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Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung, insbesondere Messung der
Haftfestigkeit zwischen einem langgestreckten Element, insbesondere Cordfaden, und
einem umgebenden Element insbesondere Gummi, bzw. einem Faden in Verbindung mit
mehreren Fäden und dem die einzelnen Fäden sowie die Gesamtheit der Fäden umgebenden
Gummi
Man könnte die Haftfestigkeit von zwei aneinander haftenden Elementen, insbesondere
von Cordfaden und Gummi, dadurch ermitteln, daß eine Probe genommen, aus dem Gummi
ein Faden herausgelöst und dieser Faden mit steigender Zugkraft aus dem übrigen
Teil des Gummis herauszuziehen versucht wird. Bei Erreichen einer bestimmten Zugkraft
wird die Haftung aufhören, und man könnte von der erreichten Zugkraft auf die Haftfestigkeit
schließen.
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Ein solches Vorgehen nimmt aber auf in der Praxis tatsächlich auftretende
Beanspruchungen venig oder keine Rücksicht. Es kann nämlich sein. daß bei der praktischen
Benutzung die Haftfestigkeit ganz anders in Erscheinung tritt, weil es sich praktisch
ergibt, daß eine Haftverbindung, die bei einem obenerwähnten Versuch die höchste
Bewertung hinsichtlich Aufwand an Zugkraft erhielt, viel weniger gut die Haftung
zwischen Faden und Gummi beibehält als eine Haftverbindung, welche bei dem obenerwähnten
Versuch sich schoii bei der Anwendung einer geringeren Zugkraft löste Das erfindungsgemäße
Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens soll
aber
technische Ergebnisse bringen, welche möglichst fehlerfreie Rückschlüsse auf die
bei der Benutzung in der Praxis sich ergebende Haftfestigkeit zulassen.
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Es wird daher vorgeschlagen, das langgestreckte Element, insbesondere
das fadenförmige Textilmaterial,' auf eine gewisse Länge mit Gummi zu umgeben, dem
Fadenende bzw. den Fadenenden eine nach auswärts wirloende Straffung, insbesondere
Spannung zu erteilen und in dem Bereich, in welchem Faden und Gummi aneinander haften,
der Außenhaut des Gummis eine die Richtung wechselnde Bewegung zu geben. Diese Bewegung
kann von einem exzentrischen Antrieb hervorgebracht werden.
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Vorzugsweise werden die freien Fadenenden nachgiebig gespannt gehalten
und der Gummimantel hubartig hin und her bewegt. Es kann aber auch umgekehrt der
Gummimantel festgehalten werden, und es können die gespannten freien Fadenenden
hubartig hin und her bewegt werden.
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Um den Verhältnissen der Praxis besonders nahe zu kommen, wird'der
Gummi unter Wäarmeeinfluß gehalten. Es kann auch eine geregelte Wårmeänderung von
warm bis kalt in ständigem Wechsel angewandt werden.
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Solange die Hubbewegungen eine elastisch nachgiebige Verformung des
Gummis hervorrufen, besteht die Haftung zwischen Faden und Gummi.
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Sobald die Hubbewegungen des Gummis relativ zur Kluppe aufhören, hat
die Haftung zwischen Faden und Gummi aufgehört. Die Zeit bis zum Aufhören der Haftung
gibt bei unverändert gehaltenen Betriebsbedingungen der zur Durchführung des Verfahrens
verwendeten Vorrichtung Vergleichswerte.
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Das Aufhören der Hubbewegungen eines der beiden Elemente, nämlich
des Gummimantels oder des Fadens, läßt sich am einfachsten ermitteln, wenn dem Gummimantel
die Hubbewegung erteilt wird und dem, Probekörper in seinem mittleren Bereich eine
solche Stärke gegeben wird, daß der Gummi an seinen Stirnflächen dem Hub nachgeben
kann, also die Elastizität des Gummis die Ausführung der Hiübe gestattet, ohne die
Haftung aufzuheben. Wird nun der Versuch weiter Fefiihrt, wenn die Haftung zwischen
Faden und Gummi aufgehoben ist, so wird zwischen den Stirnseiten des Gummis und
dem zentral gelegenen Faden keine relative Huhbewegung mehr stattfinden. Es wird
deshalb in Verfolg des Erfindungsgedankens weiter vorgeschlagen, zwei elektrische
Kontakte in einem den Huh der Hubvorrichtung nicht übersteigenden Abstand voneinander
anzubringen und einen zwischen diesen Kontakten ausliegenden Fühler mit einer Stirnseitenmitte
des Gummikörpers zu verbinden.
