DE3825416A1

DE3825416A1 - Verfahren zur bestimmung der oberflaechenspannung von festen stoffen und vorrichtung zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: DE3825416A1
Application number: DE19883825416
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Ahlbrandt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1990-02-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenspannung von festen Stoffen, insbesondere einer laufenden Folienbahn, bei dem auf die Oberfläche des zu messenden Stoffes ein hinsichtlich seiner Ausbrei tung von der Oberflächenspannung beeinflußtes Medium auf die Oberfläche gegeben und anschließend seine Ausbrei tung auf der Oberfläche bestimmt wird. Weiterhin be trifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Beurteilung und Regelung von Verfahrensabläufen ist es in vielen Bereichen der Technik von Interesse, mög lichst genaue Kenntnisse über die Oberflächenspannung von Stoffen zu erlangen. Folien werden beispielsweise zur Verringerung ihrer Oberflächenspannung oftmals einer Koronabehandlung unterzogen, damit sie anschließend be druckbar sind. Durch Bestimmung der Oberflächenspannung kann man nach der Koronabehandlung prüfen, ob diese im ausreichenden Maße erfolgte.

Zur Bestimmung der Oberflächenspannung von Folien ist es in der Praxis bekannt, auf diese eine Flüssigkeit auf zuspritzen und anschließend zu beobachten, wie sich die Flüssigkeit auf der Oberfläche verteilt. Bildet sich ein zusammenhängender Flüssigkeitsstreifen, ist die Ober fläche gut benetzbar und hat somit keine hohe Oberflä chenspannung. Reißt der Flüssigkeitsstreifen in einzelne Bereiche, so ist die Oberflächenspannung hoch.

In der Literatur sind auch verschiedene, genauere Ver fahren zur Bestimmung der Oberflächenspannung beschrie ben. Die DE-OS 20 53 390 beschreibt beispielsweise ein Verfahren, bei dem eine Vielzahl von auf eine Oberfläche aufgebrachten Flüssigkeitstropfen mit einem sich verän dernden Beleuchtungswinkel angestrahlt werden, um den Grenzwinkel der Reflexion zu ermitteln. Durch die DE-OS 35 38 807 ist es auch bekannt, den elektrischen Schein leitwert zwischen einer benetzten Oberfläche und einer innerhalb der diese benetzenden Flüssigkeit angeordneten Elektrode zu bestimmen. Die DE-OS 20 35 743 beschreibt ein Verfahren, bei dem zumindest eine Seitenansicht eines auf eine Oberfläche aufgebrachten Tropfens auf lichtoptischem Wege auf einem Schirm abgebildet wird und danach mindestens ein geometrisches Maß dieser Seitenan sicht ermittelt und als Kriterium für die Benetzbarkeit der Oberfläche herangezogen wird.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind alle rela tiv kompliziert und eignen sich nicht, die Oberflächen spannung eines sich mit relativ hoher Geschwindigkeit bewegenden Körpers, insbesondere einer laufenden Folien bahn, zu bestimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches beson ders einfach auch zur Bestimmung der Oberflächenspannung von sich bewegenden Körpern durchzuführen ist und bei dem das Ergebnis auf einfache Weise aufzuzeichnen ist. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aufgegebene Medium, nachdem sich seine von der Oberflächenspannung abhängige Ausbreitung ein gestellt hat, von einem Trägermaterial von der Ober fläche abgenommen und anschließend die Verteilung des Mediums auf dem Trägermaterial ausgewertet wird.

Durch diese Verfahrensweise braucht man nicht die Aus breitung des aufgegebenen Mediums auf der zu messenden Oberfläche zu beobachten, sondern kann einen Abdruck beobachten, der die Verteilung des Mediums auf der Ober fläche zeigt. Dadurch ist eine Bestimmung der Oberflä chenspannung auch bei sich rasch bewegenden Körpern mög lich, da man zur Auswertung der Ausbreitung des Mediums auf der Oberfläche nicht die sich rasch bewegende Ober fläche beobachten muß, sondern in aller Ruhe das Träger material mit dem Abdruck des Mediums auswerten kann. Da das Medium kurze Zeit nach der Aufgabe auf die zu mes sende Oberfläche wieder von ihr abgenommen wird, ist die Oberfläche anschließend wieder sauber, so daß ein sich anschließender Produktionsablauf nicht gestört wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das Trägermaterial mit dem Abdruck des auf der Oberfläche verteilten Mediums zum Nachweis der rich tigen Oberflächenspannung als Testdokument abgelegt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß als Medium eine Flüssig keit und als Trägermaterial ein saugfähiger Stoff, bei spielsweise Löschpapier, verwendet wird. Hierdurch wird es möglich, sich als Medium bewährter Testflüssigkeiten zu bedienen, so daß man sich bei der Auswertung der Ver teilung des Mediums auf vorhandene Erfahrungen stützen kann.

