DIN 53121 Изпитвания на хартия и картон - Определяне на огъваща якост по метода на гредата

Стандартът „DIN 53121 Изпитвания на хартия и картон - Определяне на якостта на огъване чрез метод на греда“, публикуван от Германския институт по стандартизация (DIN), описва процедурите, използвани за измерване на якостта на огъване (твърдост на огъване) на хартия, картон и гофриран картон. Това свойство е много важно в хартиената и опаковъчната промишленост, защото показва колко добре даден материал се съпротивлява на огъване или деформация под натоварване. Това пряко влияе върху производителността в приложения като сгъваем картон, гофриран картон, корици за книги и опаковъчни кутии.

Твърдостта на огъване е важен параметър за качество за:

Процеси на трансформация (сгъване, огъване, щанцоване)
Производителност на опаковката (твърдост на кутията, устойчивост на смачкване)
Печатливост и лекота на използване.
Последователност на продукта в производството.

Ниската твърдост може да доведе до хлабаво уплътняване или лошо задържане на формата, докато прекомерно високата твърдост може да причини напукване по време на сгъване.

Този стандарт използва метода на гредата, при който тясна лента от материал се компресира в единия край (действайки като конзолна греда) или се поддържа по начин, който позволява контролирано отклонение. Прилага се сила и се измерва полученото огъване/отклонение.

Стандартът DIN 53121 определя три основни метода за изпитване (въпреки че в много случаи се предпочита четириточковият метод):

Двуточков метод (често наричан двуточков или конзолен метод): Единият край е захванат и отклонението се измерва на определено разстояние.
Методът с три точки.
Четириточков метод (препоръчва се за по-висока прецизност, особено за по-дебели или по-твърди плочи): Натоварването се прилага от две вътрешни точки, а опорите се осигуряват от две външни точки.

Коравината на огъване се изчислява като съотношение на приложения огъващ момент към получената кривина (или ъгъл на отклонение). Тъй като хартията е анизотропна, стойността обикновено се отчита отделно за машинната посока и напречната посока.

Стандартът DIN 53121, особено неговите двуточкови и четириточкови варианти, е технически много подобен и като цяло се счита за еквивалентен на стандарта „ISO 5628 Хартия и картон - Определяне на якостта на огъване - Общи принципи“. Много съвременни устройства за изпитване са двойно калибрирани и за двата стандарта.

Тези тестове използват специализирано оборудване за изпитване на якост/твърдост на огъване, например:

Устройства тип Табер или лъчев метод
Двуточкови / четириточкови накланящи се приспособления
Моторизирани или ръчни устройства с възможности за прецизно измерване на ъгъл или отклонение.

Примерите включват специализирани устройства за изпитване на твърдостта на хартията, отговарящи на стандартите DIN 53121 и ISO 5628.

Процесът на тестване обикновено следва следните стъпки:

Пробите се кондиционират (обикновено при 23 градуса по Целзий и 50 процента относителна влажност съгласно стандарт ISO 187).
Тест лентите се изрязват до определените размери (ширината и дължината варират в зависимост от метода и дебелината на материала).
Пробата се захваща или поддържа.
Натоварването се прилага или материалът се огъва до определен ъгъл или отклонение.
Силата и отклонението се записват.
Твърдостта на огъване се изчислява (обикновено автоматично от устройството).
Извършват се множество повторения (както в машинна посока, така и в напречна посока).

Стандартът ISO 5628 придоби значение за международната хармонизация, но въпреки това продължава да се използва широко в хартиената, картонената и опаковъчната промишленост в Европа и по света.

Накратко, стандартът DIN 53121 очертава метод за определяне на якостта на огъване (твърдост) на хартия и картон. Твърдостта на огъване е критично механично свойство, което описва колко устойчив е листовият материал на огъване при дадено натоварване. Това е особено важно в опаковъчната, печатарската и преработвателната промишленост, където структурните характеристики и носещите свойства са от решаващо значение.

Този стандарт дефинира:

Метод за изпитване за измерване на якостта на огъване.
Изисквания за тестово оборудване
Процедура за подготовка на пробата
Формат за оценка и докладване

Твърдостта на огъване влияе върху следното:

Производителност на печатащата машина
Производителност на картон и опаковки
Възприемано качество на продукта
Поведение при сгъване и набръчкване

Стандартът DIN 53121 обикновено използва метод на конзолно огъване. При него лента от хартия или картон се захваща в единия край, прилага се определена сила на определено разстояние и се измерва полученото отклонение (или съпротивление на огъване).

Якостта на огъване се изчислява въз основа на следното:

Приложената сила
Дължина на тест лентата
Ъгъл на отклонение или изместване

Резултатът отразява устойчивостта на материала на деформация.

Пробите се изрязват до определени размери съгласно стандарт DIN 53121. Тестовете могат да се извършват в двете посоки: машинна посока или напречна посока. Тъй като свойствата на хартията варират в зависимост от посоката на влакната, резултатите трябва да се докладват отделно за двете посоки.

Тъй като хартията е силно чувствителна към влага, кондиционирането ѝ осигурява постоянни и повторяеми резултати. Резултатите обикновено се изразяват по следния начин:

Съпротивление на огъване (стойност, свързана с якостта)
Или огъваща твърдост (стойност, свързана с момента)

Стандартът DIN 53121 се използва широко в следните области:

Производство на сгъваем картон
Производство на печатна хартия
Материали за подвързване и корици на книги.
Етикети и опаковъчни материали
Контрол на качеството в хартиени фабрики и преработватели.
Инспекция на входящи стоки за производители на опаковки.
Научноизследователска и развойна дейност за нови видове картон
Решаване на проблеми със сгъването/рязането.

При контрола на качеството, твърдостта на огъване е пряко свързана със следното:

Стабилност на продукта
Стифиране
Транспортна производителност
Възприятие на клиента

Съгласно стандарта DIN 53121, редовните тестове помагат на производителите по следните начини:

За поддържане на постоянно качество на производството.
Сравняване на партиди материали
Осигуряване на съответствие със спецификациите

Този стандарт е свързан с други международни стандарти за твърдост, като например изброените по-долу:

ISO 2493 Якост на огъване на хартия и картон.
TAPPI T 556 Метод за изпитване на твърдост по TAPPI

Тези стандарти могат да използват леко различни принципи (като например метода на Табер за твърдост), така че резултатите не винаги са директно взаимозаменяеми.

В заключение, стандартът DIN 53121 предоставя стандартизиран, повтаряем метод за измерване на якостта на огъване на хартия и картон. Той играе жизненоважна роля за осигуряване на производителността на материалите в приложенията за печат, опаковане и конвертиране. Чрез контролиране на свойствата на твърдост, производителите могат да гарантират механична надеждност, ефективност на процеса и качество на продукта.

В продължение на много години нашата организация, със своя компетентен и опитен персонал, разбира нуждите на своите клиенти, предоставяйки им необходимите съвременни услуги за тестване и подпомагайки ги при създаването, внедряването и подобряването на системите за управление. В тази рамка ние предоставяме и услуги за тестване в съответствие със стандарта DIN 53121.