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Verfahren zur Bestimmung der Knickbruchfestigkeit von Fasern, Fäden,
Folien, Geweben u. dgl.
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Die Bestimmung der Knickbruchfestigkeit spielt eine erhebliche Rolle
bei der Prüfung von Fasern, Fäden oder Geweben. So soll die Knickbruchfestigkeit
von Natur- und Kunstfasern und daraus hergestellten Geweben Aufschluß über den Gebrauchswert
und die Trageigenschaften geben. Auch für die Bestimmung des Gebrauchswerts von
Papier ist die KIlickbruchfestigkeit von Wichtigkeit. Ebenso können auch die Einflüsse
von Avivagen und sonstigen Faserveredlungsverfahren durch Bestimmung der Knickbruchfestigkeit
zahlenmäßig erfaßt werden. Verfahren und Vorrichtungen für Knickbruchfestigkeitsprüfungen
an Textilgut sind bereits in größerer Zahl bekannt und werden in der Technik auch
schon angewandt. Daß die damit bis heute erzielten l.rgebnisse zum Teil außerordentlich
hohe Streuwerte bei ein und demselben Ausgangsmaterial aufweiseii, liegt nicht nur
in der stets sehr unterschiedlichen Beschaffenheit der Einzelfasern begi-iindet,
sondern hängt in erheblichem Umfang auch damit zusammen, daß die Fasern bei den
bekannten \70rriclltungen bei der Einspannung in die Prüfgeräte meist beschädigt
werden. Bei den bekannten Vorrichtungen werden die Fasern meistens mittels Scllraul)klemmen
eingespannt (vgl. Abb. I). Bei einfachen Reißproben, bei denen die Beanspruchung
stets in der Längsrichtung der Fasern erfolgt, mag eine Einspannung mittels der
üblichen Schraubzwingen und die von den Klemmbacken hervorgerufene Einschnürung
als noch zulässige Fehler-
quelle angesehen werden, da sich nach
praktischen Ei fahrungen dabei selten Fadenbrüche an der Einspannstelle ergeben.
Werden hingegen Einzelfasern oder Gewebe wie im Fall der Bestimmung der Knickbruchfestigkeit
an der Einspannstelle z. B. dauernd nach beiden Seiten rechtwinklig abgeknickt @nd
bei einer Feinheit von meist wenigen Tausendstelmillimetern mit relativ ungeheuren,
von einer I @andschraube ausgeübten Drücken flaschenhal sartig zusammengepreßt,
so findet an der Prüfstelle selbst eine für die Erzielung einwandfreier Ergebnisse
als gänzlich unzulässig anzusehende Schwächung des Textilguts statt. Die bisherigen
Vorrichtungen liefern aller unbefriedigende Prüfwerte.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Knickbruchfestigkeitsprüfung
von Fasern, Fäden, Folien, Geweben u. dgl., bei dem die der Prüfung zu unterwerfenden
Materialien an der Knickstelle @endelfrei, aber ohne einen die Schwächung des Textilguts
bewirkenden Druck durch Einspannklemmen je nach Form und Querschnitt des Prüfguts
selbsttätig durch eine für die Durchführung <1er Prüfung ausreichende Haftung
in der Prüfvorrichtung eingespannt werden. Falls erforderlich, können die zu prüfenden
Materialien zusätzlich an einer nicht der Prüfung unterworfenen Stelle zur Vermeidung
von Verschiebungen der Prüfstelle in geeigneter XVeise verankert werden. Beispielsweise
auto die Einspannung des zu prüfenden Materials mittels leicht konisch geschlitzter
Backen oder Prüfstifte erfolgen.
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I )as Verfahren der Erfindung wird durch die Abb. 2, 3 und 4 erläutert.
Abb. 2 stellt den gemäß der Erfindung etwas konisch geschlitzten Stift der Einspannklemme
dar von beispielsweise kreisföreinigem Querschnitt, in die drei Fäden verschiedener
Form und verschiedenen Querschnitts, mit leichtem Vorspanngewicht belastet, eingeführt
werden, bis sie je nach Form und Querschnitt an den Backen <1er konischen Öffnung
durch Adhäsion von selbst haften. Da in Wirklichkeit die Backen die beispielsweise
500- bis Iooofache Ausdehnung des Faserquerschnitts haben, verhindert die Adhäsion
eine so tiefe Einführung, daß ein Zusammenpressen des Faserquerschnitts wie bei
den üblichen Einklemmvorrichtungen erfolgen kann. Die Fasern stellen sich vielmehr
selbsttätig auf eine zarte Haftung an den konischen Stiftwänden so ein, daß sie
bei der Knicküng an diesen ohne Druck anliegen und ihre je nach gewähltem Stiftprofil
mehr oder weniger scharfliantige Abknickung dabei voll gewährleistet ist. Es wird
also durch das Verfahren der Erfindung die Schwierigkeit behoben, daß Natur- und
auch Kunstfasern ein und derselben Herkunft nicht nur erhel>liche Abweichungen
in den Querschnittsabmessungen aufweisen, sondern darüber hinaus auch Polygone od.
