DE19839009A1

DE19839009A1 - Multifunction measuring device of modular design to determine behavior of paint coatings when applied to paper or cardboard; has common base plate for individual measurement modules

Info

Publication number: DE19839009A1
Application number: DE1998139009
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gabriel; Giselher Gruener
Original assignee: EMTEC ELECTRONIC GmbH
Current assignee: EMTEC ELECTRONIC GmbH
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2000-03-23

Abstract

The device has a base plate on which individual modules can be located. To determine the fluid absorption by a paper (Cobb Test), an ultrasound sensor is positioned on the plate on which the paper specimen is placed. The area of the specimen above the sensor is attached by a double-sided adhesive tape. A specific volume of fluid is brought into contact with the paper and is retained by a ring pressed against the paper.

Description

Die Erfindung betrifft ein modular aufgebautes multifunktionales Meßgerät zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Flüssigkeiten und flächigen Werkstoffen, sowie zur Beurteilung der mechanischen Beanspruchung von Oberflächen.The invention relates to a modular multifunctional measuring device for Investigation of the interaction between liquids and flat materials, as well as to assess the mechanical stress on surfaces.

Zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Flüssigkeiten und flächigen Werkstoffen, sowie zur Beurteilung der mechanischen Beanspruchung von Oberflächen ist es erforder lich, unterschiedlichste Messungen durchzuführen. Dazu gehört eine Ultraschallreflexionsmessung. Es wird dabei die Änderung der Ultraschallintensität erfaßt, die durch die Wechselwirkun gen der Flüssigkeiten mit dem Material, wie z. B. Benetzungs- und Absorptionsvorgänge als auch durch strukturelle Veränderungen im Material und durch die Veränderungen der mit der Materialprobe in Kontakt stehenden Flüssigkeiten selbst, wie z. B. Trocknungsvorgänge, verursacht wird.To investigate the interaction between liquids and flat materials, as well as to assess the mechanical stress on surfaces to perform a wide variety of measurements. This includes an ultrasound reflection measurement. It is the change in the ultrasound intensity detected by the interaction conditions of the liquids with the material, such as. B. wetting and absorption processes as also due to structural changes in the material and changes in the the material sample in contact with liquids themselves, e.g. B. Drying processes.

Eine weite notwendige Messung ist die Messung der Dehnung einer Materialprobe bei einseitiger Kontaktierung mit Flüssigkeit.Another measurement required is the measurement of the elongation of a material sample one-sided contact with liquid.

Zum Aufbringen einer Flüssigkeit, wie z. B. einer Streichfarbe, einer Druckfarbe, einer Inkjetfarbe, Wasser, eines Klebstoffes oder anderer technisch möglicher Flüssigkeiten, womit definierte und reproduzierbare Mengen und Verteilungen der aufgetragenen Flüssigkeiten erzielt werden können, werden die verschiedensten Vorrichtungen einge setzt. Zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Flüssigkeiten und flächigen Werkstoffen werden bekannterweise Vorrichtungen zur mechanischen Beanspruchung eingesetzt und es wird mit Hilfe von Bildaufnahmesystemen eine Überwachung der aufgebrachten Flüssigkeit realisiert.To apply a liquid such. B. a coating color, a printing ink, one Inkjet paint, water, an adhesive or other technically possible liquids, with which defined and reproducible quantities and distributions of the applied A wide variety of devices are used to achieve liquids puts. To study the interaction between liquids and flat materials are known to use devices for mechanical stress and it is monitored with the help of image recording systems Liquid realized.

So sind Ultraschallmeßgeräte zur Charakterisierung der Wechselwirkungen zwischen Flüssigkeiten und flächigen Werkstoffen bekannt.So are ultrasonic measuring devices to characterize the interactions between Liquids and sheet materials known.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen durchdringt ein von einem Sender erzeugtes Ultraschallsignal die zu prüfende Materialprobe. Mittels Ultraschallempfänger wird die Veränderung der ausgesendeten Signale erfaßt. Dabei wird das zu prüfende flächige Material in eine Flüssigkeit wie Wasser, Öl oder Streichfarbe eingebracht und von den Ultraschallwellen durchstrahlt. In these known devices penetrates a generated by a transmitter Ultrasonic signal the material sample to be tested. The change in the emitted signals is detected by means of an ultrasound receiver. The flat material to be tested is placed in a liquid such as water, oil or Coating color introduced and irradiated by the ultrasonic waves.

