DIN 53109 Papier- und Kartonprüfungen – Bestimmung des Verschleißes mittels Verschleißradverfahren

Die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) herausgegebene Norm „DIN 53109 Papier- und Kartonprüfungen – Bestimmung des Verschleißes mit dem Verschleißradverfahren“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Ermittlung der Abriebfestigkeit (Reibungswiderstand oder Oberflächenabriebfestigkeit) von Papier und Karton.

Diese Norm beschreibt, wie der Oberflächenverschleiß (Abrieb) von trockenen und nassen Papier- und Kartonproben mithilfe einer rotierenden Verschleißscheibe bestimmt wird. Dies simuliert die mechanische Belastung, der Papierprodukte bei der Handhabung, dem Bedrucken, Verpacken, Weiterverarbeiten oder im Gebrauch ausgesetzt sein können. Beispiele hierfür sind Reibung an anderen Oberflächen, Transport auf Förderbändern oder wiederholter Kontakt im täglichen Gebrauch.

Diese Norm gilt insbesondere für:

• Beschichtete und unbeschichtete Papiere
• Druckpapiere
• Verpackungskartons
• Spezialpapiere, die eine gute Oberflächenbeständigkeit erfordern.

Dieses Verfahren hilft Herstellern, Verarbeitern und Qualitätskontrolllaboren zu beurteilen, wie gut eine Papieroberfläche Reibung widersteht, ohne dass es zu übermäßiger Staubbildung, Rissen, Kratzern oder Beschichtungsverlusten kommt.

Bei diesem Test wird ein rotierendes Schleifmittel vom Typ Taber verwendet (typischerweise ein Taber-Schleifmittel oder Schleifscheibenprüfgerät), ein häufig verwendetes Instrument, auf das in vielen anderen Normen Bezug genommen wird.

Der typische Aufbau sieht wie folgt aus:

• Eine runde Papier-/Kartonprobe wird auf einem Drehteller montiert.
• Zwei Schleifscheiben (typischerweise CS-10, CS-17 oder ähnliche flexible, gummigebundene Scheiben) werden mit einer bestimmten Last (üblicherweise 500 g oder 1000 g pro Scheibe) gegen die Oberfläche gepresst.
• Wenn die Räder in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden, dreht sich der Drehteller und erzeugt einen abrasiven Effekt.
• Der Test wird über eine bestimmte Anzahl von Zyklen fortgesetzt oder bis ein bestimmter Endpunkt erreicht ist (z. B. sichtbarer Verschleiß, ein bestimmter Gewichtsverlust oder eine unzulässige Oberflächenveränderung).
• Die Ergebnisse werden im Allgemeinen wie folgt ausgedrückt:
• Anzahl der Ätzzyklen, die bis zum Ausfall/Endpunkt erforderlich sind
• Massenverlust nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen (in mg)
• Visuelle Beurteilung der geätzten Oberfläche.

Diese Norm beinhaltet Bestimmungen für Prüfungen sowohl unter trockenen als auch unter nassen Bedingungen. Dies ist wichtig, da sich viele Papiersorten bei Feuchtigkeit anders verhalten (z. B. weisen ungestrichene oder schwach geleimte Sorten eine geringere Nassabriebfestigkeit auf).

Die für die Tests verwendete Basisausrüstung ist folgende:

• Rotationsverschleißprüfmaschine (Taber)
• Präzisionsanalysewaage (zur gravimetrischen Auswertung)
• Schleifscheiben (spezifizierte Typen und Kalibrierverfahren)
• Vakuumsystem zur Entfernung von Verschleißpartikeln während der Prüfung.

Diese Methode ist den folgenden Normen sehr ähnlich (und wird häufig auf diese angewendet):

• ISO 9352 Kunststoffe - Bestimmung der Verschleißfestigkeit mit Schleifscheiben.
• ASTM D3884 Standardrichtlinie für die Abriebfestigkeit von Textilgeweben (rotierende Plattform-Abrasivprüfung)
• Normen DIN 53754, DIN 53799 und DIN 52347
• TAPPI T 476 Abriebverlust von Papier und Karton

Viele moderne Taber-Modelle führen die Einhaltung der DIN 53109-Norm als eines ihrer Standards auf.

In der Papierindustrie ist eine gute Abriebfestigkeit von entscheidender Bedeutung für:

• Haltbarkeit des Drucks (kein Abblättern oder Abstauben des Papiers beim Offset-, Flexo- oder Digitaldruck)
• Verpackungsleistung (Reibungsbeständigkeit in Abfüllanlagen oder während des Transports)
• Etiketten- und Trennpapier
• Dekor- und Möbellaminate auf Papierbasis

Niedrige Verschleißwerte können zu Problemen in der Fertigung, Kundenbeschwerden oder Produktausfällen am Ende der Nutzungsdauer führen.