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Solange die freien Enden des Fadens das Bestreben haben, den umgebenden
Gummi nach außen zu ziehen bzw. zu spannen, führen die Stirnseitenmitten des Gummis
den Hub der Hubvorrichtung aus. Es werden also ständig abwechselnd beide Kontakte
berührt, solange die Haftung besteht; hat die Haftung aufgehört, so hört die Relativhewegung
zwischen Fühler und Federsatz auf. Infolgedessen wird erfindungsgemäß eine Meß-
und Aufzeichnungsvorrichtung verwendet, welche die Zeit der Dauer der abwechselnden
Beruhrung beider Kontakte anzeigt bzw. registriert. Der Hub entsteht dadurch, daß
die Schwingung der mit dem Faden in Haftung befindlichen Stelle des Gummis anders
verläuft als der Teil des Gummis (Gummimantel), der hinter den Schulterflächen von
der Hubvorrichtung bzw. von dem betreffenden Einzelteil der Hubvorrichtung, in welchem
der Gummikörper eingebaut ist, nämlich einer Kluppe, festgehalten wird und nur die
Hubbewegungen der Kluppe mitmachen kann. Die Vorrichtung erlaubt, alles weitgehend
zu regulieren, und das Meßgerät, welches mittels des Fühlers die Schwingung registriert,
bringt die dem wirklichen Benutzungsfall weitgehend angepaßten Verhältnisse und
die Einwirkung auf die Haftfestigkeit in einfacher Weise zum Ausdruck. Eine einfache
Beobachtung der Haftfestigkeit ergibt sich, wenn Fühler und Kontakteinrichtungen
fest mit der Kluppe verbunden sind und nicht für sich verstellt zu werden brauchen
bei Verstellung des Exzenterhubes, sondern infolge dieser festen Verbindung die
Verstellung automatisch mitmachen. Dann wird auch der Abstand der Kontakte nur danach
bemessen, daß dieselben etwas weniger auseinander sind, als dem elastischen Hub
des Gummis entspricht.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Fig. I zeigt den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung, teilweise
in schematischer Darstellung; Fig. 2 gibt ein Beispiel einer besonderen Ausfülhrungsform
der Vorrichtung wieder.
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Aus dem fertig gummierten Cordgewebe wird ein Einzelfaden herauspräpariert;
auf 25 mm Länge bleibt der Einzelfaden ohne Loslösung von dem umgebenden Cordgewehe
mit dem Gummi verl)un-(jen. Dieses 25 mm lange Stück wird durch Zufügung einer gleichbleibenden
Standardgummimischung so verstärkt l>zff. ergänzt, daß ein zylindrischer Körper
von 15 mm Durchmesser entsteht, in dessen Mitte auf einer Länge von 25 mm der Faden
gehalten wird. Man kann in dieser Weise einen einzelnen Faden prüfen und ihn mit
einer Standardgummimischung umgehen, so daß der Faden in der Längsmittelachse des
Zylinders gelegen ist. Man kann aber auch außerhalb des herauspräparierten Einzelfadens
die Nachbarfäden bis auf 25 mm abschneiden oder auch die Nachbarfäden um den axialen
Mittelfaden herumwickeln, ehe die Herstellung des kleiiien Gummizylinders vor sich
geht.