Vorzugsweise geschieht die Anwendung dieser bekannten Verfahren in einer Meßanordnung in Form einer Meßzelle. In diese Meßzelle wird das zu prüfende flächige Material zwischen einen Ultraschallsender und einen dazugehörigen horizontal gegenüberliegenden Empfänger eingebracht.These known methods are preferably used in one Measuring arrangement in the form of a measuring cell. The flat material to be tested is placed in this measuring cell between an ultrasound transmitter and an associated horizontally opposite receiver.

Weiterhin sind Meßgeräte bekannt, bei denen waagerecht im Boden eines Gefäßes, welches teilweise mit einer Prüfflüssigkeit gefüllt ist, ein Ultraschallsensor als Sender und senkrecht darüber ein Ultraschallsensor als Empfänger angeordnet ist. Auf der nach unten weisenden Oberfläche des oberen Sensors wird die Materialprobe fixiert. Das Niveau der Prüfflüssigkeit wird mittels einer Pumpe so weit angehoben, das die Flüssigkeit die Probe berührt und dadurch der Ultraschall durch die Probe hindurch den Empfänger erreichen kann. In diesem Moment wird die Messung gestartet.Furthermore, measuring devices are known in which, horizontally in the bottom of a vessel, which is partially filled with a test liquid, an ultrasonic sensor as a transmitter and an ultrasonic sensor is arranged vertically above it as a receiver. The material sample is placed on the downward-facing surface of the upper sensor fixed. The level of the test liquid is raised so far by means of a pump that the Liquid touches the sample and thereby the ultrasound through the sample Can reach the recipient. At this moment the measurement is started.

Ebenfalls sind Meßgeräte bekannt, bei denen ein Ultraschallsensor, der sowohl als Sender als auch als Empfänger der von der Materialprobe reflektierten bzw. gestreuten Ultraschallsignale dient, horizontal im Boden eines Gefäßes mit Prüfflüssigkeit angeordnet ist. Die zu messende Materialprobe wird dabei von unten mit der Prüfflüssigkeit kontaktiert.Measuring devices are also known in which an ultrasonic sensor acts both as a transmitter as well as a receiver of the reflected or scattered from the material sample Ultrasonic signals are used, arranged horizontally in the bottom of a vessel with test liquid is. The material sample to be measured is contacted from below with the test liquid.

Ferner sind Meßgeräte bekannt, bei denen an der Unterseite eines Probenträger, vorzugsweise einem Quarz, 2 Ultraschallsensoren in einem bestimmten Winkel zur Oberfläche angebracht sind, wobei der eine Sensor als Sender und der andere Sensor als Empfänger dient.Furthermore, measuring devices are known in which, on the underside of a sample carrier, preferably a quartz, 2 ultrasonic sensors at a certain angle to the Surface are attached, one sensor as a transmitter and the other sensor as Serves receiver.

Viele Verarbeitungsprozesse basieren auf dem Kontakt einer Flüssigkeit mit einem flächigen Material, wie z. B. Papier- oder Karton, Folien, Stoffen und anderen Fasermaterialien oder porösen Materialien. Die oben beschriebenen Ultraschallmeßgeräte sind nur bedingt geeignet, die Wechselwirkungen zwischen einer Flüssigkeit und einer flächigen Materialprobe oder das Verhalten einer Flüssigkeit während seiner Trocknung ausreichend zu charakterisieren.Many processing processes are based on the contact of a liquid with a sheet material, such as B. paper or cardboard, foils, fabrics and others Fiber materials or porous materials. The ultrasonic measuring devices described above are only conditionally suitable for the interactions between a liquid and a flat material sample or the behavior of a liquid during its drying sufficient to characterize.

