DIN 53109 Essais sur le papier et le carton - Détermination de l'usure par la méthode de la roue d'usure

DIN 53109 Essais sur le papier et le carton - Détermination de l'usure par la méthode de la roue d'usure

La norme « DIN 53109 Essais sur le papier et le carton - Détermination de l'usure par la méthode de la roue d'usure », publiée par l'Institut allemand de normalisation (DIN), décrit une méthode d'essai pour évaluer la résistance à l'abrasion (résistance au frottement ou résistance à l'abrasion de surface) du papier et du carton.

DIN 53109 Essais sur le papier et le carton - Détermination de l'usure par la méthode de la roue d'usure

Cette norme décrit comment déterminer l'usure superficielle (abrasion) d'échantillons de papier et de carton, secs et humides, à l'aide d'une roue d'usure rotative. Ce procédé simule les contraintes mécaniques auxquelles les produits en papier peuvent être soumis lors de leur manutention, impression, emballage, transformation ou utilisation. Par exemple, le frottement contre d'autres surfaces, le transport sur des convoyeurs ou les contacts répétés lors d'applications quotidiennes.

Cette norme s'applique en particulier à :

  • Papiers couchés et non couchés
  • Papiers d'impression
  • cartons d'emballage
  • Papiers spéciaux nécessitant une bonne durabilité de surface.

Cette méthode aide les fabricants, les transformateurs et les laboratoires de contrôle de la qualité à évaluer la résistance au frottement d'une surface de papier sans poudrage excessif, déchirure, rayure ou perte de revêtement.

Ce test utilise un abrasif rotatif de type Taber (généralement un testeur d'abrasif Taber ou de roue abrasive), un instrument couramment utilisé et référencé dans de nombreuses autres normes.

La configuration typique est la suivante :

  • Un échantillon circulaire de papier/carton est monté sur un plateau tournant.
  • Deux meules abrasives (généralement CS-10, CS-17 ou des meules flexibles à liant caoutchouc de qualité similaire) sont pressées contre la surface avec une charge spécifique (généralement 500 g ou 1000 g par meule).
  • Lorsque les roues tournent dans le sens inverse, le plateau tournant pivote et crée un effet abrasif.
  • Le test se poursuit pendant un nombre précis de cycles ou jusqu'à ce qu'un certain point final soit atteint (par exemple, une usure visible, une certaine perte de poids ou une modification inacceptable de la surface).
  • Les résultats sont généralement exprimés comme suit :
  • Nombre de cycles de gravure nécessaires pour atteindre la défaillance/le point final
  • Perte de masse après un certain nombre de cycles (en mg)
  • Évaluation visuelle de la surface gravée.

Cette norme prévoit des essais en conditions sèches et humides. Ceci est important car de nombreux papiers se comportent différemment en présence d'humidité (par exemple, les papiers non couchés ou légèrement encollés présentent une résistance à l'abrasion humide moindre).

Le matériel de base utilisé lors des tests est le suivant :

  • Machine d'essai d'usure rotative (Taber)
  • balance analytique de précision (pour évaluation gravimétrique)
  • Meules abrasives (types spécifiés et procédures d'étalonnage)
  • Système d'aspiration pour éliminer les particules usées pendant les essais.

Cette méthode est très similaire aux normes suivantes (et est souvent appliquée à celles-ci) :

  • ISO 9352 Plastiques - Détermination de la résistance à l'usure avec des meules abrasives.
  • Norme ASTM D3884 relative à la résistance à l'abrasion des tissus textiles (abrasif à plateforme rotative)
  • Normes DIN 53754, DIN 53799 et DIN 52347
  • TAPPI T 476 Perte par abrasion du papier et du carton

De nombreux modèles Taber modernes mentionnent la conformité à la norme DIN 53109 parmi leurs critères de fabrication.

Dans l'industrie papetière, une bonne résistance à l'abrasion est essentielle pour :

  • Durabilité d'impression (absence de décollement ou de poudrage du papier lors de l'impression offset, flexographique ou numérique)
  • Performance de l'emballage (résistance au frottement sur les lignes de remplissage ou pendant le transport)
  • Étiquettes et papier séparateur
  • Stratifiés décoratifs et d'ameublement à base de papier

Des valeurs d'usure faibles peuvent entraîner des problèmes de fabrication, des réclamations de clients ou une défaillance du produit en fin de vie.

