlich ist. Theoretisch kann die Verschlußleiste 14 um fast 360r' im
Bereich der Bohrungen 4 herumgelegt sein, so daß nur die gerade vom Meßstempel erfaßte Bohrung freiiiegt.
Wie aus den Fi g. 1 und 2 ersichtlich ist, sind an dem
Schaft 12 insgesamt drei Arme 13 angebracht, die über
senkrecht nach unten zeigende Zapfen 15 mit der Verschlußleiste 14 aus Moosgummi verbunden sind.
Zur Durchführung des Meßverfahrens wird beispielsweise ein Kautschuklatex-Schaum, der sämtliche Verarbeitungschemikalien
enthält, bei geöffnetem Deckel 2 in den Behälter 1 gegeben. Der Überschuß wird abgestreift und der Deckel 2 auf dem Behälter 1,
beispielsweise durch Klemmen oder Verschrauben, fest aufgesetzt. Der Behälter wird sofort nach der Füllung
oder nach erfolgter Gelierung des Schaumes in den dampfbeheizten Schrank 7 auf dem Drehtisch 11 so
festgespannt, daß die erste Bohrung 4 unter dem Meßstempel 5 zentriert ist. In Drehrichtung direkt
hinter dem Meßstempel beginnt die Verschlußleiste 14 mit der Moosgummidichtung, um die Bohrungen nach
dem Zurückziehen des Stempels 5 sofort wieder verschließen zu können.
Die Messung erfolgt im Falle von Kautschuklatexschaum bevorzugt bei etwa 1000C in gesättigtem
Wasserdampf. Je nach den Meßbedingungen und zu untersuchendem Polymerisatschaum sind selbstverständlich
auch Abweichungen von diesem Wert möglich. Die Messungen können sofort nach Einschaltung
des Dampfes oder nach einer vorbestimmten Zeit beginnen.
Um die eigentliche Messung zur Bestimmung der Verformungseigenschaften bzw. deren Änderung einzuleiten,
durchstößt der Meßstempel 5 innerhalb der Bohrung 4 die sich im Deckel befindende Aluminiumfolie
3 und verformt den Schaumstoffkörper (Probekör-
per). Belastungsgewicht und Verweilzeit des Stempels im Schaum und die Vorschubgeschwindigkeit der Form
können in weiten Grenzen variiert und damit den Praxisbedingungen angepaßt werden. Die Steuerung
aufgrund eines Meßprogrammes geschieht über ein Zeitschaltwerk 9. Aus der meßbaren Änderung der
Eindrucktiefe des Stempels oder auch durch spätere visuelle Beurteilung des Probekörpers wird der
Aushärtungsgrad bestimmt. Mit zunehmender Aushärtung wird die Eindringtiefe und die bleibende Verfor ι ο
mung geringer. Besonders an der bleibenden Verformung kann der Endpunkt der Aushärtung genau
bestimmt werden. Er ist erreicht, wenn der Meßstempel erstmalig für das Auge keine bleibende Verformung im
Schaumkörper hinterläßt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für die Bestimmung der Aushärtungsgeschwindigkeit insbesondere
von solchen Schaumstoffkörpern geeignet, die in geschlossenen Formen hergestellt werden. Erfindungsgemäß
können alle Parameter, die in der Praxis von Bedeutung sind, eingestellt werden, während gleichzeitig
der Ablauf der Aushärtung verfolgt werden kann. Nach dem bisher bekannten Stand der Technik konnte
der Aushärtungsverlauf in so einfacher Weise nicht bestimmt werden. Das Verfahren ist insbesondere für
solche Schaumstoffkörper geeignet, die eine erhöhte Wandstärke, d.h. > 10 mm, vorzugsweise
>30mm, besitzen.
Die Schaumstoffkörper können aus allen hierfür üblichen wäßrigen Polymerisaten hergestellt werden.
