1、Prfung von Papier Best i m mu ng des Rei bver ha1 te ns Teil 2: Rutschwinkelprfgert Deskriptoren: Prfung, Papier, Reibverhalten, Prfgerat DIN 531 19-2 Testing of paper - Determination of friction - Part 2: Inclined plane method Essai des papiers - Determination du coefficient de frottement - Partie
2、2: Mthode du plan inclinable Vorwort Diese Norm wurde vom NMP 426 “Physikalisch-technologische Prfverfahren fr Papier und Pappe” erarbeitet. Die Bestimmung des Reibverhaltens ist ein seit Jahren bekanntes Problem, da entsprechende Prfverfahren nicht genormt waren. Unterschiedliche Prfverfahren, die
3、sich an verschiedenen Parametern orientierten, fhrten zu nicht vergleichbaren Ergebnissen. Mit der Erarbeitung dieser Norm soll Abhilfe geschaffen werden. DIN 53119 “Prfung von Papier - Bestimmung des Reibverhaltens” besteht aus: - Teil 1 : Aufzeichnendes Verfahren fr Papiere der Datenverarbeitung -
4、 Teil 2: Rutschwinkelprfgert 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt eine Prfung zur Bestimmung des Reib- Verhaltens von Papier gegen Papier oder einen anderen Reibpartner auf einer schiefen Ebene unter definierten Bedingungen fest. Das Reibverhalten, bestimmt nach dieser Norm, wird durch einen statisch
5、en Reibbeiwert (Reibungskoeffizient) und einen dynamischen Reibbeiwert (Gleitreibbeiwert) gekennzeichnet. Eine umfassende Beurteilung des Reibverhaltens auf Verarbeitungsmaschinen ist daraus nicht abzuleiten, da die Reibungsvorgnge unter Praxisbedingungen meistens von weiteren Effekten begleitet sin
6、d, wie Luftmit- fhrung, lokale Temperaturerhhungen, elektrostatische Aufladung oder Materialabrieb. Fr die Prfung des Reibverhaltens mit Hilfe des auf- zeichnenden Verfahrens gilt DIN 53119-1. 2 Normative Verweisungen Diese Norm enthlt durch datierte oder undatierte Verwei- sungen Festlegungen aus a
7、nderen Publikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sind nachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere Anderungen oder Uberarbeitungen .dieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch Anderung oder Uber-
8、 arbeitung eingearbeitet sind. Bei undatierten Verweisun- gen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation. DIN 50323-3 : 1993-12 Tribologie - Reibung - Begriffe, Arten, Zustnde, Kenngren Prfung von Papier - Bestimmung des Reibverhal- tens - Teil 1 : Aufzeichnendes Verfahren fr Papier
9、e der Datenverarbeitung Papier - Druck- und Bropapiere - Bestimmung des statischen Reibungskoeffizienten; Deutsche Fassung ENV 12448 : 1996 Papier, Pappe und Zellstoff - Normalklima fr,die Vor- behandlung und Prfung und verfahren zur Uberwa- chung des Klimas und der Probenvorbehandlung (IS0 187: 199
10、0); Deutsche Fassung EN 20187 : 1993 Papier und Pappe - Probenahme zur Bestimmung der Durchschnittsqualitt (IS0 186 : 1994); Deutsche Fassung EN IS0 186 : 1995 DIN 53119-1 : 1997-07 DIN V ENV 12448 : 1996-12 DIN EN 20187 DIN EN IS0 186 3 Definitionen Fr die Anwendung dieser Norm gelten die folgenden
11、 Defini ti on en : 3.1 Reibung: Reibung ist eine Wechselwirkung zwischen sich berhrenden Stoffbereichen von Krpern. Sie wirkt einer Relativbewegung entgegen. Fortsetzung Seite 2 bis 4 Normenausschu Materialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Normenausschu Papier und Pappe (NPa) im
12、 DIN 0 DIN Deutsches Institui fr Normung e.V. . Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, Ref. N,: DIN 53119-2 : 1997-07 nur mil Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet. Preisgr. 05 Vertc-Nc 0005 Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin
13、STD*DIN DIN 53LL9-2-GERM 1997 = Z77444b Ob4343q T48 W STDODIN DIN 531L9-2-GERM Seite 2 DIN 53119-2 : 1997-07 Bei uerer Reibung sind die sich berhrenden Stoffbereiche verschiedenen Krpern, bei innerer Reibung ein und demselben Krper zugehrig DIN 50323-3 : 1993-121. 3.1.1 Haftreibung; statische Reibun
