DE19636673A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung thermophysikalischer Kennwerte von plattenförmigen Proben, insbesondere von textilen Flächengebilden, unter verschiedenen Meßbedingungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Messung thermophysikalischer Kennwerte von plattenförmigen Proben, insbesondere von textilen Flächengebilden, unter verschiedenen MeßbedingungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung thermo
physikalischer Kennwerte von plattenförmigen Proben, insbesondere von textilen
Flächengebilden, unter verschiedenen Prüfbedingungen. Die thermophysikalischen
Kennwerte Wärmeleitfähigkeit, Wärmedurchgangswiderstand, Temperaturleitfähig
keit und spezifische Wärmekapazität des Prüfmaterials werden dabei gleichzeitig
für einen vorgegebenen Prüfzustand ermittelt. Die Erfindung wird vorzugsweise für
Untersuchungen an textilen Materialien angewandt, eignet sich aber für die Bestim
mung der thermophysikalischen Kennwerte von allen Materialien, von denen platten
förmige Materialproben gefertigt werden können. So sind mit dem der Erfindung zu
grunde liegenden Verfahren und der Vorrichtung bereits Testmessungen an Textili
en, Schaumdämmstoffen, Faserdämmstoffen, Leder und Folien erfolgreich durchge
führt worden.
Der Einsatz textiler Materialien zur Wärmeisolation hat in den letzten Jahren immer
mehr an Bedeutung gewonnen. Textilien unterscheiden sich von anderen festen
Werkstoffen dadurch, daß sie neben dem Feststoff Fasermaterial, ein in den Faser
zwischenräumen eingeschlossenen Luftvolumen besitzen. Luft ist allgemein als sehr
guter Wärmeisolator bekannt. Der meist hohe Luftanteil in einem textilen Material
bewirkt daher eine sehr gute Wärmeisolationswirkung. Die gute Wärmeisolations
wirkung der textilen Materialien geht jedoch weitgehend verloren wenn sich das
Luftvolumen beispielsweise beim Zusammenpressen des textilen Materials verrin
gert, wenn das Textil Wasser bzw. Wasserdampf aus der Umgebung aufnimmt oder
wenn es erwärmt wird. Da sich die klimatischen Umgebungsbedingungen, d. h. so
wohl die Temperaturen als auch die Feuchten während der Anwendung eines texti
len Materials zur Wärmeisolation vielfach ändern können und außerdem das Mate
rial bei seiner Verarbeitung oftmals zusammengepreßt wird, ist die Kenntnis der
thermophysikalischen Kennwerte textiler Materialien unter den verschiedenen, zu
erwartenden Anwendungsbedingungen Voraussetzung für einen eignungsgerechten
Einsatz und die ständige Sicherstellung der erforderlichen Wärmeisolationswirkung.
In den bekannten Prüfverfahren zur Bestimmung der thermophysikalischen Kenn
werte textiler Flächengebilde werden die genannten Erfordernisse jedoch kaum be
rücksichtigt. Die thermophysikalischen Kennwerte werden nur für Materialtemperatu
ren im Bereich der Raumtemperatur ermittelt, da in den Prüfverfahren die Material
proben stets nur einseitig erwärmt werden und die Temperatur auf der Materialrück
seite auf einem der Raumtemperatur entsprechenden Wert konstant gehalten wird.
Die herkömmlichen Meßverfahren basieren auf stationären Meßprinzipien, was be
deutet, daß die eigentliche Messung erst dann ausgeführt wird, wenn ein konstanter
Wärmestrom durch die Materialprobe erreicht ist, d. h. eine konstante Temperaturdif
ferenz zwischen beiden Probenoberflächen besteht. Die Einstellung dieses stationä
ren Gleichgewichtszustandes kann eine Zeitdauer von mehreren Stunden in An
spruch nehmen. Während dieser langandauernden Wärmezufuhr kann sich der
Feuchtezustand eines vor Meßbeginn nassen oder feuchten Materials wesentlich
ändern. Daher eignen sich diese bekannten Verfahren nur für Untersuchungen an
trockenen Materialproben.
Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Einplattenmethoden besteht darin, daß die
Materialprobe ohne besondere Befestigung auf die Heizplatte aufgelegt wird, so daß
sich zwischen Heizplatte und Materialprobe oft ein Luftpolster ausbilden kann, was
zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führt. Bei der bekannten Zweiplattenme
thode wird die Materialprobe zwischen zwei Platten angeordnet, von denen eine die
Funktion der Heizplatte ausübt. Durch eine der beiden Platten wird dabei ein vertika
len Anpreßdruck auf die Materialprobe ausgeübt, was beispielsweise bei locker
strukturierten Proben zu einer wesentlichen Verringerung der Materialdicke führt.
Die daraus resultierende Veränderung in der Materialdicke wird jedoch im Verfahren
nicht erfaßt und der Bestimmung der thermophysikalischen Kennwerte zugrundege
legt, was ebenfalls zu erheblichen Meßfehlern führt.
Darüber hinaus besteht bei allen bekannten Meßverfahren zur Bestimmung der
thermophysikalischen Kennwerte textiler Flächengebilde keine Variationsmöglichkeit
des Anpreßdruckes, so daß entsprechende praxisrelevante Untersuchungen nicht
ausgeführt werden können. Ein weiterer Nachteil der bekannten Meßverfahren ist,
daß Messungen an sehr dünnen Proben nicht ausgeführt werden können, da eine
stationäre Temperaturdifferenz zwischen den beiden Probenoberflächen nicht er
reicht werden kann. Materialien mit Dicken im Millimeterbereich werden daher mit
diesen Verfahren üblicherweise mehrlagig untersucht, was jedoch ebenfalls zu einer
Erhöhung des Meßfehlers führt, da sich Luftpolster zwischen den Material lagen
ausbilden können.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen,
die die Ermittlung thermophysikalischer Kennwerte von insbesondere textilen Flä
chengebilden unter praxisrelevanten Meßbedingungen mit einer hohen Meßgenau
igkeit ermöglicht. Darüber hinaus sollen die Meßzeiten in dem erfindungsgemäßen
Verfahren gegenüber den bekannten Meßverfahren wesentlich reduziert werden und
damit speziell auch Untersuchungen an nassen Materialproben ermöglicht werden.
Mit der der Erfindung zugrundeliegenden Vorrichtung sollen Materialproben sehr
unterschiedlicher Dicke und speziell auch Materialproben sehr geringer Dicke unter
sucht werden können. Außerdem soll der Einsatz an Prüfmaterial durch eine we
sentliche Reduzierung der Probenfläche gegenüber den bekannten Verfahren we
sentlich verringert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die in den Ansprüchen 1 und 14 genannten
Merkmale gelöst. Die Unteransprüche stellen zweckmäßige Ausgestaltungen dar.
Das Wesen der Erfindung basiert auf einem instationären Meßprinzip, bei dem zwei
in ihren Abmessungen gleiche Materialproben eines Prüfmaterials, die symmetrisch
zu einer flächenförmigen Wärmequelle angeordnet sind, aufeinanderfolgend einem
Erwärmungs- und Abkühlprozeß unterzogen werden, der Temperaturverlauf in der
Heizebene gemessen wird und aus Temperaturmeßwerten, dem zugeführten Wär
mestrom sowie der Materialdicke und -dichte die Bestimmung der thermophysikali
schen Kennwerte erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Realisierung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens werden an Hand des folgenden Ausführungsbeispiels
und der Fig. 1 und 2 näher beschrieben, wobei Fig. 1 der Grundaufbau der Vor
richtung und Fig. 2 die Meßeinheit, ausgerüstet mit der Meßkammervariante 1, zeigt.
