EP3105031A1 - Vorrichtung und verfahren zum testen von werkstoffen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum testen von werkstoffen

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Publication number
EP3105031A1
EP3105031A1 EP16707162.0A EP16707162A EP3105031A1 EP 3105031 A1 EP3105031 A1 EP 3105031A1 EP 16707162 A EP16707162 A EP 16707162A EP 3105031 A1 EP3105031 A1 EP 3105031A1
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EP
European Patent Office
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interaction
modules
interaction modules
designed
measurement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16707162.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Kastner
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Collin Lab and Pilot Solutions GmbH
Original Assignee
Dr Collin GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Dr Collin GmbH filed Critical Dr Collin GmbH
Publication of EP3105031A1 publication Critical patent/EP3105031A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N11/02Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/08Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058Kind of property studied
    • G01N2203/0092Visco-elasticity, solidification, curing, cross-linking degree, vulcanisation or strength properties of semi-solid materials
    • G01N2203/0094Visco-elasticity

Definitions

  • the invention relates to a device for testing materials, in particular plastics, by means of measuring units (for example filter units).
  • the invention is particularly suitable for plastic production. Therefore, in the following the term "material” can be understood in particular as “plastic”. But it is also possible to use the invention in other areas where with
  • a plastic material or a mixture of a plurality of plastic materials are introduced into the device via a funnel.
  • a plastic melted by, for example, an extruder is pressed through a defined filter module (eg a fabric filter or a sieve) and the pressure increase in front of the filter module is recorded during the extrusion of a defined amount of material.
  • a defined filter module eg a fabric filter or a sieve
  • This represents a measure of the quality of dispersion or purity of the material, since agglomerates, other unmelted particles and not sufficiently dispersed fillers, for.
  • pigments are retained in the filter module, which leads to a rise in pressure due to a continuous addition of the filter module.
  • Disadvantage of the prior art is that used after every single measurement
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide an apparatus and a method by means of which a user is able to perform different measurements better and faster.
  • the invention relates to the performance of pressure filter tests, measurements of the visco-elastic behavior of a fluid e, optical measurements or corresponding test methods.
  • a material melt for example, a plastic melt
  • the purity of the substance is determined by forcing a well-defined amount of a melt through a filter module with defined characteristics while measuring the melt pressure, which builds up before the filter module.
  • Such a device is also referred to as a "pressure filter test device", and such a method as a "pressure filter test method”.
  • a melt is forced through an interaction module with a capillary, at the same time taking pressure measurements (and optionally also temperature measurements).
  • pressure measurements and optionally also temperature measurements.
  • films are often produced, which are measured by means of optical measurement methods.
  • the device according to the invention can be used wherever a rapid change of filters or other elements is advantageous.
  • the material testing device according to the invention is designed such that it can be attached to or comprises a system for mixing, conveying or melting materials or comprises this system, and is characterized in that the device has a measuring range, application modules for interaction modules and an exchange unit. selsystem for interaction modules, and the device is designed so that the application units automatically supply interaction modules to the control system according to a control signal and the exchange system is adapted to supply the interaction modules to the measuring range.
  • the method according to the invention for testing materials comprises the steps:
  • the apparatus additionally comprises a spent interaction output system and the exchange system is additionally adapted to supply used interaction modules to the dispensing system after a measurement.
  • the device is in particular firmly connectable or connected to the material inlet and / or material outlet of the system for mixing or melting of materials.
  • Interaction modules are modules that actively contribute to the measurement (such as sieves to the pressure filter test or capillaries for measuring the visco-elastic behavior of a liquid) or modules that are designed to produce an intermediate product that is needed for the measurement (eg slot nozzles for Production of small films for optical measurements).
  • Pure carriers for substances are, for example, no interaction modules in the sense of the invention, since they do not actively contribute to the measurement of these substances.
  • interaction modules also have sensors with which measurements can be carried out, eg chemical indicators or electrical sensors together with an energy source and a data memory or elements for wireless data transmission.
  • the device comprises a control unit which automatically recognizes which measurement task is pending, feeds the interaction module to the corresponding measurement area and generates and exports an addressing or identification for a data store.
  • the measuring range is an area in which the measurement takes place as intended.
  • the device comprises sensors for measuring properties of the material, wherein the measurements are in particular such that the interaction modules actively contribute to the measurement and no useful measurement data can be obtained without the contribution of the relevant interaction modules for the measurement itself.
  • a measuring device is part of a preferred embodiment.
  • the device may also be designed to be attached to and functionally connected to a measuring apparatus (e.g., a pressure filter tester, such as described in DE 10150796).
  • the device according to the invention additionally comprises a device for testing liquids comprising a liquid inlet and at least two, preferably three or more, liquid outlets and is characterized in that each of these liquid outlets separately via a multi-way valve, which can occupy at least two functionally different positions with the Liquid inlet is connectable, so that the liquid flows depending on the position of the multi-way valve in each case one of the liquid drains.
  • a device for testing liquids harmonises very well with the device according to the invention.
  • Application units are units that are capable of receiving a number of interaction modules and deliver them in a controlled manner piece by piece.
  • the term "application unit” refers to a storage module containing the interaction module.
  • Controlled delivery of the interaction modules preferably takes place by means of a controlled closing or dispensing mechanism.
  • an application unit may be a bottomless container in which the interaction modules are superimposed and which is mounted above the exchange system so that interaction modules simply fall out onto the exchange system. If the application unit is arranged at a distance which corresponds to slightly more than the height of the interaction modules, a dropping effect prevents the other from slipping until it has been moved away from the exchange unit. Then the next interaction module automatically pops out.
  • the application units are suitable for receiving magazines in which a plurality of interaction modules can be located.
  • magazines can be designed similar slide magazines, except that instead of slides interaction modules are arranged in the magazine.
  • the magazines in the device in particular in the application unit) can already be permanently mounted or form a bearing s device of the application unit.
  • the measuring modules can be stacked in the magazine and be pushed out by gravity, springs, pneumatic loading etc.
  • automated feed means that interaction modules are actively (by units of motion) or passively (eg by gravity) moved and placed in a well-defined position in which they can be picked up by another system or serve the measurement can ("measuring position").
  • the controller also recognizes the type of measuring module and thus the measuring tasks and their evaluation.
  • the changing system comprises a holding structure for holding the interaction modules and a movement system (in particular with electrical rule, mechanical, pneumatic or hydraulic movement units) for moving the interaction modules.
  • the device comprises a control unit for controlling the change system.
  • the change system is adapted to move a belt or a rail containing the interaction modules, in particular linear (possibly also with switch structures) and / or circular (in particular in the form of a carousel or revolver).
  • an arrangement of the application units in a plurality of concentric positions of application units or in linear succession is also preferred.
  • the change system may also be designed to include interchangeable cartridges with interaction modules.
  • the device is designed for a defined emptying of individual application units, so that, depending on the application, first an interaction module from an application unit is introduced into the replacement system and then an interaction module from another application unit.
  • the device is designed so that the application units can be changed during operation.
  • This change is preferably automatically detected by the system, e.g. by means of sensors which measure the occupation status of the locations of the application units or preferably detect the output of an interaction module.
  • the interaction modules can be constantly refilled, even if they are already partially processed.
  • An identification of the removed / added interaction modules takes place in particular by barcodes, other signs, electronic license plates or transponders.
  • sensors measure the fill level of application units.
  • the device additionally comprises a movement system of the application units, which is designed so that the application units can be moved from one position to another. In this way, the application units can be brought to an output position and removed from it (after delivery of an interaction module).
  • This movement system preferably comprises a holding structure which is designed in the form of a disk and the application Units are moved to the desired position by turning and, if necessary, moving the disc (carousel / revolver).
  • a preferred changing system also has a transport system by means of which interaction modules can be picked up, moved and / or reissued.
  • the transport system comprises elements of the group grippers, electromagnets, slides, conveyor belts, rollers, suction cups and blowers.
  • the device comprises a marking unit and is designed to automatically mark the interaction modules and / or the application units, in particular by means of characters, colors (for example color codes), barcodes, RFID elements, engravings or other patterns.
  • the device preferably comprises printers, marking elements, elements for applying adhesive materials, stamping, or other elements for changing surfaces.
  • the device is in particular designed so that the interaction modules (and / or the application units), or their markings, are scanned in via a scanning element and a computing unit equipped with an operating software (and contained in particular in the device) and their position and / or Function is determined in the device based on this scanned information or their position is stored together with the scan information in a computing system.
  • an unambiguous assignment of the position of an interaction module to its property can be established or a specific arrangement of interaction modules in the device can be achieved.
  • the interaction modules are arranged such that the interaction modules in one direction (adjacent or superimposed interaction modules) have a smaller (or larger) value with regard to one of their properties. This creates a sequence of interaction modules.
  • the device additionally comprises an output system which is designed so that interaction modules, which are transferred from the exchange system to the output system, are automatically led out of the device. This is preferably done by means of special movement units (which in particular correspond to the above-mentioned movement units) or simply by gravity (eg via a chute).
  • the dispensing system preferably additionally comprises at least one storage unit for storing the dispensed interaction modules.
  • the preferred device is used as a pressure filter test device and / or as a dosing device and / or as a device for measuring the viscoelastic behavior of a liquid.
  • the device is designed so that the melt can be passed directly to one of the interaction modules, in particular without extruder and / or melt pump.
  • the device is suitable for inline operation.