Kurz gesagt, die DIN 53109 enthält ein standardisiertes Verfahren zur Bestimmung der Abriebfestigkeit von Papier und Karton mittels des Abriebradverfahrens. Hauptzweck der Norm ist die Bereitstellung eines reproduzierbaren Laborverfahrens zur Messung der Beständigkeit von Papier- oder Kartonproben gegenüber Oberflächenabrieb (Verschleiß). Dies ist wichtig in Branchen, in denen Papierprodukte bei Handhabung, Verarbeitung, Bedruckung, Verpackung oder Endverwendung Reibung und Oberflächenbeschädigungen ausgesetzt sind.

Gemäß diesen Standards ist die Methode sowohl auf trockene als auch auf feuchte Papier- und Kartonsubstrate anwendbar und spiegelt damit reale Bedingungen wider, unter denen Materialien mit unterschiedlichen Feuchtigkeitsgraden gehandhabt werden können.

Die Abriebfestigkeit ist ein Indikator für die Oberflächenbeständigkeit von Papier und Karton. Sie gibt Aufschluss darüber, wie stark die Materialoberfläche unter Reibung abgenutzt wird. Eine höhere Abriebfestigkeit bedeutet im Allgemeinen eine haltbarere Oberfläche, die ihre Beschaffenheit und ihr Aussehen auch bei mechanischer Bearbeitung oder Reibung beibehält.

Das in der DIN 53109 beschriebene Schleifscheibenverfahren umfasst folgende Schritte:

• Probenvorbereitung: Papier- oder Kartonproben werden gemäß festgelegten Größen- und Feuchtigkeitsgehaltsregeln konditioniert und vorbereitet.
• Prüfgerät: Es wird eine standardisierte Schleifscheibenvorrichtung verwendet. Die Scheibe rotiert unter kontrolliertem Druck gegen die Oberfläche des Prüfkörpers.
• Testbedingungen: Für trockene und feuchte Bedingungen wurden separate Testroutinen definiert, um unterschiedliche Prozessumgebungen abzubilden.
• Prüfverfahren: Die Schleifscheibe wird unter festgelegten Parametern (Last, Geschwindigkeit, Anzahl der Zyklen) auf jede Probe angewendet.
• Beurteilung: Nach den Abriebzyklen wird der Verschleißgrad gemessen. Die Verschleißmessung kann je nach Methode durch visuelle Beurteilung, Gewichtsverlust, Oberflächenveränderung oder andere Kriterien erfolgen.

Dieser Standard legt außerdem Kalibrierungs-, Probenahmeverfahren, Geräteanforderungen und Berichtsformate fest, um die Vergleichbarkeit zwischen den Laboren zu gewährleisten.

Die Abriebfestigkeit ist einer von vielen mechanischen und Oberflächenparametern, die bei der Qualitätskontrolle von Papier und Karton herangezogen werden. Eine hohe Abriebfestigkeit ist besonders wichtig für Materialien, die in folgenden Bereichen eingesetzt werden:

• Grafikdesign und Druckmedien sind Bereiche, in denen es zu wiederholter Handhabung und Belastungen beim Drucken kommt.
• Verpackungskarton muss der Belastung durch Handhabung und mechanische Reibung standhalten.
• Spezialpapiere sind Bereiche, in denen die Oberflächenbeschaffenheit die Funktionalität beeinflusst.

Die Norm DIN 53109 definiert eine gemeinsame Prüfmethode und stellt so sicher, dass Hersteller, Prüfer und Käufer die gleiche Sprache sprechen, wenn sie die Verschleißleistung verschiedener Produkte und Chargen vergleichen.

Während sich die DIN 53109 auf Verschleiß konzentriert, decken andere Normen verschiedene Papiereigenschaften ab (z. B. Zugfestigkeit, Härte, Rauheit). Die DIN 53109 definiert speziell Verschleißprüfungen für Oberflächenabrieb.

Zusammenfassend bietet die DIN 53109 eine klare und reproduzierbare Methode zur Bestimmung der Abriebfestigkeit von Papier und Karton unter Reibung. Dieser standardisierte Abriebtest mit einem Schleifrad unterstützt die Qualitätssicherung in der Produktion, den Materialvergleich und die Festlegung von Leistungsspezifikationen für verschiedene Papierprodukte.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm DIN 53109 an.