DE3829199A1 - Verfahren zum bestimmen der bei einachsiger zugbeanspruchung auftretenden kraefte und laengenaenderungen von einzelfaeden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der bei ein­ achsiger Zugbeanspruchung auftretenden Kräfte und Längenände­ rungen von Einzelfäden, insbesondere von Haaren. Unter Einzel­ fäden werden in dieser Erfindung Einzelfasern, Haare, Borsten oder kurze Stücke von Garnen oder Zwirnen verstanden.

Das Bestimmen der Zug-Dehnungseigenschaften von Haaren ist zu ihrer Qualitätsbeschreibung von außerordentlicher Bedeutung. In diesem Meßverfahren muß, um eine statistisch relevante Aussage treffen zu können, eine große Anzahl einzelner Haarfasern, übli­ cherweise mindestens 40, in ein Faserzugprüfgerät eingespannt, von diesem Gerät gedehnt, bzw. gerissen werden. Da dieses Meß­ verfahren sehr viel manuelle Tätigkeit erfordert, ist es umständ­ lich und zeitraubend. So dauert es etwa 2 Tage, um Meßwerte von 200 Haarfasern aufzunehmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das die Zahl der pro Zeiteinheit untersuchbaren Einzelfäden erheblich erhöht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der ein­ gangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Einzelfäden zu einem Endlosfaden miteinander verbunden und dann mittels eines das selbsttätige Einführen neuer Fadenabschnitte des Endlosfadens in die Prüfstrecke ermöglichenden Faserzugprüfgerätes die Kraft- und Dehnungswerte der Einzelfäden bestimmt werden.

Durch das Verbinden der Einzelfäden zu einem langen Endlos­ faden, wobei unter Endlosfaden ein relativ langer, aus vielen Ein­ zelfäden zusammengesetzter Faden zu verstehen ist, kann das Be­ stimmen der bei einachsiger Zugbeanspruchung auftretenden Kräf­ te und Längenänderungen mit Hilfe eines bekannten automatischen Faserzugprüfgerätes selbsttätig vorgenommen werden. Das Prüf­ verfahren selber erfordert damit kaum noch manuelle Tätigkeit. Die manuelle Tätigkeit beschränkt sich im wesentlichen auf das Verbinden der Einzelfäden zu einem Endlosfaden. Diese Tätigkeit erfordert jedoch erheblich weniger Zeitaufwand als das Einspannen jedes einzelnen Fadens in das Prüfgerät und die anschließende Messung. So dauert die manuelle Tätigkeit, die der Bestimmung der Kraft- und Dehnungswerte von 200 Einzelfäden vorausgeht, erfindungsgemäß nur noch eine halbe Stunde, anstatt 2 Tage nach dem bekannten Verfahren. Bei der Angabe des Zeitaufwandes ist immer der Einsatz einer einzigen Person zugrunde gelegt worden. Da die handelsüblichen selbsttätigen Faserzugprüfgeräte hohe Meßgeschwindigkeiten und einen störungsfreien Ablauf des selbst­ tätigen Einspannvorganges gewährleisten, fällt der vom Faserzug­ prüfgerät benötigte Zeitaufwand kaum ins Gewicht.

Die Möglichkeit, daß während der Messung der Verbindungspunkt zwischen zwei Einzelfäden innerhalb der Prüfstrecke des Faser­ zugprüfgerätes liegen könnte, stellt kein Problem dar. Diese Mög­ lichkeit läßt sich ausschalten, wenn nur gleichlange Einzelfäden verwendet werden und die im allgemeinen programmgesteuerten Faserzugprüfgeräte derart programiert werden, daß innerhalb der Prüfstrecke nur ein einziger Einzelfaden eingespannt wird. Ohne ein solches Programm läßt sich dieses Problem auch einfach da­ durch lösen, daß die Kraft- und Dehnungswerte bei Prüfungen, in denen die Verbindung von Einzelfäden innerhalb der Prüf­ strecke liegt, sich so stark von den Werten eines Einzelfadens unterscheiden, so daß solche Meßwerte mit Hilfe der Statistik aus­ gesondert werden können. Ebenfalls ist es möglich, mit einfachen Mitteln das Faserzugprüfgerät derart zu modifizieren, daß ein Sensor die Verbindungsstellen zwischen zwei Einzelfäden detek­ tiert, ein entsprechendes Signal an eine Recheneinheit gibt und diese das Faserzugprüfgerät derart steuert, daß innerhalb der Prüfstrecke niemals eine Verbindungsstelle zwischen zwei Einzel­ fäden eingespannt wird.

