PL214832B1 - Sposób i urządzenie do pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich, wykonanych z materiałów sztucznych oraz naturalnych o średnicy od 5 μm do 100 μm.

Kąt zwilżania włókna to kąt jaki tworzy powierzchnia swobodna płynu z włóknem. Możliwość określenia tego kąta jest istotna z punktu widzenia określania właściwości tkanin i/lub oddziaływania danej cieczy na tkaninę wytworzoną z przedmiotowych włókien, w szczególności w celu określenia efektu przesączania cieczą tkaniny. Przykładowo jest to istotne dla takich zastosowań jak nanoszenie koloru na tkaninę, zmiany właściwości tkaniny, mycie tkaniny poprzez metody kąpieli czy też wykorzystanie druku ink-jet do nanoszenia materiałów funkcjonalnych na tkaniny. Poza tym kąt zwilżania determinuje również inne właściwości tkanin, na przykład nieprzemakalność.

W znanym stanie techniki są znane urządzenia do pomiaru kąta zwilżenia włókien wykonanych z materiałów sztucznych oraz naturalnych, przy czym umożliwiają one jedynie pomiar włókien sztywnych. W urządzeniach tych włókna sztywne przesuwa się w pojemniku z cieczą, i przy wykorzystaniu urządzenia optycznego mierzy się kąt pomiędzy powierzchnią cieczy a przesuwającym się włóknem. Przedmiotowe urządzenie pozwala na pomiar kąta zwilżania dla włókien sztywnych o średnicy powyżej 20 μm.

Wynalazek dotyczy sposobu pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich, w którym pojedyncze włókno poddawane jest kontaktowi z cieczą, a pomiaru dokonuje się w obszarze kontaktu włókna z powierzchnią ciecz, z wykorzystaniem urządzenia optycznego. Istota wynalazku polega na tym, że pojedyncze włókno mocuje się jednym końcem w uchwycie dolnym rurki usytuowanej otwartym końcem ku górze, zaś drugi koniec włókna mocuje się w uchwycie górnym zlokalizowanym nad rurką tak, że po zamocowaniu włókno znajduje się w stanie naprężenia i przechodzi przez otwarty od góry prześwit rurki. Następnie do szczelnej od dołu rurki wprowadza się ciecz, po czym dokonuje się pomiaru kąta pomiędzy włóknem a swobodną powierzchnią cieczy w rurce z wykorzystaniem urządzenia optycznego.

Korzystnie pomiaru kąta dokonuje się po utworzeniu przez powierzchnię cieczy menisku wypukłego w rurce.

Alternatywnie pomiaru dokonuje się w trakcie podnoszenia się lub opadania poziomu cieczy w rurce.

W dalszym korzystnym wykonaniu włókno mocuje się w rurce o średnicy wynoszącej od 50 do 500 krotności średnicy włókna.

Celowym jest także, gdy włókno mocuje się w rurce poprzez przewleczenie przedmiotowego włókna przez otwór zlokalizowany w dnie rurki i zamocowanie w uchwycie dolnym, po czym przed napełnieniem rurki cieczą otwór uszczelnia się.

W najkorzystniejszym wykonaniu rurkę napełnia się cieczą poprzez króciec wlotowy zlokalizowany wokół otworu w ściance bocznej rurki.

Pożądanym jest także, gdy włókno mocuje się w dolnym uchwycie i w górnym uchwycie zlokalizowanym nad rurką tak, że po zamocowaniu włókno ma przebieg równoległy do osi wzdłużnej rurki, korzystnie pokrywa się z tą osią wzdłużną rurki, a rurka usytuowana jest pionowo.

Kolejny wynalazek dotyczy urządzenia do pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich, z wykorzystaniem urządzenia optycznego do mierzenia kąta pomiędzy włóknem a swobodną powierzchnią cieczy. Istota urządzenia według wynalazku polega na tym, że urządzenie zawiera rurkę szczelnie zamkniętą na swym jednym końcu i otwartą na drugim końcu, a także zawiera uchwyt dolny i uchwyt górny do mocowania włókna wiotkiego, które są tak zlokalizowane, że uchwyt górny umieszczony jest nad rurką, aby zamocowane w uchwytach włókno wiotkie przechodziło przez prześwit otwartego końca rurki.

W korzystnym wykonaniu dolny uchwyt rurki zlokalizowany jest na zewnętrznej powierzchni dna rurki, a w dnie wykonany jest otwór.

Wówczas celowym jest, gdy dolny uchwyt stanowi taśma z naniesioną warstwą środka klejącego.

Celowym jest także, gdy otwór w dnie rurki zabezpieczony jest elementem uszczelniającym, korzystnie w postaci taśmy z naniesioną warstwą środka klejącego.

Dalsza korzyść uzyskuje się gdy górny uchwyt ma regulowane położenie względem dolnego uchwytu, co pozwala na uzyskanie właściwego naprężenia włóka osadzonego w uchwytach urządzenia.

Ponadto korzystnym jest, gdy górny uchwyt i dolny uchwyt usytuowane są w osi wzdłużnej rurki.

