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Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Scheuerfestigkeit von textilen
Flächengebilden, Folien, Papier und ähnlichen Stoffen
Zur 1 Prüfung der Abnutzungsfestigkeit
von texteilen Flächengebilden, Folien. Papier und ähnlichen Stoffen durch Scheuerbeanspruchungen
sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen und bekannt geworden.
Die zur Zeit bekannten Geräte lassen sich unterteilen in Längs-.
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Flach- und Rundscheuerungsgeräte.
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Die Lägsscheuergeräte liesitzen den Nachteil. daß die hierbei zur
Anwendung kommende einseitige Scheuerbeanspruchung mit der praktische Scheuerbeanspruchung
der Gewebe nicht übereinstimmt und daß für die Prüfung besondere Gwebestreifen hergerichtet
werden müssen. Auch ist die Wiederholbarkeit der Prüfungsergebnisse mit den Längsscheuergeräten
sehr mangelhaft. was auf die ungeliche Apannungsverteilung im Prüfstrefen zurückgeführt
werden kann.
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Um die Stoffspannung, die einen weseptlichen Einfluß auf die Scheuerfestigkeit
bestizt. konstant zu halten. wird bei einem bekannten Flachscheuergerät die Stoffprobe
auf einer rechtektige platte in der Längs- und Querrichtung durch anhängende Gewichte
vorgespanng. Dadurch wurde zwar in Verbindung mit einer Scheuerbewegung. die gleichzeitig
nach zwei Hauptrichtungen erfolgt, eine Scheuerwirkung erzielt, die über die Prüffläche
gleichmäßig verteilt ist. Da jedoch die Auswertung nach Aussehen. Gewichts- und
Festigkeitsverlust
erfolgen muß. weil nicht bis zu einem genau teststellbaren
Abnutzungsgrad geprüft werden kann, hat sich dieses Gerät nicht durchsetzen können.
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Am häufigsten wird heute ein Rundscheuergerät verwendet, bei dem
eine kreisrunde Stoffprobe über einen kegelförmig ausgebildeten Spaniikopf aufgespannt
wird, der eine Taumelbewegung ausführt, wobei stets eine Mantellinie des Regels
an einer dem Prüfling gegenüberliegenden, mit bestimmtem Druck einstellbaren Reibfläche
in derselben Drehrichtung scheuert. Durch diese Art der Scheuerung erreicht man
zwar eine ziemlich gleichmäßige. Abscheuerung der gesamten Oberfläche der Stoffprobe.
dennoch stehen die Prüfungsergebnisse vielfach in einem Widerspruch zu den durch
Tragversuche ermittelten Abnutzungseverten, was auf folgende Eigenarten dieser Vorrichtung
zurückgeführt werden muß: Die Spannung der Stoffprobe wird durch eine mehr oder
weniger starke Auswöllbung des Gewebes durch den Spannkegel hervorgerufen.
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Infolge der Verformbarkeit der Gewebe verändert sich jedoch selbst
bei gleicher Auswölbung. (1. h. konstanter Dehnung, während des Scheuervorganges
die Stoffspannung. Da aber bekanntlich die Stoffspannung einen wesentlichen Einfluß
auf das Durchscheuern besitzt, wird durch diese Veränderlichkeit der Stoffspannung
bei dem bekannten Rundscheuergerät das Scheuerergehnis in unkontrollierharen Grenzen
beeinflußt. Dieser Nachteil ist ebenfalls schon bekanntgeworden. Zu seiner Behebung
wurde ein Einspannkopf vorgeschlagen, bei dem die Stoffprobe auf einer Gummimembran
ruht, die durch aufpumpen mit Luft auf einen bestimmten, mit Steckmanometer nachprüfbaren
Innendruck gebracht wird und somit ein definiertes elastisches Luftkissen bildet.
Im Falle einer Dehnung des Gewebes während der Scheuerbeanspruchung. mit der immer
gerechnet werden muß, treten bei der vorgeschlagenen Anordnung ebenfalls Spannungsänderungen
auf., die somit zu einer Veränderung der Scheuerfestigkeit führen.
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Ein weiterer grundsätzlicher Nachteil des bekannten Rundscheuergerätes
ist es, daß die Scheuerung immer in derselben Richtung erfolgt bzw. daß erst nach
einer größeren Scheuertourenanzahl. z.
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100 oder 200, die Drehrichtung geändert wird.
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Dadurch werden die Fasern nach einer Seite hin gestrichen, während
bei der praktischen Abnutzung die Zerstörung der textilen Flächengehilde vor allem
durch die Hinundherscheuerung der Fasern erfolgt.
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Die Nachteile der bekannten Scheuerverfahren und Geräte treten bei
dem im folgenden beschriebenen Verfahren und den zur Durchführung des Verfahrens
vorgeschlagenen Vorrichtungen nicht auf.