Bei vielen der oben beschriebenen Ultraschallmeßverfahren wird die zu prüfende Materialprobe mit einem in der industriellen Fertigung von Papier oder anderen flächigen Materialien unüblichen Überschuß an Prüfflüssigkeit für eine sehr lange Zeit beauflagt. Ferner wird dabei die Materialprobe in eine ruhende oder zumindest vorwiegend ruhende Flüssigkeit eingetaucht und damit über einen längeren Zeitraum, d. h. mehrere Sekunden oder Minuten kontaktiert. Das kann gerade bei strukturviskosen Flüssigkeiten, wie z. B. Streichfarben für die Papiererzeugung, oder anderen während einer Scherbewegung in ihrer Viskosität sich verändernden Flüssigkeiten, zu einer deutlich veränderten Flüssigkeitsaufnahme durch die zu prüfende Materialprobe führen.In many of the ultrasonic measuring methods described above, the one to be tested Material sample with one in the industrial production of paper or other flat Excessive amount of test liquid applied to materials for a very long time. Furthermore, the material sample is at rest or at least predominantly at rest Liquid immersed and thus over a longer period of time, d. H. several seconds or minutes contacted. This can be the case with structurally viscous liquids such as B. Coating colors for paper production, or other during a shear movement in their viscosity changing liquids, to a significantly different Guide liquid absorption through the material sample to be tested.

Unter industriellen Prozeßbedingungen wird die Materialprobe nur für Bruchteile einer Sekunde mit einem Überschuß an Flüssigkeit kontaktiert, der nachfolgend mittels Klinge, Rakel oder Luftbürste entfernt wird, oder die Materialprobe läuft durch einen sogenannten Walzenspalt als Dosiereinrichtung für die Applikation der Flüssigkeit. Die aus den bisher bekannten Ultraschallmeßverfahren resultierenden Meßergebnisse mit der Prüfflüssigkeit können deshalb nur bedingt auf die Wechselwirkungen der Flüssigkeit mit der damit in Kontakt tretenden flächigen Materialprobe unter industriellen Prozessbedingungen übertragen werden.Under industrial process conditions, the material sample is only a fraction of a Second contacted with an excess of liquid, which is subsequently by means of a blade, Squeegee or air brush is removed, or the material sample runs through a so-called Roller nip as dosing device for the application of the liquid. The from the previous known ultrasonic measuring method resulting measurement results with the test liquid can therefore only conditionally affect the interactions of the liquid with that in contact with it occurring flat material sample can be transferred under industrial process conditions.

Auftragsvorrichtungen für die Applikation von Flüssigkeiten in Meßgeräten sind ebenfalls be kannt.Application devices for the application of liquids in measuring devices are also be knows.

Diese Applikationssysteme sind jedoch nur bedingt geeignet, die unterschiedlichsten Varianten der Flüssigkeitsapplikation bei verschiedensten definierten Geschwindigkeiten und bei Verwendung unterschiedlichster Auftragsverfahren zu ermöglichen.However, these application systems are only suitable to a limited extent, the most varied of variants the liquid application at various defined speeds and at To enable the use of different application processes.

Es ist bekannt, Testgeräte zur Beurteilung der mechanischen Beanspruchung von flächigen Materialien einzusetzen. Diese bekannten Geräte sind jedoch nur bedingt oder gar nicht geeignet, eine gleichzeitig ablaufende Ultraschallreflexionsmessung oder eine gleichzeitige Bildanalyse an der getesteten Materialprobe zuzulassen.It is known to test devices for assessing the mechanical stress of flat Use materials. However, these known devices are only suitable to a limited extent or not at all, one at the same time ongoing ultrasound reflection measurement or a simultaneous image analysis on the tested Allow material sample.

