DIN 53119-2 Papierprüfungen – Reibungsbestimmung – Teil 2: Schiefe-Ebene-Verfahren

Die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) herausgegebene Norm „DIN 53119-2 Papierprüfungen – Bestimmung der Reibung – Teil 2: Schiefe-Ebene-Verfahren“ beschreibt ein standardisiertes Prüfverfahren zur Bestimmung des Reibungsverhaltens von Papier und papierbasierten Materialien. Diese Norm legt unter anderem ein reproduzierbares Laborverfahren zur Messung der statischen und kinetischen Reibung fest.

• Papier und Papier (die häufigste Anwendung)
• Papier und eine andere Materialoberfläche (Reibungspartner)

Dieser Test ist besonders wichtig in Branchen, in denen das Gleit- oder Stapelverhalten von Papieroberflächen von entscheidender Bedeutung ist, darunter:

• Verpackung (z. B. Faltschachteln, Wellpappkartons, Säcke)
• Druck- und Konvertierungsverfahren
• Palettierung und Transport von Papierprodukten.

Hohe Reibung verhindert das unerwünschte Verrutschen gestapelter Papiere oder Kisten, während niedrige Reibung für einen reibungslosen Materialtransport in Druckmaschinen wünschenswert ist.

Die in dieser Norm beschriebene Methode der schiefen Ebene verwendet einen einfachen, aber effektiven, auf der Schwerkraft basierenden Aufbau:

• Eine ebene, verstellbare schiefe Ebene wird mit einer Bezugsfläche bedeckt (üblicherweise mit Papier der gleichen Art oder einem bestimmten Reibungspartner).
• Ein Prüfstück (typischerweise eine Papierprobe mit definierter Größe und definiertem Gewicht) wird auf die geneigte Fläche gelegt.
• Der Neigungswinkel wird (automatisch oder manuell) kontrolliert und schrittweise erhöht. Der kritische Winkel, bei dem das Prüfstück zu gleiten beginnt, wird aufgezeichnet.
• Der Haftreibungskoeffizient wird mithilfe des Tangens dieses Winkels berechnet.

Einige Anwendungen ermöglichen die Messung der kinetischen Reibung durch Beobachtung des Gleitverhaltens nach dem Einleiten der Bewegung.

Die in Tests verwendeten handelsüblichen Gleitprüfgeräte für Kartons oder Papierreibungswinkelmessgeräte werden gemäß der Norm DIN 53119-2 hergestellt. Zu den gemeinsamen Merkmalen gehören:

• Einstellbarer Neigungsbereich von ca. 0-35 Grad.
• Motorisierte Winkelvergrößerung bei konstanter Geschwindigkeit.
• Digitaler Winkelmesser und Datenaufzeichnung.
• Große Testplattform (z. B. 600 mm x 500 mm)

Diese Geräte werden häufig verwendet, um bedruckte Kartons, Bier-/Limonaden-Multipacks, Wellpappkartons und ähnliche Verpackungen zu testen, um sicherzustellen, dass sie während des Transports nicht von den Paletten rutschen.

Die Vorteile des Verfahrens mit der schiefen Ebene sind folgende:

• Es ist einfach und kostengünstig.
• Es benötigt keine hochentwickelten Kraftsensoren.
• Es simuliert die Bewegung gestapelter Pakete unter dem Einfluss der Schwerkraft in der realen Welt sehr genau.

Es ergänzt andere Reibungsprüfverfahren (z. B. horizontale Zugprüfverfahren nach DIN 53119-1, sofern dieser Abschnitt vorhanden ist).

Kurz gesagt, definiert die Norm DIN 53119-2 ein Verfahren zur Bestimmung des Reibungsverhaltens von Papier unter kontrollierten Bedingungen. Diese Norm ist Teil der Normenreihe DIN 53119 für Reibungsprüfungen an Papier.

Diese Norm beinhaltet ein Prüfverfahren zur Messung der Reibung von Papierbögen (Papier-Papier-Reibung) oder von Papier an einem anderen Material mittels einer schiefen Ebene (geneigte Fläche). Die Ergebnisse werden als statische und dynamische Reibungskoeffizienten unter definierten Laborbedingungen angegeben.

Diese Methode folgt im Allgemeinen diesen Schritten:

• Ein Blatt Papier (Testprobe) wird auf eine schiefe Ebene gelegt.
• Darauf wird ein Schlitten oder ein Reibungspartner (ein weiteres Blatt Papier oder ein bestimmtes Material) gelegt.
• Das Flugzeug neigt sich allmählich, bis die Bewegung einsetzt.
• Der Winkel, bei dem der obere Teil zu gleiten beginnt, dient zur Bestimmung des Haftreibungskoeffizienten. Nach dem Gleiten wird durch Messungen auch der Gleitreibungskoeffizient ermittelt.

