ISO 8295 | ASTM D1894: Reibungskoeffizient
Der Reibungskoeffizient COF (coefficient of friction) gibt u.a. Hinweise auf Oberflächenstruktur und Bedruckbarkeit von Folien aus Kunststoff. Damit ist der Haft- und Gleitreibungskoeffizient besonders für Folienwerkstoffe interessant, die auf Verpackungs- und Druckmaschinen weiterverarbeitet werden. Die Bestimmung des Reibungskoeffizienten von Kunststoff-Folien wird in den Normen ISO 8295, ASTM D1894, JIS K7125 und DIN 53375 (zurückgezogen) beschrieben.
Der Hauptunterschied zwischen der ISO 8295 und ASTM D1894 liegt neben unterschiedlichen Probenabmessungen darin, dass die ASTM D1894 nur Messungen Folie gegen Folie erlaubt, während bei der ISO 8295 auch Messungen Folie gegen andere Materialien wie z.B. Metall oder Glas möglich sind.
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Ziel & Einsatzbereiche der ISO 8295 und ASTM D1894
Den Reibungskoeffizienten gemäß ISO 8295 bzw. ASTM D1894 zu bestimmen, ist besonders für Folienwerkstoffe interessant, die auf Verpackungs- und Druckmaschinen weiterverarbeitet werden. Der Reibungskoeffizient von Kunststoff-Folien, im besonderen der Haft- und Gleitreibungskoeffizient, gibt Hinweise auf die Verarbeitbarkeit sowie auf die Oberflächenstruktur, die wiederum für die Bedruckbarkeit von Bedeutung ist.
Die Bestimmung des Reibungskoeffizienten an flexiblen Folien ist als Standardprüfung auf einfache Weise auf einer statischen Prüfmaschine mit einer Zusatzvorrichtung durchführbar. Üblich ist die Messung Folie gegen Folie. Dazu wird eine am Messschlitten angebrachte Folie gegen eine auf dem Messtisch befestigte Folie bewegt.
- In der ISO 8295 können neben den üblichen Paarungen Folie gegen Folie andere Paarungen wie zum Beispiel Folie gegen Metall, Folie gegen Glas, oder zwei Folien unterschiedlicher Natur mit der gleichen Prüfmethodik bewertet werden. In der Regel handelt es sich jedoch um identische Folien, so dass z.B. Abgleitvorgänge eines Folienstapels oder einer Folienrolle bewertet werden können.
- Die ASTM D1894 hingegen erlaubt nur Messungen Folie gegen Folie.
Kennwerte / Prüfergebnisse nach ASTM D1894 und ISO 8295
Der Reibungskoeffizient (μ) ist das Hauptergebnis der Prüfung nach ISO 8295 und ASTM D1894. Er gibt an, wie gut sich zwei Materialien gegeneinander bewegen oder wie leicht sie aneinander haften. Der Reibungskoeffizient wird sowohl als Gleitreibungkoeffizient als auch als Haftreibungskoeffizient beschrieben. Je höher der Reibungskoeffizient, desto rauer die Oberfläche.
Reibungskoeffizient μ = Fs/FD
| ISO 8295 | ASTM D1894 | |||
|---|---|---|---|---|
| Kurzzeichen | Kurzeichen | Einheit | Name | Kurzbeschreibung |
| μs | μs | Haftreibungszahl Statischer Reibungskoeffizient |
| |
| Fs | Fs | N | Haftreibungskraft Statische Reibungskraft | Fs ist die statische Reibungskraft, ausgedrückt in Newton |
| µD | µk | Gleitreibungszahl Dynamischer Reibungskoeffizient |
| |
| FD | Fk | N | Gleitreibungskraft | FD ist die von der Masse des Schlittens ausgeübte Normalkraft in Newton |
Probekörper & Abmessungen nach ASTM D1894 und ISO 8295
- Für jede Prüfung Folie gegen Folie nach ISO 8295 werden zwei Probekörper mit den Abmessungen von etwa 80 mm x 200 mm benötigt. Mindestens drei derartige Probenpaare sollten geprüft werden.