Zur Ausführung des Meßverfahrens werden zwei in ihren Abmessungen gleiche
Materialproben des textilen Flächengebildes (2) symmetrisch zu einer Flächenhei
zung (1) angeordnet. Mit dieser Flächenheizung (1) wird im Meßprozeß ein Wär
mestrom mit konstanter Wärmestromdichte in Richtung der Flächennormalen er
zeugt. Die verwendete Flächenheizung sollte zweckmäßigerweise eine nur geringe
Dicke und Eigenmasse besitzen, so daß ihre Eigenwärmekapazität und die Wärme
übergangswiderstände vernachlässigt werden können. Damit wird beispielsweise ein
unerwünschtes Nachheizen nach Abschalten der Flächenheizung verhindert.
Vor der Messung befinden sich die beiden Materialproben (2) in einem isothermen
Grundzustand. Im Meßablauf werden die Materialproben (2) zunächst mittels der
Flächenheizung (1) einseitig, über ein vorgegebenes Zeitintervall erwärmt. Nach
Abschalten der Heizung am Ende der vorgegebenen Erwärmungszeit erfolgt im
Meßprozeß eine Abkühlung der Materialproben ohne äußere Einwirkung über ein
gleichlanges Zeitintervall. Die Dauer des Erwärmungsprozesses ergibt sich aus den
für den Meßprozeß konzipierten Randbedingungen und liegt gewöhnlich unter einer
Minute. Nach der Verfahrenskonzeption sollen die Temperaturen an den der Wär
mequelle abgewandten Materialoberflächen während des gesamten Meßvorganges
(Erwärmen und Abkühlen) konstant bleiben, d. h. die zugeführte Wärme soll in die
Prüfstoffe zwar eindringen, sie aber nicht durchdringen. Erfindungsgemäß wird somit
die kontinuierliche, stationäre Wärmezufuhr auf der die bekannten Verfahren basie
ren durch eine impulsförmige, instationäre Wärmezufuhr ersetzt. Während der Mes
sung wird der Temperaturverlauf in der Heizebene an der Meßstelle M1 kontinuier
lich erfaßt. Die zwei weiteren Temperaturmeßstellen M2 und M3, die sich auf den
der Wärmequelle abgewandten Oberfläche beider Materialproben befinden, dienen
nur der Kontrolle der Materialtemperatur vor Meßbeginn sowie der Einhaltung der
dem Verfahren zugrundeliegenden Randbedingungen während des Meßablauf.
Die Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit λ der Prüfstoffe basiert auf den im Erwär
mungs- und Abkühlprozeß jeweils erreichten Endtemperaturen ϑ₀₁ und ϑ₀₂, dem
zugeführten Wärmestrom Φ sowie der Materialdicke D. Die Wärmeleitfähigkeit er
gibt sich aus
Der Wärmedurchgangswiderstand Rc wird nach der bekannten Gleichung
ermittelt. Die Temperaturleitfähigkeit a wird aus zwei Temperaturmeßwerten ϑ₀₂ und
ϑ₀₃ des Temperaturverlaufs in der Heizebene während des Abkühlprozesses, den
dazugehörigen Abkühlzeiten t₂ und t₃ sowie der Materialdicke D ermittelt. ϑ₀₂ ist die
Endtemperatur des Abkühlprozesses und t₂ die dazugehörige Meßzeit. ϑ₀₃ ist der
in der Heizebene erhaltene Temperaturmeßwert, nachdem der Abkühlprozeß zur
Hälfte abgelaufen ist und t₃ die dazugehörige Meßzeit. Die Temperaturleitfähigkeit
a wird aus
berechnet.
Die spezifische Wärmekapazität c wird aus der Wärmeleitfähigkeit λ, der Tempera
turleitfähigkeit a und der Materialdichte ρ ermittelt, wobei die bekannte Gleichung
verwendet wird.
