DIN 53121 Skúšky papiera a kartónu - Stanovenie ohybovej tuhosti nosníkovou metódou

Norma „DIN 53121 Skúšky papiera a kartónu - Stanovenie tuhosti v ohybe metódou nosníka“, ktorú vydal Nemecký inštitút pre normalizáciu (DIN), opisuje postupy používané na meranie tuhosti v ohybe (ohybovej tuhosti) papiera, kartónu a vlnitej lepenky. Táto vlastnosť je veľmi dôležitá v papierenskom a obalovom priemysle, pretože udáva, ako dobre materiál odoláva ohybu alebo deformácii pri zaťažení. To priamo ovplyvňuje výkon v aplikáciách, ako je skladaná lepenka, vlnitá lepenka, obaly na knihy a baliace krabice.

Ohybová tuhosť je dôležitým parametrom kvality pre:

Transformačné procesy (ohýbanie, skladanie, vysekávanie)
Výkon balenia (pevnosť krabice, odolnosť voči tlaku)
Tlačiteľnosť a jednoduchosť použitia.
Konzistentnosť produktu vo výrobe.

Nízka tuhosť môže viesť k voľnému uloženiu alebo zlému zachovaniu tvaru, zatiaľ čo nadmerne vysoká tuhosť môže spôsobiť praskanie počas skladania.

Táto norma používa metódu nosníka, kde je úzky pás materiálu na jednom konci stlačený (pôsobí ako konzolový nosník) alebo podopretý spôsobom, ktorý umožňuje kontrolované vychýlenie. Použije sa sila a meria sa výsledné ohyb/priehyb.

Norma DIN 53121 definuje tri hlavné skúšobné metódy (hoci v mnohých prípadoch sa uprednostňuje štvorbodová metóda):

Dvojbodová metóda (často nazývaná dvojbodová alebo konzolová metóda): Jeden koniec je upnutý a priehyb sa meria na definovanej vzdialenosti.
Trojbodová metóda.
Štvorbodová metóda (odporúčaná pre vyššiu presnosť, najmä pre hrubšie alebo tvrdšie dosky): Zaťaženie sa aplikuje z dvoch vnútorných bodov a podpery sú zabezpečené z dvoch vonkajších bodov.

Ohybová tuhosť sa vypočíta ako pomer pôsobiaceho ohybového momentu k výslednému zakriveniu (alebo uhlu vychýlenia). Keďže papier je anizotropný, hodnota sa zvyčajne uvádza samostatne pre strojový smer a priečny smer.

Norma DIN 53121, najmä jej dvojbodový a štvorbodový variant, je technicky veľmi podobná a všeobecne sa považuje za ekvivalentnú norme „ISO 5628 Papier a kartón – Stanovenie tuhosti v ohybe – Všeobecné zásady“. Mnohé moderné testovacie zariadenia sú kalibrované pre obe normy.

Tieto testy využívajú špecializované zariadenia na testovanie pevnosti/tuhosti v ohybe, napríklad:

Zariadenia typu Taber alebo metóda lúča
Dvojbodové / štvorbodové naklápacie prípravky
Motorizované alebo manuálne zariadenia s presnými možnosťami merania uhla alebo vychýlenia.

Medzi príklady patria špecializované zariadenia na testovanie tuhosti papiera, ktoré zodpovedajú normám DIN 53121 a ISO 5628.

Proces testovania vo všeobecnosti prebieha podľa týchto krokov:

Vzorky sú kondicionované (zvyčajne pri teplote 23 stupňov Celzia a 50 percentnej relatívnej vlhkosti podľa normy ISO 187).
Testovacie prúžky sa narežú na špecifikované rozmery (šírka a dĺžka sa líšia v závislosti od metódy a hrúbky materiálu).
Vzorka je upnutá alebo podopretá.
Zaťaženie sa aplikuje alebo sa materiál ohne do určitého uhla alebo vychýlenia.
Zaznamenáva sa sila a priehyb.
Ohybová tuhosť sa vypočíta (zvyčajne automaticky zariadením).
Vykonáva sa viacero opakovaní (v smere stroja aj v priečnom smere).

