Table Of ContentFachberichte Messen, Steuern, Regeln
Band 1: Automatisierungstechnik im Wandel durch Mikroprozessoren
INTERKAMA-Kongreß 1977
Herausgegeben von M. Syrbe, B. Will
X, 675 Seiten. 1977
Band 2: Entwurf digitaler Steuerungen.
Ein Kolloquiumsbericht
Herausgegeben von K. H. Fasol
VI, 250 Seiten. 1979
Band 3: M. Cremer: Der Verkehrsfluß auf Schnellstraßen.
Modelle, Überwachung, Regelung.
XVI, 203 Seiten. 1979
Band 4: Wege zu sehr fortgeschrittenen Handhabungssystemen
Herausgegeben von H. SteuslotT
VI, 205 Seiten. 1980
Band 5: Meß-und Automatisierungstechnik - Technologien, Verfahren, Ziele
INTERKAMA-Kongreß 1980
Herausgegeben von D. Ernst und M. Thoma
XI, 863 Seiten. 1980
Band 6: H. G. Jacob: Rechnergestützte Optimierung statischer
und dynamischer Systeme - Beispiele mit FORTRAN-Programmen.
XII, 229 Seiten. 1982
Band 7: J. P. Foith t: Intelligente Bildsensoren
zum Sichten, Handhaben, Steuern und Regeln
IX, 196 Seiten. 1982
Band 8: A. Korn: Bildverarbeitung durch das visuelle System
VIII, 185 Seiten. 1982
Band 9: Sehr fortgeschrittene Handhabungssysteme -
Ergebnisse und Anwendung
Herausgegeben von P. J. Becker
Band 10: Fortschritte durch digitale Meß- und Automatisierungstechnik
INTERKAMA-Kongreß 1983
Herausgegeben von M. Syrbe und M. Thoma
XV, 791 Seiten. 1983
Band 11: K.-F. Kraiss: Fahrzeug-und Prozeßftihrung
Kognitives Verhalten des Menschen und Entscheidungshilfen
VI, 138 Seiten. 1985
Band 12: Sensoren in der textilen Meßtechnik
Herausgegeben von E. Schollmeyer und E. A. Hemmer
X, 425 Seiten. 1985
Fachberichte
Messen · Steuern · Regeln
Herausgegeben von M. Syrbe und M. Thoma
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Betriebsmeßtechnik
in der Textilerzeugung
und -veredlung
Herausgegeben von
E. Schollmeyer, D. Knittel und E. A. Hemmer
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg NewYork
London Paris Tokyo 1988
Wissenschaftlicher Beirat:
G. Eifert, D. Ernst, E. D. Gilles, E. Kollmann, B. Will
Herausgeber:
Professor Dr. Eckhard Schollmeyer
Priv. Doz. Dr. Dierk Knittel
Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West e.v.
Institut für textile Meßtechnik
Frankenring 2
4150 Krefeld 1
Professor Dr. Ernst Arnold Hemmer
Universität - G H - Duisburg
Fachbereich 6, Fachgebiet Physikalische Chemie
Lotharstraße 1
4100 Duisburg
ISBN 978-3-540-18917-6 ISBN 978-3-642-52300-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-52300-7
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1988
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2160/3020-543210
Herrn Mathias Schek,
Geschäftsführer der TAG Textilausrüstungs
Gesellschaft Schroers GmbH & Co. KG, Krefeld,
der al s Vorsitzender des Vorstandes des
Deutschen Textilforschungszentrums Nord-West
die Forschungsarbeit stets wohlwollend
gefördert hat,
herzlich gewidmet.
Vorwort
Das 3. Symposium für textiles Meß- und Prüfwesen hatte die Zielsetzung,
über die "Betriebsmeßtechnik" in der Textilerzeugung und -veredlung zu
informieren.
Ein Betrieb ist nach unserem Verständnis eine Anlage, die zur Her
stellung eines bestimmten Endproduktes mit definierten Eigenschaften
dient. Hierzu gehören die eigentliche Prozeßeinheit, in der die erfor
derlichen chemischen und physikalischen Prozesse durchgeführt werden,
aber auch die Nebeneinheiten, die sicherstellen, daß bestimmte Eigen
schaften des erzeugten Produktes gewährleistet sind. Zu einem Betrieb
gehören damit auch Labors, in denen die Eingangskontrollen, sowie
Labors, in denen die Ausgangskontrollen zur Qualitätssicherung
durchgeführt werden. Die Abb. 1 soll diesen Sachverhalt schematisch
darstellen.
Energie
End-
produkt
Eingang ProzefJeinheit
Umwolt
1
I
I I f I I
Labor I I Labor
Abb. 1: Schematische Darstellung eines Betriebs.