  • a plasticizing unit in particular with the device according to the invention (as a metering device or “autosampler”), is arranged upstream, thereby making the device suitable for off-line operation.
  • a preferred pressure filter test device comprises as interaction modules filter modules and a sensor system for pressure measurement (and optionally also for temperature measurement), wherein the filter modules in the flow of molten material (eg the plastic melt) can be positioned and the change system is designed together with at least one application unit, the filter modules automatically replaced.
  • a preferred pressure filter test method with such a device comprises
  • Measurement of the pressure in the material melt in particular the pressure increase upstream of the filter module during the extrusion of a defined amount of material
  • Suitable sensor systems are known to those skilled in the art and in particular include pressure sensors, which are arranged so that they can measure a pressure increase upstream of the filter during the extrusion of a defined amount of material.
  • Preferred filter modules include filter support structures for sieves / filters or for groups of sieves / filters.
  • Preferred filter modules include cartridges in which at least one filter / screen is disposed, or the filter modules are formed on belts (e.g., filter or screen belts) and, in particular, correspond to surfaces on these belts.
  • Preferred filter modules include sieves and / or filters or combinations of filters and / or sieves. Furthermore, preferred filter modules are areas of a sieve or filter belt.
  • the filter modules used are preferably granules, perforated surfaces or surfaces of threads, tapes, yarns and fibers, or tile of minerals, plastics, metals or glasses.
  • the change system is configured to move a belt containing the filter modules through the melt stream, or is designed to move cartridges into and out of a melt stream.
  • the filter modules are moved into the measuring range and removed from it.
  • the device preferably comprises an opening which is opened and closed again after the introduction of a filter module.
  • the movement of the opening is preferably achieved electrically, mechanically, hydraulically or by compressed air.
  • the opening is opened, the support structures of the exchange system moved (eg by means of wedges and spindle drives), brought the filter module in position and the opening closed again.
  • filter modules are areas on a band-shaped screen or filter material.
  • the changing system is configured such that its support structure can receive a rolled up filter module tape in a first position, its moving system configured to unroll the tape and portions of the tape (on which filter modules are formed) through a material stream can lead.
  • the holding system is also designed to resume the flow guided by the material band and the movement system designed to rewind the tape, possibly after curing, the device is particularly equipped with an additional cooling module.
  • the filter module is arranged pressure-tight in its measuring position, so that the melt can not escape laterally.
  • the filter modules (even if they are on tapes) have a denser structure at their edges. Such a structure can be achieved, for example, by a denser weave / knit or a targeted shaping of a lower hole density at the edges. Such filter modules increase the tightness of the device.
  • filter modules are used, which are arranged in particular on tracks. By different weaves, for example, different subtleties, these filter modules are realized as separate modules or as successive and / or adjacent areas on a tape surface. Important here is that to
  • the screen paths are longitudinally and transversely densely woven at the edge regions of the filter modules as in the center of the filter modules.
  • the sealing is achieved by metal foils, resins, or other high temperature resistant thermoplastic or thermosetting plastics, silicones, fluoropolymers (e.g., Teflon), fiber fibrils, or specialty papers, with the respective material being applied or applied to the edge regions of the filter modules.
  • Filter modules are preferably applied (in particular on a belt) to a width of 1 mm to 5 cm, in particular on one side, in the edge region of the filter module
  • the interaction modules comprise a carrier and a measurement-relevant one Area that is held by this carrier and possibly stabilized.
  • the measurement-relevant area represents the area which is shaped so that it is suitable for the respective measurement. In the case of a pressure filter test, the measurement-relevant area represents a filter / a sieve.
  • the carrier serves to hold the interaction module in the application unit and to guide it by means of the exchange system, and in particular is a part produced by injection molding, which is produced in particular from or with the aid of plastic.
  • the plastic is chosen so that it is suitable for the measurements, in particular the prevailing temperatures, and does not deform or falsify the measurements (for example, a high-temperature plastic).
  • the support may also be made of metal, ceramic, composites or combinations of these materials, e.g. be made by milling, casting or sintering.
  • the measurement-relevant area is in particular designed so that it is so inert with respect to the measurement and the circumstances prevailing during the measurement that the measurement is not falsified. In particular, it includes materials from the group metal, glass, ceramics, plastics (insofar as these are suitable for the temperatures prevailing during the measurement), carbon and metal oxide.
  • the carrier is produced as an injection-molded part and the measuring-relevant region comprises materials other than those of the carrier, these are preferably already cast or welded firmly to the carrier during the production of the carrier.
  • the materials are placed in a half-piece of the carrier and then back-injected. It can e.g. Combinations of sieve and a metallic seal are produced, which were embedded outside with a plastic holder by means of assembly injection molding in a carrier.
  • the interaction module preferably includes a sealing element that achieves a seal between the device housing and the interaction module during the measurement.
  • the carrier is already formed so as to effect a seal, but it is also preferred that an additional seal be secured to the carrier or otherwise applied.
  • This may be, for example, a sealing ring or a seal s disk, in particular made of metal or plastic. In some applications, however, it is sufficient if the carrier is formed thicker around the measurement-relevant area than at the edges.
  • a marking of the same can also take place, in particular by inserting marking elements or on the surface the carrier coding structures are formed.
  • Preferred markings are already mentioned above (eg color, grooves, barcode, transponder etc.).
  • the output of the interaction modules from the application unit is achieved, in particular, by virtue of the fact that the carrier of the measuring unit has formations in which dosing modules of the application unit can intervene.
  • These dosing modules can be simple hooks or plates that interfere with these shapes and prevent uncontrolled release of the interaction modules.
  • the interaction modules comprise structures and / or recesses (eg grooves and / or springs) emerging from their side walls and the application units and / or the exchange system comprise structures for guiding the interaction modules at these emerging structures and / or recesses. In this way, a safe and accurate guidance of the interaction modules is ensured in the device.
  • the device additionally comprises cleaning modules, which are mixed under the interaction modules or present in a separate application unit. This has the advantage that the device can be easily cleaned.
  • the cleaning modules are designed such that the area which serves to measure the interaction in the interaction or the entire open cross-section is filled with material (in particular a cleaning material) and thus impurities, e.g. Remains of polymer melts are discharged by the pushing movement.
  • the cleaning material comprises in particular busts, blades scrapers, preferably of metals, alloys, steel, plastic, fabrics, tiles, wood, glass, or other materials.
  • an interaction module comprises a plurality of different regions suitable for measurement.
  • interaction modules can be designed with a plurality of different screens or can comprise both screens and capillaries or also other desired openings or formations.
  • the invention comprises in the measuring range a sealing unit which is designed to seal the interaction module with the measuring range, so that the measured material flow runs as intended during the measurement.
  • a sealing of the interaction modules in the measuring position can be achieved, in particular, by the interaction modules being brought to the measuring position by means of a lifting or screwing movement on the housing wall of the device and being pressed there.
  • the above-mentioned seals are also suitable for sealing, wherein the movement for sealing is selected according to the means.
  • the sealing unit is moved to seal the interaction module with respect to the measuring station.
  • the interaction module does not move in this case but rather the sealing unit.
  • the pressure filter test device it is possible to measure not only with a screen geometry but in succession with several different filter modules, which differ in their fineness, screen or screen materials. It is also possible to assemble individual sieve packages, or even to measure with filter modules containing filter sands (e.g., minerals, plastics and / or metals) and combinations of all sorts of materials.
  • filter sands e.g., minerals, plastics and / or metals
  • At least one interaction module is designed for measuring the flow properties of a material of both the viscous and the elastic flow behavior.
  • the respective interaction modules have in particular at least one capillary (“capillary modules”), through which the material is pressed.
  • Capillaries can have different geometries.
  • Preferred capillary cross-sections are round, triangular, polygonal, or slot shaped (e.g., rectangular, wedge, or trapezoidal).
  • cross profile and / or longitudinal profile they can be straight or curved or spiral-shaped.
  • a non-straight design has the advantage that with a comparatively compact form of the interaction module, a longer path is realized.
  • the interaction module or the device is designed to set the capillary in a mechanical vibration and in particular to measure the loss modulus of the vibrations. In this way, the elastic / viscous properties of the material can be determined.
  • a preferred device which has filter modules in one application unit and capillary modules in another application unit can be achieved by simply controlling the output / movement of the application units, that the interaction system and thus the measurement receive different interaction modules and thus with one and the same device in a suitable Configuration and arrangement of sensors in the measuring range at a time a pressure filter test can be performed and at another time at the same measuring station measurements of the visco-elastic behavior of a liquid can take place.
  • the interaction module comprises a slot-shaped, preferably rectangular opening, so that a flat film can be produced.
  • the device comprises a tempering system, which is designed to pre-temper the interaction modules before the measuring range and / or to cool after the measurement.
  • the interaction modules are after cooled to the output and are output (eg by means of the output system, for example, by falling into a collecting magazine in an orderly manner).
  • a melt pump and / or a measuring system for flow measurement is preferably arranged between the extruder / screw conveyor and the interaction module.
  • a correct and constant throughput is preferably achieved by controlling the melt movement (eg the speed of the screw in the extruder).
  • melt pump a special downstream melt extruder with a pressure-building screw geometry can also be used.
  • the screw in the discharge area can also be provided with corresponding pressure-building geometries, such as e.g. Be provided with special screw flights.
  • the device is designed so that not the entire material flow is measured, but a part of the material flow is diverted and measured. This part is then preferably fed back to the material Ström.