14、g; Ruhereibung: Haftreibung ist die Reibung, bei der die angreifenden Krfte nicht ausreichen, um eine Relativbewegung zu bewirken DIN 50323-3 : 1993-121. 3.1.2 Gleitreibung: Gleitreibung ist die Reibung zwischen Krpern, deren Geschwindigkeiten in der Berhrungsflche nach Betrag undoder Richtung ver-
15、schieden sind DIN 50323-3 : 1993-121. 3.2 Reibungskraft Ff: Reibungskraft ist die Kraft, die infolge Reibung als mechanischer Widerstand gegen eine Relativbewegung auftritt DIN 50323-3 : 1993-121. 3.2.1 Normalkraft FN: Die Normalkraft ist die whrend des Reibungsvorgangs senkrecht zur Reibungsflche w
16、irkende Kraft DIN 53119-1 : 1997-071. 3.2.2 Tangentialkraft FT: Die Tangentialkraft ist die whrend des Reibungsvorgangs parallel zur Reibungs- flche wirkende Kraft DIN 53119-1 : 1997-071, 3.2.3 Haftreibungskraft; statische Reibkraft Fs : Kraft, die bei Beginn einer Gleitbewegung einer Oberflche ber
17、eine andere Oberflche als Schwellenwert zu ber- winden ist DIN V ENV 12448 : 1996-121. 3.2.4 Gleitreibkraft; dynamische Reibkraft FD: Die Gleitreibkraft ist die Kraft, die notwendig ist, die Gleit- reibung zu berwinden DIN 53119-1 : 1997-071. 3.3 Normal kraft: Reibbeiwert ,u: Verhltnis der Reibungsk
18、raft zu der (1 1 Ff FN Pu=- Dabei ist: Ff die Reibungskraft; FN die Normalkraft. DIN 53119-1 : 1997-071. 3.3.1 Reibungskoeffizient; statischer Reibbeiwert ,fis: Verhltnis der Haftreibungskraft zu der Normalkraft, die auf die zu prfende Oberflche aufgebracht wird DIN V ENV 12448 : 1996-121. FS Ps =F;
19、 Dabei ist: Fs die Haftreibungskraft; FN die Normalkraft. DIN 53119-1 : 1997-071. 3.3.2 Gleitreibbeiwert; dynamischer Reibbeiwert pD: Verhltnis der Gleitreibkraft zu der Normalkraft: Dabei ist: FD die Gleitreibkraft; FN die Normalkraft. DIN 53119-1 : 1997-071. (3) 4 Prinzip Die Bestimmung der Reibbe
20、iwerte erfolgt nach dem Prin- zip der schiefen Ebene. Auf der zu kippenden Ebene, die sich zunchst in horizontaler Lage befindet, wird ein Papierstreifen des zu prfenden Papiers oder ein anderer Werkstoff angebracht. Ein weiterer Papierstreifen (oder anderer Werkstoff) wird am Reibschuh befestigt. D
21、er Reibschuh wird vorsichtig auf die Ebene gelegt. Die Ebene wird mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit aus der Horizontalen gekippt. Sobald der Reibschuh zu rutschen beginnt, wird die Kippbewegung der Ebene gestoppt und der Neigungswinkel a der Ebene abge- lesen. Aus dem statischen Krftegleich
22、gewicht (siehe Bild 1 ) kann der Reibungskoeffizient ps nach Gleichung (2) errechnet werden. PS Dabei ist: a FS FN - tan a FS FN =- (4) der Neigungswinkel der Ebene beim Eintreten der Reibschuhbewegung, in Grad; die Haftreibungskraft; die Normalkraft. Bild 1: Krftegleichgewicht zur Bestimmung des Re
23、ibungskoeffizienten ps Fr die Bestimmung des Gleitreibbeiwertes wird das Gleitverhalten des Reibschuhs untersucht, indem die fr die Zurcklegung eines bestimmten Weges bentigte Zeit gemessen wird. Die Berechnung des Gleitreibbeiwertes resultiert aus dem dynamischen Krftegleichgewicht wh- rend des Gle
24、itens des Reibschuhs auf der unter konstan- tem Winkel geneigten Ebene (siehe Bild 2). Dabei mu die Reibschuhbewegung whrend der gesamten Rutsch- phase einer konstanten Beschleunigung unterliegen. Um dies sicherzustellen, mu die Messung mit einem Nei- gungswinkel der Ebene grer als a (z. B. a + 5O)
25、stattfin- den. Der Reibschuh wird mit einer Kraft F = FT- FD beschleunigt. Daraus ergibt sich Gleichung (5): g . t2 . cos a (5) FD FN pD=-tana- ( Dabei ist: s t g a der vom Reibschuh zurckgelegte Rutschweg, in Meter; die dazu bentigte Zeit, in Sekunden; die rtliche Fallbeschleunigung, in Meter je Se