Bildanalysesysteme zur Beurteilung der Papieroberfläche oder anderer flächiger Werkstoffe sind ebenso bekannt.Image analysis systems for assessing the paper surface or other flat materials are also known.

Die bekannten Bildanalysesysteme sind jedoch nur bedingt für die Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen Flüssigkeiten und Materialien und für die Beschreibung der Einflüsse mechanischer Belastungen auf die Oberflächeneigenschaften von Materialien geeignet, da die Aufnahmen der ersten Bilder durch die Kamera erst nach zuvor erfolgtem Einlegen in einen Scanner oder unter eine Kamera erfolgen kann.However, the known image analysis systems are only conditional for the characterization of the Interaction between liquids and materials and for the description of the Influences of mechanical loads on the surface properties of materials Suitable because the camera only takes the first pictures after it has been taken Can be inserted into a scanner or under a camera.

Aufnahmen unmittelbar nach einer der oben beschriebenen Behandlungen der Materialprobe können damit nicht gemacht werden.Images taken immediately after one of the material sample treatments described above cannot be done with it.

Die ebenfalls bekannten Klimakammern sind groß, teuer und für die Kombination der oben beschriebenen Module auch aus technisch-konstruktiven Gründen nicht geeignet.The well-known climate chambers are large, expensive and for the combination of the above The modules described are also unsuitable for technical and structural reasons.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Meßgerät zu schaffen, welches ein optimiertes Messen und Überwachen und Untersuchen der Wechselwirkung zwischen Flüssigkeiten und flächigen Werkstoffen, sowie zur Beurteilung der mechanischen Beanspruchung von Ober flächen ermöglicht.The object of the invention is to provide a measuring device which is optimized Measure and monitor and investigate the interaction between liquids and flat materials, as well as for the assessment of the mechanical stress of upper areas.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Meßgerät gelöst, welches den Schutzansprü chen 1-13 entspricht.According to the invention the object is achieved by a measuring device which meets the protection requirements Chen corresponds to 1-13.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das erfindungsgemäße multifunk tionale Meßgerät aus einer Grundplatte besteht, auf der die einzelnen Module angeordnet sind oder in beziehungsweise auf ihr integriert werden. Dabei sind unterschiedlichste Kombinationen der Module denkbar.According to the invention the object is achieved in that the multifunk according to the invention tional measuring device consists of a base plate on which the individual modules are arranged are or are integrated into or on it. Various combinations of the modules are conceivable.

Die Meßanordnung zur Ultraschallreflexionsmessung ist dabei so angeordnet, daß auf der Rückseite eines Probenträgers ein Ultraschallsensor angebracht ist, der sowohl als Sender als auch als Empfänger dient. Auf dem Probenträger wird eine Materialprobe mit herkömmlichen Mitteln so befestigt, daß eine gute Ultraschallübertragung zwischen der Probe und dem Probenträger gewährleistet ist, vorzugsweise mit einem doppelseitigen Klebeband.The measuring arrangement for ultrasonic reflection measurement is arranged so that on the An ultrasonic sensor is attached to the back of a sample holder, which acts both as a transmitter serves as a recipient as well. A material sample is placed on the sample carrier conventional means attached so that good ultrasound transmission between the Sample and the sample carrier is guaranteed, preferably with a double-sided Duct tape.

Der Probenträger wird zu diesem Zweck horizontal mit der zu prüfenden Probenseite nach unten oder nach oben oder vertikal oder in jedem anderen denkbaren Winkel, der für die Durchführung der Versuche noch als geeignet erscheint, angeordnet. Dabei kann der Probenträger fest stehen oder relativ zu dem Flüssigkeitsauftragsaggregat beweglich angeordnet sein; er kann sich z. B. auch auf einer Kreisbahn oder in der Probenträgerebene selbst bewegen. Der Probenträger kann dabei eine plane, konvexe oder konkave Form haben.For this purpose, the sample carrier is horizontally aligned with the sample side to be tested down or up or vertically or at any other conceivable angle for the Carrying out the experiments still appears to be appropriate. The sample carrier can be stationary or relative to the liquid application unit be movably arranged; he can z. B. also on a circular path or in the Move the sample carrier level yourself. The sample carrier can have a flat, convex or concave shape.