VI
Oie Betriebsmeßtechnik kann man unterteilen in:
- Qualitätsmeßtechnik und
- Prozeßmeßtechnik.
Oie Qualitätsmeßtechnik muß gewährleisten, daß die Einsatzprodukte in
der erforderlichen Qualität in die Prozeßeinheit eingebracht werden.
Hierzu gehört z.B. die qualitative und quantitative Erfassung einer aufge
brachten Schlichte. Oie Qualitätsmeßtechnik muß aber auch überprüfen, ob das
Endprodukt die gewünschten Eigenschaften wie z.B. vorgegebene Farbkoordina
ten oder garantierte Festigkeiten besitzt. Ferner muß durch sie sicher
gestellt werden, daß an die Umwelt abgegebene Stoffe den Richtlinien der
Aufsichtsbehörden entsprechen. Für Kalkulationszwecke müssen auch die zuge
führten und teilweise wieder abgeführten Energien erfaßt werden.
Oie Prozeßmeßtechnik befaßt sich mit der Bestimmung der Parameter,
die für den einwandfreien Prozeßablauf erforderlich sind. Solche Para
meter sind z.B. Beispiel: Temperatur, Druck, Volumen, Konzentrationen
bzw. Stoffmengen oder mechanische Spannung. Wichtiges Kriterium ist,
daß die Meßeinrichtungen beim Einsatz in der Produktion, wo man Stör
einflüsse von der Anlage her nicht vollständig ausschalten kann,
verläßliche Werte liefern. Es hat wenig Sinn, die Meßgenauigkeit
extrem hoch zu treiben, wenn darunter die Robustheit leidet. Weiter
ist es notwendig, daß die Meßwerte über gewisse Entfernungen zu den
Anzeige- bzw. Registriereinheiten in einer zentralen Meßwarte über-
tragen werden können und man sie von dort aus zur Steuerung oder
Regelung des Prozeßablaufs einsetzen kann. Hierzu benötigt man elek
trische oder pneumatische Hilfsenergien. Ferner ist es erforderlich, Meß
geräte zusätzlich zu installieren, die beim Ausfall dieser Hilfsenergien
noch funktionstüchtig bleiben. Weiter ist eine Strategie notwendig, die die
Funktionstüchtigkeit der Meßeinrichtungen garantiert. Oie Auswahl der Meß
einrichtungen hängt sehr davon ab, ob der Prozeß kontinuierlich oder im
Batch-Betrieb durchgeführt wird.
In der Abb. 2 sind die Funktionselemente einer Meßeinrichtung nach
VDI/VDE 2600 schematisch dargestellt [1].
VII
I - - - - - - - -r-------,- - - - -------,
. I
I HilIsgeräte I
I .....
.- -.. I
-...
-...
I -.. I
-..
I
Messignal Messignal
Aufnehmen Anpassen Ausgeben
Rückwirkung Rück wirkung
Aufnehmer Anpasser Ausgeber
Messeinrichtung
Abb. 2: Funktionselemente einer Meßeinrichtung nach VDI/VDE 2600 [1].
Man ersieht hieraus, daß die Wahl des Aufnehmers (Sensor) von aus
schlaggebender Bedeutung ist, denn die Art des Sensors legt fest,
welche Aussagekraft das Meßsignal besitzt.
Man versteht unter der Sensortechnik den gesamten Komplex der Ein
richtungen zur Aufnahme von Informationen aus der (meist technischen)
Umwelt. Damit reicht die Spannweite der Sensorik vom Meßfühler und
Aufnehmer bis zur Meßeinrichtung in digitaler Verarbeitungselektronik
einschließlich Prozessor und Software, wobei in die Software auch
Forderungen aus der Verfahrentechnik einfließen sollten.
Für das Meßprinzip werden charakteristische physikalisch-chemische
Erscheinungen benutzt. Beispielsweise ist die Meßgröße Temperatur
durch das Meßprinzip Längenausdehnung, thermoelektrischer Effekt,
Strahlungsemmission, Änderung des elektrischen Widerstands, magneti
sche Suszeptibilität u.a. erfaßbar.
Vorrang hat in der textilen Meßtechnik stets die berührungslose und
zerstörungsfreie in-situ-Messung in laufenden Prozessen. Das Beispiel
der Bestimmung der aufgeklotzten Farbstoffmenge nach dem Foulardieren
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soll einige Schwierigkeiten der textilen Meßtechnik verdeutlichen: Mit
Hilfe der Messung der Mikrowellenabsorption ist die aufgenommenen
Wassermenge bestimmbar, die Messung der ß-Strahlenabsorption gibt die
aufgeklotzte Gesamtmasse wieder. Man hat somit nur ein Maß für die
Farbstoffmenge. Im ersten Fall nimmt man diese proportional zur aufge
nommenen Wassermenge und im letzteren proportional zur aufgeklotzten
Gesamtmasse an. Erwüns cht ist aber ein Sensor, der den Farbstoff
selektiverfaßt und ein konzentrationsproportionales Meßsignal erzeugt.
