DE3639685A1

DE3639685A1 - Verfahren und vorrichtung zum simulieren und messen des abriebverhaltens

Info

Publication number: DE3639685A1
Application number: DE19863639685
Authority: DE
Inventors: Leo Meschler
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1986-11-20
Publication date: 1988-05-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Simulieren und Messen des Abriebverhaltens einer stiftförmig ausgebildeten Auftrags masse, insbesondere eines beispielsweise zylinderförmigen Kleb stoffstifts. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Für die Qualitätskontrolle und Rezeptursteuerung beim Herstellen von Klebstoffstiften oder dergleichen wäre ein Meßverfahren sehr vorteilhaft, das es gestattet, die Zusammenhänge bei normaler Benutzung des Stifts zu simulieren und den Abrieb der Auftrags masse analytisch zu erfassen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine stiftförmig ausgebildete Auftragsmasse unter definierten Bedingungen abzureiben und die daraus resul tierenden Daten für die Kontrolle und Verbesserung der Produk tion aufzubereiten und heranzuziehen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht für das eingangs genannte Verfahren zum Messen des Abriebverhaltens einer stiftförmig aus gebildeten Auftragsmasse darin, daß ein stiftförmiger Probekörper mit einer vorgegebenen Kraft senkrecht gegen einen horizontal bewegten Meßstreifen gedrückt wird und daß das Maß der abrieb bedingten Verkürzung des Probekörpers pro Einheit des Vorschubs des Meßstreifens sowie die beim Abrieb auf den Meßstreifen aus zuübende Horizontalkraft zum Vorschub des Meßstreifens in einem Auswertegerät erfaßt werden.

Die bei der bestimmungsgemäßen Anwendung eines Klebstoffstiftes oder dergleichen vom Anwender aufzubringende Gesamtkraft zur Erzeugung einer Anpressung des Klebstoffstiftes auf eine Kleb stoffauftragsfläche und gleichzeitiger Bewegung des Stiftes parallel zur Auftragsfläche wird erfindungsgemäß simuliert, indem die Gesamtkraft zerlegt und eine Horizontalkomponente, die der Scherkraft entspricht, die an der auf dem Meßstreifen aufliegen den Stiftfläche den Abrieb bewirkt. Dabei wird davon ausgegan gen, daß es gleichgültig ist, ob der Stift (bei bestimmungs gemäßer Anwendung) oder die Auftragsfläche bewegt wird.

Es ist lediglich eine Relativbewegung zwischen Stift und Auf tragsfläche erforderlich, die die zum Abrieb des Stiftes auf der Auftragsfläche erforderliche Scherkraft bewirkt.

Vorzugsweise wird der Probekörper, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Stempel vorgegebenen Gewichts (Vertikal kraft) auf einen horizontal bewegten Meßstreifen gedrückt und die Verkürzung des Probekörpers infolge der Scherkraft durch Er fassen der Höhenlage des Stempels ermittelt.

Meßtechnisch erfaßt werden dabei bei vorgegebener Vertikalkraft die Horizontalkraft zur Bewegung des Meßstreifens und die Ver kürzung des Probekörpers pro Längenverschiebung des Meßstrei fens.

Gemäß weiterer Erfindung ist die Lösung der vorgenannten Aufgabe für eine Vorrichtung zum Messen des Abriebverhaltens einer stiftförmig ausgebildeten Auftragsmasse gekennzeichnet durch

a) eine vertikal stehende, oben und unten offene, rohrförmige Hülse zum Aufnehmen eines stiftförmigen Probekörpers;
b) einen in der Hülse auf den Probekörper wirkenden Andrück stempel mit zugeordnetem ersten Meßwertaufnehmer zum Erfassen der Höhenlage des Stempels;
c) einen unter der unteren Öffnung der Hülse horizontal am Pro bekörper schleifend vorbeizutransportierenden Meßstreifen mit zugeordnetem zweiten Meßwertaufnehmer zum Erfassen der Vorschubgeschwindigkeit des Meßstreifens sowie der dabei wirkenden Vorschubkraft; und
d) ein die im ersten und zweiten Meßwertaufnehmer ermittelten Werte verarbeitendes Auswertegerät.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Meßstreifen, z. B. ein Papierstreifen, mit definierter, einstellbarer Lineargeschwindigkeit unter der Hülsenmündung weggezogen werden, während der Probekörper durch die sein Eigengewicht verstärkende Stempelwirkung auf den Meßstreifen drückt. Der Probekörper wird also in einer als vertikale Führung dienenden Hülse gehalten und zugleich mit einem ebenfalls in der Hülse geführten Stempel vertikal nach unten gedrückt. Mit diesem Hülsen-Stempelprinzip wird das System von Hand und Stift, also die normale Anwendung, simuliert. Dabei entspricht der horizontale Vorschub des Meßstreifens der Bewegung der Hand parallel zur zu bestreichenden Unterlage.

