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Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Widerstandes von Papier oder
sonstigem blattförmigem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen
des Widerstandes v(in Papier und sonstigem l>lattförmigem Material. wie Zellophan,
Kunststoffolie u. dgl.
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Uei der ülilichen Messung des Widerstandes von Papier und ähnlichem
Nl aterial gegen Zugbeansjiruchuiigeii wird der Prüfstreifen zwischen zwei Klemmen
eingespannt und der Abstand der beiden Klemmen allmählich vergrößert. so daß auf
den Prüfstreifen eine zunehmentle Kraft ausgeübt wird, bis er eine bestimmte Formänderung
erreicht hat.
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Dabei xvir(l einerseits die auf. den Prüfstreifen wirkende Kraft und
andererseits seine entsprechende Formänderung (Dehnung) gemessen. Die Koml)ination
von Kraft und Formänderung, z. 13. in Form eines Arbeitsdiagramms, gibt die zur
Erzielung dieser Formänderung aufzuwendende Ärbeit an.
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Die Ergebnisse derartiger Messungen entsprechen in vielen Fällen
nicht der praktischen Widerstandsfähigkeit des untersuchten Materials gegen Zugbeanspruchungen,
insbesondere wenn das Material bei der praktischen Benutzung ruckartigen Zugbeanspruchungen
ausgesetzt ist. Dies ist z. B. der Fall bei Zeitungspapier, das beim Bedrucken durch
die hochstehenden Teile der zylindrischen Druckform in rascher Folge erfaßt und
wieder losgelassen wird. Weiter ist Packpapier, das in Form von Säcken zur Verpackung
von losem Gut, z. B. von Mehl, Zucker, Zement u. dgl., dient, sowohl beim
Füllen
der leeren Säcke wie beim Anstoßen der gefüllten Säcke hauptsächlich ruckartigen
Zugbeanspruchungen ausgesetzt.
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Es ist bekannt, den Widerstand von Papier u. dgl.
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Material gegen ruckartige Zugbeanspruchungen dadurch zu bestimmen,
daß man einen Prüfstreifen zwischen zwei festen Klemmen einspannt, wonach man einen
Pendelhammer senkrecht gegen den Prüfstreifen fallen läßt, so daß dieser durchgeschlagen
wird. Die zum Durchschlagen des Prüfstreifens erforderliche Arbeit wird aus der
Steighöhe des Pendelhammers nach dem Durchschlagen des Streifens abgeleitet. Dieses
Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß sowohl die Form des Pendelhammers an der
Stelle, an der er den Prüfstreifen trifft, als auch die Ränder der Klemmen und sonstigen
Faktoren die Messungen beeinflussen, indem der Prüfstreifen im Augenblick des Durchschlagens
nicht nur in seiner Längsrichtung gedehnt wird, sondern auch eine mehr oder weniger
scharfe Biegung um die Klemmenränder und um den Schlagkörper erleidet.
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Durch die Erfindung können die genannten Fehlerquellen bei der Bestimmung
des Widerstandes von Papier usw. gegen ruckartige Zugbeanspruchungen ausgeschaltet
werden, indem der Prüfstreifen den genannten Zugbeanspruchungen ausschließlich in
seiner Längsrichtung ausgesetzt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Prüfstreifen
einerseits in einer feststehenden, andererseits in einer bewegbarren, mit einem
Pendel oder sonstigem nach einer Ruhelage zu getriebenem Organ verbundene Klemme
derart befestigt wird, daß er in der Ruhelage des Pendels od. dgl. eben gespannt
ist, worauf man das Pendel od. dgl. derart aus der Ruhelage bringt, daß der Klemmenabstand
verkürzt wird, wonach es losgelassen wird, so daß es sich in der Richtung auf seine
Ruhelage hin bewegt und beim Erreichen derselben vermöge seiner Bewegungsenergie
den Prüfstreifen ruckartig spannt und zerreißt, wonach man den Ausschlag des Pendels
od. dgl. mißt. Dieser Ausschlag ist kleiner als jener, der unter gleichen Umständen,
jedoch ohne eingesetzten Prüfstreifen, gemessen wird; die Verminderung des Ausschlages
entspricht der Arbeit, die zum Zerreißen des Prüfstreifens aufgewendet wurde.