Die Ergebnisse werden wie folgt ausgewertet:

• Haftreibungskoeffizient: Beschreibt den Widerstand gegen die anfängliche Bewegung.
• Dynamischer Reibungskoeffizient: Gibt den Widerstand beim Gleiten an.

Diese Werte helfen dabei, das Verhalten des Papiers bei Zuführungs-, Druck-, Verarbeitungs- und Verpackungsprozessen zu beurteilen, bei denen die Oberflächenreibung die Leistung beeinflusst. Die Ergebnisse spiegeln möglicherweise nicht direkt die Maschinen- oder Verarbeitungsbedingungen wider, da industrielle Einflüsse (z. B. Luftströmung, elektrostatische Aufladung) komplexer sind und durch diesen einfachen Schrägebenentest nicht erfasst werden.

Die Norm DIN 53119-2 ist notwendig, da die Reibung das Verhalten von Papier in realen Produktions- und Endanwendungsumgebungen direkt beeinflusst. Ohne ein standardisiertes Verfahren wären die Eigenschaften von Papier unvorhersehbar und schwer vergleichbar. Die Hauptgründe für die Notwendigkeit dieser Norm sind folgende:

• Gewährleistet zuverlässige Maschinenleistung: In den Bereichen Drucken, Verpacken und Weiterverarbeiten:
• Durch übermäßige Reibung verkleben die Papiere, was zu Papierstaus und doppeltem Papiereinzug führt.
• Bei sehr geringer Reibung gleiten die Papiere unkontrolliert hin und her, was zu Ausrichtungsproblemen führt.

Dieser Standard bietet eine wiederholbare Methode zur Messung der statischen und dynamischen Reibung und hilft Herstellern dabei, einen reibungslosen Papiertransport auf Hochgeschwindigkeitsmaschinen zu gewährleisten.

• Es gewährleistet Qualitätskontrolle und Konsistenz: Papierhersteller müssen Folgendes sicherstellen:
• Einheitlichkeit über alle Parteien hinweg
• Stabilität bei der Oberflächenbehandlung (Beschichtung, Kalandrieren, Schlichten)
• Vergleichbare Leistung der Lieferanten

Eine standardisierte Methode gewährleistet, dass die Reibungswerte überall einheitlich gemessen werden, wodurch Unsicherheiten zwischen den Laboren beseitigt werden.

• Unterstützt die Verpackungs- und Stapelsicherheit: In der Logistik:
• In Umgebungen mit geringer Reibung können gestapelte Materialien während des Transports verrutschen.
• Hohe Reibung kann in automatisierten Fördersystemen Probleme verursachen.

Die Messung der Reibung mithilfe dieses Standards hilft bei der Beurteilung folgender Aspekte:

• Stapelstabilität
• Transportsicherheit
• Transportleistung
• Es ermöglicht einen fairen technischen Vergleich: ohne eine festgelegte Testmethode:
• Die Ergebnisse verschiedener Labore stimmen nicht überein.
• Lieferanten und Käufer können hinsichtlich der Spezifikationen Meinungsverschiedenheiten haben.
• Die Einhaltung von Verträgen wird unsicher.

Diese Norm sieht Folgendes vor:

• Definierte Testbedingungen
• Definierte Vorrichtung (Schiefe-Ebene-Methode)
• Berechnung definierter Reibungskoeffizienten.

Dadurch entstehen objektive, vergleichbare Daten.

• Es unterstützt die Produktentwicklung: Die Oberflächenreibung wird beeinflusst durch:
• Beschichtungen
• Oberflächenrauheit
• Faserzusammensetzung
• Geschlecht

Forschungs- und Entwicklungsteams verlassen sich aus folgenden Gründen auf diesen Standard:

• Optimierung von Beschichtungen
• Verbesserung der Druckqualität
• Anpassung der Oberflächenbehandlungen
• Erstellung von Fachpublikationen

Zusammenfassend bietet die Norm DIN 53119-2 ein standardisiertes Verfahren zur Messung der Papierreibung mittels der Schiefebenenmethode und liefert statische und dynamische Reibungskoeffizienten, die die Qualitätskontrolle und vergleichende Prüfung von Papiermaterialien in der Industrie unterstützen.

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 53119-2 an.