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Verfahren zur Messung der Weichheit bzw. Knickfestigkeit sowie gegebenenfalls
der Flüssigkeitsdurchlässigkeit von flächenhaften Gebilden wie Filmen, Folien od.
dgl.
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Zur Bewertung der mechanischen Eigenschaften von flächenhaften Gebilden,
wie Folien, Filmen, wasser- oder öldicht imprägnierten Papieren oder Geweben, fehlt
ein einfach zu handhabendes und hinreichend genau definiertes Verfahren, mit dessen
Hilfe sich insbesondere die Weichheit bzw. Knickfestigkeit sowie gegebenenfalls
die Flüssigkeitsclurchlässigkeit objektiv messen läßt. Man begnügt sich vielmehr
bislang mit objektiv nicht nachprüfharen Beschreihungen der mechanischen Eigenschaften,
indem man beispielsweise von einem geschmeidigen oder harten Griff spricht. Es ist
auch üblich, den Prüfling nach mit der Hand durchzuführenden Biegungen zu beurteilen,
indem man festzustellen sucht, ob der Prüfling hierbei bricht oder nicht. Da bei
derartigen Verfahren eine exakte Vergleichsbasis, d. h. die Aufstellung bestimmter
Behandlungsbedingungen, fehlt, können diese Verfahren auch nicht zu einwandfrei
reproduzierbaren und miteinander vergleichbaren Messungen führen.
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Durch diese Unzulänglichkeiten der bisher bekannten und üblichen
Methoden wird die Prüfung z. B. für die Fabrikationskontrolle, für die Entwicklung
usw. erschwert. So ist es beispielsweise bisher nicht möglich, die Wirkung verschiedenartiger
Weichmacher oder das optimale Verhältnis
zwischen Filmsubstanz und
Weichmacher genau festzulegen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein einfaches Verfahren
zu schaffen, das ohne apparativen Aufwand unter Zugrundelegung einer exakten Vergleichsbasis
einwandfreie und reproduzierbare Meßwerte ergibt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Messung der Weichheit bzw. der Knickfestigkeit sowie gegebenenfalls der FlüssigkeitsalurcEläss-igkeit
von flächenhaften GebiLden, wie Filmen, Folien, wasser- oder öl dicht imprägnierten
Textilien, Papieren u. dgl., und besteht darin, daß ein Streifen im Querschnitt
gesehen spiralenförmig zu einer Hülse bestimmten Durchmessers aufgewickelt, daraufhin
die Hülse zwischen- zwei Flächen unter einem bestimmten Druck bei einer bestimmten
Temperatur und während einer bestinunten Zeit senkrecht zur Wickel achse zulsammengepreßt
und schließlich nach der Entfaltung der Durchtritt einer Flüssigkeit, die die das
flächenhafte Gebilde bildenden Stoffe nicht auflöst, durch die Biegefalten bestimmt,
vorzugsweise die Zahl der von der Flüssigkeit durchdrungenen -Bruchfalten abgezählt
wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der zu einer Hülse aufgewickelte
Probestreifen mehrfach mehr oder minder scharf umgebogen. Die Biegefalten besitzen
dabei einen unterschiedlich großen Krümmungsradius bzw.
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Knickwinkel, und zwar werden die Falten der innenliegenden Wicklungen
der Hülse naturgemäß am stärksten auf Knickfestigkeit beansprucht, da deren Krümmungsradius
bzw. Knickwinklel sehrklein ist. Mit steigender Zahl der Wicklungen, von innen nach
außen gesehen, wächst der Krümmungsradius bzw. der Krümmungswinkel, und dementsprechend
fällt die Knickbeanspruchung. Die Krümmungsradien bzw. die Krümmungswinkel des Probestreifens
sind nun bei einem bestimmten Innendurchmesser der aufgewickelten und gepreßten
Hülse genau definiert. Je geringer der Krümmungswinkel ist, um so eher wird sich
der Stoffzusammenhang innerhalb der zu untersuchenden Probe lösen, mit anderen Worten,
das flächenhafte Gebilde wird brechen, und zwar je nach der Knickfestigkeit des
untersuchten Stoffes bei den Biegungsfalten eines bestimmten und der darunterliegende'n
Krümmungsradien. Das Brechen wird durch den in einer mehr oder minder kurzen Zeit
von etwa einigen Minuten erfolgenden Durchtritt einer Flüssigkeit bestimmt, die
das flächenhafte Gebilde bzw. die dieses bildenden Stoffe selbst nicht lost. Der
Flüssigkeitsdurchtritt kann auf verschiedene Art und Weise, beispielsweise auf kolorimetrischem
Wege, bestimmt werden. Man kann die Knickfestigkeit auch dadurch messen, daß man
die gebrochenen und von der Flüssigkeit durchdrungenen Falten, beginnend mit der
ersten Falte, die den kleinsten~ Knickwinkel aufweist,-abzählt. Je kleiner diese
Bruchzahl ist, desto knickfester bzw. zäler oder geschmeidiger ist der Prüfgegenstand.
Ist die Bruchzahl 4 dann besagt diese, daß der Prüfling unter den gegebenen Prùfbedingungen
überhaupt nicht bricht. DieKnickfestigkeit bzw. Weichheit des untersuchten Gegenstandes
- kann also durch eine Zahl gekennzeichnet werden, die schnell und einwandfrei reproduzierbar
ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch gleichzeitig dazu dienen,
die Flüssigkeitsdurchlässigkeit, beispielsweise die von Ol oder Wasser, zu bestimmen.