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Die Erfindung betrifft ferner eine mit zwei Klemmen, in welche ein
Prüfstreifen eingeklemmt werden kann, versehene Vorrichtung zum Messen des Widerstandes
von Papier oder sonstigem blattförmigem Material. Diese Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die eine Klemme in einer bestimmten Lage bezüglich einer Achse
festgehalten werden kann und die andere Klemme mit einem um diese Achse drehbaren
Organ, dessen Drehung auf einer Skala ablesbar ist und das durch eine Kraft, z.
B. die Schwerkraft oder Federwirkung, nach einer Ruhelage hin getrieben wird, derart
verbunden ist, daß durch Drehen des erwähnten Organes aus der Ruhelage in der einen
Richtung der Abstand zwischen den beiden Klemmen abnimmt und durch das Drehen des
Organes in entgegengesetzter Richtung zunimmt.
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Diese Vorrichtung eignet sich zur Ausführu,ng des oben beschriebenen
Verfahrens. Wenn ei diesem Apparat der Prüfstreifen derart zwischen den beiden Klemmen
eingespannt wird, daß er in der Ruhelage des drehbaren Organes eben in schwacher
Spannung ist und das erwähnte Organ entgegen der Schwerkraft oder entgegen der Federwirkung
aus der Ruhelage hinausgebracht wird, so hängt wegen der Verringerung des Abstandes
der beiden Klemmen der Prüfstreifen schlaff durch.
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Beim Loslassen des drehbaren Organes wird dieses durch die Schwerkraft
oder Federwirkung durch die Ruhelage hindurch bewegt, wobei durch das plötzliche
Spannen des Prüfstreifens ein ruckartiger Zug auf diesen ausgeübt wird. Die zum
Reißen des Prüfstreifens erforderliche Arbeit wird in der oben beschriebenen Weise
bestimmt.
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Die Erfindung ergibt den weiteren Vorteil, daß man den Apparat, der
zum Messen des Widerstandes des Materials gegen ruckartig auftretende Zugbeanspruchungen,
also zur Bestimmung der dynamischen Festigkeit dient, zugleich zum Messen von allmählich
anwachsenden Zugkräften, die zum Hervorrufen einer bestimmten Dehnung des Materials
erforderlich sind, also zur Bestimmung der statischen Festigkeit verwenden kann.
Die Art der Durchführung dieser Bestimmung geht aus der nachstehenden Beschreibung
hervor.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach
der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar ist Fig. I eine Ansicht des Apparates
in der Ruhelage, bevor das Messen des ATiderstandes gegen ruckweise auftretende
Zugkräfte stattfindet, Fig. 2 eine entsprechende Ansicht, nachdem das drehbare Organ,
in diesem Falle ein Pendel, aus seiner Ruhelage gebracht worden ist und Fig. 3 eine
Ansicht des Apparates, bevor das Messen des Widerstandes gegen allmählich zunehmende
Zugkräfte und die Dehnung des Prüfstreifens begonnen hat.
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Der Apparat nach der Erfindung enthält ein Pendel I, das um eine
Achse 2 schwingbar ist. Das Pendel I ist fest mit einer zylindrischen Trommel 3
verbunden, die die Bewegungen des Pendels um die Achse 2 mitmacht.
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In bezug auf die Achse 2 fest ist eine Klemme 4 vorgesehen, während
eine zweite Klemme 5 mit der zylindrischen Fläche der Trommel 3 zusammenwirkt. Die
obere Fläche des unteren Klemmbackens der Klemme 4 steht tangential zu der Zylinderfläche
der Trommel 3. In die Klemmen 4 und 5 kann ein Prüfstreifen 6 eingespannt werden.