Die Prüfflüssigkeit wird dabei wahlweise über alle denkbaren technisch möglichen im Labor oder auch unter Produktionsbedingungen der Industrie angewandten Auftragsverfahren, wie z. B. über sogenannte Rakel-, Klingen- oder Walzenauftragswerke, über Strahl- oder Tropfenauftragsverfahren, über eine Änderung des Umgebungsklimas oder über alle anderen bekannten und für dieses Meßverfahren geeigneten Auftrags- und Dosierverfahren, auf die Materialprobe von der dem Probenträger abgewandten Seite her aufgebracht werden. Das Auftragen der Flüssigkeit kann im Überschuß mit nachfolgendem Entfernen des Überschusses oder schon vordosiert auf die Materialprobe erfolgen.The test liquid is optionally available via all conceivable technically possible ones in the laboratory or also application methods used under industrial production conditions, such as B. on so-called doctor blade, blade or roller applicators, on jet or Drop application method, about a change in the ambient climate or about all other known and suitable for this measurement method Dosing method, on the material sample from that facing away from the sample carrier Be applied side. The liquid can be applied in excess with subsequent removal of the Excess or already pre-dosed on the material sample.

Die Ultraschallsensoren können bei diesem Meßverfahren mit einer oder mehreren Frequenzen arbeiten. In this measuring method, the ultrasonic sensors can be equipped with one or more Frequencies work.

Zur Bestimmung der Dehnung einer Materialprobe werden bekannte Vorrichtungskonstruktionen in das erfindungsgemäße modular aufgebaute multifunktionale Meßsystem integriert.Known are known for determining the elongation of a material sample Device constructions in the modular multifunctional according to the invention Integrated measuring system.

Die Auftragsvorrichtung besteht vorzugsweise aus einer geschwindigkeitsgesteuerten Vorrichtung, an die z. B. eine Walze, ein Rakel, eine Klinge, ein Inkjetdruckkopf oder andere geeignete Dosiervorrichtungen zum Auftragen von Flüssigkeiten auf flächige Werkstoffe angebracht sind.The application device preferably consists of a speed-controlled Device to which z. B. a roller, a doctor blade, a blade, an inkjet printhead or other suitable dosing devices for applying liquids to flat surfaces Materials are attached.

Die Materialprobe wird mit herkömmlichen Mitteln auf einem Probenträger fixiert, vorzugsweise mittels doppelseitigem Klebeband, oder zwischen zwei Klemmen, wie wie in Abb. 3 dargestellt, eingespannt.The material sample is fixed on a sample carrier with conventional means, preferably by means of double-sided adhesive tape, or clamped between two clamps, as shown in Fig. 3.

Dabei kann die Materialprobe fest und die Dosiervorrichtung relativ dazu beweglich angeordnet sein. Es ist auch möglich, daß die Dosiervorrichtung fest und die Materialprobe relativ dazu beweglich angeordnet ist.The material sample can be fixed and the metering device movable relative to it be arranged. It is also possible that the dosing device is fixed and the material sample is movable relative to it.

Zur mechanischen Beanspruchung eines flächigen Werkstoffes wird an die geschwindig keitsgesteuerte Vorrichtung ein Abrasionswerkzeug, d. h. ein Gegenstand mit definierten Werkstoffeigenschaften, wie z. B. der Oberflächenrauhigkeit, so befestigt, daß die Oberfläche des zu prüfenden flächigen Materials, das auf dem Probenträger der Grundplatte befestigt ist, mit dem unter definierter Vorlast befindlichen Abrasionswerkzeug in Berührung kommt.The mechanical stress on a flat material becomes fast speed-controlled device an abrasion tool, d. H. an object with defined Material properties, such as B. the surface roughness, attached so that the Surface of the flat material to be tested, which is on the sample carrier Base plate is attached with the abrasive tool under a defined preload comes into contact.