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Das neue Verfahren besteht im wesentlichen darin. daß eine kreisende
Stoffprobe mittels das oder Flüssigkeitsdruck durch Zwischenschalten einer Kautschukmembran
während des Prüfvorgangs unter konstanter Spaiiiinng gehalten und durch eine auf
den Stoff mit konstantem Druck aufliegende Scheuerfläche einer hiii uiitl her gehenden
Scheuerung unterworfen wird, wobei die Aufspannvorrichtung mit der Stoffprobe während
der hin und her gehenden Scheuerbewegungen gleichzeitig eine stufenweise oder gleichmäßig
langsame Drehbewegung ausführen kann.
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Die neuartige Stoffaufspannung in in Verbindung mit der hin und her
gehenden Scheuerbeanspruchung und der langsamen Stufeweisen oder gleichmäßigen Drehung
der Stoffprobe ermöglichen es. genau definierhare Zerstörungsformen Festzustellen.
wie z. B. das Fadenscheindigwerden. die Druchscheuerung des Fadensystems und die
Durchscheuerung bis zu einer bestimmten L ochgröde. und sehr gut reproduzierbare
1 Prüfungsergenisse zu erhalten.
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In Fig. 1 ist die Wirkungsweies des Prufverfahrens schematisch dargestellt.
In den Aufspannkopf a ist die kreisrunde Stoffprobe b unter Zwischenschaltung einer
Gummimembran c eingespannt. Durch die Hohlachse d erfährt die Gummimembran c und
der zu prüfende Stoff b durch die Druckleitung c eine Answöllbung. I)ie Spannung
der Stoffprobe kann dabei durch das Reduzierventil j in beliebigen Grenzen reguliert
und während des Prüfvorgangs konstant gehalten werden. I»er Stoffprobe gegenülier
befindet sich eine Scheuerfläche g, die mit dem Scheuerpapier 1 belegt ist und die
eine horizontale hin und her gehende Bewegung ausführt. 1 )ie Scheuerbewegung ist
in der Fig. 1 durch die Endpunkte 1 und 2 gekennzeichnet. Der Auflagedruck ; der
Scheuerfläche g auf die gespannte Stoffprobe b kann durhc Auflegen von Gewichten
i variiert werden. Die .tnordnung der Scheuerfläche g ist so daß während des Prüfvorgangs
der Druck konstant bleibt. \us dem Verhältnis des Druckes der Scheuerfläche zu der
Spannung der Stoffprobe ergibt sich eine Abflachung der Stoffprobe in der .\usdehnung
3 bis 4.
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Die Durchscheuergung der Probe erfolgt in der Ausdehnung dieser Ahflachung.
Zur Vergleichmäßigung der Scheuerbeanspruchung und zur Gewährleistung einer genauen
und gleichmäßigen 1 Durchscheuerung ist es zweckmäßig, den Aufspannkopf a eine stufenweise
oder gleichmäßig langsame Drehbeweegung ausführen zu lassen.
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Da das Scheuerergebnis sehr stark von der St<ifi'-spannung abhängig
ist. ist es ans prüftechnischen Gründen erforderlich. die Prüfanordnungen so einzurichten,
daß mit verschiedenen rücken gearbeitet werden kann. Dies erfolgt. wie in Fig. l
abgebildet. bei Anwendung von uft- oder Flüssigkeitsdruck am besten durch e;n Reduzierventil,
Um die Spannung während des Prüfvorgangs alisolut konstant zu halten, was für die
Wiederholbarkeit der Ergehnisse von entscheidendem Einfluß ist. kann noch zusätzlich
ein Kontaktmanometer ei eingeschaltet werden, das über ein elektromagnetisch betätigtes
Steuerventil den Druck in der 1 leitung e und in den Aufspannkopf a regelt.
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Bei der Prüfung mit Flüssigkeitsdruck wird am besten eine in der
Höhe verschiebbar angeordnete Marriottsche Flasche butzt. Bei dichteren Stoffen
kann diese Anordnung mit Flussigkeitsdruck unter Weglassung der Gummimembran c e
sehr gut zur
Prüfung der Naß scheuerfestigkei t verwendet werden.
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Da während des Scheuervorgangs das auf der Scheuerfläche g aufgespannte
Scheuerpapier/z ebenfalls eine Abnutzung erfährt, die unter Umständen das Prüfungsergebnis
beeinflußt, kann auch eine Anordnung gewählt werden, bei der die Scheuerfläche g
so ausgebildet ist, daß sie an beiden Seiten zwei Rollen trägt, die das Scheuerpapier
aufnehmen, wobei durch die hin und her gehende Scheuerbewegung gleichzeitig eine
langsame Weiterschaltung des Scheuerpapiers betätigt wird.