  • a sample is removed from the area of the screw conveyor or after the screw conveyor. In this way, a well timed measurement can be done without interrupting a manufacturing process.
  • all types of one to multiple screw extruders, compounders, kneaders can be used as processing equipment.
  • the melt can enter a waste container or be returned to the main stream via an extruder or a melt pump. However, it is also preferable to test a melt from a piston container.
  • At least one further measuring unit is connected downstream of the measuring station so that the material measured at the first measuring station is separated from the at least one further measuring unit is measured, this at least one further measuring unit is in particular just like the first equipped with a device according to the invention.
  • the device can also be used on a plasticizing unit of an injection molding machine.
  • Figure 1 shows schematically a preferred embodiment in side view
  • Figure 2 shows a sectional view of this embodiment in side view
  • Figure 3 shows a detail of this embodiment in side view
  • Figure 4 shows a preferred application
  • FIGS. 5 to 8 show preferred interaction modules
  • FIG. 9 shows a preferred cleaning module.
  • FIG. 1 shows schematically a preferred embodiment in side view.
  • the interaction modules 1 are arranged one above the other in the application unit and can be delivered down to a change system 3.
  • the change system is, for example, a rail 3 with a pre-screening mechanism 6, of which the side guide is provided here with the reference mark (3).
  • the device is arranged in the figure, for example, on a unit for testing plastic melts, which starts on the right with the angled inflows and protrudes left over the embodiment of the invention.
  • the measuring range lies behind the circular plate with the four screws. After the measurement, the used interaction modules are continued by the output system 4 from the measuring station and are available for further analysis.
  • Figure 2 shows a sectional view of this embodiment in side view.
  • the propulsion mechanism 6 which is here a slider, the
  • the changeover modules are successively fed to the measuring position 5 (here designated (1/5) where they can be used for measurements, eg as sieves for a pressure filter test in which a plastic melt is forced through the illustrated conical opening by the interaction module 1 and In particular, it is preferred that there is a unit at that location which presses the interaction module firmly against the opening so that no material can escape.
  • the used interaction modules 1 are pushed further and tilt into the dispensing system 4, which is similar in shape and function to a chute. By gravity, the interaction modules 1 slide down and can be collected at the end of the dispensing system 4 (not shown here), for example, or continued by separate units. Interaction modules can also be actively removed by a robotic arm and actively further analysis devices z.
  • FIG. 3 shows the previously described guidance of the interaction modules 1 again in detail.
  • Figure 4 shows a preferred application.
  • the device is mounted here in front of an autosampler together with a pressure filter test arrangement. Good to see the application unit 2 and the output system. 4
  • Figures 5 to 8 show preferred interaction modules.
  • the relevant module is shown in plan below and in each case at the top a side view along the section A-A.
  • FIG. 5 shows an interaction module 1 with a circular sieve or filter, as can be used, for example, for a pressure filter test.
  • FIG. 6 shows an interaction module 1 with a vertical capillary, as can be used, for example, for measurements of the viscoelastic behavior of a liquid.
  • FIG. 7 shows an interaction module 1 with a spiral capillary, as can be used, for example, for measuring the visco-elastic behavior of a liquid when a longer flow path is required.
  • FIG. 8 shows an interaction module 1 with a slot nozzle, as it can be used for optical measurements.
  • FIG. 9 shows a preferred cleaning module. It is occupied on a circular surface at the top and bottom with cleaning bristles, for example made of metal. These bristles can clean the path taken by the interaction modules in the device as the cleaning module is moved through the device.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen von Werkstoffen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Applikationseinheiten (2) für Wechselwirkungsmodule (1) und ein Wechselsystem für Wechselwirkungsmodule umfasst, und die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, dass die Applikationseinheiten (2) Wechselwirkungsmodule (1) nach einem Steuersignal automatisch dem Wechselsystem zuführen und das Wechselsystem dazu ausgelegt ist, die Wechselwirkungsmodule einer Prüfposition zuzuführen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Testen von Werkstoffen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen von Werkstoffen, insbesondere von Kunststoffen, mittels Messeinheiten (z.B. Filtereinheiten).
Die Erfindung ist besonders gut für die Kunststoffherstellung geeignet. Daher kann im Folgenden der Begriff„Werkstoff" insbesondere als„Kunststoff" verstanden werden. Es ist aber auch möglich, die Erfindung in anderen Bereichen einzusetzen, in denen mit
Schmelzen oder Mixturen gearbeitet wird. So ist der Begriff„Werkstoff" bezüglich dieser Bereiche auch anders zu verstehen, etwa im Sinne von„Metallwerkstoff" im Rahmen der Metallherstellung oder im Sinne von„Wirkstoff" oder„Pharmaziewerkstoff" im Rahmen der Wirkstoffträgerherstellung. Auch Anwendungen im Lebensmittelbereich oder auch in anderen Bereichen, die mit Schmelzen, Suspensionen oder Emulsionen arbeiten, wären denkbar.
In der Kunststoffherstellung und Verarbeitung findet sich eine große Vielfalt an verwendeten Kunststoffwerkstoffen, deren Reinheit und Qualität zuweilen stark schwankt. Ein genormtes Verfahren zur Bestimmung von Werkstoffkenngrößen ist der Druckfiltertest, der z.B. mit der DIN EN 13900-5„Bestimmung mit dem Druckfiltertest" normiert ist.
In eine Vorrichtung zum Druckfiltertest nach dem Stand der Technik, werden über einen Trichter wird ein Kunststoffmaterial oder eine Mischung aus mehreren Kunststoffmaterialien in die Vorrichtung hineingegeben. Mittels der Vorrichtung wird ein durch z.B. einen Extruder aufgeschmolzener Kunststoff durch ein definiertes Filtermodul (z.B. einen Gewebefilter oder ein Sieb) gepresst und die Druckerhöhung vor dem Filtermodul während der Extrusion einer definierten Materialmenge aufgezeichnet. Diese stellt dann ein Maß für die Dispergierqualität oder Reinheit des Materials dar, da Agglomerate, sonstiger nicht aufgeschmolzener Partikel und nicht ausreichend dispergierter Füllstoffe, z. B. Pigmente, in dem Filtermodul zurückge- halten werden, was aufgrund eines fortlaufenden Zusetzens des Filtermoduls zu einem Druckanstieg führt. Nachteil des Standes der Technik ist, dass nach jeder einzelnen Messung verwendete
Messutensilien (z.B. Filter) manuell gewechselt werden müssen. Dadurch erfordert eine Messung sehr viel Zeit. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels derer ein Benutzer in der Lage ist, unterschiedlicher Messungen besser und schneller auszuführen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Durchführung von Druckfiltertests, Messungen des visko-elastischen Verhaltens einer Flüssigkeit e, optischer Messungen oder entsprechender Testverfahren. Zum Prüfen der Reinheit einer Werkstoff schmelze (z.B. einer Kunststoff schmelze), wird mittels Hindurchpressen einer genau definierten Menge einer Schmelze durch ein Filtermodul mit definierten Kenngrößen bei gleichzeitiger Messung des Schmelzedrucks, welcher sich vor dem Filtermodul aufbaut die Reinheit des Stoffes ermittelt. Eine solche Vorrichtung wird auch als„Druckfiltertestvorrichtung" bezeichnet, und ein solches Verfahren als„Druckfilter- testverfahren".
Zur Messungen des visko-elastischen Verhaltens einer Flüssigkeit wird eine Schmelze durch ein Wechselwirkungsmodul mit einer Kapillare hindurchgepresst wobei gleichzeitig Druckmessungen (und ggf. auch Temperaturmessungen) stattfinden. Bei optischen Messungen wer- den oftmals Folien hergestellt, welche mittels optischer Messmethoden vermessen werden.
Allgemein kann die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch überall dort verwendet werden, wo ein schneller Wechsel von Filtern oder anderer Elemente von Vorteil ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Testen von Werkstoffen ist insbesondere dermaßen gestaltet, dass sie an ein System zum Mischen, Fördern oder Aufschmelzen von Werkstoffen anbringbar ist oder dieses System umfasst, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Messbereich, Applikationseinheiten für Wechselwirkungsmodule und ein Wech- selsystem für Wechselwirkungsmodule umfasst, und die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, dass die Applikationseinheiten Wechselwirkungsmodule nach einem Steuersignal automatisch dem Wechselsystem zuführen und das Wechselsystem dazu ausgelegt ist, die Wechselwirkungsmodule dem Messbereich zuzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Testen von Werkstoffen umfasst die Schritte:
Lagerung einer Anzahl von Wechselwirkungsmodulen in einer Applikationseinheit, Ausgabe der Wechselwirkungsmodule aus der Applikationseinheit an ein Wechselsys- tem,
Hinführung der ausgegebenen Wechselwirkungsmodule an eine Messposition durch das Wechselsystem,
Insbesondere Herstellung einer dichten Verbindung mit dem Messkopf (z.B. durch Anpressen und/oder Abdichten),
- Fortführung des gebrauchten Wechselwirkungsmoduls nach der Messung durch das
Messsystem,
Optional: Führung des Wechselwirkungsmoduls in ein Ausgabesystem durch das Wechselsystem und ggf. in einen Vorratsbehälter (z.B. ein Magazin). Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zusätzlich ein Ausgabesystem für gebrauchte Wechselwirkung smodule und das Wechselsystem ist zusätzlich dazu geeignet, gebrauchte Wechselwirkung smodule nach einer Messung dem Ausgabesystem zuzuführen.
