ASTM D1894 Coeficiente de fricción películas y láminas plásticas
La norma ASTM D1894 describe un método de ensayo estándar para determinar los coeficientes de fricción estática y cinética (coeficientes de fricción inicial y en movimiento) de películas y láminas de plástico al deslizarse sobre sí mismas o sobre otros materiales en unas condiciones de ensayo especificadas.
Los coeficientes de fricción nos dan información sobre las propiedades de deslizamiento de las láminas y películas de plástico y desempeñan un papel muy importante en la industria del embalaje; además, son relevantes tanto en el control de calidad durante la producción de las películas y láminas como en el desarrollo de material para el diseño técnico. También desempeñan un papel importante en los ensayos de baterías de vehículos eléctricos como láminas de separadores.
La ASTM D1894 no es técnicamente equivalente a su homóloga ISO 8295, de modo que los resultados de ambos métodos no pueden compararse directamente entre sí.
Objetivo y ámbito de aplicación Coeficiente de fricción separadores Probetas y dimensiones Realización del ensayo y equipos Descargas FAQ Solicite asesoramiento
ASTM D1894: objetivo y campos de aplicación
La determinación del coeficiente de fricción según ASTM D1894 es especialmente importante para los films y láminas que se procesan posteriormente en máquinas de envasado e impresión. En concreto, el coeficiente de fricción estático y dinámico de las películas de plástico proporciona información importante sobre la procesabilidad y la estructura de la superficie, que a su vez es importante para la imprimibilidad. Las películas y láminas de plástico son materiales muy utilizados en el sector del envasado, como por ejemplo los envases alimentarios y no alimentarios. Además, también son componentes importantes de productos más complejos, como son las baterías de vehículos eléctricos.
Valores característicos / resultados de ensayo según ASTM D1894
En el ensayo según la norma ASTM D1894, el coeficiente de fricción (μ) es el resultado principal. Indica lo bien que se mueven dos materiales entre sí o la facilidad de adhesión del uno al otro. El coeficiente de fricción se describe como coeficiente de fricción dinámica y como coeficiente de fricción estática. Cuanto mayor es el coeficiente de fricción, más rugosa es la superficie.
Coeficiente de fricción μ = Fs/FD
| Abreviación | Unidad | Nombre | Descripción breve |
| s | Coeficiente de fricción estática |
| |
| Fs | N | Fuerza de fricción estática | Fs es la fuerza de fricción estática en Newtons |
| µk | Coeficiente de fricción dinámica |
| |
| Fk | N | Fuerza de fricción dinámica | FD es la fuerza normal ejercida por la masa del patín en Newtons |
ASTM D1894; Probetas y dimensiones
Según la norma ASTM D1894 la probeta, fijada en el plano, se define con las medidas 250 mm x 130 mm (10 pulgadas x 5 pulgadas). La probeta de lámina que se fija en el patín se deberá cortar en forma de cuadrado de aprox. 120 mm (4,5 pulg.) y no deberá superar el espesor de probeta de 0,254 mm (según la terminología para láminas definida por ASTM D883).
ASTM D1894 Realización del ensayo y equipos
Máquina de ensayos COF y banco de ensayos:
- La determinación del coeficiente de fricción según la norma ASTM D1894se puede realizar fácilmente en una máquina de ensayos estáticos de materiales zwickiLine empleando un dispositivo de ensayo ZwickRoell adicional.
- El banco de ensayos se compone de una mesa plana y un patín de masa conocida. Con este dispositivo se puede determinar entre láminas plásticas.
Realización del ensayo:
- Se engancha una lámina en el patín. Una segunda lámina se puede fijar en la mesa de ensayos de acero inoxidable o sobre un plato de vidrio encima de la misma. Entre la mesa y el patín, se coloca el par de láminas de forma que haya un apoyo en toda la superficie con una distribución de la presión igual sobre un área conocida. Para ello se utiliza una capa de fieltro suave.
