ISO 15359 und Reibungsprüfungen an Papier
Die Norm ISO 15359 bewertet das Reibungsverhalten durch Messung der Kraft, die erforderlich ist, um eine Bewegung einzuleiten und das Gleiten zwischen zwei Papier- oder Kartonoberflächen unter einer festgelegten Belastung aufrechtzuerhalten. Die Norm bewertet zudem in einzigartiger Weise das Reibungsverhalten nach wiederholten Gleitzyklen und hilft Laboren so zu verstehen, wie sich der Oberflächenverschleiß auf das Reibungsverhalten auswirkt.
Die Reibungsverhalten spielen eine entscheidende Rolle bei der Papierverarbeitung, im Druckwesen, in der Verpackungsherstellung, im Transportwesen und in automatisierten Fördersystemen. Eine zu hohe Reibung kann zu Zuführungsproblemen führen, während eine zu geringe Reibung Instabilität beim Stapeln, Verrutschen und Produktionseffizienzeinbußen zur Folge haben kann. Daher ist eine genaue COF-Messung ist zu einer unverzichtbaren Maßnahme der Qualitätskontrolle für Papierhersteller, Verarbeiter, Verpackungslieferanten und Prüflabore geworden.
Prüfprinzip nach ISO 15359
Die Norm ISO 15359 verwendet die Horizontalebenen-Methode.
Zwei Prüfkörper werden so angeordnet, dass sie sich an der Oberfläche berühren:
- Ein Präparat ist an einem feststehenden Tisch befestigt.
- Das zweite Prüfstück ist an einem beschwerten Schlitten befestigt.
- Eine Zugkraft wird kontrolliert aufgebracht.
- Die Kraft, die erforderlich ist, um eine Bewegung einzuleiten und aufrechtzuerhalten, wird erfasst.
Der Test misst:
- Statischer Reibungskoeffizient beim ersten Gleiten (μS1)
- Statischer Reibungskoeffizient am dritten Gleitabschnitt (μS3)
- Kinetischer Reibungskoeffizient (μK)
Im Gegensatz zu einigen Reibungsnormen, die lediglich das anfängliche Gleitverhalten bewerten, untersucht die Norm ISO 15359 die Reibung nach wiederholten Verschleißzyklen und liefert so wertvolle Informationen über die Oberflächenbeständigkeit und die Reibungsstabilität.
Prüfverfahren nach ISO 15359
Statischer Reibungskoeffizient am ersten Rutschabschnitt
Zur Bestimmung der statischen Anfangsreibung:
- Befestigen Sie die Papierproben auf dem Schlitten und dem Prüftisch.
- Stellen Sie sicher, dass die Ausrichtungen in Maschinenrichtung (MD) und Querrichtung (TD) korrekt aufeinander abgestimmt sind.
- Senken Sie den Schlitten auf etwa 3,0 mm/s ± 2,0 mm/s.
- Lassen Sie den Schlitten 1–20 Sekunden lang ruhen.
- Üben Sie nach und nach Kraft aus, bis das Gleiten einsetzt.
- Messen Sie die Kraft, die erforderlich ist, um die Bewegung in Gang zu setzen (FS1).
- Wiederholen Sie den Vorgang, bis mindestens sechs gültige Messwerte vorliegen.
Statischer und kinetischer Reibungskoeffizient nach Verschleiß
Bei der Bewertung der Reibung nach wiederholtem Gleiten:
- Führen Sie den ersten Schiebevorgang durch und zeichnen Sie FS1 auf.
- Setzen Sie die Bewegung gemäß dem vorgegebenen Fahrprofil fort.
- Wiederholen Sie den Schiebevorgang dreimal mit demselben Probenpaar.
- Eintrag:
- Statische Kraft der dritten Gleitfläche (FS3)
- Durchschnittliche kinetische Reibungskraft (FK) während des angegebenen Fahrstreckenabschnitts
- Führen Sie mindestens sechs gültige Wiederholungstests durch.
Dieser Ansatz ermöglicht es Laboren, zu untersuchen, wie sich die Reibungseigenschaften nach Oberflächenwechselwirkung und Verschleiß verändern
Berechnung von Reibungskoeffizienten
Nach ISO 15359 werden die Reibungskoeffizienten berechnet, indem die gemessene Reibungskraft durch die durch das Gewicht des Schlittens erzeugte Normalkraft geteilt wird.
Statischer Reibungskoeffizient beim ersten Gleiten
Wo:
- μS1 = Statischer Reibungskoeffizient beim ersten Gleiten
- FS1 = Durchschnittliche Kraft, die zum Auslösen der Bewegung erforderlich ist
- m = Masse des Schlittens
- g = 9,81 m/s²
Statischer Reibungskoeffizient am dritten Gleitabschnitt
Kinetischer Reibungskoeffizient
Der kinetische Koeffizient sollte nicht angegeben werden, wenn während der Prüfung ein deutliches Stick-Slip-Verhalten beobachtet wird.
Für Prüfungen gemäß ISO 15359 erforderliche Ausrüstung
Eine wirksame Gerät zur Messung des Reibungskoeffizienten sollte Folgendes bereitstellen:
- Präzise Kraftmessung
- Stabile Bewegung des Schlittens
- Geregelte Fahrgeschwindigkeit
- Konsistente Ausrichtung der Proben
- Automatisierte Datenerfassung
- Analyse der statischen und kinetischen Reibung
COF-01 Reibungskoeffizienten-Prüfgerät
Die COF-01 Reibungskoeffizienten-Prüfgerät eignet sich für Reibungsprüfungen an Papier, Karton, Kunststofffolien, Verpackungsmaterialien und beschichteten Substraten.
Alternative Lösung: Zugprüfmaschine TST-01 mit COF-Prüfvorrichtung
Für Labore, die sich mehr Flexibilität bei der Probenuntersuchung wünschen, bietet das TST-01 Zugprüfmaschine mit COF-Prüfvorrichtung vereint Zugversuche und Reibungsversuche auf einer einzigen Plattform.
Vorteile
- Prüfung der Zugfestigkeitseigenschaften
- Messung des Reibungskoeffizienten
- Abziehprüfung
- Prüfung der Dichtungsfestigkeit
- Reißprüfung
- Kompatibilität mit mehreren Leuchten
Diese Lösung ist besonders attraktiv für:
- Verpackungslabore
- Hersteller von medizinischen Verpackungen
- Forschungseinrichtungen
- Vielseitige Einrichtungen zur Qualitätskontrolle
Der einstellbare Drehzahlbereich von 1–500 mm/min ermöglicht die Anpassung an verschiedene Anforderungen der Materialprüfung, die über die üblichen Reibungsmessungen hinausgehen.
ISO 15359 im Vergleich zu anderen Reibungsnormen
| Standard | Materialschwerpunkt | Methode |
|---|---|---|
| ISO 15359 | Papier und Karton | Horizontale Ebene mit Verschleißbewertung |
| ISO 8295 | Kunststofffolien und -platten | Horizontale Ebene |
| ASTM D1894 | Kunststofffolien und -bahnen | Horizontale Ebene |
| TAPPI T549 | Papier und Pappe | Horizontale Ebene |
| DIN 53119 | Papier und Verpackungsmaterialien | Reibungsmessung |
| EN ISO 8295 | Kunststoffe | Bestimmung des COF |
Das charakteristische Merkmal von ISO 15359 ist die Bewertung des Reibungsverhaltens vor und nach wiederholten Gleitzyklen, wodurch Einblicke in verschleißbedingte Reibungsveränderungen gewonnen werden.