Die Vorrichtung ist dabei insbesondere fest mit dem Werkstoffeinlass und/oder Materialaus- lass des Systems zum Mischen oder Aufschmelzen von Werkstoffen verbindbar oder verbunden.
Wechselwirkungsmodule sind Module, die aktiv zur Messung beitragen (wie z.B. Siebe zum Druckfiltertest oder Kapillaren zur Messungen des visko-elastischen Verhaltens einer Flüs- sigkeit) bzw. Module, die zur Herstellung eines Zwischenproduktes ausgelegt sind, welches zur Messung benötigt wird (z.B. Schlitzdüsen zur Herstellung kleiner Folien für optische Vermessungen). Reine Träger für Substanzen sind zum Beispiel keine Wechselwirkungsmodule im Sinne der Erfindung, da sie nicht aktiv zur Vermessung dieser Substanzen beitragen. Bevorzugt weisen Wechselwirkungsmodule auch Sensoren auf, mit denen Messungen durchgeführt werden können, z.B. chemische Indikatoren oder elektrische Sensoren zusammen mit einer Energiequelle und einem Datenspeicher oder Elementen zur drahtlosen Datenübertra- gung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit, welche automatisch erkennt, welche Messaufgabe ansteht, das Wechselwirkungsmodul dem entsprechenden Messbereich zuführt und eine Adressierung oder Kennzeichnung für einen Da- tenspeicher generiert und exportiert.
Der Messbereich ist ein Bereich in dem bestimmungsgemäß die Messung stattfindet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung Sensoren zum Messen von Eigenschaften des Werkstoffs, wobei die Messungen insbesondere solcherart sind, dass die Wechselwirkungsmodule aktiv zur Messung beitragen und ohne den Beitrag der betreffenden Wechselwirkungsmodule zur Messung selber keine brauchbaren Messdaten erhalten werden können. Bevorzugt ist eine Messvorrichtung Teil einer bevorzugten Ausführungsform. Die Vorrichtung kann aber auch dazu ausgelegt sein, an eine Messapparatur (z.B. ein Gerät zum Druckfiltertest, wie er beispielsweise in der DE 10150796 beschrieben wird) angebracht zu werden und mit dieser funktional verbunden zu werden.
Insbesondere umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich eine Vorrichtung zum Prüfen von Flüssigkeiten umfassend einen Flüssigkeitseinlauf und mindestens zwei, vorzugsweise drei oder mehr, Flüssigkeitsabflüsse und ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder dieser Flüssigkeitsabflüsse separat über ein Mehrwegeventil, welches mindestens zwei funktional unterschiedliche Stellungen einnehmen kann, mit dem Flüssigkeitseinlauf verbindbar ist, so dass die Flüssigkeit je nach Stellung des Mehrwegeventils in jeweils einen der Flüssigkeitsabflüsse fließt. Eine solche Vorrichtung zum Prüfen von Flüssigkeiten harmoniert äußerst gut mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Applikationseinheiten sind Einheiten, die in der Lage sind, eine Anzahl von Wechselwirkungsmodulen aufzunehmen und gesteuert Stück für Stück abzugeben. Je nach Ausführungs- form bezieht sich der Begriff„Applikationseinheit" auf ein Vorratsmodul, welches die Wechselwirkung smodule enthält.
Eine gesteuerte Abgabe der Wechselwirkungsmodule erfolgt bevorzugt mittels eines gesteuer- ten Schließ- oder Ausgabemechanismus. Im einfachsten Falle kann eine Applikationseinheit ein Behältnis ohne Boden sein, in dem die Wechselwirkungsmodule übereinander angeordnet sind, und welches über dem Wechselsystem angebracht ist, so dass Wechselwirkungsmodule einfach auf das Wechselsystem herausfallen. Bei einer Anordnung der Applikationseinheit in einem Abstand, der etwas mehr als die Höhe der Wechselwirkungsmodule entspricht, blo- ckiert ein herausgefallenes Wechsel Wirkung smodul das Nachrutschen der anderen so lange bis es von der Wechseleinheit wegbewegt wurde. Dann fällt das nächste Wechselwirkungsmodul automatisch heraus.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Applikationseinheiten zur Aufnahme von Magazinen geeignet, in denen sich mehrere Wechselwirkungsmodule befinden können. Auf diese Weise ist eine sehr leichte Befüllung der Applikationseinheiten mit Wechselwirkungsmodulen möglich. Diese Magazine können ähnlich Diamagazinen ausgestaltet sein, nur dass an Stelle von Dias Wechselwirkungsmodule im Magazin angeordnet werden. Auch können die Magazine in der Vorrichtung (insbesondere in der Applikationseinheit) bereits fest montiert sein bzw. eine Lagerung s Vorrichtung der Applikationseinheit bilden.
Die Messmodule können im Magazin gestapelt sein und durch Schwerkraft, federn, pneumatische Beaufschlagung etc. herausgedrückt werden. Der Begriff„Automatisch zuzuführen" bedeutet dabei, dass Wechselwirkungsmodule durch eine Steuerung aktiv (durch Bewegungseinheiten) oder passiv (z.B. mittels Gravitation) bewegt und in eine klar definierte Position gebracht werden, in der sie von einem anderen System aufgenommen werden können oder der Messung dienen können („Messposition"). Die Steuerung erkennt hierbei insbesondere auch die Art des Messmoduls und somit die Messauf - gäbe und deren Auswertung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Wechselsystem eine Haltestruktur zum Halten der Wechselwirkungsmodule und ein Bewegungssystem (insbesondere mit elektri- schen, mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen Bewegungseinheiten) zum Bewegen der Wechselwirkungsmodule. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung des Wechselsystems. Bevorzugt ist das Wechselsystem dazu ausgelegt, ein Band oder eine Schiene beinhaltend die Wechselwirkungsmodule zu bewegen, insbesondere linear (ggf. auch mit Weichenstrukturen) und/oder kreisförmig (insbesondere in Form eines Karussells oder Revolvers). Bevorzugt ist in dieser Hinsicht auch eine Anordnung der Applikationseinheiten in mehreren konzentrischen Positionen von Applikationseinheiten oder linear hintereinander. Das Wechselsystem kann auch so gestaltet sein, dass es auswechselbare Kartuschen mit Wechselwirkungsmodulen umfasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung zu einer definierten Entleerung einzelner Applikationseinheiten ausgelegt, so dass je nach Anwendung zunächst ein Wechselwirkungsmodul aus einer Applikationseinheit in das Wechselsystem eingebracht wird und danach ein Wechselwirkungsmodul aus einer anderen Applikationseinheit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung so gestaltet, dass die Applikationseinheiten während des Betriebs gewechselt werden können. Dieser Wechsel wird dabei vom System vorzugsweise automatisch detektiert, z.B. mittels Sensoren, die den Besetzungszustand der Plätze der Applikationseinheiten messen oder die Ausgabe eines Wechselwirkungsmoduls bevorzugt detektieren. So können im laufenden Betrieb die Wechselwirkungsmodule auch bei schon teilweiser Abarbeitung ständig nachgefüllt werden. Eine Identifizierung der entnommenen / hinzugefügten Wechselwirkungsmodule findet insbesondere durch Barcodes, sonstige Zeichen, elektronische Kennzeichen oder Transponder statt. Insbesondere messen Sensoren den Füllstand von Applikationseinheiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich ein Bewegungssystem der Applikationseinheiten, welches so gestaltet ist, dass die Applikationseinheiten von einer Position zu einer anderen bewegt werden können. Auf diese Weise können die Applikationseinheiten zu einer Ausgabeposition verbracht werden und aus dieser (nach Abgabe eines Wechselwirkungsmoduls) herausgenommen werden. Bevorzugt umfasst dieses Bewegungssystem eine Haltestruktur, welche in Form einer Scheibe ausgebildet ist und die Applikations- einheiten werden durch Drehung und ggf. Verschiebung der Scheibe an die gewünschte Position verbracht (Karussell/Revolver).
Ein bevorzugtes Wechselsystem weist zusätzlich zu den vorangehend beschriebenen Struktu- ren noch ein Transportsystem auf, mittels dessen Wechselwirkungsmodule aufgenommen, bewegt und/oder wieder ausgegeben werden können. Bevorzugt umfasst das Transportsystem Elemente der Gruppe Greifer, Elektromagneten, Schieber, Förderbänder, Rollen, Sauger und Gebläse. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Markiereinheit und ist dazu ausgelegt, die Wechselwirkungsmodule und/oder die Applikationseinheiten automatisch zu kennzeichnen, insbesondere mittels Zeichen, Farben (z.B. Farbcodes), Barcodes, RFID- Elementen, Gravuren, oder anderen Mustern. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung dazu Drucker, Markierungselemente, Elemente zum Aufbringen von klebenden Materialien, Stanzen, oder andere Elemente zum Verändern von Oberflächen.
