DE3922823A1 - Geraet zum messen elektrostatischer reibungsaufladespannung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibungsaufladespannung- Meßgerät für das Messen einer durch Reibung verursachten elektrostatischen Spannung zum Erfassen von Auflade- und Entladeeigenschaften einer blattförmigen Probe eines Textil­ erzeugnisses wie Tuch, Strickware oder ungewebtem Stoff bzw. Faservlies oder einer Probe wie Papier, Leder oder Kunst­ harzfilm.

In der letzten Zeit entstand ein schnell ansteigender Bedarf an ladungshemmenden Fasern, die eine durch Reibung oder dergleichen verursachte Elektrisierung verhindern können und die beispielsweise für ladungshemmende Stoffe oder Kleidung bei der Halbleiterherstellung oder für Teppiche verwendet werden, die derart behandelt sind, daß der menschliche Kör­ per gegen elektrostatische Schläge geschützt ist. Da viele Firmen verschiedenerlei Rohmaterialien entsprechend fort­ schreitend anspruchsvolleren Forderungen hinsichtlich der Ladungshemmeigenschaften entwickelt haben, entstand auch ein zunehmender Bedarf an Gerätschaften für die Bewertung der Ladungshemmeigenschaften.

Obwohl im Handel Geräte zum Messen der Eigenschaften hin­ sichtlich der elektrostatischen Reibungsaufladespannung ge­ mäß der japanischen Industrienorm (JIS) L 1094 erhältlich sind, sind diese Geräte hinsichtlich der Genauigkeit und der Wiederholbarkeit unzulänglich. Daher war die Entwicklung eines Geräts zum genauen und einfachen Messen elektrostati­ scher Eigenschaften als außerordentlich wichtig anzusehen.

Als Verfahren zum Verbessern der Genauigkeit und Wiederhol­ barkeit bei der Messung elektrostatischer Spannungen wurden folgende Verfahren vorgeschlagen:

In der JP-PS 38 656/1987 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die elektrostatische Spannung an einer blattförmigen Probe durch Reiben der Probe unter mechanischer Hin- und Herbewegung oder Drehbewegung einer Borstenbürste gemessen wird.

In der JP-PS 11 303/1987 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine blattförmige Probe, die an ihrer Rückseite durch einen Träger abgestützt ist, zum Reiben an ihrer Vorderseite mit einem Reibegegenstand in Andruckberührung gebracht wird und dann auf einer geraden Bahn oder Kurvenbahn zu einem Detektor versetzt wird, mit dem die elektrostatische Spannung an der Probe gemessen werden kann. Das Abstützen der Probe von deren Rückseite her bei dem Reiben ermöglicht eine Verbesserung der Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Mes­ sungen.

In der JP-OS 2 67 658/1987 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die elektrostatische Spannung an einer Probe mit einem der Probe gegenübergesetzten Detektor gemessen wird, wobei nach dem oder zugleich mit dem Beenden des Reibens ein Stützträger von der Probe gelöst wird. Das Lösen des Stütz­ trägers von der Probe ermöglicht es, eine durch eine elek­ trische Ladung des Stützträgers verursachte Einwirkung auf die Messung auszuschalten, wodurch die Meßgenauigkeit ver­ bessert wird.

In der JP-OS 2 87 148/1987 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Textilprobe, die an ihrer Rückseite durch einen Träger abgestützt ist, an ihrer Oberfläche mit einem Reibe­ gegenstand gerieben wird, gleichzeitig mit dem oder nach dem Beenden des Reibens unter Haften an dem Träger bewegt wird, einem elektrostatischen Detektor gegenübergesetzt wird und gleichzeitig mit dem oder nach dem Abschluß der Bewegung von dem Träger gelöst wird, wonach mit dem der Probe gegenüber­ stehenden elektrostatischen Detektor die elektrostatische Spannung gemessen wird.

Bei diesen Verfahren werden alle Proben mittels eines Trä­ gers abgestützt. Es bleiben jedoch noch mancherlei Probleme insofern ungelöst, als das Aufbringen der Probe auf den Träger und das Lösen der Probe von dem Träger schwierig sind und Reihenmessungen an vielen Proben einen hohen Arbeitsauf­ wand erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Messen von elektrostatischen Reibungsaufladespannungen ein Gerät zu schaffen, mit dem elektrostatische Eigenschaften auf genaue und einfache Weise gemessen werden können, insbesondere eine Probe leicht angebracht und abgenommen werden kann und viele Proben auf wirtschaftliche Weise gemessen werden können.