Mit Hilfe einer speziellen Wanne und Wasserzerstäubungskammer kann erfindungsgemäß auch die Naß-Zugdehnung bzw. die Naß- Reißfestigkeit ermittelt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich der Probendurch­ satz auf mehr als das 10fache steigern.

Die Einzelfäden können miteinander auf unterschiedlichste Weise verbunden werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Einzelfäden mittels eines Lasers aneinander geschweißt werden. Die Laserver­ schweißung sichert eine ausreichend feste Verbindung, ohne daß der Durchmesser der Verbindungsstelle sich sehr von dem Durch­ messer des Einzelfadens unterscheidet. Dadurch läßt sich ein solcher Endlosfaden leichter weiter bearbeiten.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Einzelfäden durch Kleben mit­ einander verbunden werden.

Damit der Endlosfaden sich nicht ineinander verwickelt, wird vor­ geschlagen, daß die miteinander verbundenen Einzelfäden auf einen Aufwickelkörper in dessen Gewindegänge gewickelt werden, bevor die Kraft- und Dehnungswerte bestimmt werden. Dieser Aufwickelkörper dient gleichzeitig als Probenspule im Faserzug­ prüfgerät.

Um überhaupt jede Möglichkeit des sich Verknäulens beim Endlos­ faden auszuschließen, wird vorgeschlagen, daß abwechselnd ein Einzelfaden mit dem Endlosfaden verbunden wird und dieser End­ losfaden auf den Aufwickelkörper gewickelt wird. Nach jedem Ver­ binden eines Einzelfadens mit den schon miteinander verbundenen Einzelfäden wird so der Endlosfaden weiter auf den Aufwickelkör­ per gewickelt. Ein zu starkes Durchhängen des Endlosfadens zwischen dem Aufwickelkörper und der Einrichtung zum Verbinden der Fäden kann damit vermieden werden.

Das Verbinden der Einzelfäden miteinander ohne besondere Hilfs­ mittel erfordert hohe manuelle Geschicklichkeit und auch einen er­ höhten Zeitaufwand. Um das Verbinden der Enden zweier Einzelfä­ den zu erleichtern, wird daher vorgeschlagen, diese Enden in eine Nut eines Halteblocks zu legen und dort durch Unterdruck in ihrer Lage festzulegen. Wenn die Enden der Einzelfäden durch Unterdruck festliegen, können sie problemlos mit Hilfe von Kleb­ stoff oder Laser oder mit anderen Methoden schnell und problem­ los verbunden werden.

Beim klebenden Verbinden der Einzelfäden erwies es sich als vor­ teilhaft, wenn ein Schmelzkleber verwendet wird, da dieser sehr schnell genügend aushärtet, damit der Endlosfaden problemlos auf den Aufwickelkörper gelegt werden kann.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Verbinden von Einzelfäden, insbesondere von Haaren zu einem Endlosfaden.

Hinsichtlich dieses Aspekts der Erfindung liegt hier die Aufgabe darin, eine Vorrichtung zum Verbinden von Einzelfäden, insbe­ sondere von Haaren zu einem Einzelfaden zu schaffen, die ein einfaches und schnelles Verbinden der Einzelfäden ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der genannten Vorrichtung ein Halteblock mit mindestens einer Nut vorgesehen ist, die mindestens ein mit einer Vakuumpumpe ver­ bindbares Luftansaugloch aufweist. Damit lassen sich die Einzel­ fäden in diese Nut einlegen, und beim Einschalten der Vakuum­ pumpe liegen diese Fäden fest genug im Halteblock, um sie mit­ einander zu verbinden. Schwierige manuelle Manipulationen sind hier nicht erforderlich. Vorteilhaft ist dieser Halteblock nicht nur beim klebenden Verbinden, sondern auch beim Laserverschweißen.

Konstruktiv besonders einfach wird die Vorrichtung, wenn die Luftansauglöcher mit einem oder zwei Hauptkanälen in Verbindung stehen, die aus dem Halteblock nach außen geführt sind. So sind nur höchstens zwei Luftansaugstutzen am Halteblock erforderlich.

Um die Verbindungsstelle der Einzelfäden, sei sie durch Kleben oder durch Laserverschweißen hergestellt, zu kühlen, wird vor­ geschlagen, daß der Halteblock aus einem insbesondere gut wärmeleitfähigen Metall besteht.