Um zu erreichen, daß der Stift in horizontaler Richtung fest aber in vertikaler Richtung beweglich in die Hülse gehalten wird, soll die Hülse dem Probekörper nach Art einer Führung angepaßt werden. Wie gesagt soll auch der Stempel in der Hülse geführt werden, um einen stets gleichmäßigen Druck, der durch Zusatzgewichte erhöht werden kann, zu gewährleisten. Für die Simulation bzw. für einen Abrieb unter defi nierten Bedingungen ist es ferner günstig, wenn auf der dem Probekörper unmittelbar gegenüberliegenden Unterseite des Meßstreifens eine die Andrückkraft aufnehmende Unterlage angeordnet wird. Diese gegenhalten de Unterlage soll so ausgebildet bzw. ausgewählt werden, daß der Meß streifen schleifend an ihr vorbeizuziehen ist.

Als Meßstreifen wird vorzugsweise ein Papierstreifen verwendet. Dieser soll bei dem Versuch von einer losen Vorratsrolle auf eine angetriebene Wickelrolle transportiert werden. Die Umfangsgeschwindigkeit, das heißt, die Relativgeschwindigkeit von Meßstreifen zu Probekörper kann an einer der Rollen gemessen werden. Die zum Transport des Meßstreifens erforderliche Vorschubkraft wird zweckmäßig an der Wickelrolle oder an deren Antrieb erfaßt.

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.

In der Zeichnung wird ein senkrechter Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen des Abriebverhaltens dargestellt. In einer ver tikalen rohrförmigen Hülse 1 wird ein Probekörper 2 einer stiftförmig ausgebildeten Auftragsmasse, z. B. eines zylindrischen Klebstoffstiftes, geführt. Im Ausführungsbeispiel befindet sich ein zylindrischer Probe körper 2 paßgenau in vertikaler Richtung beweglich in einer zylindrischen Hülse 1. Innerhalb der Hülse 1 ruht auf dem Probekörper 2 ein ebenfalls in der Hülse 1 geführter Stempel 3 definierten Gewichts. Auf den Stem pel 3 können ein oder mehrere Zusatzgewichte 4 gelegt werden. In jedem Fall übt der Stempel 3 eine konstante vertikale Kraft auf den Probekörper 2 aus, die durch eine räumlich feste Unterlage 5 aufgefan gen wird. Zwischen dem unteren Ende 7 der Hülse 1 und der Unterlage 5 wird ein vorgegebener Abstand 6 eingehalten. Der Anstand 6 entspricht dem Endstück eines Klebstoffstiftes, das bei Anwendung aus der zuge hörigen zylinderförmigen Hülse 1 herausgeschoben bzw. herausgedreht würde. Zwischen dem gegen die Unterlage 5 gepreßten unteren Ende 8 des Probekörpers 2 und der Unterlage 5 wird ein von einer losen Vor ratsrolle 9 kommender Papierstreifen 10 zu einer Wickelrolle 11 gezogen. Die Wickelrolle 11 besitzt einen Antrieb 12. Der Wickelrolle 11 bzw. deren Antrieb 12 wird ein Meßwertaufnehmer 13 zugeordnet. Dieser erfaßt außer der Vorschubkraft auch die Vorschubgeschwindigkeit.

Auf dem in Vorschubrichtung 14 am unteren Ende 8 des Probekörpers 2 vorbeischleifenden Papierstreifen 10 hinterläßt der Probekörper 2 einen Strich konstanter Breite der jeweiligen Auftragsmasse, also insbe sondere einen Klebstoffstrich 15. Der entsprechende Materialverbrauch hat einen Längenverlust sowie ein entsprechendes Absinken in Pfeilrich tung 16 des Probekörpers 2 und damit des Stempels 3 zur Folge. Die Eintauchtiefe des Stempels 3 in die Hülse 1 kann an einer Skala 17, beispielsweise relativ zum oberen Rand 18 der Hülse 1, abgelesen wer den. Im Ausführungsbeispiel wird die Stempeleintauchtiefe an der Skala 17 mit Hilfe eines Meßwertaufnehmers 19 erfaßt.