Norma ISO 5628 získala na význame pre medzinárodnú harmonizáciu, no napriek tomu sa naďalej široko používa v papierenskom, kartónovom a obalovom priemysle v Európe a na celom svete.

Stručne povedané, norma DIN 53121 opisuje metódu na určenie pevnosti v ohybe (tuhosti) papiera a kartónu. Tuhosť v ohybe je kritická mechanická vlastnosť, ktorá opisuje, ako odolný je plošný materiál voči ohybu pri danom zaťažení. Je obzvlášť dôležitá v obalovom, tlačiarenskom a spracovateľskom priemysle, kde sú štrukturálne vlastnosti a nosnosť kľúčové.

Táto norma definuje:

Skúšobná metóda na meranie pevnosti v ohybe.
Požiadavky na testovacie zariadenie
Postup prípravy vzorky
Formát hodnotenia a podávania správ

Ohybová tuhosť ovplyvňuje nasledujúce:

Výkon tlačiarenského stroja
Výkon kartónu a obalov
Vnímaná kvalita produktu
Skladanie a krčenie

Norma DIN 53121 typicky používa metódu konzolového ohýbania. Pri tomto postupe sa pás papiera alebo kartónu upnie na jednom konci, na určitú vzdialenosť sa aplikuje definovaná sila a meria sa výsledná deformácia (alebo odpor voči ohybu).

Pevnosť v ohybe sa vypočíta na základe nasledujúceho:

Použitá sila
Dĺžka testovacieho prúžku
Uhol vychýlenia alebo posunutia

Výsledok odráža odolnosť materiálu voči deformácii.

Vzorky sa narežú na definované rozmery podľa normy DIN 53121. Skúšky sa môžu vykonávať v oboch smeroch: v smere stroja alebo v priečnom smere. Keďže vlastnosti papiera sa líšia v závislosti od smeru vlákien, výsledky by sa mali uvádzať samostatne pre oba smery.

Keďže papier je veľmi citlivý na vlhkosť, úprava papiera zabezpečuje konzistentné a opakovateľné výsledky. Výsledky sa zvyčajne vyjadrujú takto:

Odolnosť voči ohybu (hodnota súvisiaca s pevnosťou)
Alebo ohybová tuhosť (hodnota súvisiaca s momentom)

Norma DIN 53121 sa široko používa v nasledujúcich oblastiach:

Výroba skladacieho kartónu
Výroba tlačiarenského papiera
Materiály na väzbu kníh a obálky.
Etikety a obalové materiály
Kontrola kvality v papierňach a spracovateľoch.
Kontrola prichádzajúceho tovaru pre výrobcov obalov.
Výskum a vývoj nových druhov kartónu
Riešenie problémov so skladaním/rezaním.

Pri kontrole kvality je tuhosť v ohybe priamo spojená s nasledujúcim:

Stabilita produktu
Stohovateľnosť
Dopravný výkon
Vnímanie zákazníkov

Podľa normy DIN 53121 pravidelné testovanie pomáha výrobcom nasledujúcimi spôsobmi:

Pre udržanie konzistentnej kvality výroby.
Porovnávanie dávok materiálov
Zabezpečenie súladu so špecifikáciami

Táto norma súvisí s inými medzinárodnými normami tuhosti, ako sú tie, ktoré sú uvedené nižšie:

ISO 2493 Pevnosť papiera a kartónu v ohybe.
Metóda skúšky tuhosti TAPPI T 556 TAPPI

Tieto normy môžu používať mierne odlišné princípy (napríklad Taberovu metódu tuhosti), takže výsledky nie sú vždy priamo zameniteľné.

Záverom možno povedať, že norma DIN 53121 poskytuje štandardizovanú, opakovateľnú metódu na meranie pevnosti v ohybe papiera a kartónu. Zohráva kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní výkonnosti materiálu v tlačiarenských, baliacich a konverzných aplikáciách. Riadením vlastností tuhosti môžu výrobcovia zaručiť mechanickú spoľahlivosť, efektivitu procesu a kvalitu výrobku.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby, ktoré potrebujú, a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov manažérstva. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou DIN 53121.