Funktionsweise und Auswertung
Die Druckmessfolien werden als 1- und/oder 2-lagige Folien hergestellt. Bei den 2-lagigen Typen sind auf der einen Messfolie Mikrokapseln aufgebracht, auf der anderen Folie befindet sich eine Entwicklerschicht.
Jede der beiden Folien hat eine Stärke von ca. 0,1 mm Sie können mit einer Schere auf die gewünschte Größe zugeschnitten werden. Zur Messung sind die matten Schichtseiten der Folien einander zugewandt – die glänzenden Seiten des Polyesterfilms zeigen nach außen.
Zuschneiden der Folie
Druckmessfolie, Fujifilm Prescale, Caltest Analysesystrm, Pressure sensitive film,
Bei steigender Belastung zeigt sich bis zu einer Ansprechschwelle der Flächenpressung keinerlei Reaktion; dann beginnen bei Laststeigerung die ersten Mikrokapseln zu zerplatzen, die die Entwicklerschicht leicht rötlich anfärbt. Bei weiterer Laststeigerung zerplatzen mehr und mehr Mikrokapseln. Das geht so lange, bis alle Kapseln zerplatzt sind, was dann zu einer dunkelroten Färbung der Folie mit der Entwicklerschicht führt. Die Rotintensität stellt somit ein Maß für die Flächenpressung dar. Da die Mikrokapselschicht nach der Messung nicht mehr benötigt wird, stellt die Entwicklerschicht ein dokumentensicheres Druckbild dar. (-> Prinzipskizze)
Bei der 1-lagigen Folie befinden sich die farbbildenden Mikrokapseln und der Entwickler auf derselben Folie. Unter einer definierten Druckbelastung platzen die Kapseln auf und verfärben die Folie proportional zur Belastung. (-> Prinzipskizze)
Man braucht also zwischen die zu untersuchenden Bauteile nur eine einzige Folie der Stärke 0,1 mm einlegen, was zu genaueren Messergebnissen gegenüber den 2-lagigen Messfolien führt. Allerdings sollte bei Gefahr von Verunreinigung (Öl, Chemikalien oder Feuchtigkeit), eine zweite mitgelieferte, glasklare Folie über die matte Schichtseite der Messfolie gelegt werden. Der Vorteil der 1-Lagigkeit ist dann allerdings wieder aufgehoben.
Nach der Messung ist die 1-lagige Folie gegen unachtsame Belastung zu schützen.
Qualitative Auswertung
Ein qualitativer Überblick der Pressungsverteilung ist schon bei Betrachtung des Abdruckbildes gegeben. Die Bereiche mit hoher Rotintensität lassen auf eine hohe Flächenpressung schließen, wogegen die Bereiche in denen keine oder nur geringe Rotfärbung auftrat auf eine geringere Pressung hindeuten. Für sehr viele Anwendungsgebiete genügt bereits diese qualitative Aussage.
Pressungsverteilung am Beispiel Zylinderkopf
Quantitative Auswertung
Eine Quantifizierung des Druckes aus den Abdruckbildern ist in unterschiedlichen Genauigkeitsstufen möglich.
In der Bedienungsanleitung, die jeder Packung der Druckmessfolien beiliegt, findet man für zwei verschiedene Lastzyklen – Aufbringen der Last und Halten der Last – Kalibrierkurven dargestellt. Der Hersteller Fuji kann eine Genauigkeit von etwa 10% gewährleisten.
Ein Lastzyklus gilt für 2 Minuten konstante Pressung, der andere nur für 5 Sekunden. Sie stellen Beispiele für Anwendungen im Langzeitbereich bzw. für den Kurzzeitbereich dar. Die Unterschiede der Werte der beiden Kurvenscharen sind jedoch meist relativ gering.
Ablesen der Kalibrationskurve
Die unterschiedliche Färbung bei Dauerlast oder kurzzeitiger Belastung ist darauf zurückzuführen, dass bei stetiger Last in geringem Maße noch Mikrokapseln bersten, so dass bei gleicher Last und längerer Einwirkungsdauer ein dunkleres Abdruckbild zu erwarten ist.
Vorgehensweise zur Ermittlung der Flächenpressung
Die Werte von Temperatur und Luftfeuchtigkeit haben Einfluss auf die Empfindlichkeit der Folien. Daher wird im ersten Schritt bestimmt, welche Kurvenschar A, B, C usw. verwendet werden darf.
Nach Abschätzung bzw. Messung der Rotintensität des realen Abdruckbildes – 2. Schritt – gelangt man über die zugehörigen Kalibrierkurven A, B, C usw. zu den Werten für die Flächenpressungen – 3. Schritt.
Kalibrierung
Eine Steigerung der Genauigkeit wird erreicht, wenn die Druckmessfolie unter realen Versuchsbedingungen in einem Vorversuch selbst kalibriert wird. Dies ist vor allem auch bei strukturierten Materialien von Vorteil, da die Zuordnung zu den Rotintensitäten der obigen Farbmuster schwer fallen kann.
Das Unternehmen Tiedemann hat zu diesem Zweck ein vollständiges Kalibriersystem entwickelt. Bei diesem System werden die Folie und das Umgebungsmaterial zwischen zwei planparallele Stempel mit bekannter Fläche gelegt und koaxial mit unterschiedlichen Kräften belastet.