Die Vorrichtung ist insbesondere dazu ausgelegt, dass über ein Scanelement und einer mit einer Bediensoftware ausgestatteten Recheneinheit (die insbesondere in der Vorrichtung enthalten sind) die Wechselwirkungsmodule (und/oder die Applikationseinheiten), bzw. deren Markierungen, eingescannt werden und ihre Position und/oder Funktion in der Vorrichtung anhand dieser eingescannten Information festgelegt wird oder ihre Position zusammen mit der Scaninformation in einem Rechensystem abgespeichert wird. Auf diese Weise kann anhand der Markierung eine eindeutige Zuordnung der Position eines Wechselwirkungsmoduls zu seiner Eigenschaft hergestellt werden bzw. eine bestimmte Anordnung von Wechselwir- kungsmodule in der Vorrichtung erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Wechselwirkungsmodule so angeordnet, dass die in einer Richtung jeweils benachbarten Wechselwirkungsmodule (neben- oder übereinanderliegende Wechselwirkungsmodule) einen kleineren (oder größeren) Wert im Hinblick auf eine ihrer Eigenschaften aufweisen. Auf diese Weise entsteht eine Abfolge von Wechselwirkungsmodulen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich ein Ausgabesystem, welches so gestaltet ist, dass Wechselwirkungsmodule, welche von dem Wechselsystem in das Ausgabesystem verbracht werden automatisch aus der Vorrichtung herausgeführt werden. Dies geschieht bevorzugt mittels spezieller Bewegungseinheiten (die insbesondere den oben genannten Bewegungseinheiten entsprechen) oder einfach aufgrund der Schwerkraft (z.B. über eine Rutsche).
Bevorzugt umfasst das Ausgabesystem zusätzlich mindestens eine Lagereinheit zur Aufbewahrung der ausgegebenen Wechselwirkungsmodule. Mittels des voran beschriebenen Mar- kierungssystems kann eine spätere Zuordnung der Wechselwirkungsmodule einfach erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die bevorzugte Vorrichtung als Druckfiltertestvorrichtung und/oder als Dosiervorrichtung und/oder als Vorrichtung zur Messung des visko- elastischen Verhaltens einer Flüssigkeit verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung so gestaltet, dass die Schmelze direkt, insbesondere ohne Extruder und/oder Schmelzepumpe zu einem der Wechselwirkungsmodule geleitet werden kann. Dadurch ist die Vorrichtung für einen Inlinebetrieb ge- eignet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist eine Plastifiziereinheit, insbesondere mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (als Dosiervorrichtung oder„Autosampier") vorgeschaltet. Dadurch ist die Vorrichtung für einen Offlinebetrieb geeignet.
Eine bevorzugte Druckfiltertestvorrichtung umfasst als Wechselwirkungsmodule Filtermodule und ein Sensorsystem zur Druckmessung (und ggf. auch zur Temperaturmessung), wobei die Filtermodule im Fluss der Werkstoffschmelze (z.B. der Kunststoffschmelze) positionierbar sind und das Wechselsystem zusammen mit mindestens einer Applikationseinheit dazu ausgelegt ist, die Filtermodule automatisch auszuwechseln. Ein bevorzugtes Druckfiltertestverfahren mit einer solchen Vorrichtung umfasst die
Schritte: optionales Vortemperieren eines Filtermoduls,
automatisches Einbringen eines (ggf. vortemperierten) Filtermoduls in den Strom einer Werkstoffschmelze,
- Messung des Drucks in der Werkstoffschmelze, insbesondere die Druckerhöhung vor dem Filtermodul während der Extrusion einer definierten Materialmenge,
automatische Herausnahme des Filtermoduls aus der Werkstoffschmelze,
optionales Kühlen des Filtermoduls,
optionale Ausgabe des Filtermoduls aus der Vorrichtung und ggf. Weitergabe an ein weiteres System.
Geeignete Sensorsysteme sind dem Fachmann bekannt und umfassen insbesondere Drucksensoren, welche so angeordnet sind, dass sie eine Druckerhöhung vor dem Filter während der Extrusion einer definierten Materialmenge messen können.
Bevorzugte Filtermodule umfassen Filter-Haltestrukturen für Siebe/Filter oder für Gruppen von Sieben/Filtern. Bevorzugte Filtermodule umfassen Kartuschen in denen mindestens ein Filter/Sieb angeordnet ist oder die Filtermodule sind auf Bändern (z.B. Filter- oder Siebbändern) ausgebildet und entsprechen insbesondere Flächen auf diesen Bändern.
Bevorzugte Filtermodule umfassen Siebe und/oder Filter oder Kombinationen aus Filtern und/oder Sieben. Des Weiteren stellen bevorzugte Filtermodule Bereiche eines Sieb- oder Filterbandes dar. Als Filtermodule werden bevorzugt Granulate, gelochte Flächen oder Flächen aus Fäden, Bändern, Garnen und Fasern, oder Fliese aus Mineralien, Kunstoffen, Metal- len oder Gläsern verwendet.
Bevorzugt ist das Wechselsystem dazu ausgelegt, ein Band beinhaltend die Filtermodule durch den Schmelzestrom zu bewegen, oder es ist dazu ausgelegt, Kartuschen in und aus einem Schmelzestrom zu bewegen.
Mittels des Wechselsystems werden die Filtermodule in den Messbereich verbracht und aus diesem entfernt. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung dafür eine Öffnung, welche dazu geöffnet und nach Einbringen eines Filtermoduls wieder geschlossen wird. Die Bewegung der Öffnung wird bevorzugt elektrisch, mechanisch, hydraulisch oder mit Druckluft erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Öffnung geöffnet, die Haltestrukturen des Wechselsystems bewegt (z.B. mittels Keilen und Spindelantrieben), das Filtermodul in Position gebracht und die Öffnung wieder geschlossen.
Bevorzugt ist auch ein Aufbau mit mehreren konzentrischen oder linear-parallelen Positionen von Filtermodulen. Damit können Filter/Siebe und Filter-/Siebpakete unterschiedlicher Dicke geordnet eingelegt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Filtermodule Bereiche auf einem bandförmigen Sieb- oder Filtermaterial.
Bevorzugt sind Bänder mit Sieb/Filterstrukturen der Gruppe gewebte oder gestrickte Siebe/Filter, Glasfasersiebe/-filter, gelaserte, kalandrierte oder genadelte Siebe/Filter, mit Öff- nungen versehene Metallfolien, Vliese (z.B. Stapelfaservliese) oder Kombinationen der vorgenannten Strukturen nebeneinander und/oder übereinander ausgestattet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wechselsystem so ausgestaltet, dass seine Haltestruktur ein zusammengerolltes, Filtermodul-Band in einer ersten Position aufnehmen kann, sein Bewegungssystem so ausgestaltet, dass es das Band abrollen und Bereiche des Bandes (auf denen Filtermodule ausgebildet sind) durch einen Werkstoffstrom führen kann. Bevorzugt ist das Haltesystem zudem dazu ausgebildet, das durch den Werkstoff ström geführte Band wieder aufzunehmen und das Bewegungssystem dazu ausgelegt, das Band wieder zusammenzurollen, ggf. nach einer Aushärtung, wobei die Vorrichtung dazu insbesondere mit einem zusätzlichen Kühlmodul ausgestattet ist.
Es ist von Vorteil, wenn das Filtermodul in seiner Messposition druckdicht angeordnet ist, so dass die Schmelze nicht seitlich entweichen kann. Bevorzugt weisen die Filtermodule (auch wenn sie auf Bändern vorliegen) an ihren Rändern eine dichtere Struktur auf. Eine solche Struktur kann z.B. durch eine dichtere Verwebung/V erstrickung oder eine gezielte Formung von einer geringeren Lochdichte an den Rändern erreicht werden. Durch solche Filtermodule wird die Dichtigkeit der Vorrichtung erhöht. In einer diesbezüglich bevorzugten Ausführungsform werden Filtermodule verwendet, die insbesondere auf Bahnen angeordnet sind. Durch unterschiedliche Webarten z.B. unterschiedliche Feinheiten, sind diese Filtermodule als separate Module oder als hintereinander und/oder nebeneinander liegende Bereiche auf einer Bandfläche realisiert. Wichtig ist hier, dass zur
Abdichtung gegen die Polymerschmelze die Siebbahnen jeweils längs und quer an den Randbereichen der Filtermodule dichter gewoben sind als im Zentrum der Filtermodule.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abdichtung durch Metallfolien, Harze, oder andere hochtemperaturfeste thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe, Silikone, Fluorpolymere (z.B. Teflon), Faserdichtsoffe oder Spezialpapiere erreicht, wobei das jeweilige Material an den Randbereichen der Filtermodule an- oder aufgebracht wird.
Bevorzugt sind (insbesondere auf einem Band) Filtermodule dermaßen angelegt, dass im Randbereich des Filtermoduls auf einer Breite von 1 mm bis 5 cm, insbesondere auf einer
Breite zwischen 5 mm bis 2 cm, ein Rand ausgearbeitet, welcher zur Verbesserung der Dichtigkeit eine dichtere Filter-/Siebstruktur und/oder eine Dichtungsmasse aufweist und einen Sieb-/Filterbereich umschließt, der dazu bestimmt ist, Messungen durchzuführen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die selbst eine eigenständige Erfindung darstellen kann, da sie gegenüber dem Stand der Technik, der vergleichsweise teure Wechselwirkungsmodule beschreibt, eine preisgünstige und einfach herstellbare Alternative darstellt, sind die Wechselwirkungsmodule wie folgt gefertigt: Die Wechselwirkungsmodule umfassen einen Träger und einen messrelevanten Bereich, der von diesem Träger gehalten und ggf. stabilisiert wird. Der messrelevante Bereich stellt denjenigen Bereich dar, welcher so ausgeformt ist, dass er für die jeweilige Messung geeignet ist. Im Falle eines Druckfiltertests stellt der messrelevante Bereich einen Filter / ein Sieb dar. Im Falle von Messungen des visko-elastischen Verhaltens einer Flüssigkeit z.B. eine Kapillare und bei Messungen zu optischen oder haptischen Eigenschaften, z.B. einen Schlitz zur Formung eines Films oder einer Folie. Der Träger dient dazu, dass das Wechselwirkungsmodul in der Applikationseinheit gehalten und mittels des Wechselsystems geführt werden kann, und ist insbesondere ein durch Spritz - guss hergestelltes Teil, das insbesondere aus oder mit Hilfe von Kunststoff gefertigt ist.