Falls die Verwendung einer Flüssigkeit für die Ober fläche des zu testenden Körpers nachteilig ist, kann gemäß einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens als Medium ein Pulver und als Trägermaterial ein mit einer Klebeschicht versehenes Papier verwendet werden.

Zur Ermittlung, ob eine vorhandene Oberflächenspannung noch zwischen festgelegten Grenzwerten liegt, ist es vorteilhaft, wenn nebeneinander Medien mit unterschied lichen Eigenschaften auf die Oberfläche gegeben werden.

Die zweitgenannte Aufgabe, nämlich die Schaffung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Oberflächenspannung eines Stoffes, welche eine Auftragseinrichtung zum Aufgeben eines hinsichtlich seiner Ausbreitung von der Oberflä chenspannung beeinflußten Mediums auf eine Oberfläche eines Stoffes, insbesondere einer laufenden Folienbahn, aufweist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu sätzlich eine Abnahmevorrichtung mit einem Trägermate rial zum Abnehmen des aufgebrachten Mediums von der Ober fläche vorgesehen ist.

Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, daß nicht die Ausbreitung des aufgegebenen Mediums auf der Oberfläche, sondern der Abdruck dieses Mediums auf dem Trägermate rial ausgewertet werden kann. Dadurch ist es möglich, diese Auswertung in Ruhe vorzunehmen, so daß sich in dieser Zeit die Oberfläche längst fortbewegt haben kann. Da das aufgebrachte Medium mittels der Abnahmevorrich tung wieder von der Oberfläche abgenommen wird, ist diese anschließend wieder sauber und steht für den weiteren Produktionsprozeß zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß das Trägermaterial mit dem Abdruck des Mediums als Testdokument abgelegt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt da rin, daß die Auftragseinrichtung eine Düse zum Aufsprit zen eines Flüssigkeitsstreifens auf die Oberfläche ist und die Abnahmevorrichtung zum Andrücken eines saugfähi gen Trägermaterials auf die Oberfläche ausgebildet ist. Eine solche Vorrichtung ist besonders einfach aufgebaut und man kann in ihr als Medium für manuelle Testvorrich tungen gebräuchliche Tinten verwenden. Das Aufspritzen des Flüssigkeitsstreifens hat gegenüber einem Auftragen mit einem Pinsel den Vorteil, daß von der Vorrichtung keine Oberflächenbestandteile der zu messenden Ober fläche, beispielsweise Wachs, abgetragen werden.

Besonders gut kann aus dem Verlauf einer aufgegebenen Flüssigkeit auf die Oberflächenspannung geschlossen wer den, wenn die Düse zum Aufspritzen eines balkenförmigen Flüssigkeitsstreifens ausgebildet ist.

Die Abnahmevorrichtung ist besonders einfach gestaltet, wenn sie eine gegen die Oberfläche bewegbare Trägermate rialrolle aufweist.

Möglich ist es jedoch auch, die Abnahmevorrichtung als Einzelblattspender für das Trägermaterial auszubilden und eine Andrückvorrichtung zum Andrücken der Träger materialblätter gegen die Oberfläche vorzusehen.

Falls mit der Vorrichtung insbesondere geprüft werden soll, ob die Oberflächenspannung noch innerhalb vorge gebener Grenzwerte liegt, dann ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Auf tragseinrichtung mehrere Düsen nebeneinander zum Auf spritzen unterschiedlicher, flüssiger Medien auf die Oberfläche aufweist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine er findungsgemäße Vorrichtung in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt eine sich in Richtung eines Pfeiles 1 bewegende Folienbahn 2, deren Oberfläche 3 hinsicht lich ihrer Oberflächenspannung überprüft werden soll. Hierzu hat die Vorrichtung eine Auftragseinrichtung 4, bei der es sich um eine Düse handelt, welche ein flüssi ges Medium in Form eines Balkens auf die Oberfläche 3 zu spritzen vermag. Die Auftragseinrichtung 4 ist mittels einer Leitung 5, in welche zur Steuerung ein Magnetven til 6 geschaltet ist, mit einem Vorratsbehälter 7 ver bunden, in den zur Förderung des flüssigen Mediums eine Druckluftleitung 8 führt.