Bedingt durch die Relativbewegung des Abrasionswerkzeuges zur Materialoberfläche kommt es zur Veränderung derselben. Vorzugsweise wird dafür eine computergesteuerte Vorrichtung eingesetzt, welches es erlaubt sowohl definierte gerichtete und oszillierende Bewegungen definierter Geschwindigkeiten, über kürzere und auch längere Zeiträume, als auch Bewegungen bei höherer und niedrigerer Vorlast auszuführen, wodurch bei definiertem Abrasionswerkzeug definierte Testbedingungen möglich sind.Due to the relative movement of the abrasion tool to the material surface it changes. A computer-controlled one is preferably used for this Device used, which allows both defined directional and oscillating Movements of defined speeds over shorter and longer periods than also perform movements with higher and lower preload, which means defined abrasion tool defined test conditions are possible.

An die geschwindigkeitsgesteuerte Vorrichtung können ebenfalls andere Werkzeuge so befestigt werden, daß z. B. flächige Werkstoffe lokal komprimiert werden, wie es z. B. bei der Rillung von Karton, Papier oder Folien, oder beim Druck im Kalander oder unter einer Druckwalze der Fall ist.Other tools can also be used on the speed-controlled device be attached that z. B. flat materials are locally compressed, as z. B. at the creasing of cardboard, paper or foils, or when printing in the calender or under one Pressure roller is the case.

In Kombination mit einer Ultraschallreflexionsmessung sind somit Aussagen über das elastische Verhalten sowie auch über die Relaxationsvorgänge eines Werkstoffes bei und nach mechanischer Beanspruchung möglich.In combination with an ultrasound reflection measurement, statements about this are elastic behavior as well as the relaxation processes of a material in and possible after mechanical stress.

In Kombination mit einer Klimakammer sind Aussagen über den Einfluß des Klimas auf das elastische Verhalten möglich. In combination with a climate chamber, statements about the influence of the climate on the elastic behavior possible.

Zur direkten und Echtzeitüberwachung wird vorzugsweise ein Bildanalysesystem einge setzt, bei dem eine digitale Kamera Aufnahmen in technisch möglichen Zeitabständen nach dem Aufbringen der Flüssigkeit auf eine Materialprobe oder nach einer mechanischen Beanspruchung einer Materialprobe oder deren Oberfläche von oben durchführt. Die Kamera ist dabei so oberhalb der Materialprobe angeordnet, daß unmittelbar nach der Flüssigkeitsapplikation bzw. nach der mechanischen Beanspruchung die Oberfläche optisch erfaßt werden kann.An image analysis system is preferably used for direct and real-time monitoring uses a digital camera to take pictures at technically possible intervals after applying the liquid to a material sample or after a mechanical stress on a material sample or its surface from above carries out. The camera is arranged above the material sample in such a way that immediately after the liquid application or after the mechanical stress the surface can be detected optically.

Die Auswertung der mittels digitaler Kamera gewonnenen Daten erfolgt mit einer geeigneten Computersoftware.The data obtained by means of a digital camera is evaluated with a suitable computer software.

Zur Klimatisierung der Meßanordnungen wird eine Klimakammer in das multifunktionale Meßsystem integriert, welches aus einer Klimakammer besteht, die sich aus der Grund platte des multifunktionalen Meßgerätes und einer Haube, die die restlichen Wände der Kammer bildet, zusammensetzt. Die Luft innerhalb der Klimakammer wird mit herkömmlichen Methoden und Geräten auf das jeweils gewünschte Klima eingestellt, auch zeitlich veränderliche Klimata sind denkbar.A climate chamber is placed in the multifunctional to air-condition the measuring arrangements Integrated measuring system, which consists of a climate chamber, which is on the ground plate of the multifunctional measuring device and a hood covering the remaining walls of the Chamber forms, assembles. The air inside the climate chamber is with conventional methods and devices set to the desired climate, too Climates that change over time are conceivable.

