ISO 8295 : Coefficient de frottement
Le coefficient de frottement COF (coefficient of friction) donne entre autres des indications sur la structure de surface et l’imprimabilité de films en plastique. La détermination des coefficients d’adhérence et de frottement de glissement est donc particulièrement intéressante pour les matières pour films qui seront ensuite transformées sur des machines d’emballage et d’impression. Ces coefficients jouent également un rôle important pour les films séparateurs dans les essais de batteries EV.
La détermination du coefficient de frottement des films plastique est décrite dans les normes ISO 8295, ASTM D1894, JIS K7125 et DIN 53375 (retirée).
Objectif et domaine d’application Résultats d’essai Éprouvettes et dimensions Réalisation de l’essai et moyens d’essai Coefficient de frottement films séparateurs Téléchargements FAQ Demander conseil
Objectif et domaines d’application de la norme ISO 8295
Déterminer le coefficient de frottement conformément à la norme ISO 8295 revêt un intérêt particulier dans le cas des matières pour films qui seront ensuite transformées sur des machines d’emballage et d’impression. Le coefficient de frottement des films plastique, et plus particulièrement les coefficients d’adhérence et de frottement de glissement, donnent des indications sur l’aptitude à la transformation ainsi que sur la structure de surface, qui est à son tour décisive pour l’imprimabilité. En outre, ils constituent également des composants importants de produits plus complexes tels que les batteries pour véhicules électriques.
Dans l’ISO 8295 outre les couples habituels film contre film, d'autres couples peuvent être évalués avec la même méthodologie d'essai, comme par exemple film contre métal, film contre verre, ou deux films de nature distincte. De manière générale, les films utilisés sont identiques, ce qui permet d'évaluer par exemple les processus de glissement d'un empilement ou d'une bobine de films.
Valeurs caractéristiques/résultats d’essai selon ISO 8295
Le coefficient de frottement (μ) est le principal résultat des essais selon la norme ISO 8295. Il indique la facilité avec laquelle deux matières se déplacent l’une par rapport à l’autre ou la qualité avec laquelle elles adhèrent l’une à l’autre. Le coefficient de frottement est à la fois décrit comme coefficient de frottement de glissement et comme coefficient d’adhérence. Plus le coefficient de frottement est élevé, plus la surface est rugueuse.
Coefficient de frottement statique μS = Fs/FP
Coefficient de frottement dynamique μD = FD/FP
| Abréviation | Unité | Nom | Description courte |
| μs | Coefficient d’adhérence Coefficient de frottement statique |
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| Fs | N | Force d’adhérence Force de frottement statique | Fs est la force de frottement statique, exprimée en Newton |
| FP | N | Force normale | FP est la force normale exercée par la masse du chariot, exprimée en newtons (= 1,96 N) |
| µD | Coefficient de frottement de glissement Coefficient de frottement dynamique |
| |
| FD | N | Force de frottement de glissement Force de frottement dynamique | FD est la force de frottement dynamique, exprimée en newtons |
ISO 8295 Réalisation de l’essai et moyens d’essai
Machine d’essai COF et dispositif d'essai:
- L’essai servant à déterminer le coefficient de frottement peut être réalisé conformément à la norme ISO 8295 sur une machine d’essai statique zwickiLine avec un dispositif d’essai ZwickRoell complémentaire.
- Le dispositif d’essai se compose d’une table d’appui plane et d’un chariot dont la masse est connue. Le dispositif peut être utilisé pour déterminer le comportement de frottement entre film et film ainsi qu’entre film et matériau du plateau (acier inoxydable ou verre).
Réalisation de l’essai:
- Un film est fixé sur le chariot. Un second film peut être fixé au banc d'essai en acier inoxydable ou à la plaque de verre incluse, qui est placée sur le banc en acier inoxydable. La paire de films est placée entre la table et le chariot de manière à former un appui avec la même répartition de pression sur une surface connue. Ceci est obtenu par utilisation d'une couche de feutre souple.
- Pour l'essai, peu importe que le chariot soit déplacé au-dessus de la table ou que le mouvement soit effectué par la table.
