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Einrichtung zur Prüfung der Lichtbeständigkeit von Stoffen aller Art
Zur
Prüfung der Lichtechthleit von Farbträgern, beispielsweisle von Textilstoffen, wird
in der Weise verfahren, daß man den Einfluß der Lichteinwirkung auf den zu untersuchenden
Farbträger und auf einen Testfarbträger bei gleichzeitiger und gleich starker Belichrung
derselben beobachtet. Der Testfarbträger kann dabei bekannte Lichtechtheit aufweisen
und somit eine absolute Bestimmung der Lichtechtheit des zu untersuchenden Farbträgers
ermöglichlen oder.abFer nur zum relativen Quelitätsvergleich dienen.
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Bei diesem Verfahren wird je ein Teil des zu untersuchenden Farbträgers
und des Testfarb trägers gegen die Lichteinwirkung abgeschirmt, und es wird von
Zeit zu Zeit nachgesehen, ob einer der Farbträger infolge der Lichteinwirkung bereits
einen Farbwechsel bzw. eine Bleichung gegenüber dem abgeschatteten Teil desselben
erkennen läßt.
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Für die Praxis sind die Testfarblen in acht Stufen unterschiedlicher
Lichtechtheit unterteilt, und die Prüfung des zu untersuchenden Farbträgers muß
systematisch so oft wiederholt werden, bis jener Teststreifen gefunden worden ist,
welcher hinsichtlich seiner Lichtechtheit dem zu prüfenden Farbträger am ehesten
entspricht.
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Diese Verfahrensweise ist jedoch, insbesondere wenn direktes Sonnelicht
angewendet wird, sehr zeitraubend, weil beispielsweise schon die Stufen 3
und
4 der genormten Lichtechtheit eine B!elichttngszeit von etwa 100 bis 200 Stunden
lerfordern. Es wurden deshalb Prüfeinrichtungen entwickelt, die mit besonders starken
künstlichen Lichtquellen arbeiten. Diese Prüfeinrichtungen sind aber verhältnismäßig
kompliziert und teuer; sie haben ferner den Nachteil, daß Rdas Spektrum der künstlichen
Lichtquelle nicht mit dem des Sonnelichtes übereinstimmt, so daß derartige Messungen
keinen leinwandfreien Aufschluß übier die praktisch am meisten interessierende Lichtechtheit
der Farbträger gegenüber dem Sonnen- bzw. Tageslicht ergeben.
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Di,e vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Prüfung
der Lichtbeständigkeit von Stoffen aller Art, insbesondere zur Prüfung der Lichtechtheit
von Farbträgern, welche das vorstehend bleschriebene Verfahren in derart verbesserer
Form anwendet, daß bei verhältnismäßig einfachem Aufbau leine Ausnutzung des Sonnenlichtes
bei wesentlicher Verkürzung der erforderlichen Prüfzeit ermöglicht wird. D!ie Einrichtung
gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß lein das Sonnenlicht ohne wesentliche
Beschneidung seines Splektrums bündelndes optisches System, vorzugsweise eine Sammellinse
aus Quarz-oder Uviolgias, mit einer in der optischen Achse dieses Systems liegenden
Haltevorrichtung, welche den zu untersuchenden Stoff und zweckmäßig einen zum Vergleich
dienenden Teststoff aufnimmt, zu einer baulichen Einheit verbunden und diese Feinheit
zwecks Ausrichtung der optischen Achse nach dem jleweiligen Sonnen stand allseits
schwenkbar gelagert ist.
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Durch die Bündelung des Sonnenlichtes wird die Belichtungsstärke
derart erhöht, daß die erforderliche Belichtungszeit auf einen Bruchteil des Wertes
bei direkter Bestrahlung absinkt. Die Anwendung !einer Bündelung bzw. die Behebung
der hierbei während der Prüfzeit andernfalls auf tretenden Änderungen der Ausleuchtung
der zu untersuchenden Stoffe wird gemäß der Erfindung durch allseits gelenkige Lagerung
des Prüfgerätes ermöglicht, so daß dessen optische Achse von der Hand aus loder
automatisch mit Hilfe reines Heliostaten dem Sonnenstand entsprechend nachgestellt
werden kann.