Selbstverständlich ist der Kunststoff dabei so gewählt, dass er für die Messungen, insbesonde- re die dabei herrschenden Temperaturen, geeignet ist und sich nicht verformt oder die Messungen verfälscht (z.B. ein Hochtemperaturkunststoff). Der Träger kann auch aus Metall, Keramik, Verbundwerkstoffen oder Kombinationen aus diesen Werkstoffen, z.B. mittels Fräsen, Gießen oder Sintern gefertigt sein. Der messrelevante Bereich ist insbesondere dazu ausgelegt, dass er bezüglich der Messung und der bei der Messung herrschenden Umstände so inert ist, dass die Messung nicht verfälscht wird. Er umfasst dazu insbesondere Werkstoffe aus der Gruppe Metall, Glas, Keramik, Kunststoffe (sofern diese für die bei der Messung herrschenden Temperaturen geeignet sind), Carbon und Metalloxid. Wird der Träger als Spritzgussteil hergestellt und umfasst der mess- relevante Bereich anderen Werkstoffe als die des Trägers, werden diese bevorzugt bei der Herstellung des Trägers bereits fest mit diesem vergossen oder Verschweißt. Insbesondere werden die Materialien in ein Halbstück der Trägers eingelegt und dann hinterspritzt. Es können z.B. Kombinationen von Sieb und einer metallischen Dichtung hergestellt werden, die außen mit einem Kunststoffhalter mittels Montagespritzguss in einen Träger eingebettet wur- den.
Zusätzlich umfasst das Wechselwirkungsmodul bevorzugt ein Dichtungselement, welches eine Abdichtung zwischen Vorrichtungsgehäuse und Wechselwirkungsmodul während der Messung erreicht. Bevorzugt ist bereits der Träger so ausgeformt, dass er eine Dichtung be- werkstelligt, jedoch ist auch bevorzugt, dass eine zusätzliche Dichtung auf dem Träger befestigt oder auf andere Weise aufgebracht wird. Dies kann beispielsweise ein Dichtungsring oder eine Dichtung s Scheibe sein, insbesondere aus Metall oder Kunststoff. In einigen Anwendungen genügt es jedoch bereits, wenn der Träger um den messrelevanten Bereich dicker ausgeformt ist, als an den Rändern.
Bei der Herstellung des Wechselwirkungsmoduls kann auch eine Markierung desselben stattfinden, insbesondere, indem Markierungselemente eingelegt werden oder auf der Oberfläche des Trägers Codierungsstrukturen ausgeformt werden. Bevorzugte Markierungen sind oben bereits genannt (z.B. Farbe, Rillen, Barcode, Transponder etc.).
Die Ausgabe der Wechselwirkungsmodule aus der Applikationseinheit wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Träger der Messeinheit Ausformungen aufweist, in die Dosierungsmodule der Applikationseinheit eingreifen können. Diese Dosierungsmodule können einfache Haken oder Platten sein, die in diese Ausformungen eingreifen und eine unkontrollierte Ausgabe der Wechselwirkungsmodule verhindern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Wechselwirkungsmodule an ihren Seitenwandungen heraustretende Strukturen und/oder Ausnehmungen (z.B. Nuten und/oder Federn) und die Applikationseinheiten und/oder das Wechselsystem Strukturen zur Führung der Wechselwirkungsmodule an diesen heraustretende Strukturen und/oder Ausnehmungen. Auf diese Weise ist eine sichere und genaue Führung der Wechselwirkungsmodule in der Vorrichtung gewährleistet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich Reinigungsmodule, welche unter die Wechselwirkungsmodule gemischt sind oder in einer separaten Applikationseinheit vorliegen. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung einfach gereinigt wer- den kann.
Die Reinigungsmodule sind insbesondere so ausgeführt dass der Bereich, der bei den Wechselwirkung smodulen der Messung dient oder der ganze offene Querschnitt mit Material ausgefüllt ist (insbesondere einem Reinigungsmaterial) und somit Verunreinigungen z.B. Reste von Polymerschmelzen durch die Schubbewegung ausgetragen werden. Das Reinigungsmaterial umfasst insbesondere Büsten, Klingen Schaber, bevorzugt aus Metallen, Legierungen, Stahl, Kunststoff, Stoffen, Fliesen, Holz, Glas, oder anderen Materialien.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Wechselwirkungsmodul mehrere unterschiedliche zur Messung geeignete Bereiche. So können Wechselwirkungsmodule z.B. mit mehreren unterschiedlichen Sieben ausgestaltet sein oder sowohl Siebe als auch Kapillaren umfassen oder auch sonstige gewünschte Öffnungen oder Ausformungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Erfindung im Messbereich eine Abdichtung seinheit, welche zur Abdichtung des Wechselwirkungsmoduls mit dem Messbereich ausgelegt ist, so dass der vermessene Werkstofffluss während der Messung bestimmungsgemäß verläuft.
Eine Abdichtung der Wechselwirkungsmodule in der Messposition kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Wechselwirkungsmodule an der Messposition mittels einer Hub- oder Schraubbewegung an die Gehäusewand der Vorrichtung verbracht und dort festgedrückt werden. Selbstverständlich sind auch die oben genannten Dichtungen zu einer Abdich- tung geeignet, wobei die Bewegung zur Abdichtung entsprechend dem Mittel gewählt wird.
Eine andere bevorzugte Möglichkeit ist, dass die Abdichtungseinheit bewegt wird, um das Wechselwirkungsmodul gegenüber dem Messplatz abzudichten. Das Wechselwirkungsmodul bewegt sich in diesem Falle insbesondere nicht sondern die Abdichtungseinheit.
Mit der Druckfiltertestvorrichtung ist es möglich, nicht nur mit einer Siebgeometrie sondern nacheinander mit mehreren unterschiedlichen Filtermodulen zu messen, welche sich bezüglich ihrer Feinheit, Siebart oder Siebmaterialien unterscheiden. Ebenso ist es möglich, individuelle Siebpakete zusammenzustellen oder auch mit Filtermodulen zu messen, die Filtersande enthalten (z.B. aus Mineralien, Kunststoffen und/oder Metallen) und Kombinationen aus allen möglichen Materialien. Mit einer solchen Ausführungsform, welche einen Wechsel von Filtermodulen zur Verfügung stellt, ergibt sich nicht nur die Möglichkeit einer automatisierten Materialprüfung, sondern auch die Möglichkeit für den jeweiligen Anwendungsfall Siebe/Filter zu optimieren. Denkbar sind z.B. Bänder mit verstärkter Kantenverwebung oder mit über der Länge unterschiedlichen Gewebe strukturen.
Auf diese Weise ist es möglich, für den Produktionsprozess die richtigen Filter zu finden. Es ist z.B. möglich, bei einem inline Druckfiltertest der im Seitenstrom. z.B. einer Produktionsmaschine oder Recyclingmaschine angebracht ist, durch die Messungen im Druckfiltertest oder in nachgeschalteten inline Verfahren auch in der Produktions- oder Recyclingmaschine automatisch die richtige Filtergeometrie eingestellt wird, um optimale Materialeigenschaften zu erzielen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Wechselwirkungsmodul zur Messung der Fließeigenschaften eines Werkstoffs sowohl des viskosen als auch des elastischen Fließverhaltens ausgelegt. Dazu weisen die betreffenden Wechselwirkungsmodule insbesondere mindestens eine Kapillare auf („Kapillarmodule"), durch die der Werkstoff ge- presst wird.
Kapillaren können unterschiedliche Geometrien aufweisen. Bevorzugte Kapillarquerschnitte sind rund, drei- oder mehreckig oder als Schlitz ausgeformt (z.B. rechteckig, keilförmig oder trapezförmig). In Querprofil und/oder Längsprofil können sie gerade oder gebogen oder spi- ralförmig sein. Eine nicht gerade Ausführung hat den Vorteil, dass bei vergleichsweise kompakter Form des Wechselwirkungsmoduls eine längere Wegstrecke realisiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wechselwirkungsmodul oder die Vorrichtung dazu ausgelegt, die Kapillare in eine mechanische Schwingung zu versetzen und insbe- sondere den Verlustmodul der Schwingungen zu messen. Auf diese Weise lassen sich die elastischen/viskosen Eigenschaften des Werkstoffs bestimmen.