In diesem Fall ist der Durchtritt der Flüssigkeit auch durch die nicht scharf gebrochenen
Falten, der erst nach längerer Zeit eintritt, zu bestimmen. Dies kann nach Zeit-
und Intensitätsmessung erfolgen. Je schneller die Flüssigkeit durch die Ilaegungsfalten
auch eines großen Krümmungsradius durchdringt, um so größer ist die Flüssigkeitsdurchlässigkeit
des betreffenden Stoffes. In diesem Fall werden nicht nur die glatten, d. h. nicht
geknickten, sondern hauptsächlich die mechanisch beanspruchten Stellen geprüft.
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Zur Bestimmung des Flüssigkeitsdurchtritts bzw. zur Abzählung der
gebrochenen Falten kann vorteilhaft so verfahren werden, daß der entfaltete Streifen
mit einer Seite auf eine mit Wasser getränkte Unterlage, vorzugsweise ein angefeuchtetes
Filzkissen, aufgelegt und auf der anderen Seite mit pulverförmigen, trockenen, mit
Kobaltsalz imprägnierten Gel als Indikator bestreut wird.
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Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß der entfaltete Streifen
mit einer Seite auf eine mit Ol getränkte Unterlage, vorzugsweise ein ölgetränktes
Filzkissen, aufgelegt und auf der anderen, oberen Seite mit einem Pudergemisch eines
öllöslichen Farbstoffes mit einem indifferenten Stoff, wie Quarzsand, als Indikator
bestreut wird.
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Die erste Verfahrensweise wird vorzugsweise dann angewendet, wenn
ein wasserundurchlässiges Ge bilde untersucht werden soll, während die zweite Verfahrensweise
insbesondere für ölundurchlässige Stoffe gedacht ist.
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Der Meßbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist sehr weit. Er
hängt von der Anzahl der wicklungen und von dem Durchmesser der Hülse ab.
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Im allgemeinen genügen fünf bis zehn Wicklungen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann etwa folgendermaßen durchgeführt
werden: Der zu untersuchende Probestreifen, beispielsweise ein öldicht imprägniertes
Papier oder Wachstuch, wird zunächst mit definiert gefeuchtigter Luft ins Gleichgewicht-
gebracht. Daraufhin wird der Streifen auf eine bestimmte Länge geschnitten und fest
um einen zylindrischen Stab bestimmten Durchmessers, etwa zwischen 0,5 und 5 cm,
aufgewickelt, so daß etwa zehn bis zwanzig Wicklungen gebildet werden und daß Anfang
und Ende- des Probestreifens genau übereinarkderliegen. Danach wird der Stab aus
der so gebildeten Hülse herausgezogen und diese zwischen zwei Glasplatten unter
einem bestimmten Druck zusammengepreßt. In diesem Zustand bleibt die Probe in einem
Thermostaten während einer bestimmten Zeit bei einer bestimmten Temperatur.
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Daraufhin wird der Streifen entwickelt und auf ein mit Wasser oder
mit Öl getränktes Filzkissen, beispielsweise ein Stempelkissen, gelegt. Die Testflüssigkeit
muß so ausgewählt sein, daß sie das Papier bzw. das Gewebe und die - Imprägnierung
nicht
löst. Die obere Seite des Streifens wird mit einem entsprechenden Indikatorpuder
bestreut. Bei der Verwendung von Wasser als Testflüssigkeit wird als Indikatorpuder
beispielsweise feingemahlenes Blaugel verwendet, das aus trockenem, mit Kobaltsalz
imprägniertem Kieselgel besteht. Bei Benutzung von Ölen als Testflüssigkeit kann
man ein aus Sudanfarb- und Ouarzpulver bestehendes Gemisch als Indikatorpuder verwenden.
Damit der Probestreifen auf dem Kissen fest aufliegt, kann er mit einer Glasplatte
abgedeckt werden. Je nach der Weichheit bzw. Knickfesti,,keit des Prüflings kann
man nach einiger Zeit an der Verfärbung des Indikators einwandfrei die zum Bruch
führenden Faltungen erl;ennen und diese abzählen.
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Nach längerer Zeit tritt auch Flüssigkeit durch die nicht gebrochenen
und weniger stark geknickten Biegefalten hindurch. Die Schnelligkeit und die Intensität
dieses Durchtritts ergibt dann ein Maß für die Flüssigkeitsdurchlässigkeit des untersuchten
Stoffes, wobei dann nicht nur die glatten, d. h. nicht geknickten, sondern hauptsächlich
die mechanisch beanspruchten Stellen geprüft werden.
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PATENTANSPR(JCHE: I. Verfahren zur Messung der Weichheit bzw. der
Knickfestigkeit sowie gegebenenfalls der Flüssigkeitsdurchlässigkeit von flächenhaften
Gebilden, wie Filmen, Folien, wasser- oder öldicht imprägnierten Textilien, Papieren
u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen im Querschnitt gesehen spiralenförmig
zu einer Hülse bestimmten Durchmessers aufgewickelt, daraufhin die Hülse zwischen
zwei Flächen unter einem bestimmten Druck, bei einer bestimmten Temperatur und während
einer bestimmten Zeit senkrecht zur Wickelachse zusammengepreßt und schließlich
nach der Entfaltung der Durchtritt einer Flüssigkeit, die die das flächenhafte Gebilde
bildenden Stoffe nicht auflöst, durch die Biegefalten bestimmt, vorzugsweise die
Zahl der von der Flüssigkeit durchdrungenen Bruchfalten abgezählt wird.