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Der Abstand zwischen dem bündelnden optischen System und der Haltevorrichtung
für den zu untersuchenden Stoff wird zweckmäßig veränderbar gemacht, um den Grad
der Ausleuchtung des zu untersuchenden Stoffes einstellen und leine Bleschädigung
empfindlicher Stoff durch zu große Wärmeentwicklung blei zu großer Annäherung an
den Brennpunkt des optischen Systems vermeiden zu können. Dias optische System kann
mit einer Maske versehen werden, weiche die direkte Sonnenbestrahlung des zu untersuchenden
Stoffes derart abschattet, daß sich an das Strahlenbündel des optischen Systems
lein Abschattungsbereich anschließt, der die Anwendung mechanischer Mittel zur teilweislen
Lichtabschirmung erübrigt. Es ist ferner zweckmäßig, den Raum zwischen dem bündelnden
optischen System und der Haltevorrichtung zumindest teilweise seitlich offen zu
lassen, damit die untersuchten Stoffe der direkten Betrachtung zugänglich sind.
Unter kurzzeitiger Abschattung des .optischen Systems kann dann im diffusen Streulicht
ein unmittelbarer Farbvergleich zwischen den vorher ausgeleuchteten und abgeschatteten
Teilen der Stoffe vorgenommen werden. Das seitlich leinfallende diffuse Streulicht
beeinflußt das Meßergebnis wegen seiner relativen Schwäche praktisch nicht; insbesondere
gilt dies bei Vergleichsmessungen, weil dann das Streulicht auf die beiden zu vergleichenden
Stoffe in gleicher Weise einwirkt.
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Um mehrere Stoffe gleichzeitig untersuchen zu können, ist les zweckmäßig,
eine größere Anzahl von optischen Systemen mit parallelen optischen Achsen mit einer
vorzugsweise für alle Systeme gemeinsamen Haltevorrichtung für alle zu untersuchenden
Stoffe zu eines Baueinheit zu vereinigen und in leinen gemeinsamen Gelenk zu lagern.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als optisches
System leine Zylinderoptik, vorzugsweise leine Zylinderlinse, verwendet.
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Auf diese Weise wird ein langgestreckter Streifen intensiv ausgeleuchtet,
so daß es möglich ist, mehrere Stoffproben und Teststoffe nebeneinander oder übereinander
anzuordnen und gleichzeitig einem intensiven Sonnenlicht auszusetzen. Insbesondere
kann mlan bei dieser Einrichtung mehrere oder sämtliche der abgestuften genormten
acht Teststoffe, etwa ähnlich wie einen Stufengraukeil, nebeneinander anordnen und
gleichzeitig mit der zu untersuchenden Stoffprobe belichten. Jener Teststreifen,
welcher hierbei gleichzeitig mit der Stoffprobe leinen merkbaren Farbwechsel (Bleichen)
zeigt, bestimmt dann die Farbechtheit der Stoffprobe.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nun an Hand der Zeichnungen
näher beschrieben werden, von denen Fig. 1 ein zur Prüfung der Lichtechtheit von
farbträgern geeignetes Prüfgerät gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht
und die Fig. 2 und 3 die Anordnung der Farbträger im Querschnitt bzw. in Draufsicht
zeigen. Fig. 4 stellt in größenem Maßstab eine andere Ausführung der aus dem optischen
System und der Haltevorrichtung bestehenden allseitig schwenkbar gelagerten Baueinheit
dar, und Fig. 5 zeigt eine Diraufsicht auf die zugehörige Haltevorrichtung.
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Dlas in Fig. I dargestellte Prüfgerät ist auf einem Dreifuß I mit
Justierschrauben 2 aufgebaut, dessen vertikale Säule 3 zur Aufnahme der azimutalen
Drehachse 4 des Gerätes durchbohrt ist. Um diese Achse ist der Oberteil des Gerätes
nach Lockerung einer in der Mitte des Dlreifußes angeordneten Klemmschraube 5 leicht
drehbar. Das. Ende der Azimutachse trägt zein Gelenk 6 mit horizontaler Achse, welches
zur Einstellung der Psolhöhe dient und zu diesem Zweck mit leiner Skala 7 und einem
Index versehen ist. -Um eine genaue Nivellierung der Drehebene zu ermöglichen, ist
an dem Gelenkteil 6 der Azimutachse eine Dosenlibelle 8 befestigt.