Eine bevorzugte Vorrichtung, welche in einer Applikationseinheit Filtermodule aufweist und in einer anderen Applikationseinheit Kapillarmodule kann durch einfache Steuerung der Aus- gäbe/Bewegung der Applikationseinheiten erreicht werden, dass dem Wechselsystem und damit der Messung unterschiedliche Wechselwirkungsmodule zukommen und damit mit ein und derselben Vorrichtung bei geeigneter Konfiguration und Anordnung von Sensoren im Messbereich zu einer Zeit ein Druckfiltertest durchgeführt werden kann und zu einer anderen Zeit am gleichen Messplatz Messungen des visko-elastischen Verhaltens einer Flüssigkeit stattfinden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Wechselwirkungsmodul eine schlitzförmige, vorzugsweise rechteckige Öffnung, so dass eine Flachfolie produziert werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Temperiersystem, welches dazu ausgelegt ist, die Wechselwirkungsmodule vor dem Messbereich vorzutemperieren und/oder nach der Messung zu kühlen. Bevorzugt werden die Wechselwirkungsmodule nach dem Ausstoß gekühlt und werden ausgegeben (z.B. mittels des Ausgabesystems, indem sie beispielsweise geordnet in ein Auffangmagazin fallen). Damit ist es möglich, die Wechselwirkung smodule zur weiteren Analyse zu verwenden. Um einen konstanten Durchsatz des aufgeschmolzenen Werkstoffs zu erreichen, ist bevorzugt eine Schmelzepumpe und/oder ein Messsystem zur Durchflussmessung (z. B. eine Coriolis- Massedurchsatzmessung) zwischen Extruder / Schneckenförderer und Wechselwirkungsmodul angeordnet. Bei der Verwendung eines Messsystems zur Durchflussmessung wird ein korrekter und konstanter Durchsatz bevorzugt über die Regelung der Schmelzebewegung (z.B. die Drehzahl der Schnecke im Extruder) erreicht.
Als Alternative zur Schmelzepumpe kann auch ein spezieller nachgeschalteter Schmelzeextruder mit einer druckaufbauenden Schneckengeometrie verwendet werden. Als weitere Alternative kann aber auch im Basisextruder die Schnecke im Austragungsbereich mit entsprechenden Druckaufbauenden Geometrien wie z.B. speziellen Schneckengängen versehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung so gestaltet, dass nicht der gesamte Werkstoffstrom vermessen wird, sondern ein Teil des Werkstoff Stroms abgezweigt und vermessen wird. Dieser Teil wird anschließend bevorzugt wieder dem Werkstoff ström zugeführt. Insbesondere wird eine Probe aus dem Bereich der Förderschnecke oder nach der Förderschnecke entnommen. Auf diese Weise kann eine zeitlich gut aufgelöste Messung ohne Unterbrechung eines Fertigungsprozesses erfolgen. Grundsätzlich können dabei alle Arten von Ein bis Mehrschneckenextrudern, Compoundern, Knetern (gleich und gegenläufig, zylindrische und konische Geometrien) als Aufbereitungsgeräte verwendet werden. Die Schmelze kann in einen Abfallbehälter gelangen oder über einen Extruder oder eine Schmelzepumpe wieder dem Hauptstrom zugeführt werden. Es ist aber auch bevorzugt, eine Schmelze aus einem Kolbenbehälter zu prüfen.
Bevorzugt ist am Messplatz mindestens eine weitere Messeinheit nachgeschaltet, so dass das am ersten Messplatz vermessene Material von der mindestens einen weiteren Messeinheit vermessen wird, wobei diese mindestens eine weitere Messeinheit insbesondere genau wie der erste mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist.
Grundsätzlich kann die Vorrichtung auch an einer Plastifiziereinheit einer Spritzgussmaschine verwendet werden.
Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Abbildungen dargestellt.
Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform in Seitenansicht;
Figur 2 zeigt ein Schnittbild dieser Ausführungsform in Seitenansicht;
Figur 3 zeigt ein Detail dieser Ausführungsform in Seitenansicht;
Figur 4 zeigt eine bevorzugte Anwendung;
Figuren 5 bis 8 zeigen bevorzugte Wechselwirkungsmodule;
Figur 9 zeigt ein bevorzugtes Reinigungsmodul.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In den Abbildungen werden die Wechselwirkungsmodule nur teilweise mit dem Referenzzeichen (1) bezeichnet. Einige Wechselwirkungsmodule werden nicht explizit bezeichnet da ansonsten die Übersichtlichkeit darunter leiden müsste. Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform in Seitenansicht. Die Wechselwirkungsmodule 1 sind übereinanderliegend in der Applikationseinheit angeordnet und können nach unten an ein Wechselsystem 3 abgegeben werden. Das Wechselsystem ist beispielsweise eine Schiene 3 mit einem Vortiebmechanismus 6, von der mit dem Referenzzei- chen (3) hier die Seitenführung versehen ist. Die Vorrichtung ist in der Abbildung beispielsweise an eine Einheit zum Testen von Kunststoffschmelzen angeordnet, die rechts mit den abgewinkelten Zuflüssen beginnt und links über die erfindungsgemäße Ausführungsform herausragt. Der Messbereich liegt hinter der kreisrunden Platte mit den vier Schrauben. Nach der Messung werden die gebrauchten Wechselwirkungsmodule von dem Ausgabesystem 4 von dem Messplatz fortgeführt und stehen weiteren Analysen zur Verfügung.
Figur 2 zeigt ein Schnittbild dieser Ausführungsform in Seitenansicht. Hier ist der Verlauf der Wechselwirkungsmodule 1 in der Vorrichtung und die Lagerung in der Applikationseinheit 2 gut zu erkennen. Durch den Vortriebmechanismus 6, der hier ein Schieber ist, werden die
Wechselwirkungsmodule 1 auf der Schiene des Wechselsystems 3, von der hier nun der untere Bereich mit dem Referenzzeichen (3) bezeichnet wird, weitergeschoben. Immer dann, wenn der Schieber zurückgeführt wird und sich nichts mehr unter dem Auslass der Applikationseinheit 2 befindet, fällt ein neues Wechselwirkungsmodul 1 auf die Schiene 3 des Wech- selsystems herunter.
Die Wechsel wirkungsmodule werden hintereinander der Messposition 5 zugeführt (hier mit (1/5) bezeichnet, wo sie zu Messungen verwendet werden können, z.B. als Siebe für einen Druckfiltertest, in dem eine Kunststoffschmelze durch die dargestellte konische Öffnung durch das Wechselwirkungsmodul 1 gepresst wird und der Druck in der Öffnung gemessen wird. Insbesondere ist bevorzugt, dass sich eine Einheit an dieser Stelle befindet, welche das Wechselwirkungsmodul fest an die Öffnung presst, so dass kein Material austreten kann.
Die gebrauchten Wechselwirkungsmodule 1 werden weitergeschoben und kippen in das Aus- gabesystem 4, das in Form und Funktion einer Rutsche ähnelt. Durch die Schwerkraft rutschen die Wechselwirkungsmodule 1 herunter und können am Ende des Ausgabesystems 4 (hier nicht dargestellt) beispielsweise gesammelt oder von separaten Einheiten fortgeführt werden. Wechselwirkungsmodule können auch aktiv durch einen Roboterarm entnommen werden und aktiv weiteren Analysegeräten z. B. Ofen für Veraschung mittels einer entsprechend programmierten Steuerung zugeführt werden.
Figur 3 zeigt die vorangehend beschriebene Führung der Wechselwirkungsmodule 1 noch einmal im Detail.
Figur 4 zeigt eine bevorzugte Anwendung. Die Vorrichtung ist hier zusammen mit einer Druckfiltertestanordnung vor einen Autosampier montiert. Gut zu erkennen ist die Applikationseinheit 2 und das Ausgabesystem 4.
Figuren 5 bis 8 zeigen bevorzugte Wechselwirkungsmodule. Dabei ist jeweils unten das betreffende Modul in Aufsicht gezeigt und jeweils oben eine Seitenansicht längs des Schnittes A-A.
In Figur 5 ist ein Wechselwirkungsmodul 1 mit einem kreisrunden Sieb oder Filter dargestellt, wie es beispielsweise für einen Druckfiltertest verwendet werden kann. In Figur 6 ist ein Wechselwirkungsmodul 1 mit einer senkrechten Kapillare dargestellt, wie es beispielsweise für Messungen des visko-elastischen Verhaltens einer Flüssigkeit verwendet werden kann.
In Figur 7 ist ein Wechselwirkungsmodul 1 mit einer spiraligen Kapillare dargestellt, wie es beispielsweise für Messungen des visko-elastischen Verhaltens einer Flüssigkeit verwendet werden kann, wenn ein längerer Fließweg benötigt wird.
In Figur 8 ist ein Wechselwirkungsmodul 1 mit einer Schlitzdüse dargestellt, wie es zu optischen Messungen verwendet werden kann.
Figur 9 zeigt ein bevorzugtes Reinigungsmodul. Es ist auf einer kreisförmigen Fläche oben und unten mit Reinigungsborsten, beispielsweise aus Metall, besetzt. Diese Borsten können den Weg, den die Wechselwirkungsmodule in der Vorrichtung nehmen, reinigen während das Reinigungsmodul durch die Vorrichtung bewegt wird.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Au sführungs Varianten der Vorrichtung, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10. Vor allem können die einzelnen in den Figuren gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Vorrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. Bezugszeichenaufstellung Wechselwirkungsmodul
Applikationseinheit
Schiene
Ausgabesystem
Messposition
Vortriebmechanismus

Claims

- 22 -P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Testen von Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vorrichtung Applikationseinheiten (2) für Wechselwirkungsmodule (1) und ein Wechselsys- tem für Wechselwirkungsmodule umfasst, und die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, dass die Applikationseinheiten (2) Wechselwirkungsmodule (1) nach einem Steuersignal automatisch dem Wechselsystem zuführen und das Wechselsystem dazu ausgelegt ist, die Wechselwirkungsmodule dem Messbereich zuzuführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zusätzlich ein Ausgabesystem für gebrauchte Wechselwirkungsmodule umfasst und das Wechselsystem zusätzlich dazu ausgelegt ist, gebrauchte Wechselwirkungsmodule nach einer Messung dem Ausgabesystem zuzuführen, wobei bevorzugt das Ausgabesystem zusätzlich mindestens eine Lagereinheit zur Aufbewahrung der ausgegebenen Wechselwirkungsmodule umfasst.