En résumé, la norme DIN 53109 décrit une méthode normalisée pour déterminer la résistance à l'abrasion du papier et du carton par la méthode de la roue d'abrasion. Son principal objectif est de fournir une procédure de laboratoire reproductible pour mesurer la résistance d'un échantillon de papier ou de carton à l'abrasion de surface (usure). Ceci est essentiel dans les industries où les produits en papier sont exposés à des frottements et à des dommages de surface lors de la manutention, de la transformation, de l'impression, du conditionnement ou de l'utilisation finale.

Selon ces normes, la méthode est applicable aux supports en papier et en carton secs et humides, reflétant les conditions réelles où les matériaux peuvent être manipulés à des niveaux d'humidité variables.

La résistance à l'abrasion est un indicateur de la durabilité superficielle du papier et du carton. Elle permet de mesurer la propension de la surface du matériau à s'user sous l'effet du frottement. Une résistance à l'abrasion plus élevée signifie généralement une surface plus durable qui conservera son intégrité et son aspect malgré les procédés mécaniques et les frottements.

La méthode de rectification spécifiée dans la norme DIN 53109 suit les étapes suivantes :

  • Préparation des échantillons : Les échantillons de papier ou de carton sont conditionnés et préparés selon des règles définies en matière de taille et de taux d’humidité.
  • Dispositif d'essai : Un appareil à meule abrasive normalisé est utilisé. La meule tourne contre la surface de l'éprouvette sous une pression contrôlée.
  • Conditions de test : Des procédures distinctes ont été définies pour les conditions sèches et humides afin de refléter différents environnements de processus.
  • Procédure de test : La meule abrasive est appliquée à chaque échantillon selon des paramètres spécifiés (charge, vitesse, nombre de cycles).
  • Évaluation : Après les cycles d’abrasion, l’usure est mesurée. Celle-ci peut être évaluée visuellement, par la perte de poids, l’évolution de la surface ou selon d’autres critères, en fonction de la méthode.

Cette norme détaille également l'étalonnage, les méthodes d'échantillonnage, les exigences en matière d'équipement et les formats de rapport afin d'assurer la cohérence entre les laboratoires.

La résistance à l'abrasion est l'un des nombreux paramètres mécaniques et de surface utilisés pour le contrôle qualité du papier et du carton. Une résistance élevée à l'abrasion est particulièrement importante pour les matériaux utilisés dans les domaines suivants :

  • Les arts graphiques et les médias imprimés sont des domaines où se produisent des contraintes liées à la manipulation et à l'impression répétitives.
  • Le carton d'emballage doit résister à la manutention et aux frottements mécaniques.
  • Les papiers spécialisés sont des domaines où les performances de surface influent sur la fonctionnalité.

La norme DIN 53109 définit une méthode d'essai commune, garantissant que les fabricants, les testeurs et les acheteurs parlent le même langage lorsqu'ils comparent les performances d'usure entre les produits et les lots.

Alors que la norme DIN 53109 est axée sur l'usure, d'autres normes couvrent différentes propriétés du papier (par exemple, la résistance à la traction, la dureté, la rugosité). La norme DIN 53109 définit spécifiquement les essais d'usure par abrasion de surface.

En conclusion, la norme DIN 53109 fournit une méthode claire et reproductible pour déterminer la résistance à l'abrasion de surface du papier et du carton sous l'effet du frottement. Ce test normalisé d'abrasion sur roue contribue à l'assurance qualité en production, à la comparaison des matériaux et à la spécification des performances de divers produits papetiers.

Depuis de nombreuses années, notre organisation, forte de son personnel compétent et expérimenté, comprend les besoins de ses clients, leur fournit les services d'essais avancés requis et les accompagne dans la mise en place, l'application et l'amélioration de leurs systèmes de management. Dans ce cadre, nous proposons également des services d'essais conformes à la norme DIN 53109.

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