Zur Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Gerät zum Messen elektrostatischer Reibungsaufladespannung derart ge­ staltet, daß auf einem Hauptsockel ein Probentisch angeord­ net ist, der zwischen einer Meßstation und einer Reibesta­ tion hin- und herbewegbar ist, und daß in den Probentisch entnehmbar eine Probenplatte eingesetzt ist, die eine blatt­ förmige Probe in gespanntem Zustand festhält. An der Reibe­ station des Hauptsockels sind ein die Probe von der Rück­ seite her stützender Untersatz und eine Reibeinheit ange­ bracht. Die Reibeinheit weist ein Reibkissen und eine An­ triebseinheit hierfür auf und ist derart ausgebildet, daß mit dem Reibkissen die Oberfläche der von dem Untersatz gestützten Probe gerieben wird. An der Meßstation ist ein elektrostatischer Spannungssensor zum Messen der elektrosta­ tischen Spannung an der geriebenen Probe angebracht. Eine Datenverarbeitungseinheit dient zum Verarbeiten des Signals aus dem elektrostatischen Spannungssensor.

Die eine Probe tragende Probenplatte wird durch das Einset­ zen in den Probentisch von diesem festgehalten. Zum Reiben über eine bestimmte Zeit wird das Rutsch-Reibkissen unter Abstützung der Rückseite der Probe durch den Untersatz mit der Oberfläche der Probe in Gleitberührung gebracht. Danach wird der Probentisch zu der Meßstation versetzt, um mittels des elektrostatischen Spannungssensors die elektrostatische Spannung an der Probe zu messen. Das Signal aus dem Span­ nungssensor wird in der Datenverarbeitungseinheit verarbei­ tet.

Von diesem Reibungsaufladespannung-Meßgerät werden nach dem Anbringen einer Probe an dem Probentisch das Reiben und die elektrostatische Spannungsmessung nahezu ohne menschliche Arbeitskraft ausgeführt, so daß die elektrostatischen Eigen­ schaften der Probe auf genaue und einfache Weise gemessen werden können. Da die Probe von der Probenplatte gehalten ist, die ihrerseits in den Probentisch eingeführt wird, kann im Falle von Messungen an vielen Proben von vornherein eine Vielzahl von die jeweiligen Proben tragenden Probenplatten vorbereitet werden, die für die Messung jeweils aufeinander­ folgend in den Probentisch eingesetzt werden. Infolgedessen können die Messungen auf wirtschaftliche Weise ausgeführt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Außenansicht des Meßgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 und 3 sind perspektivische Ansichten einer Meßeinheit des Geräts bei unterschiedlichen Betriebs­ zuständen.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Probenhalters.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht eines Untersatzes.

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht einer Reibeinheit.

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht eines elektrostatischen Spannungssensors.

Fig. 8 zeigt in Blockdarstellung den allgemei­ nen Aufbau des Geräts.

Fig. 9 zeigt schematisch eine Aufzeichnung eines Kurvenschreibers.

Fig. 10 ist ein Betriebsablaufdiagramm.

Die Fig. 1 zeigt die allgemeine Gestaltung des Meßgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem ein Reibungsaufla­ despannung-Meßgerät 1 eine Meßeinheit 2 zum Aufbringen einer Reibungskraft an einer Probe und zum Messen der elektrosta­ tischen Spannung an der Probe, eine Datenverarbeitungsein­ heit 3 zum Steuern der Funktion der Meßeinheit 2 und zum Aufbereiten der enthaltenen Daten und einen Kur­ venschreiber 4 aufweist.

Die Meßeinheit 2 enthält gemäß Fig. 2 und 3 einen Probenhal­ ter 7 für das Festhalten einer Probe S, einen Untersatz 9, eine Reibeinheit 10 und einen elektrostatischen Spannungs­ sensor 13.