- Para el ensayo es irrelevante si el carro se desplaza sobre la mesa o si el movimiento lo realiza la mesa.
Cálculo del coeficiente de fricción:
- El coeficiente de fricción se representa como el cociente entre la fuerza de tracción medida sobre el patín y la fuerza de contacto del patín ejercida por su propio peso: Coeficiente de fricción μ = Fs/FD
- El coeficiente de fricción estático (fricción estática) se calcula a partir del primer valor máximo de la fuerza de tracción sobre el patín, mientras que el coeficiente de fricción dinámica (fricción dinámica) se calcula a partir del valor medio de la fuerza de tracción sobre el patín durante un recorrido de deslizamiento definido.
Propiedades de fricción de láminas de separadores en el ensayo de baterías según la norma ASTM D1894
Las láminas separadoras de las baterías de iones de litio aíslan el ánodo del cátodo para evitar cortocircuitos. Al mismo tiempo, el separador permite el flujo de portadores de carga iónica necesarios para cerrar el circuito de corriente en una celda electroquímica.
Además de los separadores cerámicos y los no tejidos de fibra de vidrio, se utilizan principalmente membranas poliméricas. La determinación de la resistencia a tracción y el alargamiento a la rotura proporciona información sobre la integridad de la lámina separadora sometida a cargas mecánicas operativas. Mientras que las láminas separadoras más gruesas evitan de forma eficaz y segura el contacto entre el ánodo y el cátodo, las láminas más finas permiten reducir el peso de la batería y mejorar la densidad energética.
Otro aspecto relevante es el comportamiento del separador en relación con el coeficiente de fricción entre el revestimiento del electrodo y el separador. Estos valores característicos influyen en el rendimiento de la celda y son especialmente importantes para establecer los parámetros de producción en los procesos de bobinado. ZwickRoell no sólo permite ensayos a temperatura ambiente, sino también a temperaturas de servicio en el rango de -20 °C a +50 °C mediante las cámaras de temperatura ZwickRoell. De esta forma, se garantiza una caracterización completa de las láminas separadoras en diferentes condiciones.
Dado que aún no existen normas de ensayo específicas para baterías de VE, la ASTM D1894 suele utilizarse como norma sustitutiva para caracterizar sus propiedades de fricción. Estos ensayos también se realizan por electrólisis, en estado húmedo, para obtener unas características mecánicas cercanas a la realidad. La participación activa en el desarrollo de normas, especialmente para los materiales de baterías, garantiza que los métodos de ensayo de ZwickRoell sigan cumpliendo todos los requisitos en un futuro.
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Preguntas frecuentes sobre la determinación del coeficiente de fricción según ASTM D1894
La ISO 8295 y la ASTM D1894 son dos normas internacionales para determinar el coeficiente de fricción de las películas de plástico. Las normas difieren, entre otras cosas, en el tamaño y el peso del patín y en el material con el que debe estar recubierto o revestido el patín. Además, también difiere el tamaño de las probetas. A diferencia de la norma ASTM D1894, la norma ISO 8295 estipula el uso de un muelle para el ensayo.
El coeficiente de fricción se calcula como el cociente entre la fuerza de tracción medida sobre el patín y la fuerza de contacto del patín ejercida por su propio peso. La fórmula para calcular el coeficiente de fricción es t μ = Fs/FD.
El coeficiente de fricción (μ) es el principal resultado del ensayo según la norma ASTM D1894. Indica lo bien que se mueven dos materiales entre sí (coeficiente de fricción dinámica) o lo fácilmente que se adhieren entre sí (coeficiente de fricción estática). El coeficiente de fricción estática indica la fuerza necesaria para que 2 materiales se muevan, el coeficiente de fricción dinámica describe la fuerza necesaria para mantenerlos en movimiento.
El coeficiente de fricción indica que cuanto mayor es el coeficiente de fricción de una superficie, más rugosa es.