Wird relativ schnell mit der Vorrichtung gearbeitet, so empfiehlt es sich, daß der Halteblock eine Kühleinrichtung aufweist.

Insbesondere beim klebenden Verbinden der Einzelfäden ist es vorteilhaft, wenn die Nut eine napfförmige Vertiefung aufweist, in welcher der Klebstoff aushärten kann.

Um beim klebenden Verbinden der Einzelfäden den Klebstoff aus der Nut bzw. aus der napfförmigen Vertiefung herauszulösen, wird vorgeschlagen, daß der Halteblock eine die Nut schneidende, aber zu ihr nicht parallele Durchgangsbohrung aufweist, durch die ein innerhalb dieser Bohrung beweglicher und von außen be­ tätigbarer Stift einliegt. Schiebt man nämlich den Stift in Richtung Nut bzw. napfförmige Vertiefung, so wird der ausgehär­ tete Klebstoff aus der Nut bzw. der Vertiefung gelöst.

Einfacher und schneller ist dieses Herauslösen der Klebstoffver­ bindung durch eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung für den Stift erreichbar. In diesem Fall braucht nur ein elektrischer Schalter zum Betätigen dieses Stifts gedrückt zu werden.

Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung besteht vorteilhaft aus einem Elektromagnet. Der Stift wird beim Betätigen des Mag­ neten in diesen hineingezogen, wodurch das Ende des Stiftes sich durch die Durchgangsbohrung im Halteblock bewegt und die Kleb­ stoff-Verbindung der Einzelfäden aus dem Halteblock herauswirft.

Das Arbeiten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird weiter vereinfacht, wenn zusätzlich eine Klebstoff-Auftragungs-Einrich­ tung vorgesehen ist. Diese Einrichtung kann z. B. elektrisch an­ gesteuert werden, so daß nach dem Einlegen der zu verbindenden Enden in die Nut des Halteblockes nur noch ein Signal gegeben werden muß, wodurch Klebstoff die beiden Enden miteinander verbindet und nach einer Zeitverzögerung automatisch die Kleb­ stelle aus der Nut herausgeworfen wird.

Vorteilhaft ist auch, wenn ein mit seiner Längsachse senkrecht zur Nut des Halteblocks angeordneter, drehbarer Aufwickelkörper mit mindestens einem Gewindegang zum Aufnehmen des Endlosfa­ dens vorgesehen ist. Gleichzeitig mit dem Herstellen des Endlos­ fadens kann dieser auf diesen Aufwickelkörper gebracht werden. Dieser Aufwickelkörper kann auch gleichzeitig als Probenspule im Fadenzugprüfgerät verwendet werden.

Zum weiteren Vereinfachen der Arbeit mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ferner vorgeschlagen, daß der Aufwickelkörper entlang seiner Längsachse verschiebbar ist. So ist eine sehr große Länge des Endlosfadens problemlos auf den Aufwickelkörper aufbringbar.

Insbesondere ist vorteilhaft in diesem Fall, wenn der Antrieb für die Drehbewegung des Aufwickelkörpers mit dem Antrieb für die Verschiebebewegung entsprechend der Steigung des Gewindegangs gekoppelt ist. Dadurch kann erreicht werden, daß die Nut des Halteblockes und das zur Aufnahme des Endlosfadens gerade vor­ gesehene Teilstück des Gewindegangs sich in jedem Augenblick fluchtend gegenüber stehen. Das Aufwickeln wird also noch pro­ blemloser.

Besonders einfach wird das Arbeiten mit dieser Vorrichtung und eine besonders große Zeitersparnis wird erzielt, wenn zusätzlich ein Fußschalter zum Betätigen der Antriebe des Aufwickelkörpers und ein Handschalter zum Betätigen des Stiftes des Halteblocks vorgesehen ist. Die manuelle Tätigkeit beschränkt sich dann näm­ lich nur noch darin, die Enden der zu verbindenden Fäden in die Nut des Halteblocks einzulegen und einen Schalter zu betätigen, wodurch nacheinander die Enden der Fäden miteinander verklebt bzw. auf andere Weise verbunden werden, die Verbindungsstelle aus der Nut des Halteblockes herausgeschleudert wird und das fertig verbundene Teilstück auf den Aufwickelkörper gewickelt wird.

In einem Ausführungsbeispiel werden 20 bis 25 cm lange Haar­ stücke mittels eines Schmelzklebers aneinander geklebt. Dieses Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand von Zeichnungen naher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Verbinden von Einzelfäden gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Teilschnitt entlang der Linie A in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 1.