Der Probenhalter 7 hat gemäß Fig. 4 einen verschiebbaren Probentisch 16, in dessen Oberseite eine kreisförmige Öff­ nung i 5 ausgebildet ist, an der die Oberfläche der Probe S freiliegt, und eine Probenplatte 17 zum Anheften oder Ankle­ ben der Probe S, wobei an der Seite des Probentisches 16 eine Öffnung als Einlaßöffnung 19 für das Einführen der Probenplatte 17 ausgebildet ist. Innerhalb des Probentisches 16 sind mit Beinen 22 versehene Andruckplatten 24 angeord­ net, die in bezug auf eine Bodenplatte auf- und abwärts bewegbar sind und die durch die Kraft von Federn 23 die Probenplatte 17 gegen die Unterseite der Deckplatte des Probentisches 16 drücken. Die einlaßseitigen Abschnitte der Andruckplatten 24 sind an der Einlaßöffnung 19 nach vorne unten abgeschrägt. Diese Andruckplatte 24 und die Feder 23 bilden eine Probenplatten-Halteeinheit. In dem Mittenbereich der stufenförmigen Probenplatte 17 ist eine kreisförmige Öffnung 26 derart ausgebildet, daß dann, wenn die Proben­ platte 17 an dem Probentisch 16 festgelegt ist, die Öffnung 26 und die Öffnung 15 im Tisch genau in Deckung sind. Die blattförmige Probe S wird mit einer Befestigungsvorrichtung wie einem Klebestreifen oder dergleichen im gespannten Zu­ stand an der Oberseite der Probenplatte 17 festgelegt. Eine Probe mit geringer Zusammenziehung und geringer Dehnung wie eine Wirkware oder ein Film kann auch dadurch gemessen werden, daß sie mit einem Band direkt auf den Probentisch geklebt wird, ohne daß die Probenplatte 17 verwendet wird. Ferner ist es vorteilhaft, eine Probe mit hoher Zusammenzie­ hung und hoher Dehnung wie eine Strickware mittels einer Vielzahl von Stiften festzulegen, ohne einen Klebestreifen oder dergleichen zu verwenden.

An dem Vorderrand des Probentisches 16 ist gemäß Fig. 2 einstückig ein Fußteil ausgebildet, der lose mit einer in einem schachtelförmigen Hauptsockel 30 gebildeten Nut 32 in Eingriff steht und an dem Rollen 33 angebracht sind. Die Rollen 33 sind derart gestaltet, daß sie bei der Bewegung des Probentisches 16 auf einer Schiene 34 abrollen, die in dem Bereich direkt unterhalb der Nut 32 angebracht ist. Ferner ist an dem abliegenden Rand des Probentisches 16 eine sich horizontal erstreckende Führung 36 derart angebracht, daß der Rand auf einer Schiene 40 innerhalb einer Nut 39 eines hochgezogenen Teils 37 gleitet, das an dem Hauptsockel 30 angebracht ist.

An den beiden Enden der Vorderseite des hochgezogenen Teils 37 sind drehbar Seilscheiben 42 und 42′ angebracht, über die ein Drahtseil 43 gelegt ist. Das Drahtseil 43 ist an einem Rand des Probentisches 16 befestigt. Die Seilscheibe 42 ist an einem Ende an der Drehwelle eines Schrittmotors 45 befe­ stigt und wird durch die Normaldrehung bzw. Gegendrehung des Schrittmotors 45 gedreht, um dadurch das Drahtseil 43 zu bewegen. Durch die Bewegung des Drahtseils 43 wird der Probentisch 16 längs der Nuten 32 und 39 stoßfrei zwischen einer Meßstation A und einer Reibestation B vor- und zurück­ bewegt. An den Schrittmotor 45 ist ein Drehmelder 47 zum Erfassen des Drehungsausmaßes des Schrittmotors 45 angebaut. Der Schrittmotor 45 und der Drehmelder 47 für das Erfassen der Motordrehbewegung sind an die (in Fig. 1 gezeigte) Datenverarbeitungseinheit 3 angeschlossen, die auch als Steuereinheit dient.

Der Untersatz 9, dessen Oberseite eine glatte Holzfläche ist, ist gemäß Fig. 5 zylinderförmig und wird von einer Stange 53 getragen, die mit einem Kern 52 eines Solenoids 50 verbunden ist. Der Kern 52 wird durch eine Feder 55 ständig nach unten gezogen und bei der Erregung des Solenoids 50 nach oben bewegt, so daß der Untersatz 9 entsprechend dieser Bewegung aufwärts bzw. abwärts bewegt wird. Die Lage der Oberseite des Untersatzes 9 ist derart eingestellt, daß bei abgesenkter Stellung des Untersatzes 9 die Oberseite unter­ halb der in den Probentisch 16 eingesetzten Probe S liegt, während bei der durch das Erregen des Solenoids 50 hervorge­ rufenen angehobenen Stellung des Untersatzes die Oberseite mit der Rückseite bzw. Unterseite der Probe S in Berührung ist. Das Solenoid 50 ist gleichfalls an die Datenverarbei­ tungseinheit 3 angeschlossen.

