DE720390C

DE720390C - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Querfestigkeit von Faserstoffen

Info

Publication number: DE720390C
Application number: DES138643D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Reinhold Stoll
Original assignee: SUEDDEUTSCHE ZELLWOLLE AG; Zellwolle und Kunstseide Ring GmbH
Current assignee: SUEDDEUTSCHE ZELLWOLLE AG; Zellwolle und Kunstseide Ring GmbH
Priority date: 1939-09-17
Filing date: 1939-09-17
Publication date: 1942-05-05
Also published as: CH217807A; FR869244A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Querfestigkeit von Faserstoffen Mit der Weiterentwicklung der künstlichen Fasern und der Schaffung tragfeste Zellwollen ist die Gebrauchstücktigkeitsprüfung, an der Einzelfaser gemessen, zu einer Notwendigkeit geworden.
Es ist allgemein bekannt, daß bei künstlichen Fasern eine Erhöhung der Reißfestigkeit in Richtung der Faserachse nicht immer eine Verbesserung der Tragfähigkeit mit sich bringt. Es hat sich in zahllosen Versuchen immer wieder herausgestellt, daß, obwohl die künstlichen Fasern vielfach Festigkeiten aufweisen, die denjenigen der Baumwolle lebenbürtig sind, die Haltbarkeit der daraus hergestellten Gebrauchsartikel auch in trockenem Zustande weit hinter der der Baumwolle zurücksteht. Eine Prüfung der Rohstoffe mit Hilfe von Tragversuchen gibt zwar ein sehr klares Bild, ist aber in den meisten Fällen viel zu langwierig und ermöglicht auch nicht eine genaue zahlenmäßige Auswertung.
Bei den mechanischen Beanspruchungen eines textilien Flächengebildes lassen sich nun folgende typische Fälle herausstellen, die in Abb. I schematisch dargestellt sind: a) Die vielseitige Kräfteeinwirkung auf das Gewebe, hervorgerufen durch Druck, Stoß, Knickung, Schiebung und Scheuerung, verursacht in den Einzelfasern einen dreidimaensionalen Spannungszustand. b) Die Verformung des Gewebes durch Dehnung in der Richtung der Gewebeebene bzw. die Einwirkung einer einseitigen I(raft in dieser Ebene bewirken ebenfalls einen dreidimensionalen Spannungszustand, der dem bereits beschriebenen ziemlich gleichkommt.
Infolge der Nachgiebigkeit der Gewebestruktur erstrecken sich die Spannungszustände in den meisten Fällen nur auf kurze Faserabschnitte und rufen dort Verformungen hervor, die unter Umständen zur Auflösung führen können. Neben Zug- und Druck spannungen längs der Faserachse treten ganz beträchtliche Querkräfte auf, die ihrerseits wieder Schubspannungen hervorrufen. Es besteht kein Zweifel, daß die Widerstandsfäbigkeit gegen die Querkräfte ein sehr wichtiges Moment für die Qualität eines Faserstoffes ist.
Diese Erkenntnis hat dazu geführt, daß schon von verschiedenen Stellen kombinierte Prüfverfahren versucht wurden, bei welchen die Faserstoffe nicht nur längs der Faserachse, sondern auch quer beansprucht werden sollten. Die entsprechenden Versuchsanordnungen waren jedoch in sämtlichen Fällen bisher so gewählt, daß eine zahlenmäßige Erfassung der Widerstandsfähigkeit gegen Querkräfte und Schubspannungen nicht möglich war.
Es ist ferner nachgewiesen worden, daß es mit der Knotenfestigkeitsprüfung von Einzelfasern ebenfalls nicht möglich ist, die durch Querkräfte und. Schubspannungen hervorgerufenen Faserbeanspruchungen zu prüfen. sondern lediglich ein Material hinsichtlich der Biegungsfähigkeit zu untersuchen. Infolge des anisotropen Aufbaues der Faserstoffe ist es auch nicht möglich, aus dem Verhalten bei Zug- und Druckspannungen längs der Faserachse auf die Querfestigkeit Rückschlüsse zieigen zu können.
Die in Abb. 2 schematisch dargestellte Prüfvorrichtung, welche von der Metallprüfung her bekannt ist, gestattet nan, die Widerstandsfähigkeit vom Faserstoffen gegenüber Beanspruchungen quer zur Faserachse zu prüfen. Die beiden Widerlager A und B können nach Art von Scherwerkzeugen mit beliebiger Kraft K gegen einander verschoben werden, wodurch in der Faser F im Querschnitt a-b vorzugsweise Schubspannungen entstehen, die einen Bruch in dieser Querschnittseb ene a-b herbeiführen können. W ährend bei der Zerreißprüfung von Einzelfasern und auch vdn Gespinsten und Geweben der Bruch durch Zugspannungen in Richtung der Faserachse eintritt, wird bei der leben beschriebenen Beanspruchung der Bruch durch Schubspannungen quer zur Faserachse hervorgerufen. Die Kraft K, die notwendig ist, um diese maximale Schubspannung zu verursachen, kann daher als Querfestigkeit angesprochen werden.
Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen die Abb. 3 und 4. Die Schervorrichtung besteht aus de!m faseraufnehmenden Teil a und der mit einem nach dem System der Pendelwaage arbeitenden Dynamometer verbundenen Schtcrzungeb, die in den Schlitz des Teiles a so fein eingepaßt ist, daß die Toleranz zwischen der Dicke des Teiles b und der Größe des Schlitzes des Teiles a kleiner ist als der Durchmesser der zu prüfenden Faser.
In dem Dynamometer stellt die Scherzunge b die obere Einspannklemme und der Teil @ die untere, abwärts bewegbare Klemme dar. Beim Herabziehen des Teiles a wird nun auf die zwischen a und b liegende Faser F eine zunehmende Querkraft Q (Abb. 4j wirksam, die schließlich zum Bruch der Faser führt. Die Größe der Querkraft Q kann am Ausschlag der Pendelivaage abgelesen werden. Um vergleichbare Werte zu bekommen, ist es vorteilhaft, die Kraft Q auf den Querschnitt der eingespannten Faser bzw. des Faserbüschels zu beziehen und den Wert als spezifische Querkraft q in gjden. anzugeben. Bei der Bestimmung der Querkraft Q muß die Reibung des Teiles b im Teil a berücksichtigt werden.
Nach dieser Methode konnten z. B. für Baumwolle und Zellwolle folgende Werte gefunden werden:

Baum- Zell-

wolle wolle

Spezifische Querfestigkeit q

g/1000 den. 2060 1300

Reißfestigkeit der Faser km 25,4 20,5

Reißfestigkeit des Garnes km II,5 11,0

Die allgemein höhere Gebrauchstücktigkeit der Baumwolle gegenüber Zellwolle ist bekannt. Sie kommt, wie auch aus vorstehender Tabelle zu ersehen ist, durch die Zugfestigkeitsprüfung der Einzelfaser und der Gespinste nicht genügend zum Ausdruck. Dagegen gibt die nach dem eben geschilderten Verfahren bestimmte Querfestigkeit Werte an, die ein zutreffenderes Urteil über die tatsächliche Gebrauchstüchtigkeit der Faserstoffe erlaubt als die Zugfestigkeit.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Verfahren zum Bestimmen der Querfestigkeit von Faserstoffen, gekennzeichnet durch die Anwendung der bei der Metallprüfung bekannten Scherprobe an eier Faser oder einem Faserbiischel.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen faseraufnehmenden Teil (a) und eine mit einem nach dem System der Pendelwaage arbeitenden Dynamometer verbundene Scherzunge (b), die in einem Schlitz des Teiles (a,) so fein eingepaßt ist. daß die Toleranz zwischen der Dicke des Teiles (b) und der Größe des Schlitzes im Teil (a) kleiner ist als der Durchmesser der zu prüfenden Faser.