- Nach ASTM D1894 ist der Probekörper, der an der Ebene befestigt wird, mit den Maßen 250 mm x 130 mm (10 inch x 5 inch) definiert. Der Folien-Probekörper, der auf dem Schlitten befestigt wird, soll auf ca. 120 mm (4,5 in.) im Quadrat zugeschnitten sein und die Probendicke von 0,254 mm (gemäß Terminologie für Folien lt. ASTM D883) nicht überschreiten.
Versuchsdurchführung & Prüfmittel
COF-Prüfmaschine und Prüfvorrichtung:
- Die Versuchsdurchfürhung zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten ist sowohl nach ASTM D1894 als auch nach ISO 8295 auf einer statischen Prüfmaschine zwickiLine mit einer ZwickRoell Zusatz-Prüfvorrichtung durchführbar.
- Die Prüfvorrichtung besteht aus einem ebenen Auflagetisch und einem Schlitten mit bekannter Masse. Mit der Vorrichtung kann das Reibungsverhalten zwischen Folie und Folie (ASTM und ISO) sowie zwischen Folie und Plattenmaterial aus Edelstahl oder Glas (ISO 8295) ermittelt werden.
Versuchsdurchführung:
- Eine Folie wird am Schlitten geklemmt. Eine zweite Folie kann an den Edelstahl-Prüftisch oder auf die beinhaltete Glasplatte, die auf den Edelstahltisch aufgelegt wird, geklemmt werden. Zwischen Tisch und Schlitten wird die Folienpaarung so angebracht, dass eine vollflächige Auflage mit gleicher Druckverteilung auf bekannter Fläche vorliegt. Dies wird durch den Einsatz einer weichen Filzschicht erreicht.
- Für die Prüfung ist es unerheblich, ob der Schlitten über den Tisch bewegt wird, oder ob die Bewegung vom Tisch ausgeführt wird.
- Zur Bestimmung der statischen Reibung wird der Schlitten über eine genormte Zugfeder mit festgelegter Federrate und einen Faden mit dem Kraftsensor verbunden. So kann die Zugkraft am Schlitten während der Bewegung exakt gemessen werden. Bei der Messung der dynamischen Reibung sollten keine stick-slip Effekte auftreten, weshalb auf den Einsatz der Zugfeder verzichtet wird.
Berechnung des Reibungskoeffizienten:
- Der Reibungskoeffizient wird als Quotient der am Schlitten gemessenen Zugkraft und der Auflagekraft des Schlittens aufgrund seines Eigengewichts dargestellt: Reibungskoeffizient μ = Fs/FD
- Der statische Reibungskoeffizient (Haftreibung) wird anhand des ersten Spitzenwertes der Zugkraft am Schlitten berechnet, während der dynamische Reibungskoeffizient (Gleitreibung) aus dem Mittelwert der Zugkraft am Schlitten während eines definierten Gleitwegs berechnet wird.
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Häufig gestellte Fragen zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten nach ISO 8295 oder ASTM D1894
Die ISO 8295 und ASTM D1894 sind zwei internationale Normen zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten von Kunststoff-Folien. Neben unterschiedlichen Probenabmessungen in den Normen erlaubt die ASTM D1894 nur Messungen Folie gegen Folie, während bei der ISO 8295 auch Messungen Folie gegen andere Materialien wie z.B. Metall erlaubt sind.
Der Reibungskoeffizient wird als Quotient der am Schlitten gemessenen Zugkraft und der Auflagekraft des Schlittens aufgrund seines Eigengewichts berechnet. Die Formel zur Berechnung des Reibungskoeffizienten lautet t μ = Fs/FD.
Der Reibungskoeffizient (μ) ist das Hauptergebnis der Prüfung nach ISO 8295 und ASTM D1894. Er gibt an, wie gut sich zwei Materialien gegeneinander bewegen (Gleitreibungskoeffizient) oder wie leicht sie aneinander haften (Haftreibungskoeffizient). Der Haftreibungskoeffizient gibt an, wieviel Kraft erforderlich ist, um 2 Materialien in Bewegung zu bringen, der Gleitreibungskoeffizient beschreibt die Kraft die notwendig ist, sie in Bewegung zu halten.
Der Reibungskoeffizient sagt aus, dass eine Oberfläche umso rauer ist, je höher ihr Reibungskoeffizient ist.