Die Reibeinheit 10 ist gemäß Fig. 6 mit einem Kurbelmecha­ nismus, in dem ein Stift 59 exzentrisch an einem Drehteller 57 angebracht ist, und mit einem Schwenkarm 62 mit einem Schlitz 60 ausgestattet, mit dem der Stift des Kurbelmecha­ nismus in Gleiteingriff steht, während an dem Fußpunktbe­ reich des Schwenkarms 62 einstückig ein Zylinder 63 ange­ setzt ist. Der Zylinder 63 ist drehbar an einer Lagerachse 64 gelagert und das obere Ende des Zylinders 63 wird durch eine Schraubenfeder 65 nach unten gedrückt, die um die Lagerachse 64 gelegt ist. Die Stärke der Andruckkraft der Schraubenfeder 65 kann auf geeignete Weise mittels einer Mutter 66 eingestellt werden, die auf ein Gewinde 64 a am oberen Teil der Lagerachse 64 aufgeschraubt ist.

An der Unterseite des Schwenkarms 62 ist ein Vorsprung 69 ausgebildet, der an seinem Ende eine Schrägfläche 69 a hat, so daß eine an dem Drehteller 57 angebrachte Rolle 70 den Vorsprung 69 bei einer bestimmten Stellung des Drehtellers 57 nach oben stößt. D.h., der Schwenkarm 62 wird durch den Kurbelmechanismus mit der Drehung des Drehtisches 57 in der Richtung eines Pfeils Y verschwenkt, wobei die Rolle 70 bei der Bewegung des Schwenkarms in Richtung eines Pfeils X von dem Vorsprung 69 wegkommt, so daß der Schwenkarm 62 durch die Schraubenfeder 65 nach unten gedrückt wird. Wenn sich der Drehtisch entgegengesetzt zur X-Richtung bewegt, wird der Schwenkarm 62 durch die Rolle 70 angehoben. Wenn der Schwenkarm 62 angehoben wird, wird ein am Ende des Arms angebrachtes Reibkissen 11 von der Probenoberfläche abgeho­ ben, während bei dem Senken des Schwenkarms 62 das Reibkis­ sen 11 mit der Probenoberfläche in Berührung kommt. Infolge­ dessen wird von dem Reibkissen die Probenoberfläche nur bei der Bewegung in X-Richtung gerieben, während das Kissen bei der Rückbewegung in Gegenrichtung von der Probenoberfläche abgehoben ist. Auf diese Weise wird das Reiben nur dann vorgenommen, wenn sich das Kissen in einer Richtung bewegt, so daß selbst an dünnen Stoffen oder Wirkwaren eine nur geringe Faltenbildung oder Auflockerung entsteht. Infolge­ dessen wird der Abstand von dem Sensor bei der Messung konstant, was das Erreichen einer gleichmäßigen Meßgenauig­ keit ermöglicht. Das Rutsch-Reibkissen 11, das die Form eines Tafelschwamms hat, ist derart ausgebildet, daß 5 bis 10 Gramm von absorbierender Baumwolle in einen rechteckigen Rahmen eingefügt sind, der mit einem gereinigten Baumwoll­ tuch oder Wolle überdeckt wird, wonach der überdeckte Rahmen mit einem Gummiband oder einem Klebestreifen festgelegt wird. Das Reibkissen 11 ist an einem stufenförmigen Ende 72 des Schwenkarms 62 mit Schrauben 73 befestigt. Das Anbringen und Abnehmen des Reibkissens ist auf einfache Weise ausführ­ bar.

An einer Drehachse 75 des Drehtellers 57 ist ein Kegelrad befestigt, das mit einem Kegelrad 79 eines Schrittmotors 80 kämmt. An den Schrittmotor 80 ist ebenfalls ein Drehmelder 77 angebaut, die zusammen an die in Fig. 1 gezeigte Daten- Verarbeitungseinheit 3 angeschlossen sind.

