DIN 53109 Badania papieru i tektury – Oznaczanie zużycia metodą koła ściernego

Norma „DIN 53109 Badania papieru i tektury - Oznaczanie zużycia metodą koła ściernego”, wydana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metodę badawczą służącą do oceny odporności na ścieranie (odporności na tarcie lub odporności na ścieranie powierzchniowe) papieru i tektury.

Niniejsza norma opisuje sposób określania zużycia powierzchni (ścieranie) suchych i mokrych próbek papieru i tektury za pomocą obracającego się koła ściernego. Symuluje to naprężenia mechaniczne, jakim mogą być poddawane produkty papiernicze podczas transportu, drukowania, pakowania, przetwarzania lub użytkowania. Na przykład tarcie o inne powierzchnie, transport na przenośnikach taśmowych lub powtarzający się kontakt w codziennych zastosowaniach.

Niniejsza norma ma zastosowanie w szczególności do:

• Papiery powlekane i niepowlekane
• Papiery do drukowania
• Opakowania kartonowe
• Papiery specjalistyczne wymagające dobrej trwałości powierzchni.

Metoda ta pomaga producentom, przetwórcom i laboratoriom kontroli jakości ocenić, w jakim stopniu powierzchnia papieru opiera się tarciu, nie powodując nadmiernego pylenia, rozdarcia, zarysowania lub utraty powłoki.

W badaniu tym stosuje się obrotowy materiał ścierny typu Tabera (zwykle ściernicę Tabera lub tester tarczy ściernej), powszechnie stosowane urządzenie, do którego odwołują się wiele innych norm.

Typowa konfiguracja wygląda następująco:

• Okrągła próbka papieru/tektury umieszczona jest na obrotowym stole.
• Dwa koła ścierne (zwykle CS-10, CS-17 lub podobnej klasy elastyczne koła pokryte gumą) są dociskane do powierzchni z określonym obciążeniem (zwykle 500 g lub 1000 g na koło).
• Gdy koła obracają się w przeciwnym kierunku, gramofon zaczyna się obracać, co powoduje efekt ścierania.
• Test powtarza się przez określoną liczbę cykli lub do momentu osiągnięcia określonego punktu końcowego (np. widocznego zużycia, określonej utraty wagi lub niedopuszczalnej zmiany powierzchni).
• Wyniki są zazwyczaj wyrażane w następujący sposób:
• Liczba cykli trawienia potrzebnych do osiągnięcia punktu awarii/końcowego
• Utrata masy po określonej liczbie cykli (w mg)
• Ocena wizualna wytrawionej powierzchni.

Norma ta zawiera przepisy dotyczące badań zarówno w warunkach suchych, jak i mokrych. Jest to istotne, ponieważ wiele papierów zachowuje się inaczej w obecności wilgoci (np. papiery niepowlekane lub lekko zaklejone mają słabszą odporność na ścieranie na mokro).

Podstawowy sprzęt używany w testach przedstawia się następująco:

• Maszyna do badania zużycia obrotowego (Taber)
• Precyzyjna waga analityczna (do oceny wagowej)
• Tarcze ścierne (określone typy i procedury kalibracji)
• System próżniowy służący do usuwania zużytych cząstek podczas testów.

Metoda ta jest bardzo podobna do (i jest często stosowana do) następujących norm:

• ISO 9352 Tworzywa sztuczne – Oznaczanie odporności na zużycie ścierne za pomocą kół ściernych.
• Norma ASTM D3884 dotycząca odporności na ścieranie materiałów tekstylnych (ściernica obrotowa)
• Normy DIN 53754, DIN 53799 i DIN 52347
• TAPPI T 476 Ścieranie papieru i tektury

Wiele nowoczesnych modeli Tabera wśród swoich standardów wymienia zgodność z normą DIN 53109.

W przemyśle papierniczym dobra odporność na ścieranie jest kluczowa dla:

• Trwałość wydruku (brak łuszczenia się i pylenia papieru podczas druku offsetowego, fleksograficznego i cyfrowego)
• Wydajność pakowania (odporność na tarcie na liniach napełniających lub podczas transportu)
• Papier etykietowy i separacyjny
• Laminaty dekoracyjne i meblowe na bazie papieru

Niskie wskaźniki zużycia mogą być przyczyną problemów produkcyjnych, reklamacji klientów lub uszkodzenia produktu pod koniec użytkowania.