Die Bestimmung der thermophysikalischen Kennwerte der Materialproben erfolgt
erfindungsgemäß stets unter einem genau definierten Prüfzustand hinsichtlich der
Materialtemperatur, der Materialfeuchte, dem Anpreßdruck sowie der sich aus dem
Anpreßdruck ergebenden Materialdicke und Materialdichte. Dies trägt im Bezug auf
die bekannten Meßverfahren wesentlich zu einer Erhöhung der Meßgenauigkeit bei
und ermöglicht exakte Materialvergleiche. Zur Bestimmung und Kontrolle des Prüf
zustandes werden vor der Messung die Materialtemperatur, der Materialfeuchtege
halt, der auf die Materialproben einwirkende Anpreßdruck sowie die unter diesem
Anpreßdruck bestehende Materialdicke gemessen und die Materialdichte berechnet.
Durch die nur impulsförmige Erwärmung in dem instationären Meßprozeß bleibt der
Materialfeuchtegehalt auch nasser Materialproben während der Messung konstant.
Dadurch wird eine genaue Bestimmung der thermophysikalischen Kennwerte nasser
Materialproben möglich. Der instationäre Meßprozeß ermöglicht auch die Untersu
chung von Materialproben von weniger als einem Millimeter Dicke und eine wesent
liche Reduzierung der Materialprobengröße. Durch einen Minimalanpreßdruck, der
dann realisiert wird, wenn keine diesbezüglichen Vorgaben bestehen, wird stets ein
direkter Kontakt zwischen Materialproben und Flächenheizung sichergestellt und
somit das Ausbilden von Luftpolstern zwischen Materialprobe und Wärmequelle
vermieden, was die Meßgenauigkeit erhöht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Realisierung des Meßverfahrens besteht aus
einer Meßeinheit (8), einer Stromversorgungseinheit (5), einer Meßverstärker und
Steuereinheit (6) sowie einem Computersystem (7) zur Meßwerterfassung und Meß
wertauswertung (Fig. 1).
Das Kernstück der Meßeinheit (8) ist eine Meßkammer, in der sich das Prüfpaket
(12), bestehend aus den beiden Materialproben (2), der dazwischen liegenden Flä
chenheizung (1) und den in der Heizebene bzw. an den der Wärmequelle abge
wandten Seiten der Materialproben angeordneten Temperatursensoren, während
der Messung befindet. Zur Vermeidung unerwünschter Wärmeverluste an die Um
gebung während des Meßprozesses die Meßkammer mit einer Ummantelung (4) aus
wärmedämmenden Material umgeben.
Um unterschiedlichen Meßaufgaben unter Beibehaltung eines Grundaufbaus ge
recht zu werden, wurden erfindungsgemäß drei verschiedene Meßkammertypen er
stellt, die gegeneinander ausgetauscht werden können. Die Grundvariante
(Meßkammervariante 1) wird für Untersuchungen bei Materialtemperaturen, die der
Umgebungstemperatur entsprechen, verwendet. Diese Kammervariante ist mit ei
nem Feuchtesensor (11) ausgerüstet, mit dem die Materialfeuchte sowohl vor Meß
beginn als auch kontinuierlich über den gesamten Meßverlauf erfaßt werden kann.
Diese Meßkammer wird speziell für Untersuchungen an nassen oder feuchten Mate
rialproben verwendet.
Für die Bestimmung der thermophysikalischen Kennwerte der Materialproben bei
von der Umgebungstemperatur abweichenden Materialtemperaturen im Temperatur
bereich von -30°C bis ca. 200°C ist die Meßkammervariante 2 mit einem Heiz- bzw.
Kühlsystem (3) ausgerüstet, durch das vor der Untersuchung eine Erwärmung bzw.
Abkühlung der Materialproben auf die gewünschte Ausgangstemperatur vorgenom
men werden kann.
Die Meßkammervariante 3 wird für Untersuchungen bei Materialtemperaturen über
200°C verwendet und beinhaltet Hochtemperaturheizelemente (3) zum Erwärmen
der Materialproben auf die gewünschte Ausgangstemperatur. Diese Meßkammerva
riante besitzt eine Ummantelung, die vorzugsweise mit einer verstärkten Wärme
dämmung sowie einem Kühlsystem zur Wärmeabfuhr versehen sein soll, um eine
starke Wärmeabstrahlung von der Meßkammeroberfläche zu vermeiden und damit
beispielsweise den Kraftaufnehmer vor schädlicher Überhitzung zu schützen.