dgl. von manchmal mehr oder weniger kreisförmiger, manchmal aber auch stark abgeflachter
Form darstellen, so daß sich etwa für ein bestimmtes Prüfmaterial und einheitlichen
Faserquerschnitt genormte Einspannvorrichtungen praktisch nicht schaffen lassen.
Das Verfahren der Erfindung vermeidet jede zandenartige Einklemmutig der Fasern
an der Prüfstelle und ist dabei auf Fassern jeder Querschnittsform anwendbar.
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Das nicht der Prüfung unterworfene freie Faserende kann (Abb. 3)
durch einen ringförmig den Prüfstift umgebenden, drehbaren Überwurfring mit vorstehender,
zweckmäßig elastischer Zunge, die z. B. ein Stoff- oder Filzfutter tragen kann,
gegen Verschiebung der Knickstelle der Faser gesichert werden. Abb. 3 zeigt einen
solchen Überwurfring, und zwar links zurückgeschlagen und rechts zur Festklemmung
der Fasern über das freie Faserende herübergedreht.
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Die geschlitzten Prüfstifte 12 sindS wie Abb. 4 zeigt, exzentrisch
auf den schwenkbaren Prüfbolzen 1 1 dergestalt angebracht, daß die Austrittsstelle
der Faser genau im Mittelpunkt der Prüfbolzen liegt uiid daher die Knickstelle keinerlei
Schwenkbewegung, sondern eine beispielsweise um iSo0 gehende Drehbewegung ausführt,
bei der sich die Faser und das an ihrem freien Ende aufgehängte Vorspanngewicht
selbst bei sich sehr schnell folgenden Knickungen, z. B. 300 bis 360 je Minute,
praktisch kauni bewegt.
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Abb. 4 zeigt grundsätzlich, wie die Faser od. dgl.
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Voll dem um den Mittelpunkt des Prüfholzens 1 1 schwenkenden geschlitzten
Prüfstift I2 nach rechts und links rechtwinklig abgeknickt wird.
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Die Abb. 5, 6 und 7 stellen eine zur Durchführung des geschilderten
Verfahrens beispielsweise verwendbare Knickbruchfestigkeitsprüfvorrichtung in Seitenansicht
(Abb. 5), Draufsicht (Al)b. 6) und Querschnitt durch das eigentliche Prüfgerät (Abb.
7) dar.
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Von einem Motor I wird über ein Schneckenradgetriebe 2 od. dgl. ein
,roi-geleg 3 angetrieben. das über die zur Regelung der Knickgeschwindigkeiten vorgesehenen
Stufenscheiben 4 od. dgl. die Kurl)elwelle 5 mit der Kurbelscheibe 6 in Drehung
versetzt.
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Erfindungsgemäß ist die in Abb. 8 vergrößert dargestellte Kurbelscheibe
6 so ausgebildet, daß an ihr exzentrisch eine drehliare Konusscheibe angebracht
ist, die feststellhar ist und exzentrisch den Kurhelbolzen 7 trägt. Die Exzentrizitäten
von Konusseheibe und Kurnbelbolzen sind so gewählt daß sich letzerer vom Mittelpunkt
der Kurbelscheibe (Knickwinkel 0°) bis zur Erzielung eines Faserknickwinkels von
I80° hZw. gegebenenfalls sogar 3600 an den Prüfbolzen stufenlos verstellen läßt.
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Der ungefähr an letzterem erzielte Knickwinkel läßt sich auf der Skala
der Kurlielseheibe mit Zeigerstand ablesen, während der genau erzielte Knickwinkel
an einer zweiten, an den Prüfbolzen selbst angebrachten Zeigerskala (s. Abb. 5)
laufend verzeichnet wird.
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Die geschilderte Ausbildung der Kurbelscheibe, die die Einstellung
jedes beliebigen Knickwinkels an allen Prüfbolzen gleichzeitig gestattet, verhindert,
daß sich die Schwerpunktlage der Kurbelscheibe bei Knickwinkeländerung wesentlich
verschiebt, da der drehbare Konus bis auf die geringfügige Abweichung des relativ
leichten Kurbelzapfens bei Drehung praktisch keine Gewichtsverlagerung in der Kurhelscheibe
hervorruft. Im
gleichen Zusammenhang ist auch vorgesehen, daß (Abb.