Der elektrostatische Spannungssensor 13 gemäß den Fig. 1 und 2 ist an das Ende eines Trägerkastens 83 derart angebaut, daß der Sensor dann, wenn der Probentisch 16 in die Meßsta­ tion A gebracht ist, direkt oberhalb der Probe steht. Der Trägerkasten 83 ist an eine Säule 82 angebaut, die an dem hochstehenden Teil 37 des Hauptsockels 30 angebracht ist. Der elektrostatische Spannungssensor 13, der ein Drehsektor- Sensor ist, hat als Sensorelektrode eine Sektor-Meßplatte 90 zur elektrostatischen Induktion und eine Abschirmplatte 91, die die gleiche Form wie die Meßplatte hat, wobei die beiden gemäß Fig. 7 voneinander nach oben und unten beabstandet sind. Die oben angeordnete Meßplatte 90 ist durch einen Arm 92 festgehalten, während die an der Unterseite angeordnete Abschirmplatte 91 mit einer Drehwelle 95 eines bürstenlosen Motors 94 verbunden ist. Die Drehwelle 95 des Motors 94 ist berührungslos in eine Öffnung 96 eingesetzt, die in dem Mittenbereich der Meßplatte 90 für die elektrostatische Induktion ausgebildet ist. An dem oberen Ende der Drehwelle 95 des Motors 94 ist ein konischer Drehlagerabschnitt 97 ausgebildet, an den die Spitze einer aus einem leitenden Material gebildeten Nadel 99 stößt. Die Nadel 99 wird durch eine leitende Federplatte 100 nach unten gedrückt, die über einen Leitungsdraht 101 mit Masse verbunden bzw. geerdet ist. Sobald der Motor dreht, wenn die mit statischer Elek­ trizität geladene Probe S in die Stellung direkt unterhalb des elektrostatischen Spannungssensors 13 gebracht ist, wird die Abschirmplatte 91 in Umlauf versetzt, so daß die Meß­ platte 90, die von oben gesehen die gleiche Form wie die Abschirmplatte 91 hat, in Abhängigkeit von der Ladung der darunter gelegenen Probe elektrisch induziert wird. Infolge­ dessen wird eine elektrostatische Spannung als der Span­ nungshöhe entsprechender Wechselstrom abgenommen, der durch einen in Fig. 8 gezeigten Vorverstärker 121 verstärkt der Datenverarbeitungseinheit 3 zugeführt wird.

In einem Lager wie einem reibungsarmen Lager wird bei der Drehung der Lagerwelle auf der Oberfläche beispielsweise eines reibungsfreien Elements wie einer Kugel oder einer Walze ein Ölfilm erzeugt, über den das reibungsfreie Element abrollt. Infolgedessen entsteht zwischen der Welle und der Lageraußenseite ein hoher elektrischer Widerstand, so daß die Abschirmplatte 91 ein Potential annimmt, da die umlau­ fende Abschirmplatte 91 nicht vollständig geerdet ist. Fer­ ner ändert sich der hohe Widerstand zwischen der Welle und der Lageraußenseite mit dem Umlauf der Welle, wodurch sich das Potential an der Welle ändert, was an der Meßplatte 90 für die elektrostatische Induktion ein Störsignal hervor­ ruft. Da die Möglichkeit besteht, daß durch diesen Effekt die Meßgenauigkeit verringert ist, wird bei diesem Gerät die Drehwelle 95 des Motors 94 über die Nadel 99 geerdet, so daß kein Meßfehler aus diesem Grund auftritt.

In dem Bereich direkt unterhalb des elektrostatischen Span­ nungssensors 13 ist gemäß Fig. 3 eine auf- und abwärts bewegbare scheibenförmige Eichelektrode 110 mit der gleichen Form wie die Öffnung 15 des Probentisches 16 angebracht. Die Eichelektrode 110 ist mit einer Hochspannungsquelle 133 (Fig. 8) zum Eichen verbunden, die zum Anlegen einer be­ stimmten elektrostatischen Spannung ausgelegt ist, und nor­ malerweise auf die Höhe der Oberseite des Hauptsockels 30 zurückgezogen; durch Betätigen eines Elektrodenanhebehebels 111 kann die Elektrode auf eine bestimmte Höhe nahe dem elektrostatischen Spannungssensor 13 angehoben werden. Die Eichelektrode 110 ermöglicht das Eichen der Empfindlichkeit des elektrostatischen Spannungssensors 13.