Die mit Hilfe der Meßwertaufnehmer 13 und 19 ermittelten Werte werden analog oder digital einem Auswertegerät 20 zugeführt. Auf diese Weise lassen sich über die Meßwertaufnehmer 13 und 19 die Ände rung der Stempeleintauchtiefe pro Einheit des Papiervorschubs und die Papiervorschubkraft meßtechnisch zusammenfassen und für eine Quali tätskontrolle sowie Rezeptursteuerung auswerten.

Bei einem Versuch wurden folgende Werte erreicht:

Mit einem Stempeleigengewicht von 0,6 kg und einem Zusatzgewicht von 1 kg wurde ein 7,5 ml-Klebstoffstift (Durchmesser 16 mm, Länge 34 mm) mit einem Anpreßdruck von ca. 8 N/cm² auf einen Papierstrei fen gedrückt. Durch den Papiervorschub wurde unter diesen Bedingungen ein Stift-Abrieb von etwa 0,83 mm pro laufendem Meter Papier hervor gerufen. Bei gleicher Versuchsanordnung jedoch mit 2 kg Zusatzgewicht (entsprechend 13 N/cm² Anpreßdruck) ergab sich ein Stift-Abrieb von etwa 1,33 mm pro laufendem Meter Papier.

Bezugszeichenliste 1 Hülse
2 Probekörper
3 Stempel
4 Zusatzgewicht
5 Unterlage
6 Abstand
7 unteres Ende von 1
8 unteres Ende von 2
9 lose Rolle
10 Papierstreifen
11 Wickelrolle
12 Abstand
13 Meßwertaufnehmer
14 Vorschubrichtung
15 Klebstoffstrich
16 Absinkrichtung
17 Skala
18 oberer Rand von 1
19 Meßwertaufnehmer
20 Auswertegerät

Claims

1. Verfahren zum Simulieren und Messen des Abriebverhaltens einer stiftförmig ausgebildeten Auftragsmasse, insbesondere eines Klebstoffstifts, dadurch gekennzeichnet, daß ein stiftförmiger Probekörper (2) mit einer vorgegebenen Kraft senkrecht gegen einen horizontal bewegten Meßstreifen (10) gedrückt wird und daß das Maß der abriebbedingten Verkür zung des Probekörpers (2) pro Einheit des Vorschubs des Meßstreifens (10) sowie die beim Abrieb auf den Meßstreifen (10) ausgeübte Horizontalkraft zum Vorschub des Meß streifens in einem Auswertegerät (20) erfaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Probekörper (2) mit einem Stempel (3) vorgegebenen Gewichts auf die Unterlage (10) gedrückt wird und daß die Verkürzung des Probekörpers (2) durch Erfassen der Höhen lage des Stempels (3) ermittelt wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

a) eine vertikal stehende, oben und unten offene rohrförmige Hülse (1) zum Aufnehmen eines stiftförmigen Probekörpers (2);
b) einen in der Hülse (1) auf den Probekörper (2) wirkenden An drückstempel (3) mit zugeordnetem ersten Meßwertaufnehmer (19) zum Erfassen der Höhenlage des Stempel (3);
c) einen unter der unteren Öffnung (7) der Hülse (1) horizontal am Probekörper (2) schleifend vorbeizutransportierenden Meß streifen (10) mit zugeordnetem zweiten Meßwertaufnehmer (13) zum Erfassen der Vorschubgeschwindigkeit des Meßstreifens (10) sowie der dabei wirkenden Vorschubkraft; und
d) ein die im ersten und zweiten Meßwertaufnehmer (19, 13) ermittelten Werte verarbeitendes Auswertegerät (20).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Hülse (1) demjenigen des Probekörpers (2) nach Art einer Führung angepaßt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Andrückstempel (3) von oben in die Hülse (1) eintaucht und daß am Andrückstempel (3) eine Skala (17) zum Ablesen der Höhenlage des Stempels (3), insbesondere relativ zum oberen Rand (18) der Hülse (1), vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß auf dem Andrückstempel (3) min destens ein Zusatzgewicht (4) liegt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß sich auf der dem Probekörper (2) unmittelbar gegenüberliegenden Unterseite des Meßstreifens (10) eine die Andrückkraft aufnehmende Unterlage (5) befindet.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der Meßstreifen (10) ab loser Vor ratsrolle (9) auf eine angetriebene Wickelrolle (11) zu transportieren ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsrolle (9) oder der Wickelrolle (11) ein Mittel zum Messen der Umfangsgeschwindigkeit zugeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelrolle (11) bzw. deren Antrieb (12) ein Mittel zum Messen der Vorschubkraft zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswertegerät (20) Mittel zum Bestimmen der Abhängigkeit von Andrückkraft des Probekörpers (2) und des sich dabei abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit erge benden Abriebs enthält.