DIN 53350 Kunststofffolien und -platten - Bestimmung der Biegesteifigkeit - Zweipunktverfahren (Ohlsen-Ansatz)

Die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) herausgegebene Norm „DIN 53350 Kunststofffolien und -platten – Bestimmung der Biegesteifigkeit – Zweipunktverfahren (Ohlsen-Verfahren)“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Messung der Biegesteifigkeit von Kunststofffolien, -platten und verwandten Materialien wie beschichteten Textilien aus Kunststoff. Die Norm beinhaltet ein Verfahren zur Bestimmung des Biegewiderstands dünner Kunststoffmaterialien unter bestimmten Belastungsbedingungen. Dieses Verfahren ist vor allem für flexible, dünne Materialien wie beispielsweise folgende anwendbar:

• Kunststofffolien
• Kunststofffolien
• Beschichtete Textilien, bei denen Kunststoff im Beschichtungs- oder Herstellungsprozess verwendet wird.

Flexibilität und Haptik (Fall, Lockerheit oder Widerstand gegen Biegungen) sind wichtige Qualitätskriterien und werden häufig in Branchen herangezogen, die sich mit Verpackungsfolien, technischen Textilien, Kunstleder (synthetischem Leder), Planen, flexiblen Membranen und ähnlichen Produkten befassen.

Das Prüfprinzip ist das Zweipunktverfahren (Ohlsen-Verfahren). Dieses Verfahren ist nach dem Ohlsen-Ansatz benannt und verwendet einen Zweipunkt-Biegemechanismus (manchmal auch als lastaufbringende Klemmleiste bezeichnet). Die grundlegenden Elemente des Verfahrens sind:

• Ein Materialstreifen (die typischen Probenabmessungen hängen von der Dicke und der zu erwartenden Härte ab, sind aber üblicherweise 15–25 mm breit und 100–150 mm lang) wird an einem Ende horizontal eingespannt (auslegerartige Anordnung).
• Am freien Ende wird eine definierte Biegebelastung oder -durchbiegung angelegt.
• Bei diesem Test wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um einen bestimmten Auslenkungswinkel zu erreichen, oder alternativ die Auslenkung, die durch eine bekannte Kraft verursacht wird.
• Die Biegesteifigkeit wird aus dem Verhältnis zwischen der aufgebrachten Kraft, der Durchbiegung, der Geometrie der Probe (Länge, Breite, Dicke) und dem resultierenden Biegemoment berechnet.

Dies unterscheidet sich von Drei-Punkt- oder Vier-Punkt-Biegeversuchen (die üblicherweise bei starren Kunststoffen oder Balken durchgeführt werden), da es für sehr dünne, flexible Materialien optimiert ist, bei denen große Durchbiegungen auftreten und die Annahmen der klassischen Balkentheorie möglicherweise nicht vollständig anwendbar sind.

Die Steifigkeit stellt im Wesentlichen das Biegemoment pro Krümmungseinheit dar.

Dickenmessungen, insbesondere bei Kunststofffolien und Kunstleder (z. B. DIN EN ISO 2286-Reihe), werden oft in Verbindung mit anderen DIN/EN/ISO-Normen wie Zugfestigkeits-, Reißfestigkeits- oder Dehnungsrissprüfungen durchgeführt.

Dies ist nicht dasselbe wie die gebräuchlichere Kragarmmethode (z. B. DIN 53362-Norm für die Auskragungslänge) oder die ISO 2493-Norm (Papier- und Kartonsteifigkeit).

Dieser Standard behält seine Bedeutung für die Qualitätskontrolle von Herstellern flexibler Kunststoffe, insbesondere in Europa, wo DIN-Normen häufig herangezogen werden, selbst wenn EN- oder ISO-Äquivalente für ähnliche Eigenschaften existieren.

Kurz gesagt, die DIN 53350 beschreibt ein Verfahren zur Messung der Biegesteifigkeit von Kunststofffolien und -platten mittels Zweipunktbiegung, allgemein bekannt als Ohlsen-Verfahren. Diese Norm gilt für Kunststofffolien und -platten, sowohl unbeschichtete als auch beschichtete, und beschreibt, wie die Biegesteifigkeit durch Biegen eines einseitig eingespannten Streifens ermittelt wird.