Die Datenverarbeitungseinheit 3 ist gemäß der Darstellung in Fig. 8 gestaltet. D.h., sowohl das Synchronisiersignal von dem Motor 94 des Spannungssensors 13 als auch das analoge Signal für die elektrostatische Spannung aus dem Vorverstär­ ker 121 werden einem Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler 125 zugeführt, der eine Detektorschaltung 120 zum Erfassen des Motorsynchronisiersignals, einen Hauptverstärker 122 und einen Einzelbaustein-Mikrocomputer 123 enthält; das digitale Signal aus dem A/D-Wandler 125 wird einem Rechner (Computer) 126 zugeführt. In dem Rechner 126 werden die Rechenvorgänge an den Meßdaten ausgeführt, wonach die Ergebnisse einem Anzeigeteil 127 und dem Kurvenschreiber 4 zugeführt werden.

Ferner ist an den Rechner 126 ein Relaissteuerteil 130 für den Antrieb des Schrittmotors 45, des Solenoids 50 und des Schrittmotors 80 der Meßeinheit 2 sowie eine Einstellschal­ tergruppe 131 angeschlossen, so daß sowohl die Steuerung der ganzen Gerätefunktion als auch die Einstellung des Meßbedin­ gungen ausgeführt werden. Ferner ist die vorangehend genann­ te Eichelektrode 110 mit der Eichungs-Hochspannungsquelle 133 verbunden. In der Fig. 8 ist mit 135 eine an das Wech­ selstromnetz anschließbare Stromversorgungsschaltung be­ zeichnet, die eine Gleichspannung abgibt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 9 werden von dem Kurvenschrei­ ber 4 die zeitabhängigen Änderungen der elektrostatischen Spannung an der Probe in grafischer Darstellung aufgezeich­ net und auch oberhalb jeder grafischen Darstellung die je­ weiligen Spitzenspannungen in einer Einzelmessung an Auf­ zeichnungsstellen 140 aufgezeichnet, z.B. als -3,42 kV. In der Fig. 9 ist auf der Ordinatenachse die elektrostatische Spannung aufgetragen, während auf der Abszissenachse die Zeit (in Sekunden oder Minuten) aufgetragen ist. Durch den Kurvenschreiber 4 wird entsprechend den eingestellten Bedin­ gungen auch die Koordinatenskala auf einem Aufzeichnungspa­ pier P aufgezeichnet. Nachdem für eine einzelne Probe eine vorgewählte Anzahl (von beispielsweise 5) Messungen ausge­ führt worden ist, werden auch statistisch aufgearbeitete Ergebnisse in einer Spalte 141 an der rechten Seite der grafischen Darstellung in bezug auf den Mittelwert und das Ausmaß der Schwankung des Spitzenwerts, den Mittelwert und das Ausmaß der Schwankung der elektrostatischen Spannung nach dem Ablauf einer ersten gewählten Zeit (von beispiels­ weise 10 Sekunden) vom Beginn der Messung an, den Mittelwert und das Ausmaß der Schwankung der elektrostatischen Spannung nach dem Ablauf einer zweiten gewählten Zeit (von beispiels­ weise 30 Sekunden), nötigenfalls den Mittelwert und das Ausmaß der Änderung der elektrostatischen Spannung nach dem Ablauf einer weiteren n-ten gewählten Zeit sowie den Mittel­ wert und das Ausmaß der elektrostatischen Halbzeit-Spannung aufgezeichnet werden. Auf diese Weise werden die Meßdaten statistisch aufbereitet und zugleich angezeigt, wodurch eine in der Praxis sehr zweckdienliche Einrichtung geschaffen ist.

Das Aufzeichnen der jeweiligen Meßdaten mittels des Kurven­ schreibers 4 erfolgt durch das Abfragen der Daten zu einem jeweils bestimmten Zeitpunkt und durch das Auftreten dersel­ ben auf dem Aufzeichnungspapier. Gemäß der Darstellung in Fig. 9 ändert sich jedoch die elektrostatische Spannung unmittelbar nach dem Beginn der Aufzeichnung sehr schnell innerhalb einer bestimmten Zeit (von beispielsweise 10 Se­ kunden) vom Beginn an, so daß der Abfragezeitabstand des Kurvenschreibers gegenüber demjenigen für die nachfolgende Zeit (beispielsweise auf die Hälfte) verkürzt wird. Dies ermöglicht eine zufriedenstellende Anpassung an eine schnel­ le Änderung der Daten und das Aufzeichnen einer hochgenauen grafischen Darstellung.