Alle Meßkammervarianten bestehen aus zwei Teilen (10a und 10b), die in der
Meßeinheit vertikal übereinander angeordnet sind. Der untere Teil der Meßkammer
(10a) wird fest auf die Grundplatte (9) des Säulenführungsgestells (16) montiert. Der
obere Teil der Meßkammer (10b) ist an einer in vertikaler Richtung verschiebbaren
Metallplatte (14) befestigt wobei die Vertikalbewegungen mittels einer Druckeinrich
tung, beispielsweise einer Druckspindel (18) ausgeführt werden. Durch die Zweitei
lung der Meßkammer und die Möglichkeit beide Teile gegeneinander in vertikaler
Richtung zu verschieben, können Materialproben sehr unterschiedlicher Dicke in die
Untersuchungen einbezogen werden, da somit die Höhe des Kammerinnenraumes
beliebig variiert werden kann. Darüber hinaus wird auf diese Weise ein leichtes
Auswechseln der Materialproben ermöglicht.
Bei verschlossener Meßkammer (10) wird mittels der Druckspindel (18) ein ge
wünschter Anpreßdruck in Richtung der Flächennormalen auf die Materialproben
aufgebracht. Dieser Anpreßdruck wird vorzugsweise über eine Arretiereinrichtung
während des gesamten Meßablaufes konstant gehalten. Durch das Einwirken des
Anpreßdruckes wird eine Ausbildung von Luftspalten zwischen der Flächenheizung
und den Materialproben von vornherein verhindert, was zu einer wesentlichen Erhö
hung der Meßgenauigkeit im Vergleich mit den bekannten Verfahren führt. Der An
preßdruck wird über den zwischen mittlerer Metallplatte (14) und oberem Kammerteil
(10b) montierten Kraftaufnehmer (13) erfaßt. Zur Ermittlung der Materialdicke unter
dem gegebenen Anpreßdruck wird ein Wegaufnehmer (15) verwendet. Der Wegauf
nehmer (15) erfaßt die vertikale Verschiebung der mittleren Metallplatte (14) im Be
zug zur oberen feststehenden Metallplatte (17).
Der zwischen der Metallplatten (14) und (17) ermittelte Abstand dient als Basis für
die Berechnung der genauen Materialdicke unter den gegebenen Meßbedingungen,
die in die Bestimmung der thermophysikalischen Parameter unmittelbar eingeht.
Darüber hinaus liegt die ermittelte Materialdicke der Bestimmung der Materialdichte
zugrunde. Durch die Erfassung beider Meßgrößen unter den im Meßprozeß vorge
gebenen Prüfbedingungen kann die Meßgenauigkeit gegenüber den bekannten
Meßverfahren wesentlich erhöht werden.
Zur Temperaturmessungen werden Widerstandsthermometer verwendet, die eben
falls flächenförmig ausgeführt sind und auf die Heiz- bzw. Kühlflächen oder die
Kammerwände direkt aufgeklebt werden.
Die Messung wird mit der vorgeschlagenen Vorrichtung in folgender Weise ausge
führt:
Die Meßeinheit (8) wird mit der für die Realisierung der Meßaufgabe erforderlichen
Meßkammer (10) ausgerüstet. Gleichzeitig wird das Meßprogramm zur Erfassung
und Auswertung der Meßdaten und zur Steuerung der Meßablaufs geladen. Die
vorbereiteten und unter einer vorgegebenen Luftfeuchte konditionierten Materialpro
ben (2) werden nach Befestigung der Temperatursensoren zusammen mit der Flä
chenheizung (1) die Meßkammer (10) eingelegt. Die Meßkammer wird verschlossen
und mittels der Druckspindel (18) der für die Messung vorgesehene Anpreßdruck
erzeugt. Unter Verwendung des Wegaufnehmers (15) wird der Abstand zwischen
der oberen (17) und der mittleren Metallplatte (14) des Säulenführungsgestells (16)
gemessen und über eine Autosequenzdatei des Meßprogramms die Dicke und
Dichte der Materialproben unter dem gegebenen Anpreßdruck errechnet. Die Be
stimmung des Feuchtezustandes der Materialproben erfolgt entweder vor Meßbe
ginn außerhalb der Meßkammer mit einem dafür geeigneten Meßverfahren oder in
nerhalb der Meßkammer während des Meßablaufs unter Verwendung des Feuchte
sensors (11). Letztere Möglichkeit wird vor allem dann angewandt, wenn feuchte
oder nasse Proben unter einem definierten Feuchtezustand untersucht werden sol
len. Für diese Untersuchungen entspricht die Materialtemperatur der Umge
bungstemperatur, d. h. die Materialproben werden nicht vortemperiert.