Die linke Seite von Fig. 1 zeigt die Haarspule mit dem Linear­ vorschub, die rechte Seite der Zeichnung stellt den Haaransaug­ block mit der Schmelzkleber-Auftragsvorrichtung dar. In den aus einem Metall, vorzugsweise Aluminium, bestehenden Halteblock (1) ist an der oberen Seite eine Längsnut (2) eingefräst. Sechs Luft­ ansauglöcher (3) sind senkrecht zur Nut (2) und zur oberen Fläche des Halteblocks (1) in die Nut (2) gebohrt, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Diese Luftansauglöcher (3) münden in einen Hauptkanal (4), der parallel zur Nut (2) innerhalb des Halte­ blocks (1) verläuft. An den Hauptkanal (4) ist eine Vakuumlei­ tung (13) angeschlossen, die zu einer Vakuumpumpe führt. Parallel zur Nut (2) und zum Hauptkanal (4) sind weitere Kanäle (14) in den Halteblock (1) gebohrt, von denen einer in Fig. 1 dargestellt ist. Diese Kanäle (14) werden im Betrieb von Kühlwas­ ser durchströmt, damit der die Haarstücke verbindende Schmelz­ klebstoff schneller erkaltet.

In den Halteblock (1) werden von rechts, gesehen von der Fig. 1 aus, 20 bis 25 cm lange Haarstücke eingelegt, so daß jeweils zwei in der Nähe des unteren Endes einer über der Nut (2) ange­ brachten Klebstoff-Auftragungseinrichtung (8) überlappen. An dieser Stelle werden die Haarstücke miteinander verklebt und werden dann weiter nach links auf einen Aufwickelkörper (9) ge­ zogen. Der Aufwickelkörper (9) ist in Fig. 3 deutlicher darge­ stellt. Der aus den einzelnen Haarstücken bestehende Endlosfaden ist in Fig. 1 mit der Bezugszahl 19 bezeichnet, und die die Ein­ zelfäden verbindenden Schmelzklebstofftropfen haben die Bezugs­ zahl 18. Der Aufwickelkörper (9) wird von einem Motor (15) so­ wohl gedreht als auch linear verschoben. Der Motor (15) wird mit einem Fußschalter (11) betätigt.

In Fig. 2 ist die Klebstoff-Auftragungseinrichtung (8) und der Elektromagnet (7) mit Stößel oder Stift (6) deutlicher dargestellt. Die Klebstoff-Auftragungseinrichtung (8) ist anheb- und absenk­ bar, wie durch den Doppelpfeil in den Fig. 1 und 2 angedeu­ tet wird. Diese Einrichtung wird mit Luft beaufschlagt, um heißen Schmelzklebstoff auf die Überlappungsstelle zweier Haarstücke zu drücken.

Innerhalb einer zur Nut (2) senkrechten Durchgangsbohrung (5) liegt ein Stift (6) ein, der von einem Elektromagneten (7) nach oben und nach unten bewegbar ist. Der Elektromagnet (7) wird von einem Handschalter (12) kurzzeitig eingeschaltet. Dieser Handschalter (12) ist als Taster aufgebaut.

Der Stift (6) sprengt den zwei Haarstücke verbindenden Schmelz­ klebstofftropfen nach dessen Erkalten von den Innenflächen der Nut (2) ab, so daß der nun verlängerte Endlosfaden ein Stück weiter auf den Aufwickelkörper (9) gelegt werden kann.

Der Aufwickelkörper (9) wird von einem Linearvorschub (16) be­ wegt, dessen äußerer Balg in Fig. 3 dargestellt ist. Gleichzeitig wird der Aufwickelkörper (9) um seine Längsachse gedreht. Hin­ sichtlich beider Bewegungen wird der Aufwickelkörper (9) vom Motor (15) angetrieben.