W skrócie, norma DIN 53109 zawiera znormalizowaną metodę określania odporności papieru i tektury na ścieranie metodą koła ściernego. Głównym celem normy jest zapewnienie powtarzalnej procedury laboratoryjnej do pomiaru odporności próbki papieru lub tektury na ścieranie powierzchni (zużycie). Jest to istotne w branżach, w których produkty papiernicze są narażone na tarcie i uszkodzenia powierzchni podczas transportu, przetwarzania, drukowania, pakowania lub użytkowania.

Zgodnie z tymi normami metodę tę można stosować zarówno do suchych, jak i wilgotnych podłoży papierowych i tekturowych, odzwierciedlając rzeczywiste warunki, w których materiały mogą być przetwarzane przy różnym poziomie wilgotności.

Odporność na ścieranie jest wskaźnikiem trwałości powierzchni papieru i tektury. Pomaga zmierzyć tendencję powierzchni materiału do zużycia pod wpływem tarcia. Wyższa odporność na ścieranie zazwyczaj oznacza trwalszą powierzchnię, która zachowa swoją integralność i wygląd dzięki obróbce mechanicznej lub kontaktowi ciernemu.

Metoda szlifowania koła określona w normie DIN 53109 obejmuje następujące kroki:

• Przygotowanie próbek: Próbki papieru lub tektury są kondycjonowane i przygotowywane zgodnie z określonymi zasadami dotyczącymi rozmiaru i zawartości wilgoci.
• Sprzęt testowy: Używa się znormalizowanego urządzenia ściernego. Koło obraca się wokół powierzchni badanej próbki pod kontrolowanym ciśnieniem.
• Warunki testowe: Zdefiniowano osobne procedury dla warunków suchych i wilgotnych, aby odzwierciedlić różne środowiska procesowe.
• Procedura badania: Do każdej próbki przykłada się tarczę ścierną przy określonych parametrach (obciążenie, prędkość, liczba cykli).
• Ocena: Po cyklach ścierania mierzony jest stopień zużycia. Zużycie można mierzyć wizualnie, poprzez utratę masy, zmianę powierzchni lub inne kryteria, w zależności od metody.

Norma ta określa także szczegółowo kalibrację, metody pobierania próbek, wymagania sprzętowe i formaty raportowania w celu zapewnienia spójności między laboratoriami.

Odporność na ścieranie to jeden z wielu parametrów mechanicznych i powierzchniowych wykorzystywanych w kontroli jakości papieru i tektury. Wysoka odporność na ścieranie jest szczególnie istotna w przypadku materiałów stosowanych w następujących obszarach:

• Grafika artystyczna i media drukowane to dziedziny, w których występują powtarzalne obciążenia i naprężenia podczas drukowania.
• Tektura opakowaniowa musi być odporna na trudne warunki zewnętrzne i tarcie mechaniczne.
• Papiery specjalistyczne to obszary, w których właściwości powierzchni mają wpływ na funkcjonalność.

Norma DIN 53109 definiuje wspólną metodę testowania, która ma zapewnić, że producenci, osoby przeprowadzające testy i kupujący posługują się tym samym językiem przy porównywaniu odporności na zużycie różnych produktów i partii.

Podczas gdy norma DIN 53109 koncentruje się na zużyciu, inne normy obejmują różne właściwości papieru (np. wytrzymałość na rozciąganie, twardość, chropowatość). Norma DIN 53109 szczegółowo definiuje badanie odporności na zużycie w celu sprawdzenia ścierania powierzchni.

Podsumowując, norma DIN 53109 zapewnia jasną i powtarzalną metodę określania odporności papieru i tektury na ścieranie powierzchni pod wpływem tarcia. Ten znormalizowany test ściernicy tarczowej wspiera zapewnienie jakości w produkcji, porównywanie materiałów oraz specyfikacje wydajności różnych produktów papierniczych.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą DIN 53109.