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Nach dem Einklemmen des 1>rüfstreifens 6 wird das Pendel I aus
seiner Ruhelage a in der Richtung des Pfeiles b ausgeschwungen, bis die Spitze eines
mit dem Pendel I verbundenen Zeigers 7 eine Höheh (Fig. 2) erreicht hat. Der Prüfstreifen
6 hängt sodann schlaff durch, da bei dieser Drehung die Klemme 5 näher zur Klemme
4 gekommen ist.
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Wenn man nun das Pendel losläßt, so fällt dieses zuerst bis in die
Ruhelage a, um darauf den Prüfstreifen zu zerreißen, worauf es nach der anderen
Seite
der Ruhelage <i a llin ausschwingt. Die dabei aufgewandte Arbeit bestimmt man
aus dem Unterschied zwischen der ursprünglichen Höhe h und der Höhe, die das Pendel
nach dem Zerreißen des Prüfstreifens erreicht hat. Die verschiedenen Höhen können
auf einer Skala abgelesen werden, entlang welcher sich der Zeiger 7 des Pendels
bewegt. Die linke Skalateilung 8 gibt die Höhe der Anfangslage utid die rechte Skalateilung
g die der Endlage an.
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In Fig. 3 ist dargestellt, in welcher Weise der Apparat zum Ilestimmen
des Zugwiderstandes und der Dehnung des Prüfstreifens benutzt werden kann.
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I)ie Klemme 4 ist an einem Arm 10 befestigt, der um die Achse 2 schwingbar
ist, welche zugleich die Schwingungsachse des I>endels 1 ist. Nach dem Einspannen
des Prüfstreifens6, wobei das Pendel 1 sich in der Ruhelage a befindet, wird der
Arm 10 mit der Klemme 4 in der Richtung des Pfeiles c nach unten bewegt. Der Prüfstreifen
6 nimmt dabei durch seine SparEnullg das Pendel I mit, so daß der Zeiger 7 sich
entlang der Skalenteilung , verschiebt. Beim Zunehmen des Ausschlages des Pendels
1 wächst das Moment, mit welchem die Schwerkraft auf das Pendel einwirkt, so daß
die auf den Prüfstreifen 6 ausgeübte Kraft el>enfalls zunimmt. Demzufolge erleidet
der rrüfstreifen eine Dehnung, und der Winkel,4 zwischen dem Pendel I und der Verbindungslinie
ii zwischen der Achse 2 und dem Einklemmpunkt des Prüfstreifens 6 in der Klemme
4, und deshalb auch der Winkel zwischen dem Arm lo und dem Pendel I, wird kleiner.
Wenn man am Pendes 1 eine Skalateilung I2 und am Arm 10 einen Zeiger 13 anbringt,
so kann man dadurch in jeder Lage des Pendels 1 längs der Skalateilung 8 die Größenänderung
des Winkels A auf der Skalateilung I2 ablesen.
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Das Pendel kann mit einer Sperrvorrichtung versehen sein, die nach
dem Reißen des Probestreifens beim Bestimmen seines Widerstandes gegen ruckartige
Zugbeanspruchung verhindert, daß das Pendel aus seiner ausgeschwungenen Lage zurückkehrt.
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Auch kann sowohl im Zusammenhang mit dem Pendel 1 wie mit dem Arm
10 ein Schleppzeiger vorgesehen sein. der je nachdem in seiner ursprünglichen Lage
oder der des maximalen Ausschlages des Pendels I und des Armes 10 stehenbleibt.
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Die schematisch in der Zeichnung veranschaulichte Vorrichtung ist
mit einem Pendel versehen, das durch die Schwerkraft in die Ruhelage zurückgebracht
wird. Statt eines Pendels kann auch ein anderes drehbares Organ Anwendung finden,
das durch Federkraft nach seiner ursprünglichen Lage zurückgetrieben wird. Dazu
können z. B. am drehbaren Organ ein oder mehrere Arme, auf welche Zug- oder Druckfedern
wirken, angebracht sein.
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Auch könnte die Achse 2, um welche das Organ drehbar ist, als Torsionsfeder
ausgeführt sein, die einerseits an der Trommel 3 und andererseits an einem festen
Funkt befestigt ist.