Zur Verdeutlichung sollen nachfolgend die Abb. 1-4 erläutert werden.For clarification, Fig. 1-4 will be explained below.

Abb. 1:
Die Meßanordnung ist analog zum Cobb-Test einer genormten Methode zur Bestimmung der Flüssigkeitsaufnahme eines Papieres, jedoch mit dem Unterschied, daß in der Platte auf der die Papierprobe gelegt wird, sich ein Ultraschallsensor befindet, auf welchem mit doppelseitigem Klebeband der Bereich der Papierprobe fixiert ist, der sich darüber befin det. Fig. 1:
The measuring arrangement is analogous to the Cobb test of a standardized method for determining the liquid absorption of paper, but with the difference that there is an ultrasonic sensor in the plate on which the paper sample is placed, on which the area of the paper sample is fixed with double-sided adhesive tape who is above it.

Mit dieser Papieroberfläche wird eine definierte Flüssigkeitsmenge in Kontakt gebracht, z. B. aus einem Gefäß geschüttet oder aus einem Zuflußrohr automatisch eingeleitet. Ein auf die Probe angedrückter Ring definierten Durchmessers verhindert das Abfließen der Flüssigkeit.A defined amount of liquid is brought into contact with this paper surface, e.g. B. poured from a vessel or automatically introduced from an inflow tube. A ring of defined diameter pressed onto the sample prevents it from flowing off the liquid.

Abb. 2:
Auf der Grundplatte beziehungsweise Probenträgerplatte, in der sich der Ultraschallsensor befindet, wird mit doppelseitigem Klebeband eine Materialprobe über dem Ultraschallsen sor fixiert. Fig. 2:
On the base plate or sample carrier plate in which the ultrasonic sensor is located, a material sample is fixed over the ultrasonic sensor with double-sided adhesive tape.

Mit einer Walze, einem Rakel oder einem Blade wird Flüssigkeit auf die Materialprobe aufgetragen. Das Auftragsaggregat bewegt sich mit reproduzierbarer definierter Geschwindigkeit über die Materialprobe und versieht deren Oberfläche mit der Flüssigkeit. With a roller, a squeegee or a blade, liquid is applied to the material sample applied. The application unit moves with reproducible defined Velocity over the material sample and provides its surface with the liquid.

Abb. 3:
Auf der Grundplatte beziehungsweise Probenträgerplatte, in der sich der Ultraschallsensor befindet, wird mit doppelseitigem Klebeband eine Materialprobe über dem Ultraschallsen sor fixiert oder zwischen zwei Klemmen, von denen mindestens eine beweglich gelagert ist, eingespannt. Fig. 3:
On the base plate or sample carrier plate in which the ultrasonic sensor is located, a material sample is fixed over the ultrasonic sensor with double-sided adhesive tape or clamped between two clamps, at least one of which is movably mounted.

Mit einem berührungslosen Auftragsaggregat, wie beispielsweise einem Inkjetdruckkopf oder einer Sprühvorrichtung wird Flüssigkeit auf die Materialprobe aufgetragen. Das Auf tragsaggregat bewegt sich mit reproduzierbarer definierter Geschwindigkeit über die Materialprobe und versieht deren Oberfläche mit der Flüssigkeit.With a contactless application unit, such as an inkjet print head or a spray device, liquid is applied to the material sample. The up support unit moves at a reproducible defined speed over the Material sample and provides the surface of the liquid.

Abb. 4:
Die Grundplatte, auf der die Meßeinrichtungen für die Ultraschall- und Dehnungsmessun gen angebracht sind, bildet den Boden einer Klimakammer, die durch Aufsetzen einer Haube entsteht. Diese Klimakammer wird mittels vorklimatisierter Luft auf ein bestimmtes Klima eingestellt. Fig. 4:
The base plate, on which the measuring devices for the ultrasound and strain measurements are attached, forms the bottom of a climatic chamber, which is created by putting on a hood. This climate chamber is set to a certain climate by means of pre-conditioned air.