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Der Gummizylindermantel ist mit I, der Faden mit 2 bezeichnet. Der
Faden ist an seinem freien Ende durch eine Vorrichtung 3 so erfaßt, daß der Faden
2 gestrafft wird bzw. eine Zugwirkung in dem Faden entsteht, welche den Gummikörper
in Richtung des freien Endes des Fadens 2 zu ziehen trachtet. Vorzugsweise wird
nicht nur der einseitig aus dem Gummikörper herausragende Teil 3 des Fadens 2 zur
Prüfung herangezogen, sondern auch der nach der anderen Seite herausragende
Teil
4 des Fadens, der bei 5 in ähnlicher Weise wie bei 3 gehalten wird. Wird der Gummimantelkörper
1 nun um einen Hub a hin und der bewegt, und diese Hinundherbewegung etwa 7mal in
der Sekunde oder 420mal in der Minute ausgeführt, so führt infolge der Elastizität
des Gummikörpers der Punkt 6 der Stirnseite 7 des Gummikörpers oder der Punkt 8
der Stirnseite 9 des Gummikörpers infolge der Spannung in dem Faden 2, 4 einen Hubweg
a nach jeder Seite aus. Solange demnach Faden uiid Gummi aneinander haften, würde
ein all der Stelle 6 oder 8 aufliegender Fühler 10 um einen Hub a hin und her bewegt
werden. Wenn sich der Faden von dem Gummi löst, wird die Stirnseite 6 bzw, 8 des
Gummikörpers spannungsfrei und führt nur die Bewegungen des dem ganzen Gummikörper
erteilten Grundhubes a aus. Spannt man daher den Fühler 10 an einem elastischen
Arm 11 bei 12 ein und bringt auf den Arm ii eill Kontaktblättchen 13 an, so wird
dieses gegenüberliegend angeordnete Kontakte 14, 15. die in einem Abstand kleiner
als a angeordnet sind, nur dann berühren, wenn zwischein Faden 2. 4 und dem Gummikörper
1 die Haftung bestcht. Läßt die Haftung nach, so wird nur einer der Kontakte 14
oder 15 von dem Blättchen 13 beaufschlagt oder keine Kontaktberührung mehr stattfinden.
Der Kontakt 14 ist über einen Federbügel 16 und eine Leitung 17 an den Pol D einer
Gleichstrombatterie angeschlossen. Der Kontakt 15 ist in gleicher Weise über einen
Federbügel 18 und über die Leitung 19 an den anderen Pol F angeschlossen. Von dem
Mittelabgriff E der Batterie führt eine Leitung 20 über einen Kondensator K zu einem
Doppelweggleichrichter G. An die andere Seite des Doppelweggleichrichters ist durch
die Leitung 21 der Arlll 11 (les Pülllcrs 10 in elektrisch leitende Verbindung gebracht.
Dem Gleichrichter ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ein Milliamperemeter M
zugeordnet. Solange durch den hin und her gehenden Fühler die Kontakte abwechselnd
berührt werden, entsteht ein in der Frequenz der Zunge ii, 10 schwingender Wechselstrom.
Mit diesem Wechselstrom wird die Kondensatorenbatterie K abwechselnd aufgeladen,
entladen und umgeladen. Der Lade- bzw. Entladestrom wird in dem Doppelweggleichrichter
G in Gleichstrom entsprechender Größe zurückverwandelt und durch das schreibende
Milliamperemeter M aufgezeichnet.
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Sol)ald die @ @aftung aufhört. erfolgt keine Formänderung des Gummikörpers
mehr, und daher findet keine Relativbewegung zwischen Fühler unter Kluppe mehr statt.
Es ist dabei unwesentlich, ob hierbei noch einer der beiden Kontakte 14 oder 15
berührt wird, da der Kondensator K jeglichen Gleichstrom sperrt und ein Wechselstrom
nicht mehr erzeugt wird. Das Anzeigeinstrument M geht auf Null zuriick. und die
Zeitdifferenz zwischein Beginn und Ende der Anzeige ergil>t die erreichte Prüfdauer.
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Als Meßbatterien werden zweckmäßig zwei Batterien zu je 10 Volt hintereinandergeschaltet,
der Kondensator kann ein 16 µF Papierblock sein, der Milliampereschreiber ist für
max. 10 mAmp. dimensioniert. Vorzugsweise wird der Gummikörper in einer zweiteiligen
Kluppe 22, 23 untergebracht, welche bei der Schließung der Kluppe mit den Schulterflächen
24 den Gummiprüfkörper nestartig überfaßt.