Beim Zweipunkt-Biegeverfahren (Ohlsen-Verfahren) wird eine Materialprobe durch Krafteinwirkung an zwei Punkten (typischerweise einem festen Punkt und dem Kraftangriffspunkt) kontrolliert gebogen. Diese Anordnung ist als Zweipunkt-Biegeverfahren oder Ohlsen-Verfahren bekannt. Mit diesem Verfahren lässt sich der Elastizitätsmodul (ein Maß für die Steifigkeit) des Folienmaterials aus dem über eine bestimmte Biegelänge gemessenen Biegemoment bzw. der Biegekraft berechnen.

Die Biegesteifigkeit (auch Biegefestigkeit genannt) gibt an, wie widerstandsfähig ein dünnes Blech (z. B. eine Kunststofffolie) gegen Verformung unter Biegebelastung ist. Diese Eigenschaft ist in der Industrie und der Materialwissenschaft von großer Bedeutung, da:

• Es wirkt sich auf die Verarbeitung, die Handhabung und die Leistung aus (z. B. bei Verpackungsmaschinen).
• Wo Formbeständigkeit erforderlich ist, eignen sich steifere Folien möglicherweise besser, während bei Anforderungen an die Anpassungsfähigkeit flexiblere Folien bevorzugt werden sollten.
• Härtedaten werden verwendet, um Materialien zu vergleichen und sicherzustellen, dass sie die Konstruktions- oder Qualitätsvorgaben erfüllen.

Die Norm DIN 53350 trägt diesen Anforderungen Rechnung, indem sie klare Verfahren und Messprinzipien vorgibt, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse zwischen Laboren und Lieferanten konsistent und vergleichbar sind.

Der Zwei-Punkt-Test (Ohlsen-Test) läuft im Allgemeinen wie folgt ab:

• Probenvorbereitung: Ein Filmstreifen wird auf eine bestimmte Breite zugeschnitten und an einem Ende fest eingeklemmt.
• Biegeversuchsaufbau: Mithilfe eines für Zweipunktbelastung ausgelegten Versuchsaufbaus wird eine Biegekraft (oder ein Biegemoment) in einem kontrollierten Abstand von der Klemme aufgebracht.
• Messung: Die Kraft-Auslenkungs- oder Winkelbeziehung wird aufgezeichnet.
• Berechnungen: Biegesteifigkeit und Elastizitätsmodul werden anhand der Probenabmessungen, der Biegelänge und der gemessenen Kraft/des gemessenen Moments berechnet. Diese Methode basiert auf der klassischen Balkenbiegetheorie, bei der die Steifigkeit mit dem Biegemoment und der Krümmung zusammenhängt.
• Interpretation der Ergebnisse: Die Steifigkeit wird in technischen Einheiten angegeben, die den Widerstand gegen Biegung darstellen.

Die Norm DIN 53350 definiert auch Testbedingungen (z. B. Probenmontage, Biegewinkel/-geschwindigkeit und Wiederholbarkeitskriterien), um die Messgenauigkeit und Vergleichbarkeit zu verbessern.

Die neueste Aktualisierung dieser Norm hat die Messdefinitionen modernisiert, Begriffe wie Biegekraft und -geschwindigkeit hinzugefügt und die Anforderungen an die Prüfgeräte überarbeitet, aber andere Messvarianten zugelassen und den Ohlsen-Zweipunktversuch in einem Anhang beibehalten.

Das Zweipunkt-Biegeverfahren (Ohlsen-Verfahren) ist eines von mehreren Biegeprüfverfahren zur Materialcharakterisierung. Weitere Verfahren sind Drei- und Vierpunkt-Biegeversuche, die in anderen Normen (z. B. ISO 5628) spezifiziert und im Allgemeinen für steifere oder dickere Werkstoffe eingesetzt werden. Darüber hinaus eignet sich das Zweipunkt-Verfahren nach DIN 53350 besonders für flexible Folien und dünne Bleche, bei denen einfachere Lagerungskonfigurationen keine genauen Steifigkeitswerte liefern.

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 53350 an.