ISO 8295: Coeficientes de fricción
El coeficiente de fricción COF (coefficient of friction) proporciona información sobre la estructura superficial y la imprimibilidad de películas de plástico. Por ello, el coeficiente de fricción estático y dinámico proporciona información importante sobre las películas de plástico, que se someten a un posterior procesamiento en máquinas de embalaje o imprenta. Dicho coeficiente también desempeña un papel relevante en el ensayo de baterías de vehículos eléctricos en forma de películas de separadores.
La determinación del coeficiente de fricción en láminas plásticas se describe en las normas ISO 8295, ASTM D1894, JIS K7125 y DIN 53375 (retirada).
Objetivo y ámbito de aplicación Resultados de los ensayos Probetas y dimensiones Realización del ensayo y equipos Coeficiente de fricción de películas de separadores Descargas FAQ Solicite asesoramiento
Objetivo y campos de aplicación de la norma ISO 8295
La determinación del coeficiente de fricción según la norma ISO 8295 es especialmente interesante para aquellos films y láminas plásticas que se procesan posteriormente en máquinas de envasado e impresión. El coeficiente de fricción de las películas de plástico, en concreto el coeficiente de fricción estática y dinámica, proporciona información sobre la procesabilidad, así como sobre la estructura de la superficie, que a su vez es importante para la imprimibilidad. Además, también son componentes importantes de productos más complejos, como son las baterías de vehículos eléctricos.
En la norma ISO 8295, además de las composiciones habituales de lámina contra lámina, pueden evaluarse otros tipos, como lámina contra metal, lámina contra vidrio o dos láminas de distinta naturaleza, utilizando la misma metodología de ensayo. Por regla general, las láminas son idénticas, de modo que, por ejemplo, pueden evaluarse los procesos de deslizamiento de una pila de láminas o de un rollo de láminas.
Valores característicos / resultados del ensayo según ISO 8295
El coeficiente de fricción (μ) es el principal resultado del ensayo según la norma ISO 8295. 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 estática μS = Fs/FP
Coeficiente de fricción dinámica μD = FD/FP
| 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 |
| FP | N | Fuerza perpendicular o normal | FP es la fuerza estándar ejercida por la masa del patín en Newtons (= 1,96 N) |
| µD | Coeficiente de fricción dinámica |
| |
| FD | N | Fuerza de fricción dinámica | FD es la fuerza de fricción dinámica en Newtons |
ISO 8295 Procedimiento del ensayo y equipo de ensayo
Máquina de ensayos COF y banco de ensayos:
- El ensayo para determinar el coeficiente de fricción se puede realizar según la ISO 8295 fácilmente en una máquina zwickiLine de ensayos estáticos con un banco de ensayos adicional de ZwickRoell.
- El banco de ensayos se compone de una mesa plana y un patín de masa conocida. Con el dispositivo de fricción se puede determinar el comportamiento a la fricción entre láminas, así como entre la lámina y el material de la superficie (acero inoxidable o vidrio).
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 patín se desplaza sobre la mesa o si el movimiento lo realiza la misma mesa.
- Para determinar la fricción estática, el patín se conecta al sensor de fuerza a través de un muelle de tracción normalizado con un índice de elasticidad fijo y un hilo. De este modo, la fuerza de tracción sobre el patín puede medirse con precisión durante el movimiento. En la medición de la fricción dinámica, no deben producirse efectos de stick-slip, por lo que no se utiliza el muelle de tracción.
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 estática (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.
ISO 8295 Propiedades de fricción de películas de separadores en el ensayo de baterías
En una batería de iones de litio, las películas de los separadores aíslan el ánodo del cátodo para evitar cortocircuitos. A su vez, el separador permite la conducción iónica necesaria 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 las películas de separadores sometida a cargas mecánicas operativas. Las láminas separadoras más gruesas evitan de forma eficaz y segura el contacto entre el ánodo y el cátodo, mientras que las películas más finas permiten reducir el peso de la batería y mejorar la densidad energética.
Un aspecto importante 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 permite realizar ensayos a temperatura ambiente y a temperaturas cercanas a la de servicio en el rango de -20 °C a +50 °C con ayuda de las cámaras de temperatura ZwickRoell. De esta forma se garantiza una caracterización completa de las películas de separadores en diferentes condiciones térmicas.
Las normas ISO 8295 y ASTM D1894 a menudo se utilizan como normas sustitutivas para caracterizar sus propiedades de fricción, ya que aún no existen normas de ensayo específicas para las baterías de vehículos eléctricos. Los 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 ISO 8295
Cuanto más rugosa es la superficie, mayor es el coeficiente de fricción. 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 (μ) es el principal resultado del ensayo según la norma ISO 8295.
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. Para calcularlo, se utiliza la fórmula:
- Coeficiente de fricción estática: μS = Fs/FP
- Coeficiente de fricción dinámica: μD = FD/FP
donde FS y FD son la fuerza de fricción estática y dinámica (en Newtons) respectivamente y FP es la fuerza normal o perpendicular ejercida por la masa del patín, expresada en Newtons (= 1,96 N).
La ISO 8295 y la ASTM D1894 son dos normas internacionales para determinar el coeficiente de fricción de láminas y 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 especifica el uso de un muelle para el ensayo.