Die Haube ist mit Meßfühlern für die Temperatur- und Feuchtigkeitsmessung ausgestattet, die sowohl zur Steuerung der Klimatisierung als auch zur gleichzeitigen Aufzeichnung mit der durchgeführten Messung der Feuchtdehnung oder der Ultraschallmessung dienen sollen.The hood is equipped with sensors for temperature and humidity measurement, which both for controlling the air conditioning and for simultaneous recording with serve the measurement of the wet expansion or the ultrasonic measurement should.

Ferner weist die Haube die Anschlußmöglichkeiten für eine Waage auf, mit der sich das Gewicht einer sich im Klima ändernden Materialprobe erfassen läßt. Die Integration einer Kamera ist denkbar.Furthermore, the hood has the connection options for a scale with which the Weight of a material sample changing in the climate can be recorded. The integration of a Camera is conceivable.

Claims

Claim 1:
Modular, multifunctional measuring device for examining the interaction between liquids and flat materials, as well as for assessing the mechanical stress on surfaces, characterized in that different measuring methods can be carried out in a measuring device individually or simultaneously, which is a measurement procedure the ultrasonic reflection measurement with one-sided liquid contact of a material sample, the ultrasonic reflection measurement with mechanical stress of a material sample, the stretching of a material sample when one-sided contact with a liquid, the image analysis of a material surface and the variably possible air conditioning of the entire measuring arrangement of the above-mentioned measuring processes.

Claim 2:
Modular, multifunctional measuring device, characterized in that the multifunctional measuring device according to the invention consists of a base plate on which the individual modules are arranged.

Claim 3:
Modular, multifunctional measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring arrangement for ultrasonic reflection measurement is arranged in such a way that an ultrasonic sensor is attached to the back of a sample carrier, which serves both as a transmitter and as a receiver, that a material sample with conventional ones is on the sample carrier Means is attached so that the sample carrier is arranged horizontally with the sample side to be tested down or up or vertically or in any other conceivable angle that still seems suitable for carrying out the tests.

Claim 4 according to claim 3:
Modular, multifunctional measuring device according to claim 3, characterized in that the sample carrier is fixed or is arranged to be movable relative to the liquid application unit; it can also move, for example, on a circular path or in the sample carrier plane itself.

Claim 5:
Modular, multifunctional measuring device according to claim 3 or 4, characterized in that the sample carrier has a flat, convex or concave shape.

Claim 6:
Modular, multifunctional measuring device according to claim 3, characterized in that the ultrasonic sensors operate at a frequency.

Claim 7:
Modular, multifunctional measuring device according to claim 6, characterized in that the ultrasonic sensors operate at several frequencies.

Claim 8:
Modular, multifunctional measuring device, characterized in that the application device consists of a speed-controlled device, on which metering devices for applying liquids to flat materials are arranged and the material sample is fixed and the metering device is arranged to be relatively movable.

Claim 9:
Modular, multifunctional measuring device according to claim 7, characterized in that the metering device is fixed and the material sample is arranged to be movable relative to it.

Claim 10:
Modular, multifunctional measuring device, characterized in that an abrasion tool is fastened to the device for mechanical stress on a flat material so that the surface of the flat material to be tested, which is fastened to the sample carrier of the base plate, with the one under a defined preload Abrasive tool comes into contact.

Claim 11:
Modular, multifunctional measuring device, characterized in that tools for local compression of flat materials are to be arranged on the device for mechanical stressing of a flat material.

Claim 12:
Modular, multifunctional measuring device, characterized in that an image analysis system is used for direct and real-time monitoring, in which a digital camera takes pictures at technically possible time intervals after the liquid has been applied to a material sample or after mechanical stress on a material sample or only its surface from above carries out.

Claim 13:
Modular, multifunctional measuring device, characterized in that a climate chamber is integrated into the multifunctional measuring system for air conditioning the measuring arrangements, which consists of the base plate of the multifunctional measuring device and a hood, which forms the remaining walls of the chamber.