Sollen der thermophysikalischen Kennwerte jedoch für von der Umgebungstempera
tur verschiedene Materialtemperaturen der Prüfstoffe bestimmt werden, wird das
Meßsystem vor Meßbeginn vortemperiert, d. h. mittels des Heiz- bzw. Kühlsystems
(3) der entsprechenden Meßkammervariante erwärmt bzw. abgekühlt. Ist nach Ab
schalten der äußeren Heiz- bzw. Kühlelemente (3) ein isothermer Zustand in den
Materialproben erreicht, beginnt die eigentliche Messung mit dem Erwärmen der
Materialproben durch die Flächenheizung (1) des Prüfpaketes (12). Über ein Steu
erprogramm wird die Meßheizung bei Erreichen einer vorgegebenen Endtemperatur
abgeschaltet. Der Meßprozeß wird mit dem Abkühlen der Materialproben fortgesetzt
und nach Ablauf eines dem Erwärmungsprozeß entsprechenden Zeitintervalls been
det.
Die thermophysikalischen Kennwerte des textilen Flächengebildes unter den vorge
gebenen Prüfbedingungen werden mittels eines Computerprogramms unter Zu
grundelegung des in der Heizebene erhaltenen Temperaturverlaufs, des zugeführ
ten Wärmestromes sowie der Materialdicke und der Materialdichte ermittelt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen einfachen Aufbau und ist leicht zu
handhaben. Das der Erfindung zugrundeliegende Meßverfahren zeichnet sich ge
genüber den bekannten Meßverfahren durch eine hohe Genauigkeit und wesentlich
kürzere Meßzeiten aus und ist speziell auch für Untersuchungen an sehr dünnen
Materialproben geeignet.
Claims (26)
1. Verfahren zur vorzugsweise gleichzeitigen Bestimmung thermophysikalischer
Kennwerte, wie z. B. Wärmeleitfähigkeit, Wärmedurchgangswiderstand, Temperatur
leitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität von plattenförmigen Proben, insbeson
dere von textilen Flächengebilden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in ihren Ab
messungen gleiche Materialproben des Prüfstoffes symmetrisch zu einer flächen
förmigen Wärmequelle angeordnet werden und die Materialproben mittels dieser
Wärmequelle im Meßprozeß zuerst kurzzeitig erwärmt und anschließend über ein
gleichlanges Zeitintervall ohne äußere Einwirkung abgekühlt werden, wobei der
Temperaturverlauf in der Heizebene kontinuierlich gemessen wird und die thermo
physikalischen Kennwerte aus Temperaturmeßwerten in der Heizebene, dem zuge
führten Wärmestrom sowie der Materialdicke und Materialdichte bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit
aus den Endtemperaturen des Erwärmungs- und des Abkühlprozesses der Material
proben, die in der Heizebene gemessen werden, dem zugeführten Wärmestrom und
der Materialdicke bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturleitfä
higkeit aus zwei Temperaturmeßwerten aus dem in der Heizebene gemessenen
Temperaturverlauf während der Abkühlung der Materialproben, den dazugehörigen
Abkühlzeiten sowie der Materialdicke bestimmt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Materialproben des zu untersuchenden Prüfstoffes von einer dazwischen liegenden,
flächenförmigen Wärmequelle senkrecht zur Flächennormalen erwärmt werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Erwärmen der Materialproben nur von einer Seite mit einer kon
stanten Wärmestromdichte ausgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
impulsartig zugeführte Wärme nur in die Materialproben eindringt, sie aber nicht
durchdringt und folglich die der Wärmequelle abgewandte Materialoberfläche nicht
erreicht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Tem
peraturmessungen an maximal drei Meßstellen (M1, M2 und M3) ausgeführt werden,
von denen sich die Meßstelle M1 in der Heizebene und die Meßstellen M2 und M3
auf der der Wärmequelle abgewandten Oberfläche der Materialproben befinden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der