W najkorzystniejszym wykonaniu w ściance bocznej rurki wykonany jest otwór z króćcem wlotowym do podawana cieczy do wnętrza rurki.

PL 214 832 B1

Sposób i urządzenie pozwalają na pomiar kąta zwilżania dla włókien wiotkich, wykonanych z materiałów sztucznych oraz naturalnych o średnicy od 5 μm do 100 μm. Dokonywany pomiar jest bardzo precyzyjny poprzez stosowne zorientowanie włókna względem cieczy, właściwe zamocowanie włókna w urządzeniu i korzystne dostarczanie cieczy do rurki urządzenia. Urządzenie umożliwia mocowanie włókna z taką siłą, aby z jednej strony zapewnić optymalne warunki pomiaru, a z drugiej zapobiec zerwaniu, lub wysunięciu się włókna z mocowania. Kąt zwilżania mierzony jest na powierzchni swobodnej cieczy w pobliżu włókna za pomocą kamery z odpowiednią optyką powiększającą obraz. Położenie powierzchni swobodnej jest regulowane precyzyjnym dozowaniem cieczy do rurki. Możliwy jest również pomiaru dynamicznego kąta zwilżania w zależności od kierunku i prędkości przesuwu powierzchni swobodnej cieczy.

Sposób i urządzenie do pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich zostały bliżej zilustrowane w poniższym przykładzie wykonania i na załączonym rysunku, na którym widoczny jest poglądowy schemat urządzenia do pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich.

Urządzenie 1 do pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich, o średnicy z przedziału od 5 μm do 100 μm, zawiera rurkę 2, która z jednej strony ma szczelne dno 3, a z drugiej strony jest otwarta. Rurka 2 ma korzystnie pierścieniowy, okrągły przekrój poprzeczny, niemniej wynalazek obejmuje swoim zakresem również inne przekroje poprzeczne rurki 2. Korzystnie rurka 2 ma średnicę wynoszącą od 50 do 500 krotności średnicy włókna 11. Przykładowo rurka 2 może mieć średnicę 3 mm. Urządzenie 1 zawiera ponadto dolny uchwyt 4 i górny uchwyt 5 do mocowania włókna 11. W przykładzie przedstawiony na rysunku dolny uchwyt 4 zlokalizowany jest na zewnętrznej powierzchni dna 3 rurki 2, zaś w dnie 3 wykonany jest otwór 6 umożliwiający przewleczenie włókna 11 przez dno 3 i zamocowanie końca włókna 11 w dolnym uchwycie 4. Dolny uchwyt 4 może mieć postać taśmy z naniesioną warstwą środka klejącego. Możliwe są również inne wykonania uchwytu, w postaci znanych środków do mocowania włókiem o wskazanej średnicy. Uchwyt górny 5 zlokalizowany jest nad rurką 2 tak, aby zamocowane w uchwytach 4, 5 włókno wiotkie 11 przechodziło przez prześwit otwartego końca rurki

2. Otwór 6 uszczelniony jest elementem uszczelniającym 7, korzystnie w postaci taśmy z naniesioną warstwą środka klejącego. Ponadto górny uchwyt 5 ma regulowane położenie względem dolnego uchwytu 4, co zapewnia możliwość regulacji naprężenia włókna 11 osadzonego w uchwytach 4, 5. Korzystnie górny uchwyt 5 i dolny uchwyt 4 usytuowane są w osi wzdłużnej rurki 2. Ponadto w ściance bocznej rurki 2 wykonany jest otwór 9, wokół którego zlokalizowany jest króciec wlotowy 8 do podawania cieczy do wnętrza rurki 2. Ponadto w rejonie górnego końca rurki 2 zlokalizowane jest urządzenie optyczne 12 do mierzenia kąta pomiędzy włóknem 11 a swobodną powierzchnią cieczy w rurce.