9) die Kurbelstange nicht massiv, sondern aus Leichtmetallköpfen mit Bronzeringen
od. dgl. hergestellt wird, wobei die Köpfe durch dünne Blattfedern. z. B. aus Stahl,
miteinander verbunden sind. Dadurch wird einerseits das Kurbelstangengewicht erheblich
vermindert, anderseits ein nachgiebig federnder Gang der Antriebsorgane für die
Prüfbolzen erzielt.
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Die Kurbelstange 8 (Abb. 5, 6) setzt die in einem Schlitten des eigentlichen
Prüfgeräts auf Kugellagern laufende Zahnstange 9 in eine hin und her gehende Bewegung
und greift in die Antriebsritzel to der Prüfbolzen 11 ein, die sie je nach dem am
Kurbelzapfen eingestellten Hub in eine normalerweise um 180 vor- und rückwärtsgehende
Bewegung versetzt. Auf den die Antriebsritzel tragenden Achsen sind die Prüfbolzen
11 beiderseitig angebracht (Abb. 6). wodurch auf verhältnismäßig kleinem Raum und
bei einer leichte Bedienung des Geräts gewährleistenden weiten Teilung eine große
Anzahl von Prüfstellen untergebracht werden kann, deren Drehwinkel ganz gleichmäßig
durch die Zahnstange gesteuert und mit deren Hubänderung @inheitlich verändert werden
kann.
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Zur Vermeidung eines wenn auch nur geringfügigen Spiels zwischen
Zahnstange und Ritzeln kann eine Schräg- oder Kurvenverzahnung angewandt und/oder
auch die Zahnstange auf federnde Kugellager gelegt werden, so daß die Zähne stets
sauft im Eingriff miteinander gehalten werden.
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Auf den Prüfbolzen sind exzentrisch in bereits eingehend erläuterter
Weise die konisch geschlitzten Prüfstifte 12 angebracht, in die die mit Vorspanngewichten
leicht belasteten Fasern vom freien Stiftende her eingeführt und in denen sie gegebenenfalls
mit Überwürfen od. dgl. verankert werden (Abb. 5, 7 bzw. 3).
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Nach Einziehen der zu prüfenden Fasern in alle Prüfstellen wird der
Motor eingeschaltet und die Zahl der an jeder Faser vorgenommenen Abknickungen,
beispielsweise jeweils 100°, von einem mitlaufenden Zahlwerk selbsttätig aufgezeichnet.
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Bricht an einer der beispielsweise dargestellten zwanzig Prüfstellen
eine Faser, so fällt sie mit dem metallischen Vorspanngewicht durch den Fangtrichter
13 zwischen die an ein Relais angeschlossenen Kontaktleisten 14, wobei das Vorspanngewicht
durch Stromschluß den Motor 1 abschaltet und das Zahlwerk die an der betreffenden
Prüfstelle bis zum Faserbruch erzielten Knickungen verzeichnet. Nach Anheben des
mit einer beweglichen Kontaktleiste 14 verbundenen Hebels fällt das abgerissene
Vorspanngewicht auf das Förderband 15, wonach das Prüfgerät durch Einschalten des
Motors wieder in Gang gesetzt werden kann, bis nach und nach an weiteren Prüfstellen
die Fasern abreißen und dann jeweils den Motor selbsttätig abschalten. Nach Abreißen
der letzten Fasern werden die Vorspanngewichte durch Drehen der Handkurbel 16 einem
Sammelgefäß wieder zugeführt.
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Es ist wichtig, daß der Ausbildung der Prüfstifte gailz besondere
Sorgfalt beigemessen wird und insbesondere die Austrittsstellen der Fasern (Knickstellen)
äußerst sorgfältig und allen Prüfstiften unbedingt gleichartig auszuführen sind.
Die Prüfstifte werden vorteilhaft, um eine leichte Reinigung vom Faserrückstand
zu ermöglichen, aus zwei gleichen, mit Fassonstiften verbundenen Hälften hergestellt
Die Vorrichtung kann außer für die Knickbruchfestigkeit auch für Torsionsbestimmungen
od. dgl. benutzt werden, wenn man eine Erweiterung des Drehwinkelbereichs der Prüfbolzen
über I800 hinaus bis 36o vorsieht.
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Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung können für Knickbruchfestigkeitsprüfungen
all Materialien aller krt, so auch für einfache otler gezwirnte Fäden und Papierstreifen
usw., benutzt werden.