26、kunde hoch zwei; der Neigungswinkel der Ebene, in Grad. Seite 3 DIN 53119-2 : 1997-07 ANMERKUNG: Entsprechend der Versuchsanordnung nach Bild 2 gibt Anhang A Informationen zur Ablei- tung der Gleichung (5). Der Rutschweg mu glatt und eben sein. Eine Einrichtung zur Befestigung des zu prfenden Papier
27、s sollte vorhanden sein. Bild 2: Krftegleichgewicht zur Bestimmung des Gleitreibbeiwertes pD 5 Probenahme Die Probenahme erfolgt nach DIN EN IS0 186. Probestcke drfen keine Falten, Knicke, Lcher, Wasser- zeichen (auer durchgehende Wasserzeichen) oder andere Unregelmigkeiten aufweisen. 6 Probenvorber
28、eitung Die Probenvorbereitung (Klimatisierung) erfolgt nach DIN EN 20187. 7 Prfgert 7.1 Allgemeines Das Prfgert besteht im wesentlichen aus einer ange- triebenen neigbaren Ebene, einem Reibschuh, einer Nei- gungswinkelanzeige und Sensoren zur Detektion der Reibschuhbewegung. Ferner besitzt das Prfge
29、rt Mar- kierungen bzw. Begrenzungen zur exakten Kennzeich- nung und Bestimmung des Rutschweges. Der Antrieb der Ebene mu eine konstante Neigungsgeschwindigkeit sicherstellen. Die Detektion der Reibschuhbewegung dient in erster Linie zum Erkennen des Zeitpunktes, zu dem sich der Reibschuh whrend der
30、Kippbewegung der Ebene in Bewegung setzt. Genau in diesem Moment ist die Kippbe- wegung der Ebene zu stoppen, damit der Neigungswinkel der Ebene zwecks Berechnung des Haftreibbeiwertes abgelesen werden kann. Die Zeitmessung auf dem whrend der Rutschphase zurckgelegten Weg zur Bestimmung des Gleitrei
31、bbei- wertes kann automatisch mit Hilfe der Bewegungssenso- ren oder manuell mit einer Stoppuhr erfolgen. In beiden Fllen mu - zur Fehlerminimierung - eine exakte Erfassung des Anfangs- und des Endpunktes der Bewe- gung sichergestellt werden. Das Prfgert mu auerdem folgende technische Vor- aussetzun
32、gen erfllen: 7.2 Rutschebene a) Rutschweglnge 50 mm bis 100 rnrn; b) Neigungsbereich 0 bis mindestens 45; c) Neigungsgeschwindigkeit (2 + 0,5) O/s; d) Winkelablesebereich Oo bis mindestens 45O; e) Winkelskalenteilung mindestens 1 O. 7.3 Reibschuh a) Mae der Rutschflche 50 mrn x 100 rnrn; b) Masse de
33、s Reibschuhs m = (750 f 15) g; c) Werkstoff des Reibschuhs Kupfer-Zink-Legierung (Messing) oder Stahl (nach Vereinbarung); fr Stahl; h = (17 f0,l) mrn fr Kupfer-Zink- Legierung. d) Hhe des Reibschuhs h = (19 f 0,l) mm Aus den angegebenen Maen und der Masse ergibt sich fr den horizontalen Ausgangszus
34、tand ein Druck auf die Ebene von (1,50 f 0,03) . Zur gleichmigen Verteilung der Druckkraft auf die Fl- Che der Ebene sollte der Reibschuh auf der Unterseite (Reibflche) einen elastischen Belag von 2 mm bis 3 mm Dicke (z. B. aus Filz oder Gummi) tragen. Die Struktur des Belages sollte dabei so fein s
35、ein, da keine Prgungen des zu prfenden Papiers (besonders bei dnnen Papie- ren mglich) auftreten. Eine Einrichtung zur Befestigung des zu prfenden Papiers sollte vorhanden sein. Nimm. 8 Durchfhrung 8.1 Allgemeines Die Prfungen sind in dem gleichen Normalklima nach DIN EN 20187 durchzufhren, wie es f
36、r die Probenvor- bereitung angewendet wurde. Ist das Reibverhalten von Papier gegen Papier zu prfen, so werden - durch industrielle Praxis bedingt - die Reibbeiwerte in der Anordnung Unterseite auf Oberseite in Maschinenrichtung geprft. Grundstzlich ist jedoch die Bestimmung der Reibbeiwerte fr vers
37、chiedene Papierseitenpaarungen und in verschiedenen Richtungen (Maschinenrichtung bzw. Querrichtung) mglich. Die Angabe der Reibbeiwerte mu daher stets mit der Angabe der verwendeten Kombination der Papierseiten und Prfrichtungen erfolgen. Ist das Reibverhalten von Papier gegen einen anderen Werksto