Nachstehend wird anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 10, das einen Meßvorgang veranschaulicht, das Verfahren zur Anwen­ dung des Meßgeräts 1 für die Messung der elektrostatischen Reibungsaufladespannung erläutert.

Zunächst wird eine annähernd rechteckig zugeschnittene Probe auf die Probenplatte 17 derart aufgelegt, daß sie die Öff­ nung 26 überdeckt, und mit einem Klebestreifen festgelegt. Dabei wird die Probe derart festgelegt, daß an ihrer Ober­ fläche keine Falten entstehen. Dann wird die mit der Probe versehene Probenplatte 17 in die Einlaßöffnung 19 des Pro­ bentisches 16 eingeführt und voll in diese hineingedrückt, so daß die beiden Öffnungen 15 und 26 einander überlappen.

Nachdem festgestellt wurde, daß die Stromversorgung der Meßeinheit 2 ausgeschaltet ist, wird die Stromversorgung der Datenverarbeitungseinheit 3 und des Kurvenschreibers 4 ein­ geschaltet und für das Ausführen eines nachfolgenden Vor­ gangs abgewartet, bis ein Summer 150 ertönt. Da der Summer meldet, daß die Vorbereitung des Kurvenschreibers 4 abge­ schlossen ist, wird bei dem Ertönen des Summers der Schalter für die Meßeinheit 2 eingeschaltet. Danach werden selektiv die jeweiligen Schalter der Einstellschaltergruppe betätigt, z.B. ein Schalter für das Einstellen des Spannungsbereichs, ein Schalter für das Einstellen der Anzahl der Messungen und ein Schalter für das Einstellen der Meßzeit. Obwohl für das Eichen ein Eichschalter für das Ausführen eines nachfolgend genannten Eichvorgangs betätigt werden könnte, ist normaler­ weise die Eichung nicht erforderlich.

Nach den vorstehend genannten Einstellungen wird von dem Kurvenschreiber 4 die Diagrammskala für die X-Achse und die Y-Achse auf dem Aufzeichnungspapier P aufgezeichnet. Wenn die Meßeinheit 2 mit der eingesetzten Probe S eingeschaltet wird, wird der Probentisch 16 zu der Reibestation B ver­ setzt, wonach der Untersatz 9 zur Abstützung der Unterseite der Probe angehoben wird und mit dem Reibkissen 11 der Reibeinheit 10 die Rutschreibung in nur einer Richtung in einer vorbestimmten Anzahl (von beispielsweise 12) Reibevor­ gängen ausgeführt wird. Nach dem Beenden des Reibens wird der Untersatz 9 abgesenkt und der Probentisch 16 zu der Meßstation A zurückgebracht, so daß mittels des Spannungs­ sensors 13 die elektrostatische Spannung an der Probe erfaßt wird. Das Meßsignal wird durch die Datenverarbeitungseinheit 3 aufbereitet und mittels des Kurvenschreibers 4 aufgezeich­ net. Nachdem dieser Vorgang in einer gewählten Anzahl (von beispielsweise 5) ausgeführt worden ist, werden die erhalte­ nen statistischen Werte ausgedruckt. Nach einer vorbestimm­ ten Anzahl von Messungen an einer einzelnen Probe werden die gleichen Messungen an einer anderen Probe ausgeführt.

Nachstehend wird das Verfahren zum Eichen des elektrostati­ schen Spannungssensors 13 beschrieben. Zunächst wird die Probenplatte 17 aus dem an der Meßstation A stehenden Pro­ bentisch 16 entnommen und durch das Hochziehen des Elektro­ denanhebehebels 111 die Eichelektrode 110 bis zu der Lage der Öffnung 15 angehoben. Bei diesem Zustand wird zur Mes­ sung mit dem elektrostatischen Spannungssensor 13 an die Eichelektrode 110 eine bestimmte Eichspannung (von bei­ spielsweise 15 kV) angelegt. Die Meßergebnisse werden zwar mittels des Kurvenschreibers 4 aufgezeichnet, jedoch wird der Wert durch eine Empfindlichkeitseinstellung nachgeeicht, wenn er von einer Sollspannung abweicht.