thermophysikalischen Kennwerte auf der Basis von Temperaturmeßwerten, die an
der Meßstelle M1 in der Heizebene ermittelt werden, erfolgt und die Temperatur
messung an den Meßstellen M2 und M3 an der der Heizebene abgewandten Ober
fläche der Materialproben nur der Kontrolle der Materialprobentemperatur vor Meß
beginn und der Einhaltung der dem Verfahren zugrunde liegenden Randbedingun
gen während der Messung dient.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Messungen für einen genau definierten Materialzustand, charak
terisiert durch die Materialtemperatur, den Materialfeuchtegehalt, den Anpreßdruck
sowie die sich aus dem Anpreßdruck ergebende Materialdicke und Materialdichte,
ausgeführt werden und die thermophysikalischen Kennwerte für exakt diesen Mate
rialzustand ermittelt werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß während der Messung die Materialfeuchte der Materialproben ermittelt
wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß während der Messung der Anpreßdruck auf die Materialproben ermit
telt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß während der Messung die Dicke der Materialproben ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß während der Messung die Dichte der Materialproben ermittelt wird.
14. Vorrichtung zur Messung thermophysikalischer Kennwerte von plattenförmigen
Proben, insbesondere von textilen Flächengebilden, unter verschiedenen Meßbe
dingungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Meßeinheit (8), die mit einer
der Meßaufgabe entsprechenden Meßkammer (10) ausgestattet ist, einer Stromver
sorgungseinheit (5) sowie einer Meßverstärker und -steuereinheit (6) und einem
Computersystem (7) besteht.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialproben
(2) symmetrisch zu einer Flächenheizung (1) angeordnet werden, die während der
Messung zur Erwärmung der Materialproben dient.
16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 14 bzw. 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßeinheit (8) eine Meßkammer (10) zur Aufnahme des Prüfpaketes, bestehend
aus Flächenheizung (1), Materialproben (2) sowie Temperatursensoren, enthält.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer
(10) mit flächenförmige Heiz- bzw. Kühlelementen (3) für eine Vortemperierung der
Materialproben ausgerüstet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer
(10) mit einem Feuchtesensor (11) ausgestattet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßkammer aus zwei Teilen (10a und 10b) besteht, die vertikal übereinander
angeordnet sind und der obere Teil darüber hinaus in vertikaler Richtung verschieb
bar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßkammer (10) mit einer Ummantelung (4) aus einem wärmedämmenden Ma
terial (4) sowie einem Kühlsystem zur Wärmeabfuhr bei Überhitzung, umgeben ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (8)
mit einer Druckerzeugungsvorrichtung, insbesondere einer Druckspindel (18), aus
gerüstet ist, mittels der ein Anpreßdruck auf die Materialproben in Richtung der Flä
chennormalen aufgebracht werden kann.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheit (8)
einen Kraftaufnehmer (13) zur Bestimmung des auf die Materialproben einwirkenden
Anpreßdruckes enthält.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßeinheit (8) einen Wegaufnehmer (15) zur Bestimmung der Dicke der Mate
rialproben enthält.
24. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur
sensoren Widerstandsthermometer sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß
sie mit einem Verstärker- und Steuersystem (6) ausgestattet ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß
sie mit einem Computersystem (7) zur Meßwerterfassung und -verarbeitung ausge
stattet ist.
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