Hierfür in Frage kommen Homo- und Copolymere aus Monomeren, wie z. B. Butadien, Isopren, Chloropren,
Styrol, Acrylester, Acrylnitril, Vinylchlorid, Vinylester, Ethylen etc. Bevorzugte Ausgangspolymere sind wäßrige
Styrol/Butadien-Copolymere oder Naturkautschuklatex. Es können auch Polymerisatdispersionen eingesetzt
werden die mit Hilfe von Vernetzungs- oder Vulkanisationsmittel reaktiv aushärten. Ebenso gut
eingesetzt werden können Polyurethanschäume.
4(1
Die Messungen wurden wie folgt durchgeführt:
In eine Schaumschlagmaschine wurde ein Ansatz folgender Zusammensetzung gegeben:
In eine Schaumschlagmaschine wurde ein Ansatz folgender Zusammensetzung gegeben:
400,0 g handelsüblicher SBR-Latex (68 Gew.-% Feststoffgehalt) — Latex 1
51,0 g wäßrige Vulkanisations-Dispersion (53 Gew.-%
Feststoffgehalt), bestehend aus
Gew.-o/o W
Kolloidschwefel 11,77
Zink-N-diethyidithiocarbamat 5,SS
Zink-2-mercaptobenzothiazolat 5,88
Diphenylguanidin 5,88
Zinkoxid
Zinkoxid
(Zinkweiß, Typ Rotsiegel) 17,65
2,2-MethyIen-bis-4-methyl-6-tert.-butylphenol
2,2-MethyIen-bis-4-methyl-6-tert.-butylphenol
(Alterungsschutzmittel BKF) 2,94
Bentonit 0,5
handelsübliches Netz- und
handelsübliches Netz- und
Dispergiermittel 2,5
Wasser 47,0
13,5 g Kaliumoleat, 17 Gew.-°/o.
13,5 g Kaliumoleat, 17 Gew.-°/o.
Die Mischung wurde auf ein Volumen von 6,51 aufgeschäumt und anschließend mit 24 ml wäßriger
Natriumfluorsilikat-Dispersion (25 Gew.-°/o Feststoff gehalt) versetzt. Nach gleichmäßiger Verteilung der
Dispersion und Zerkleinerung eventuell entstandener größerer Luftblasen wurden ca. 1,5 I Schaum in den
Prüfbehälter gefüllt. Dessen Abmessungen betrugen: Halbmesser = 140 mm, Höhe = 27 mm.
Latex II ist ein zweiter, ebenfalls handelsüblicher SBR-Latex, der nach denselben Bedingungen wie oben
angegeben zu einem Schaum verarbeitet wird. — Die mit Buchstaben gekennzeichneten Versuche sind nicht
erfindungsgemäß.
Die aus den Latices I bzw. Il hergestellten Schäume werden erfindungsgemäß ausvulkanisiert (Versuch 1
und 2). Im Vergleich hierzu wird entsprechend der Praxis ein Sitzkissen (Abmessung: 430 χ 430 χ 30 mm)
aus den beiden Schäumen hergestellt (Versuch A bzw. B). Vulkanisationsbedingungen: 1000C sowie dampfgesättigte
Atmosphäre.
Die Vulkanisationszeit kann der Tabelle 1 entnommen werden. Die Versuche zeigen, daß die Bedingungen
und Ergebnisse der Praxis in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr genau eingehalten werden können.
Ver- Ver- Ver- Ver
such 1 such A such 2 such B
Ende der
Vulkanisation
nach ... Minuten
Vulkanisation
nach ... Minuten
11,0
10,5 9,5
9,0
Der aus Latex I hergestellte Schaum wird einmal in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei geschlossener
Form und zum andern, ohne daß die Form geschlossen wird, ausvulkanisiert. Die Vulkanisationsbedingungen
entsprechen Beispiel 1. Nachstehende Tabelle zeigt das Schrumpfverhalten der Probekörper.