- Pour permettre la détermination du frottement statique, le chariot est relié au capteur de force par un ressort de traction normalisé avec un taux de ressort défini et un fil. La force de traction exercée sur le chariot peut ainsi être mesurée avec précision pendant le mouvement. Lors de la mesure du frottement dynamique, tout effet de glissement doit être exclu, c'est pourquoi l’utilisation du ressort de traction est écarté.
Calcul du coefficient de frottement:
- Le coefficient de frottement est représenté comme quotient de la force de traction mesurée sur le chariot et de la force d'appui du chariot due à son propre poids: Coefficient de frottement μ = Fs/FD
- Le coefficient de frottement statique (friction) est calculé à partir du premier pic de la force de traction sur le chariot, tandis que le coefficient de frottement dynamique (glissement) est calculé à partir de la valeur moyenne de la force de traction sur le chariot pendant une course de glissement définie.
ISO 8295 Propriétés de frottement de films séparateurs dans les essais de batteries
Les films séparateurs dans une batterie lithium-ion séparent l’anode et la cathode afin d’éviter les courts-circuits électriques. En même temps, le séparateur permet le passage de porteurs de charge ionisés, nécessaires pour fermer le circuit électrique dans une cellule électrochimique.
Outre les séparateurs en céramique et les non-tissés en fibres de verre, on utilise en premier lieu des membranes en polymère. La détermination de la résistance à la traction et de l’allongement à la rupture permet de tirer des conclusions sur l’intégrité du film séparateur sous la contrainte mécanique liée au fonctionnement. Les films séparateurs plus épais empêchent efficacement et sûrement le contact entre l’anode et la cathode, tandis que les films plus fins permettent de réduire le poids de la batterie et d’améliorer la densité énergétique.
Le comportement du séparateur en termes de coefficient de frottement entre le revêtement de l’électrode et le séparateur représente également un aspect important. Ces valeurs caractéristiques ont une influence sur la performance de la cellule et sont particulièrement importantes pour le réglage des paramètres de production dans les processus de bobinage. ZwickRoell permet de réaliser des essais à température ambiante et, à l’aide des enceintes thermiques ZwickRoell, également des essais à des températures proches de celles de l’exploitation, dans une plage de -20 °C à +50 °C. Cela permet de garantir une caractérisation complète des films séparateurs dans différentes conditions.
L’ISO 8295 et l’ASTM D1894 sont souvent utilisées comme normes de remplacement pour la caractérisation de leurs propriétés de frottement, car il n’existe pas encore de normes d’essai spécifiques pour les batteries EV. Les essais sont également réalisés par électrolyse, à l’état humide, afin d’obtenir des valeurs caractéristiques mécaniques proches de la réalité. Notre participation active au développement de ces normes, pour les matériaux de batterie notamment, nous permet de vous garantir des méthodes d’essai qui répondront à toutes vos exigences.
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Questions fréquemment posées sur la détermination du coefficient de frottement conformément à la norme ISO 8295
Plus une surface est rugueuse, plus son coefficient de frottement est élevé. Il indique la facilité avec laquelle deux matières se déplacent l’une par rapport à l’autre (coefficient de frottement de glissement) ou la qualité avec laquelle elles adhèrent l’une à l’autre (coefficient d’adhérence). Le coefficient d’adhérence indique la force nécessaire pour mettre en mouvement 2 matières, tandis que le coefficient de frottement de glissement décrit la force nécessaire pour les maintenir en mouvement. Le coefficient de frottement (μ) est le principal résultat des essais selon la norme ISO 8295.
Le coefficient de frottement est calculé en divisant la force de traction mesurée sur le chariot par la force d’appui du chariot due à son propre poids. La formule de calcul est la suivante :
- Coefficient de frottement statique : μS = Fs/FP
- Coefficient de frottement dynamique : μD = FD/FP
où FS et FD sont respectivement la force de frottement statique et dynamique (en newtons) et FP la force normale exercée par la masse du chariot, exprimée en newtons (= 1,96 N).
L’ISO 8295 et l’ASTM D1894 sont des normes internationales pour la détermination du coefficient de frottement des films plastique. Les normes se distinguent notamment par la taille et le poids du chariot ainsi que par le matériau avec lequel le chariot doit être recouvert ou enrobé. La taille des éprouvettes est également différente. Contrairement à l’ASTM D1894, l’ISO 8295 prescrit l’utilisation d’un ressort lors de l’essai.