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Zweckmäßig wird der Kluppe Wärme und gegebenenfalls auch Kälte zugeführt,
um die Haftung von Faden und Gummikörper unter Betriebsbedingungen zu prüfen, wie
dieselben in der Praxis bei Verwendung des gummierten Cordgewebes auftreten.
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Fig. 2 zeigt, daß die Kluppe 22, 23 von Blattfedern 25, 26 gehalten
wird, wobei je ein Satz Blattfedern zu drei Stück nebeneinander Verwendung findet,
damit die Heizkluppe horizontal hin und her geführt wird. Diese Hinundherführung
wird bewirkt durch einen Exzenterantrieb 27, wobei die Exzentrizität von Null bis
6 mm verstelll>ar ist. Die Exzenterstange ist mit 28 bezeichnet. Um eine gleichmäßige
Bewegung zu erzeugen, sind auf jeder Seite des Exzenters je eine Stange, also ein
Stangenpaar vorgesehen. Es werden mehrere Prüfkörper nebeneinander vorgesehen, z.
B. in einer Vorrichtung 8 Prüfkörper gleichzeitig unter gleichen Prüfbedingungen
geprüft. Auf diese Weise läßt sich über die Haftfestigkeit eine erleichterte Mittelbildung
aus verschiedenen Werten erreichen. Die axialen Cordfäden der eingespannteil Prüfkörper
werden an ihren Enden durch Klemmen 29, 30 eingespannt, welche an einem freien Ende
eines bei 31 bzw. 32 schwenkbar gelagerten doppelarmigen Hebels liegen, dessen anderes
freies Ende belastet und gegen Resonanzschwingungen z. 13. durch eine Ölbremse 33
bzw. 34 gedämpft wird. Die Belastung ist mittels der Schiebegewichte 35, 36 einstellbar.
Zweckmäßig werden Laufgewichte verwendet in Verbindung mit einer Skala, um die Spannung,
welche auf die Klemmen 29 bzw. 30 ausgeübt wird, genau l>emessen zu können. Für
die Einstellung sind die Klemmen 29 bzw. 30 arretiert und werden beim Beginn der
Prüfung freigegel)en. Beim Prüfvorgang wird der Hub a durch die Elastizität des
auf dem Faden geheizten Gummiprüfkörpers aufgenommen, bis schließlich die Adhäsionskräfte
zwischen Gummi und Einzelfaden nicht mehr größer sind als die Antriebskraft der
Heizkluppe auf den Gummizylinder. I)ie Lösung des Gummizylinders vom Faden und damit
das Ende des Prüfvorganges wird durch den Fühler 10, der mit der Signalvorrichtung
13, 14, 15 zusammenarbeitet, abgetastet und in einem Zeitschreiber, der M zugeordnet
ist, graphisch festgehalten. Die Zeitdauer bis zum Lösen wird als Maß für die Haftfestigkeit
angegeben.
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Eine Kontrolle der Konstanz der Hul>bewegung wird dadurch ausgeübt,
daß ein Lichtstrahl über einen Silberspiegel, der auf der Antriebswelle 27 oder
auf dem Fühler 10 sitzen kann, auf eine geeichte Mattglasskala mit Millimetereinteilung
übertragen wird. Es ist ein Vorteil, daß die Heizkluppe 22, 23 wartungsfrei gelagert
ist. Es ist weiter ein erheblicher Vorteil, daß alle Maschinenele-
mente
übersichtlich angeordnet sind, was eine leichte Kontrolle des Prüfvorganges ergibt.
Die gesamte Prüfmaschine hat einen geringen Kraft-und Wartungsbedarf. Fehlerquellen
während des Prüfvorganges sind weitgehend ausgeschaltet. Eine erleichterte Mittelbildung
des erzielten Ergebnisses wird erreicht durch gleichzeitige Prüfung von 8 Prüfkörpern
unter völlig gleichen Prüfbedingungen. Insgesamt ist besonders wertvoll, daß die
Lösungsverhältnisse im Autoreifen oder in technischen Gummi-Gewebe-Erzeugnissen
durch Wärmebehandlung der Kluppe während der gesamten Prüfung und durch Anpassung
der veränderbaren Hub und Belastungsverhältnisse weitgehend nachgeahmt sind.