38、ff zu prfen, so ist die Art und die Oberflchenbeschaffenheit dieses Werk- stoffes anzugeben. Fr jede zu prfende Kombination der Papierseiten und Prfrichtungen sind zehn Einzelmessungen durchzufh- ren. Fr jede Einzelmessung ist ein neues Probenpaar (bestehend aus Ober- und Untermaterial) zu verwenden
39、. Besteht die Reibunterlage aus Metall, so mu diese vor jeder Messung gereinigt werden. Die Einzelproben mssen so zugeschnitten werden, da sie an der Ebene und am Reibschuh befestigt werden knnen, damit die zu berhrenden Papieroberflchen glatt (ohne Wellen) auf ihren Unterlagen aufliegen. Es dr- fen
40、 bei der Befestigung keine Beschdigungen des Papiers, wie Knicke, Risse, Lcher und dergleichen, ent- stehen. Die Oberflchen der Prflinge mssen frei von Verunreini- gungen, z.8. in Form von groben Staubpartikeln, Sand und hnlichen Fremdkrpern sein, die das Reibverhalten des Reibpaares beeinflussen wr
41、den. Fingerabdrcke sind zu vermeiden. Seite 4 DIN 531 19-2 : 1997-07 8.2 Bestimmung des Reibungskoeffizienten Das zu prfende Probenpaar ist an der Ebene und am Reibschuh zu befestigen. Die Ebene befindet sich in horizontaler Lage. Der Reibschuh ist so auf die Ebene aufzusetzen, da er vom Bewegungsse
42、nsor erfat wird. Nach dem Prfungsbeginn ist die Ebene mit einer kon- stanten Neigungsgeschwindigkeit von 2O/s zu kippen. Sobald der Reibschuh zu rutschen anfngt, ist die Nei- gungsbewegung der Ebene zu stoppen. Der Neigungs- winkel a (Rutschwinkel) ist auf der Winkelskala bzw. auf einer Digitalanzei
43、ge abzulesen. Die Messung ist fr jede der zehn Einzelproben zu wie- derholen. 8.3 Bestimmung des Gleitreibbeiwertes Die Bestimmung des Gleitreibbeiwertes kann in einem Durchgang mit der Bestimmung des Reibungskoeffi- zienten erfolgen. Mit Beginn der Rutschbewegung des Reibschuhs kann auch die Zeitme
44、ssung beginnen. Erfahrungsgem sollte jedoch die Bestimmung des Gleitreibbeiwertes erst in einem zweiten Durchgang durchgefhrt werden. Um eine stabile Rutschbewegung mit konstanter Beschleunigung zu erzielen, ohne da der Reibschuh - durch lokale Schwankungen des Reibbei- wertes bedingt - einer Beschl
45、eunigungsvernderung unterliegt oder sogar stehen bleibt, mu der Neigungs- winkel der Ebene bei der Bestimmung des Gleitreib- beiwertes deutlich ber dem Rutschwinkel liegen. Ein Neigungswinkel von a + 5 ist zu bevorzugen. Der eingestellte Neigungswinkel der Ebene bleibt wh- rend der Messung konstant.
46、 Danach ist der Reibschuh in die Ausgangsposition zu bringen. Mit Beginn der Rutsch- bewegung des Reibschuhs startet die Zeitmessung auto- matisch bzw. wird manuell ausgelst. In dem Moment, wenn der Reibschuh die untere Bewegungsbegrenzung bzw. Markierung erreicht hat, wird die Zeitmessung auto- mat
47、isch bzw. manuell angehalten. Die gemessene Zeit ist zu notieren. Die Messung ist fr jede der zehn Einzelproben zu wiederholen. 9 Auswertung der Ergebnisse 9.1 Reibungskoeffizient Aus den Einzelwerten des Rutschwinkels a ist der Mittei- wert zu berechnen. Der Reibungskoeffizient ,u, ist nach der Gle
48、ichung (4) zu berechnen. 9.2 Gleitreibbeiwert Aus den Einzelwerten der Rutschzeit ist der Mittelwert und mit diesem nach Gleichung (5) der Gleitreibbeiwert pD zu berechnen. Der vom Reibschuh zurckgelegte Rutschweg s ist vom Gertehersteller anzugeben bzw. kann aus der Differenz zwischen der Entfernun
49、g der Bewegungsbegrenzungen bzw. Markierungen und der Reibschuhlnge bestimmt werden. Als a ist der bei der Messung eingestellte Neigungswinkel der Ebene und nicht der Rutschwinkel aus der Bestimmung des Reibungskoeffizienten einzusetzen, es sei denn, die beiden Messungen wurden bei dem gleichen Winkel durchgefhrt. 10 Prfbericht Der Prfbericht mu unter Hinweis auf diese Norm folgende Angaben