Hier bietet sich die Reflexionsmessung an. Bei dieser Meßmethodik hat
man aber keine Aussage über die Eindringtiefe des Meßstrahles, das
Ergebnis ist somit nur ein Maß für die Farbstoffkonzentration in
Oberflächennähe.
Ausgangspunkt für die Gestaltung von Prozeßmeßtechniken ist stets die Ver
fahrenstechnik der Textilerzeugung und -veredlung. Die Verfahrenstechnik
z.B. der Textilveredlung behandelt die physikalischen und chemischen Wir
kungen von Behandlungsmaschinen (z.B. Spannmaschine, Foulard), Behandlungs
medien (z.B. Luft, Wasser) und Veredlungsmitteln (z.B. Farbstoff, Antista
tikum) auf das Textilgut. Ihre Zielsetzung ist es, sicherzustellen, daß das
gewünschte Veredlungsergebnis in reproduzierbarer Qualität kostengünstig und
umweltfreundlich erhalten wird. Ziel jeder verfahrenstechnischen Forschung
ist die Erkennung und funktionelle Beschreibung zwischen Textilgutzustands
änderungen und deren Einflußgrößen. Nur bei genauer Kenntnis dieses Zusam
menhangs lassen sich die Anforderungen an Meßverfahren und gegebenenfalls
Steuer- und Regelvorschriften ableiten.
Dabei sind in der Textilerzeugung und -veredlung eine Vielzahl von Grundvor
gängen zu berücksichtigen; beispielsweise wird der Verfahrensschritt Wa
schen, der auf die Verfahrenselemente Trocknen, Quetschen und Spritzen
zurückgeführt werden kann, durch eine Vielzahl von Grundvorgängen beschrie
ben. Beispiele dafür sind das Netzen, Durchströmen, Verdünnen, Schrumpfen,
Stauchen, Breitführen, Transportieren, Komprimieren. Nur dann, wenn die
Einflüsse der einzelnen Grundvorgänge auf den Verfahrensschritt bekannt
sind, lassen sich die Anforderungen an neue Meßverfahren formulieren. Dabei
sind die Meßgröße, das Meßprinzip und die Meßgenauigkeit exakt festzulegen.
Textile Meßtechniken und Verfahrenstechnik sind nie getrennt voneinander zu
sehen.
In dem vorliegenden Tagungsband des 3. Symposiums für textiles Meß- und
Prüfwesen werden den Orginalbeiträgen drei Obersichtsartikel zur Einführung
und Ergänzung vorangestellt. Der erste Artikel beschäftigt sich kurz mit der
Bestimmung der grundlegenden thermodynamischen Prozeßgrößen Temperatur,
Druck und Volumen. Der zweite Artikel befaßt sich mit ausgewählten Kapiteln
der textilen Meßtechnik. In dem dritten Artikel werden elektrochemische
Sensoren und elektrochemische Methoden in umfangreichem Maße dargestellt.
Die Herausgeber dieses Buches danken im Namen des Deutschen Textilfor
schungszentrums Nord-West e.V. allen, die zum Gelingen der Tagung beige
tragen haben. Dieser Dank gilt besonders den Vortragenden und Frau
Renate Wißfeld für die gewissenhafte Erstellung der Druckvorlagen.
Literatur
[1] E. Schollmeyer und E. A. Hemmer (Hrsg.): "Sensoren in der textilen
Meßtechnik", Fachberichte Messen, Steuern, Regeln, Bd. 12. Springer
Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo 1985.
Krefeld, im Dezember 1987 Eckhard Schollmeyer
Dierk Knittel
Ernst Arnold Hemmer
Inhaltsverzeichnis
Ausgewählte Kapitel der textilen Meßtechnik
Bestimmung der thermodynamischen Meßgrößen Temperatur, Druck und
Volumen 55
Elektrochemische Sensoren und elektrochemische Methoden 79
Lasermeßverfahren zur Steuerung textiler Prozesse 225
Entwicklungstendenzen chemischer Sensoren 275
Einsatzmöglichkeiten mechaniscner Sensoren 295
Qualitätskontrolle durch moderne Elektronik 305
Meß- und Stellgrößen beim Entschlichten 329
Meßtechnische Erfassung von Warentemperaturen bei thermischen
Prozessen in der Textilveredlung 381
Messung des Langzeitverhaltens von beschichteten Geweben 399
Testmethoden in der Spinnerei 407
Messung des Abscheideverhaltens von Baumwollstaub 427