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Im Gelenk 6 ist der Träger 9 für die Stundenachse 10 eines Heliostaten
gelagert, welche durch
das Uhrwerk 1 im Sinn der täglichen Bewegung
der Soniie angetrieben wird, wobei an dem mit dem Uhrwerk verbundenen Stundenkreis
12 b.ei einem Index die wahre Ortszeit abgelesen werden kann. Die Kupplung des Uhrwerkes
mit der Stundenachse 10 erfolgt mit Hilfe einer Klemmschraube 13.
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Am oberen Ende der Stundenachse 10 ist eine Gabel 14 befestigt, in
welcher die Deklinationsachs I5 des Heliostaten justierbar gelagert ist. Auf die
Deklinationsachse 15 ist der an einem Index ablesbare Deklinationskreis 16 aufgekeilt.
Die Schraube 17 dient zum Festklemmen der Deklinationsachse.
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An dem innerhalb der Gabel 14 liegenden Teil der Deklinationsachse
ist lein Führungskörper 18 für zwei Stäbe 19 befestigt, mit welchem das optische
System und die Haltevorrichtung für die Farbträger verstellbar verbunden sind, so
daß der ausgenutzte Querschnitt des konvergenten Strahlenbündels nach Wunsch geändert
werden kann.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das optische
System aus einer lichtundurchlässigen Platte 20, in die nebeneinander drei Sammellinsen
21', 21" und 21"' aus Quarz- oder Uviolglas eingesetzt sind. Die Haltevorrichtung
für die Farbträger wird durch eine für alle drei Sammellinsen gemeinsame Platte
22 gebildet, auf welcher die zu vergleichenden Farbträger, wie in den Fig. 2 und
3 angedeutet, beispielsweise durch Klammern 23 festgeklemmt werden können.
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Die von dem optischen System und der Haltevorrichtung für die Farbträger
gebildete, allseits schwenkbare Baueinheit ist mit einem Sonnenvisier versehen,
das beispielsweise aus einer Lochblende 24 und einem Fadenkreuz 25 besteht und eine
genaue Ausrichtung der Systemachse nach dem jeweiligen Sonnenstand ermöglicht.
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Um das Uhrwerk des Heiiostaten zu entlasten, muß der Schwenkpunkt
des am Oberteil der Stundenachse 10 befestigten Systems auf der geometrischen Achse
der Stundenachse liegen. Zur Ermöglichung einer solchen statischen Auswuchtung dieses
Systems sind an der Deklinationsachse 15 verstellbare Geglengewichte 26 und 27 angebracht.
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Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, werden z. B. ein zu untersuchender
Textilstreifen 28 und ein Teststreifen 29 vor der Prüfung an den Innenrändern zweckmäßig
geringfügig umgeschlagen und zusammengenäht. Die Trennfuge 30 der beiden Streifen
wird etwa so angeordnet, daß. sie diametral durch den von der Sammellinse ausgeleuchteten
Kreis 3 l verläuft.
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Zur Inbetriebnahme des beschriebenen Gerätes wird zunächst an der
Skala 7 die Polhöhe des Beobachtungsortes eingestellt. Diese beträgt z. B. für Wien
48I4'. Hierauf wird das Gerät mit Hilfe der Schrauben 2 unter Beobachtung der Dosenlibelle
8 ajustiert und die Achse 4 in azimutaler Richtung derart gedreht, daß der obere
Teil der Stundenachse I0 ungefähr nach Norden zeigt. Sodann stellt man die Sonnendeklination
ein und klemmt mittels der Schraube 17 die Dleklinationsachse 15 fest. Hierbei müssen
die Vertikalachse 4 und die Stundenachse 10 frei beweglich sein. Nach Festklemmen
der Deklinationsachse wird der Kopf des Gerätes so gehreht, daß das Bild der Lochblende
24 genau auf das Fadenkreuz 25 trifft.
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Schli,eßlich werden die Vertikalachse und die Stundenachse festgeklemmt,
worauf das Gerät betriebsbereit ist.