Obgleich bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als elek­ trostatischer Spannungssensor 13 ein Drehsektor-Sensor ver­ wendet wird, kann gleichermaßen ein Vibrationsblatt-Sensor oder ein Sensor mit einem mechanischen oder elektrischen Zerhacker verwendet werden.

Es wird ein Meßgerät zum Messen von elektrostatischen Rei­ bungsaufladespannungen angegeben, das ein Gerät für das Messen der Aufladungs- und Entladungseigenschaften von blattförmigen Proben wie Textilwaren oder Filmen darstellt, die in aufgespanntem Zustand von einer Probenplatte festge­ halten werden. Ein Probentisch für das entnehmbare Festhal­ ten der Probenplatte ist an einem Hauptsockel hin- und her­ bewegbar, an dem eine Reibeinheit mit einem Reibkissen und einer Antriebseinheit hierfür, ein Untersatz und ein elek­ trostatischer Spannungssensor angebracht sind. Die von der Probenplatte an dem Probentisch festgehaltene Probe wird mittels des Reibkissens gerieben, wobei die Probe von der Rückseite her durch den Untersatz abgestützt wird, wonach nach beendigtem Reiben der Probentisch zu einer Meßstation versetzt wird. An dieser Stelle wird mittels des elektrosta­ tischen Spannungssensors die elektrostatische Spannung an der Probe gemessen und das Meßsignal wird mittels einer Datenverarbeitungseinheit verarbeitet.

Claims (8)

1. Gerät zum Messen elektrostatischer Reibungsaufladespan­ nung, gekennzeichnet durch einen Hauptsockel (30), einen an den Hauptsockel angebauten Probentisch (16), der zwischen einer Meßstation (A) und einer Reibestation (B) hin- und herbewegbar ist, eine entnehmbar in den Probentisch einge­ setzte Probenplatte (17) zum Festhalten einer blattförmigen Probe (S) in aufgespanntem Zustand, einen an der Reibesta­ tion des Hauptsockels angebrachten Untersatz (9) zum Stützen der Probe von deren Rückseite her, eine Reibeinheit (10) mit einem Reibkissen (11) und einer Antriebseinheit (57 bis 80) hierfür zum Reiben der Oberfläche der von dem Untersatz gestützten Probe mit dem Reibkissen, einen an der Meßstation angebrachten elektrostatischen Spannungssensor (13) zum Messen der elektrostatischen Spannung der geriebenen Probe und eine Datenverarbeitungseinheit (3) zum Verarbeiten des Signals aus dem Spannungssensor.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Probentisch (16) eine Deckplatte mit einer Öffnung (15) zum Freilegen einer Probe und eine Probenplattehalteeinheit (23, 24) zum Festhalten der Probenplatte (17) durch federndes Andrücken der Probenplatte gegen die Rückseite der Deckplat­ te aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Untersatz (9) auf- und abwärts bewegbar ist und durch die Aufwärtsbewegung bei dem Reiben die Rückseite der Probe (S) stützt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Eichelektrode (110) zum Eichen der Empfindlich­ keit des elektrostatischen Spannungssensors (13).

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der elektrostatische Spannungssensor (13) ein Drehsektorsensor mit einer Meßplatte (90) und einer Ab­ schirmplatte (91) ist, die näher an der Probe (S) angeordnet ist als die Meßplatte und die drehend angetrieben ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Nadel (99) mit ihrer Spitze mit der Stirnfläche der Drehwelle (95) eines Motors (94) für den Antrieb der Ab­ schirmplatte (91) des elektrostatischen Spannungssensors (13) in Berührung ist und eine mit einer Erdungsvorrichtung (101) verbundene leitende Federplatte (100) die Nadel gegen die Drehwelle andrückt.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Reibkissen (11) durch die Antriebseinheit (57 bis 80) hierfür auf einer bestimmten Bahn umlaufend schwenkbar und in Berührung mit der Oberfläche der Probe (S) in einer Richtung verschiebbar ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Datenverarbeitungseinheit (3) eine arith­ metische Recheneinrichtung (126) zum statistischen Aufberei­ ten der Ergebnisse einer Vielzahl von Messungen und zu deren Anzeige enthält.