3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Sensoren umfasst und/oder Wechselwirkungsmodule umfasst, wobei diese Wechselwirkungsmodule insbesondere ihrerseits Sensoren aufweisen, mit denen Messungen durchgeführt werden können, bevorzugte Sensoren sind dabei chemische Indikatoren oder elektrische Sensoren, insbesondere zusammen mit einer Energiequelle und einem Datenspeicher oder Elementen zur drahtlosen Datenübertragung.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass sie eine Steuereinheit aufweist, welche automatisch erkennt, welche Messaufgabe ansteht, das Wechselwirkungsmodul dem entsprechenden Messbereich zuführt und eine Adressierung oder Kennzeichnung für einen Datenspeicher generiert und exportiert.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorrichtung zusätzlich eine Vorrichtung zum Prüfen von Flüssigkeiten mit einem Flüssigkeitseinlauf und mindestens zwei, vorzugsweise drei oder mehr, Flüssigkeitsabflüssen umfasst, wobei jeder dieser Flüssigkeitsabflüsse separat über ein Mehrwegeventil, welches mindestens zwei funktional unterschiedliche Stellungen einnehmen kann, mit dem - 23 -
Flüssigkeitseinlauf verbindbar ist, so dass die Flüssigkeit je nach Stellung des Mehrwegeventils in jeweils einen der Flüssigkeitsabflüsse fließt.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass eine gesteuerte Abgabe der Wechselwirkungsmodule mittels eines gesteuerten
Schließ- oder Ausgabemechanismus erfolgt, und insbesondere eine Applikationseinheit ein Behältnis ohne Boden ist, in dem die Wechselwirkungsmodule übereinander angeordnet sind, und welches über dem Wechselsystem angebracht ist, so dass Wechselwirkungsmodule einfach auf das Wechselsystem herausfallen können.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationseinheiten zur Aufnahme von Magazinen ausgelegt sind, in denen sich mehrere Wechselwirkungsmodule befinden können, wobei diese Magazine insbesondere ähnlich Diamagazinen ausgestaltet sind, und wobei vorzugsweise die Magazine in der Vor- richtung bereits fest montiert sind oder eine Lagerungsvorrichtung der Applikationseinheit bilden.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselsystem eine Haltestruktur zum Halten der Wechselwirkungsmodule und ein Bewegungssystem umfasst, insbesondere einen Schieber oder eine Drehmechanismus zum Bewegen der Wechselwirkungsmodule, und die Vorrichtung bevorzugt eine Steuereinheit zur Steuerung des Wechselsystems umfasst, und dass das Wechselsystem insbesondere dazu ausgelegt ist, ein Band oder eine Schiene beinhaltend die Wechselwirkungsmodule zu bewegen, insbesondere linear und/oder kreisförmig.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zu einer definierten Entleerung einzelner Applikationseinheiten ausgelegt ist, so dass je nach Anwendung zunächst ein Wechselwirkungsmodul aus einer Applikationseinheit in das Wechselsystem eingebracht wird und danach ein Wechselwirkungsmodul aus einer anderen Applikationseinheit.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, dass die Applikationseinheiten während des Be- - 24 - triebs gewechselt werden können, wobei die Vorrichtung insbesondere zusätzlich ein Bewegungssystem der Applikationseinheiten umfasst, welches so gestaltet ist, dass die Applikationseinheiten von einer Position zu einer anderen bewegt werden können.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Markiereinheit umfasst und dazu ausgelegt ist, die Wechselwirkungsmodule und/oder die Applikationseinheiten automatisch zu kennzeichnen, insbesondere mittels Zeichen, Barcodes, RFID-Elementen, Gravuren, oder anderen Mustern, und dass die Vorrichtung insbesondere auch dazu ausgelegt ist, über ein Scanelement und einer mit einer Bediensoft- wäre ausgestatteten Recheneinheit, die beide insbesondere in der Vorrichtung enthalten sind, die Markierungen einzuscannen Position und/oder Funktion der Wechselwirkungsmodule und/oder der Applikationseinheiten in der Vorrichtung anhand dieser eingescannten Information festzulegen oder als Informationen zu speichern.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Abdichtungseinheit umfasst, welche dazu ausgelegt ist, das Wechselwirkungsmodul gegenüber dem Messplatz abzudichten, wobei die Wechselwirkungsmodule an der Messposition mittels einer Hub- oder Schraubbewegung an die Gehäusewand der Vorrichtung verbracht und dort festgedrückt werden oder sich die Wechselwir- kungsmodule nicht bewegen, sondern die Abdichtungseinheit.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Wechselwirkungsmodule umfasst, die einen unterschiedlichen Aufbau haben und die jeweils für unterschiedliche Messungen ausgelegt sind, bevorzugte Wechselwirkungsmodule sind Wechselwirkungsmodule, die einen Filter und/oder ein Sieb enthalten für einen Druckfiltertest, Wechselwirkungsmodule, die eine Kapillare aufweisen für Messungen des visko-elastischen Verhaltens einer Flüssigkeit oder Wechselwirkungsmodule, die eine schlitzförmige Öffnung aufweisen zur Herstellung eines Foliensamples für optische Messungen.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so gestaltet ist, dass nicht der gesamte Werkstoffstrom vermessen - 25 - wird, sondern ein Teil des Werkstoff Stroms abgezweigt und vermessen wird, wobei dieser Teil anschließend bevorzugt wieder dem Werkstoffstrom zugeführt wird.
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorrichtung zusätzlich Reinigungsmodule umfasst, welche unter die Wechselwirkungsmodule gemischt sind oder in einer separaten Applikationseinheit vorliegen, wobei die Reinigungsmodule insbesondere so ausgeführt sind dass der Bereich, der bei den Wechselwirkung smodulen der Messung dient oder der ganze offene Querschnitt mit einem Reinigungsmaterial ausgefüllt ist, das dazu ausgelegt ist, dass Verunreinigungen durch die Schub- bewegung des Reinigungsmoduls durch die Vorrichtung ausgetragen werden, wobei das Reinigung smaterial insbesondere Büsten, Klingen Schaber, bevorzugt aus Metallen, Legierungen, Stahl, Kunststoff, Stoffen, Fliesen, Holz, Glas, oder anderen Materialien umfasst.
16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Vorrichtung ein Wechselwirkungsmodul umfasst, welches zur Messung der
Fließeigenschaften eines Werkstoffs sowohl des viskosen als auch des elastischen Fließverhaltens ausgelegt ist, und das betreffende Wechselwirkungsmodul insbesondere mindestens eine Kapillare aufweist, welche insbesondere gerade oder gebogen oder spiralförmig ist, und wobei die Vorrichtung insbesondere dazu ausgelegt ist, die Kapillare in eine mechanische Schwingung zu versetzen und insbesondere das Verlustmodul der Schwingungen zu messen.
17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Temperiersystem umfasst, welches dazu ausgelegt ist, die Wechselwirkungsmodule vor dem Messbereich vorzutemperieren und/oder nach der Messung zu kühlen, wobei die Wechselwirkungsmodule bevorzugt nach dem Ausstoß gekühlt werden.
18. Wechselwirkungsmodul zur Anwendung in einer Vorrichtung gemäß einer der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselwirkungsmodule einen Träger umfassen und einen messrelevanten Bereich, der von diesem Träger gehalten und/oder stabilisiert wird, wobei der Träger ein durch Spritzguss hergestelltes Teil ist, und der messrelevante Bereich bevorzugt bei der Herstellung des Trägers bereits fest mit diesem vergossen oder verschweißt wurde, wobei insbesondere die Materialien für den messrelevanten Bereich in ein Halb stück der Trägers eingelegt und dann hinter spritzt wurden. - 26 -
19. Wechselwirkungsmodul nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselwirkungsmodul an seinen Seitenwandungen heraustretende Strukturen und/oder Ausnehmungen umfasst, welche dazu ausgelegt sind, in Strukturen zur Führung, welche in einer Applikationseinheit und/oder dem Wechselsystem ausgeformt sind, formschlüssig einzugreifen, so dass eine sichere und genaue Führung der Wechselwirkungsmodule in der Vorrichtung gewährleistet ist.
20. Wechselwirkungsmodul nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger und/oder der messrelevante Bereich aus Materialien der Gruppe Kunststoff, Metall, Keramik, Verbundwerkstoffen oder Kombinationen aus diesen Werkstoffen, insbesondere mittels Fräsen, Gießen oder Sintern, gefertigt ist und bevorzugt das Wechselwirkungsmodul mehrere unterschiedliche zur Messung geeignete Bereiche umfasst.
21. Verfahren zum Testen von Werkstoffen mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte:
Lagerung einer Anzahl von Wechselwirkungsmodulen in einer Applikationseinheit, Ausgabe der Wechselwirkungsmodule aus der Applikationseinheit an ein Wechselsystem,
Hinführung der ausgegebenen Wechselwirkungsmodule an eine Messposition durch das Wechselsystem,
Fortführung des gebrauchten Wechselwirkungsmoduls nach der Messung durch das Messsystem.
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