Versuch 3
Versuch C
Schrumpfung [%]
am Rande
in der Mitte
am Rande
in der Mitte
~6 -10
Wie die Beschreibung und die Versuche zeigen, ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung die
Änderung von Verformungseigenschaften von Schaumstoffkörpern während der Herstellung in geschlossenen
Formen schnell und mit geringem Zeit- und Materialaufwand praxisnah zu bestimmen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Änderung von Verformungseigenschaften bei aushärtenden Polymerisatschäumen
mit Hilfe eines in den Schaumstoffkörper eindringenden Stempels, gekennzeichnet
durch die Vereinigung folgender Merkmale:
a) der auszuhärtende Schaumstoffkörper wird in einen geschlossenen Behälter (1) eingebracht;
b) vor Beginn des Meßvorganges tritt der Stempel (5) durch eine perforierbare Wand (3) des
Behälters und dringt in den Schaumstoffkörper ein.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Meßvorgang und Herausziehen
des Meßstempels die erzeugte Perforation geschlossen ist
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen im Bewegungsbereich
des Stempels (5) angeordneten, verschließbaren Behälter (1) mit einer perforierbaren Abschlußwand
(3), die von dem Stempel durchdringbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter in einem beheizbaren
Schrank (7) auf einem steuerbaren Drehtisch (11) festlegbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßstempel mit dem Anker einer
Magnetspulenanordnung (8) verbunden ist.
β. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen in der Wand des
Behälters nach Zurückziehen des Stempels mittels einer Dichtung verschließbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen durch stopfen
verschließbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen durch eine tropfbare
sich erhärtende Masse verschließbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen durch eine über der
Reihe der Perforationen angeordnete Verschlußleiste, die sich nicht mit dem Behälter dreht,
verschließbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) durch einen
zweiteiligen Deckel (2) mit zwischengelegter, perforierbarer Folie (3) verschlossen ist und mit
Bohrungen (4) versehen ist, durch die der Stempel (5) eindringen kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782835038 DE2835038C3 (de) | 1978-08-10 | 1978-08-10 | Vorrichtung zur Bestimmung der Änderung von Verformungseigenschaften bei aushärtenden Polymerisatschäumen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782835038 DE2835038C3 (de) | 1978-08-10 | 1978-08-10 | Vorrichtung zur Bestimmung der Änderung von Verformungseigenschaften bei aushärtenden Polymerisatschäumen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2835038A1 DE2835038A1 (de) | 1980-02-21 |
DE2835038B2 DE2835038B2 (de) | 1980-08-14 |
DE2835038C3 true DE2835038C3 (de) | 1981-04-02 |
Family
ID=6046686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782835038 Expired DE2835038C3 (de) | 1978-08-10 | 1978-08-10 | Vorrichtung zur Bestimmung der Änderung von Verformungseigenschaften bei aushärtenden Polymerisatschäumen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2835038C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10208952A1 (de) * | 2002-02-28 | 2003-09-18 | Bayer Ag | Screeningverfahren zur Herstellung und Charakterisierung von Polyurethan-Schaumstoffen |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4956994A (en) * | 1989-04-10 | 1990-09-18 | Davidson Textron Inc. | Method and apparatus for testing the curing characteristics of plastics |
DE102006007678A1 (de) * | 2006-02-15 | 2007-08-16 | Grüner, Alexander | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Weichheit von Hygienepapieren und Textilien |
-
1978
- 1978-08-10 DE DE19782835038 patent/DE2835038C3/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10208952A1 (de) * | 2002-02-28 | 2003-09-18 | Bayer Ag | Screeningverfahren zur Herstellung und Charakterisierung von Polyurethan-Schaumstoffen |
DE10208952B4 (de) * | 2002-02-28 | 2004-04-08 | Bayer Ag | Screeningverfahren zur Herstellung und Charakterisierung von Polyurethan-Schaumstoffen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2835038B2 (de) | 1980-08-14 |
DE2835038A1 (de) | 1980-02-21 |
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