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Um die Beendigung des Prüfvorgangs genau festzustellen und die Feststellung
der Durchscheuerung der Probe von der visuellen Beurteilung unabhängig zu machen,
kann eine selbsttätige Ausschaltung angebracht werden, und zwar dergestalt, daß
die Gummimembran mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen und ebenso das
Scheuerpapier ganz oder stellenweise leitfähig gemacht wird. Die Scheuerfläche g
und der Aufspannkopf a sind gegeneinander zu isolieren, so daß zu Beginn der Scheuerung
die beiden Vorrichtungsteile durch die Stoffprobe b elektrisch voneinander getrennt
sind. Bei Durchscheuerung der Probe tritt nun ein Kontakt ein, der dazu benutzt
werden kann, um über ein Relais die Beendigung des Prüfvorgangs herbeizuführen und
anzuzeigen. Es ist auch möglich, die Gummimembran in der Mitte mit einer kleinen
Öffnung zu versehen, die durch ein dünnes, lose daraufliegendes oder nur einseitig
angeklebtes Gummiplättchen abgedeckt ist. Solange dieses Gummiplättchen durch die
nicht durchgescheuerte Stoffprobe auf die Membran gepreßt wird. wird die Stoffprobe
unter Spannung gehalten. Bei Durchscheuerung der Stoffprobe wird das Plättchen durch
den Druck abgehoben und die Stoffprobe entspannt. Dieser Vcrgang kann noch dazu
benutzt werden, durch die dabei eintretende Senkung der Scheuerfläche g den Antrieb
des Apparates auszukuppeln.
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In den Fig. 2 und 3 sind praktisch Vorrichtungen zur Durchführung
des neuen Verfahrens in Gestalt von zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
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Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
Die im Gehäuseteil festsitzende Hohlwelle 4 trägt den Aufspannkopf 1, der mittels
des Schneckenrades 7 und der Schnecke 8 in Drehung versetzt wird. Die Drehbewegung
kann auch stufenweise durch ein Schaltwerk erfolgen.
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Den zum Aufwölben und Spannen der Gummimembran 3 und der Stoffprobe
2 erforderlichen Druck erhält man durch Anschließen der feststehenden Hohlwelle
4 an eine regulierbare Druckleitung. Der Druck kann durch Flüssigkeit oder Gas erzeugt
werden, Der im Gehäuse festsitzende Bolzen lo trägt das Vertikallager 9, das durch
den Exzenter 1 1 eine ! hin und her schwenkende Bewegung erfährt. An dem Vertikallager
g ist das Gestängeparallelogramm 12 angebracht, das die Scheuerfläche 13 trägt.
Die Scheuerfläche I3 erfährt also über das Gestängeparallelogramm 12 und das Vertikallager
g von dem Exzenter 11 eine horizontal hin und her gehende Soheuerbewegung.
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Durch die parallelogrammartige Aufhängung der Scheuerfläche 13 wird
gewährleistet, daß während der Scheuerbeanspruchung der Scheuerdruck konstant bleibt.
Durch Zusatzgewicht bzw. durch das Gegengewicht 14 kann der auf die gespannte Stoffprobe
wirksame Scheuerdruck variiert werden.
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Die den Exzenter 1 1 tragende Antriebswelle kann mit einer Kupplung
versehen werden, die beim Anheben der Scheuerfläche I3 durch das Gestänge 12 ausgekuppelt
wird, so daß die Drehbewegung der Scheuerfläche und auch die Drehbewegung des Aufspannkopfes
bei angehobener Scheuerfläche I3 ausgeschaltet ist.
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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der neuen Vorrichtung. Es
bedeutet wieder I den Aufspannkopf, 4 die tragende Hohlachse, die auf einem Schlitten
I5 angebracht ist, der durch die Herzkurve I6 eine hin und her gehende Bewegung
von gleichbleibender Geschwindigkeit erhält. Die hin und her gehende Scheuerbewegung
kann auch durch eine normale Kurbel erfolgen. Bei jedem Hub wird der drehbar angeordnete
Aufspannkopf I mittels des Schaltrades I7 durch Klinken, die auf der feststehenden
Schlittenführung angebracht sind, wahlweise um einen oder mehrere Zähne weitergeschaltet.
Die das Scheuerpapier I8 aufnehmende Scheuerfläche 13 ist an einem Gestängeparallelogramm
befestigt, das nur eine Vertikalverschiebung zuläßt. Die Veränderung des Scheuerdruckes
und seine Konstanthaltung während des Prüfvorgangs erfolgt wie bei der in Fig. 2
dargestellten und bereits beschriebenen Anordnung.