In Förderrichtung der Folienbahn hinter der Auftragsein richtung 4 ist eine Abnahmevorrichtung 9 vorgesehen, die eine Trägermaterialrolle 10 mit Trägermaterial 11 hat. Bei diesem Trägermaterial 11 kann es sich um Löschpapier handeln. Die Trägermaterialrolle 10 ist auf einer Schwin ge 12 gelagert und kann beispielsweise durch Druckbeauf schlagung eines Hubzylinders 13 gegen die Folienbahn 2 bewegt werden. Ein Ausweichen der Folienbahn 2 wird hier bei durch eine Gegendruckrolle 14 verhindert.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens spritzt man durch Erregung des Magnetventils 6 zunächst Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 7 auf die Oberfläche 3 der Folienbahn 2. Dann schwenkt man die Trägermaterial rolle 10 gegen die Oberfläche 3, so daß vom Trägermate rial 11 nach dem Löschpapierprinzip diese auf der Ober fläche 3 befindliche Flüssigkeit wieder abgenommen werden kann. Das entsprechende Trägermaterialstück reißt man dann von der Trägermaterialrolle 10 ab und kann an schließend auf ihm den Abdruck der zuvor auf der Ober fläche vorhandenen Flüssigkeit beobachten und daraus auf die Oberflächenspannung schließen.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen:

1 Pfeil
2 Folienbahn
3 Oberfläche
4 Auftragseinrichtung
5 Leitung
6 Magnetventil
7 Vorratsbehälter
8 Druckluftleitung
9 Abnahmevorrichtung
10 Trägermaterialrolle
11 Trägermaterial
12 Schwinge
13 Hubzylinder
14 Gegendruckrolle

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenspannung von festen Stoffen, insbesondere einer laufenden Folienbahn, bei dem auf die Oberfläche des zu messenden Stoffes ein hinsichtlich seiner Ausbreitung von der Oberflächenspan nung beeinflußtes Medium auf die Oberfläche gegeben und anschließend seine Ausbreitung auf der Oberfläche be stimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgegebene Medium, nachdem sich seine von der Oberflächenspannung abhängige Ausbreitung eingestellt hat, von einem Träger material von der Oberfläche abgenommen und anschließend die Verteilung des Mediums auf dem Trägermaterial ausge wertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium eine Flüssigkeit und als Trägermaterial ein saugfähiger Stoff, beispielsweise Löschpapier, ver wendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium ein Pulver und als Trägermaterial ein mit einer Klebeschicht versehenes Papier verwendet wird.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinander Me dien mit unterschiedlichen Eigenschaften auf die Ober fläche gegeben werden.

5. Vorrichtung zur Durchfühung des Verfahrens nach zu mindest einem der vorangehenden Ansprüche, welche eine Auftragseinrichtung zum Auftragen eines hinsichtlich seiner Ausbreitung von der Oberflächenspannung beein flußten Mediums auf eine Oberfläche eines Stoffes, insbe sondere einer laufenden Folienbahn, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Abnahmevorrichtung (9) mit einem Trägermaterial (11) zum Abnehmen des aufge brachten Mediums von der Oberfläche (3) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragseinrichtung (4) eine Düse zum Aufsprit zen eines Flüssigkeitsstreifens auf die Oberfläche (3) ist und die Abnahmevorrichtung (9) zum Andrücken eines saugfähigen Trägermaterials (11) auf die Oberfläche (3) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Düse zum Aufspritzen eines balken förmigen Flüssigkeitsstreifens ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmevorrichtung (9) eine gegen die Oberfläche (3) bewegbare Trägermaterialrolle (10) aufweist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Abnahmevorrichtung (9) als Einzel blattspender für das Trägermaterial (11) ausgebildet ist und eine Andrückvorrichtung zum Andrücken der Träger materialblätter gegen die Oberfläche (3) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragseinrichtung (4) mehrere Düsen nebenein ander zum Aufspritzen unterschiedlicher, flüssiger Me dien auf die Oberfläche (3) aufweist.