W sposobie według wynalazku w pierwszej kolejności mocuje się pojedyncze włókno wiotkie 11 jednym końcem w uchwycie dolnym 4 rurki 2 usytuowanej otwartym końcem ku górze. Drugi koniec włókna 11 mocuje się w uchwycie górnym 5 zlokalizowanym nad rurką 2 tak, że po zamocowaniu włókno 11 znajduje się w stanie naprężenia i przechodzi przez otwarty od góry prześwit rurki 2. Włókno 11 można zamocować w rurce 2 poprzez przewleczenie tego włókna 11 przez otwór 6 zlokalizowany w dnie 3 rurki 2 i zamocowanie w dolnym uchwycie 4 zlokalizowanym na zewnętrznej powierzchni dna 3 rurki 2, przykładowo w postaci taśmy z warstwą kleju. Koniecznym jest w takim wykonaniu uszczelnieniu otworu 6. Korzystnie włókno 11 mocuje się w dolnym uchwycie 4 i w górnym uchwycie 5 zlokalizowanym nad rurką 2 tak, że po zamocowaniu włókno 11 ma przebieg równoległy do osi wzdłużnej rurki 2, korzystnie pokrywa się z tą osią wzdłużną rurki 2, przy pionowym usytuowaniu rurki 2. Korzystnie włókno 11 mocuje się w rurce 2 o średnicy wynoszącej od 50 do 500 krotności średnicy włókna 11. Następnie do szczelnej od dołu rurki 3 wprowadza się ciecz. Najlepiej jest, gdy rurkę 2 napełnia się cieczą poprzez króciec wlotowy 8 zlokalizowany wokół otworu 9 w ściance bocznej rurki 2. Takie dozowanie cieczy do rurki umożliwia zarówno pomiar statycznego , jak i dynamicznego kąta zwilżania. Możliwe jest również napełnianie cieczą rurki 2 poprzez górne otwarcie przy jej górnym końcu. W kolejnym etapie, dokonuje się pomiaru kąta pomiędzy włóknem 11 a swobodną powierzchnią cieczy w rurce 2 z wykorzystaniem urządzenia optycznego 12. Pomiaru kąta można dokonywać po utworzeniu przez powierzchnię cieczy menisku wypukłego 11 w rurce 2 albo alternatywnie w trakcie podnoszenia się lub opadania poziomu cieczy w rurce. Przykładem cieczy może być woda albo atramenty na bazie wody lub innych rozpuszczalników nieorganicznych i organicznych używanych do drukowania metodą ink-jet na tkaninach wykonanych z włókien naturalnych i sztucznych.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich, w którym pojedyncze włókno poddawane jest kontaktowi z cieczą, a pomiaru dokonuje się w obszarze kontaktu włókna z powierzchnią cieczy z wykorzystaniem urządzenia optycznego, znamienny tym, że pojedyncze włókno (11) mocuje się jednym końcem w uchwycie dolnym (4) rurki (2) usytuowanej otwartym końcem ku górze, zaś drugi koniec włókna (11) mocuje się w uchwycie górnym (5) zlokalizowanym nad rurką (2) tak, że po zamocowaniu włókno (11) znajduje się w stanie naprężenia i przechodzi przez otwarty od góry prześwit rurki (2), a następnie do szczelnej od dołu rurki (2) wprowadza się ciecz, po czym dokonuje się pomiaru kąta pomiędzy włóknem (11) a swobodną powierzchnią cieczy w rurce (2) z wykorzystaniem urządzenia optycznego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiaru kąta dokonuje się po utworzeniu przez powierzchnię cieczy menisku wypukłego (10) w rurce (2).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiaru dokonuje się w trakcie podnoszenia się lub opadania poziomu cieczy w rurce (2).
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że włókno (11) mocuje się w rurce (2) o średnicy wynoszącej od 50 do 500 krotności średnicy włókna (11).
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że włókno (11) mocuje się w rurce (2) poprzez przewleczenie przedmiotowego włókna (11) przez otwór (6) zlokalizowany w dnie (3) rurki (2), po czym przed napełnieniem rurki (2) cieczą otwór (6) uszczelnia się.
6. 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, że rurkę (2) napełnia się cieczą poprzez króciec wlotowy (8) zlokalizowany wokół otworu (9) w ściance bocznej rurki (2).
7. 7. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6, znamienny tym, że włókno (11) mocuje się w dolnym uchwycie (4) i w górnym uchwycie (5) zlokalizowanym nad rurką (2) tak, że po zamocowaniu włókno (11) ma przebieg równoległy do osi wzdłużnej rurki (2), korzystnie pokrywa się z tą osią wzdłużną rurki (2), a rurka (2) usytuowana jest pionowo.
8. 8. Urządzenie do pomiaru kąta zwilżania dla włókien wiotkich, z wykorzystaniem urządzenia optycznego do mierzenia kąta pomiędzy włóknem a swobodną powierzchnią cieczy, znamienne tym, że zawiera rurkę (2) szczelnie zamkniętą na swym jednym końcu i otwartą na drugim końcu, a także zawiera uchwyt dolny (4) i uchwyt górny (5) do mocowania włókna wiotkiego (11), przy czym uchwyt górny (5) zlokalizowany jest nad rurką (2) tak, aby zamocowane w uchwytach (4, 5) włókno wiotkie (11) przechodziło przez prześwit otwartego końca rurki (2).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że dolny uchwyt (4) rurki (2) zlokalizowany jest na zewnętrznej powierzchni dna (3) rurki (2), a w dnie (3) wykonany jest otwór (6).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że dolny uchwyt (4) stanowi taśma z naniesioną warstwą środka klejącego.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że otwór (6) zabezpieczony jest elementem uszczelniającym (7), korzystnie w postaci taśmy z naniesioną warstwą środka klejącego.
12. 12. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9 albo 10 albo 11, znamienne tym, że górny uchwyt (5) ma regulowane położenie względem dolnego uchwytu (4).
13. 13. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12, znamienne tym, że górny uchwyt (5) i dolny uchwyt (4) usytuowane są w osi wzdłużnej rurki (2).
14. 14. Urządzenie według zastrz. 8 albo 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13, znamienne tym, że w ściance bocznej rurki wykonany jest otwór (9) z króćcem wlotowym (8) do podawana cieczy.

    PL 214 832 B1