DIN 53350 Folie i arkusze z tworzyw sztucznych – Oznaczanie sztywności przy zginaniu – metoda dwupunktowa (metoda Ohlsena)

Norma „DIN 53350 Folie i płyty z tworzyw sztucznych – Oznaczanie sztywności zginania – Metoda dwupunktowa (metoda Ohlsena)”, opublikowana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metodę pomiaru sztywności zginania (lub sztywności) folii i płyt z tworzyw sztucznych oraz materiałów pokrewnych, takich jak powlekane tkaniny tekstylne, wytwarzane z tworzyw sztucznych. Norma ta zawiera procedurę pomiaru odporności cienkiego materiału z tworzywa sztucznego na zginanie w określonych warunkach obciążenia. Metoda ta ma zastosowanie przede wszystkim do elastycznych, cienkich materiałów, takich jak:

folie plastikowe
Arkusze plastikowe
Tkaniny powlekane, do powlekania lub produkcji których stosuje się tworzywa sztuczne.

Elastyczność i wyczucie dotykowe (układanie, luźność lub odporność na zginanie) to ważne kryteria jakości, często przywoływane w branżach zajmujących się foliami opakowaniowymi, tekstyliami technicznymi, sztuczną skórą, plandekami, elastycznymi membranami i podobnymi produktami.

Zasada badania opiera się na metodzie dwupunktowej (Ohlsena). Nazwa tej metody wywodzi się od podejścia Ohlsena i wykorzystuje ona dwupunktowy mechanizm zginania (czasami określany jako zacisk z obciążeniem). Podstawowe elementy procesu to:

Pasek materiału (typowe wymiary próbki zależą od grubości i oczekiwanej twardości, ale zwykle wynoszą 15–25 mm szerokości i 100–150 mm długości) jest zaciskany poziomo na jednym końcu (układ przypominający wspornik).
Do wolnego końca przyłożone jest określone obciążenie zginające lub ugięcie.
Test ten mierzy siłę potrzebną do uzyskania określonego kąta ugięcia lub alternatywnie, ugięcie spowodowane znaną siłą.
Sztywność zginania oblicza się na podstawie zależności pomiędzy przyłożoną siłą, ugięciem, geometrią próbki (długością, szerokością, grubością) i wynikowym momentem zginającym.

Metoda ta różni się od testów zginania trzy- lub czteropunktowego (powszechnie stosowanych w przypadku sztywnych tworzyw sztucznych lub belek), ponieważ jest zoptymalizowana pod kątem bardzo cienkich, elastycznych materiałów, w których występują duże ugięcia, a założenia klasycznej teorii belek mogą nie być w pełni stosowalne.

Sztywność zasadniczo oznacza moment zginający na jednostkę krzywizny.

Pomiary grubości, zwłaszcza w przypadku folii z tworzyw sztucznych i sztucznej skóry (np. seria DIN EN ISO 2286), są często stosowane w połączeniu z innymi normami DIN/EN/ISO, takimi jak wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na rozdarcie lub badanie pękania przy wydłużeniu.

Nie jest to to samo, co powszechniejsza metoda wspornikowa (np. norma DIN 53362 dotycząca długości wysięgu) lub norma ISO 2493 (sztywność papieru i tektury).

Norma ta nadal ma znaczenie w zakresie kontroli jakości dla producentów elastycznych materiałów na bazie tworzyw sztucznych, zwłaszcza w Europie, gdzie powszechnie powołuje się na normy DIN, nawet jeśli istnieją odpowiedniki norm EN lub ISO dotyczące podobnych właściwości.

W skrócie, norma DIN 53350 zawiera metodę pomiaru sztywności zginania folii i arkuszy z tworzyw sztucznych z wykorzystaniem metody gięcia dwupunktowego, powszechnie nazywanej metodą Ohlsena. Norma ta ma zastosowanie do folii i arkuszy z tworzyw sztucznych, w tym folii niepowlekanych i powlekanych, i opisuje sposób określania sztywności zginania poprzez zginanie paska zaciskanego na jednym końcu.

W metodzie dwupunktowej (Ohlsena) test polega na zginaniu próbki materiału poprzez przyłożenie siły w dwóch punktach (zazwyczaj w punkcie stałym i punkcie przyłożenia siły) w celu uzyskania kontrolowanego zgięcia. Ta konfiguracja jest znana jako metoda zginania dwupunktowego lub metoda Ohlsena. Za pomocą tej metody moduł sprężystości (miara sztywności) materiału folii można obliczyć na podstawie momentu zginającego lub siły zmierzonej na danej długości zginania.

Sztywność zginania (zwana również sztywnością giętną) określa, jak odporny na odkształcenia pod wpływem obciążenia zginającego jest cienki arkusz (np. folia z tworzywa sztucznego). Ta właściwość jest niezwykle istotna w przemyśle i materiałoznawstwie, ponieważ:

Ma wpływ na przetwarzanie, obsługę i wydajność (np. w maszynach pakujących).
W przypadku gdy wymagane jest zachowanie kształtu, bardziej odpowiednie mogą okazać się sztywniejsze folie, natomiast gdy ważna jest zgodność, można preferować folie bardziej elastyczne.
Dane dotyczące twardości służą do porównywania materiałów i zapewnienia zgodności ze specyfikacjami projektowymi i jakościowymi.

Norma DIN 53350 odpowiada na te potrzeby, określając jasne procedury i zasady pomiaru, aby zapewnić spójność i porównywalność wyników pomiędzy laboratoriami i dostawcami.

Test dwupunktowy (Ohlsena) zazwyczaj przebiega w następujący sposób:

Przygotowanie próbki: Pasek folii zostaje przycięty do określonej szerokości i mocno zaciśnięty na jednym końcu.
Konfiguracja gięcia: Wykorzystując konfigurację testową przeznaczoną do obciążenia dwupunktowego, siła (lub moment) gięcia jest przykładana w kontrolowanej odległości od zacisku.
Pomiar: Rejestrowana jest zależność między siłą i ugięciem lub kątem.
Obliczenia: Sztywność zginania i moduł sprężystości oblicza się na podstawie wymiarów próbki, długości gięcia oraz zmierzonej siły/momentu. Metoda ta wywodzi się z klasycznej teorii zginania belek, gdzie sztywność jest powiązana z momentem zginającym i krzywizną.
Interpretacja wyników: Sztywność podawana jest w jednostkach inżynierskich oznaczających odporność na zginanie.

Norma DIN 53350 definiuje również warunki testowania (np. sposób mocowania próbki, kąt/prędkość gięcia i kryteria powtarzalności) w celu zwiększenia dokładności pomiarów i ich porównywalności.

W ostatniej aktualizacji tej normy zmodernizowano definicje pomiarów, dodano takie terminy, jak siła zginająca i prędkość, a także zrewidowano wymagania dotyczące sprzętu badawczego, ale dopuszczono inne warianty pomiarów, zachowując jednocześnie dwupunktowy test Ohlsena w załączniku.

Metoda dwupunktowa (Ohlsena) jest jedną z kilku metod zginania stosowanych w charakterystyce materiałów. Inne metody obejmują trzypunktowe i czteropunktowe próby zginania, określone w innych normach (np. ISO 5628) i stosowane zazwyczaj do materiałów o większej sztywności lub grubości. Ponadto metoda dwupunktowa z normy DIN 53350 jest szczególnie odpowiednia dla elastycznych folii i cienkich arkuszy, gdzie prostsze konfiguracje podpór mogą nie zapewniać dokładnych danych dotyczących sztywności.

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 53350.