Das Verbinden von Einzelhaaren zu einem Endlosfaden geht fol­ gendermaßen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor sich: (Fig. 1) Das Ende (17) des Endlosfadens (19) und ein Ende eines weiteren Haarstücks werden bei leichter Überlappung in die Nut (2) unterhalb der unteren Spitze der Klebstoff-Auftra­ gungseinrichtung (8) gelegt, wobei die Vakuumpumpe läuft und den Hauptkanal (4) unter Unterdruck setzt. Der Endlosfaden (19) und das weitere Haarstück werden durch den Unterdruck und die durch die Luftansauglöcher (3) nachströmende Luft fest innerhalb der Nut (2) gehalten. Die Klebstoff-Auftragungseinrichtung (8) wird betätigt, um einen Tropfen Schmelzklebstoff auf die Enden des Endlosfadens (19) und des weiteren Haarstücks zu applizieren. Der Schmelzklebertropfen erkaltet in einer kleinen napfförmigen Vertiefung innerhalb der Nut (2). Diese kleine napfförmige Ver­ tiefung ist in den Fig. 1 bis 3 nicht dargestellt. Nach dem Erkalten, was durch das durch den Kanal (14) fließende Kühl­ wasser beschleunigt wird, wird der Handschalter (12) betätigt und damit der Elektromagnet (7) kurzzeitig unter Strom gesetzt. Der Stift (6) schnellt nach oben in die Nut (2) hinein und drückt den Schmelzklebertropfen aus der kleinen napfförmigen Vertiefung heraus. Mit dem Fußschalter (11) wird dann der Aufwickelkörper (9) in Bewegung gesetzt, der sich dann sowohl dreht als auch linear verschiebt. Durch Betätigen des Fußschalters (11) wird die Bewegung des Aufwickelkörpers (9) so lange fortgesetzt, bis das neue Ende (17) des Endlosfadens (19) wieder unter der unteren Spitze der Klebstoff-Auftragungseinrichtung (8) liegt. Dann wiederholt sich der Vorgang.

Claims (20)

1. Verfahren zum Bestimmen der bei einachsiger Zugbean­ spruchung auftretenden Kräfte und Längenänderungen von Einzelfäden, insbesondere von Haaren, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einzelfäden zu einem Endlosfaden miteinander verbunden und dann mittels eines das selbsttätige Einführen neuer Fadenabschnitte des Endlosfadens in die Prüfstrecke ermöglichenden Faserzugprüfgerätes die Kraft- und Deh­ nungswerte der Einzelfäden bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfäden mittels eines Lasers aneinander geschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfäden durch Kleben miteinander verbunden werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Einzelfäden auf einen Aufwickelkörper in dessen Gewindegängen gewickelt werden, bevor die Kraft- und Dehnungswerte bestimmt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd ein Einzelfaden mit dem Endlosfaden verbunden wird und dieser Endlosfaden auf den Aufwickelkörper ge­ wickelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Verbinden der Enden zweier Einzel­ fäden diese Enden in eine Nut eines Halteblocks gelegt werden und dort durch Unterdruck in ihrer Lage festgelegt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Schmelzkleber verwendet wird.

8. Vorrichtung zum Verbinden von Einzelfäden, insbesondere von Haaren zu einem Endlosfaden (19), gekennzeichnet durch einen Halteblock (1) mit mindestens einer Nut (2), die min­ destens ein mit einer Vakuumpumpe verbindbares Luftan­ saugloch (3) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit mehreren Luftansaug­ löchern, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansauglöcher (3) mit einem oder zwei Hauptkanälen (4) in Verbindung ste­ hen, die aus dem Halteblock (1) nach außen geführt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Halteblock (1) aus einem insbesondere gut wärmeleitfähigen Metall besteht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteblock (1) eine Kühleinrich­ tung, insbesondere eine Wasserkühlung, aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (2) eine napfförmige Vertiefung aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekenn­ zeichnet durch eine die Nut (2) schneidende, aber zu ihr nicht parallele Durchgangsbohrung (5) im Halteblock (1), durch die ein innerhalb dieser Bohrung (5) beweglicher und von außen betätigbarer Stift (6) einliegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung für den Stift (6).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungseinrichtung ein Elektro­ magnet (7) ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, gekenn­ zeichnet durch eine Klebstoff- Auftragungs-Einrichtung (8).

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, gekenn­ zeichnet durch einen mit seiner Längsachse senkrecht zur Nut (2) des Halteblocks (1) angeordneten, drehbaren Auf­ wickelkörper (9) mit mindestens einem Gewindegang (10) zum Aufnehmen des Endlosfadens (19).

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufwickelkörper (9) längs seiner Längsachse verschieb­ bar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Drehbewegung des Aufwickelkörpers (9) mit dem Antrieb für die Verschiebebewegung entsprechend der Steigung des Gewindegangs (10) gekoppelt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch einen Fußschalter (11) zum Betätigen der Antriebe des Aufwickel­ körpers und einen Handschalter (12) zum Betätigen des Stif­ tes (6) des Halteblocks (1).