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Nach Anbringen der Farbträger 28 und 29 auf der Halteplatte 22 wird
das Gerät durch Kupplung mit dem Uhrwerk des Heliostaten automatisch dem S,onnenstand
nachgeführt, so daß die von der Sammellinse gebündelten Lichtstrahlen stets in den
Kreis 31 fallen und daher beide Farbträger mit gleicher Intensität in Form von Halbkreisausschnitten
beleuchten. Von Zeit zu Zeit können nun die verwendeten Sammellinsen von Hand aus
abgeschattet und die Teststreifen von der Seite her betrachtet werden, um festzustellen,
an welchem Streifen früher lein Farbunterschied zwischen den Stoffteilen außerhalb
und innerhalb des Kreises 3I auftritt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die Dleklinatiionsachse
15 und die Stundenachse 10 des Heliostaten nur schematisch angedeutet. In dem Träger
18 der allseitig schwenkbaren Baueinheit sind zwei Stäbe 19 befestigt, an welchen
das optische System und die Haltevorrichtung für die Prüf-und Teststoffe längs verschiebbar
und fixierbar sind, so daß der ausgenutzte Querschnitt des konvergenten Strahlenbündels
nach Wunsch geändert werden kann.
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Das ;optische System besteht aus einer als Blende wirkenden lichtundurchlässigen
Platte 20, in deren Mittelöffnung eine Zylinderlinse 21 eingesetzt ist.
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Diese Zylinderlinsle, die insbesondere als Zylindlerparabollinse ausgebildet
sein kann, leuchtet auf der als Haltevorrichtung dienenden Platte 22 ein langgestrecktes
Rechteck 3 I aus, wenn die Einrichtung mit Hilfe des durch die Lochblende 24 und
das Fadenkreuz 25 gebildeten Sonnenvisiers nach dem Sonnenstand eingestellt wird.
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Wie aus der in Fig. 5 dargestellten Draufsicht auf die Platte 22
hervorgeht, werden in dem ausgeleuchteten Rechteck 31 die zu untersuchende Stoffprobe
28 und eine beispielsweise vollständige Reihe von Teststoffstreifen 29a bis 29»
derart nebeneinander (oder z. B. in Stufenform übereinander) angeordnet und mit
Elammiern 23 blefestigt, daß jeder dieser Streifen teils im ausgeleuchteten Rechteck
3I, teils im abgeschatteten Bereich liegt, wobei das Streulicht in diesem Bereich
erforderlich'enfalls noch durch eine Maske abgehalten werden kann.
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Um mehrere Stoffproben gleichzeitig untersuchen zu können, werden
zweckmäßig mehrere Zylinderoptiken mit parallielen oder koaxialen Achsen neben einander
in eine gemeinsame Trngerplatte eingesetzt. An Stelle von Zylinderlinsen können
auch Zylinderspiegel, bleispielsweise Zylinderparabole, verwendet werden.
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Die Untersuchung auf Lichtbeständigkeit mittels der Einrichtung nach
der Erfindung kann sich auf beliebige, durch Lichteinwirkung beeinflußte Eigenschaften
des zu untersuchenden Stoffes beziehen.
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Außer der Prüfung auf Farbechtheit bei Farbträgern aller Art kommen
als Untersuchungszwecke z. B. auch die Feststellung von gegebenenfalls optisch nicht
wahrnehmbaren chemischen oder physikalischen Folgen leine Licht einwirkung auf Stoffe
beliebiger Art in Betracht, wie etwa Flestigkeitsänderungien bei Textilfasern und
Textilstoffen, BeeinfLussung der chemischen bzw. therapeutischen Wirksamkeit von
Präparaten, Lösungen usw. Falls nicht loptisch wahrnehmbare Veränderungen der zu
untersuchenden Stoffe festgestellt werden sollen, sind von Zeit zu Zeit entsprechende
Messungen durchzuführen.
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PATENTANSPROCHE: I. Einrichtung zur Prüfung der Lichtbleständigkeit
von Stoffen aller Art, insbesondere zur Prüfung der Lichtechtheit von Textilstoffen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Idas Satinenlicht ohne wesentliche Beschneidung
seines Spek trums bündelndes optisches System (21'), vorzugsweise leine Sam'mellinse
aus Quarz- oder Uviolglas, mit einer in der optischen Achse dieses Systems liegenden
Haltervorrichtung (22), welche den zu untersuchenden Stoff (28) und -zweckmäßig
leinen zum Vergleich dienenden Teststoff (29) aufnimmt, zu einer baulichen Einheit
verbunden und diese Einheit zwecks Ausrichtung der optischen Achse nach dem jeweiligen
Sonnenstand allseits (durch 4, 6, I0) schwenkbar gelagert ist.
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2. Einrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand
zwischen dem bündelnden optischen System (21') und der Haltevorrichtung (22), z.
B. mit Hilfe einer fixierbaren Paralleführung (19) in Richtung der optischen Achse,
veranderbar ist.