ISO 8295: Coeficiente de atrito
O coeficiente da atrito COF (coefficient of friction) é um indicador da estrutura de superfície e da capacidade de impressão de filmes de plástico. A determinação dos coeficientes de atrito estáticos e dinâmicos é especialmente importante para películas que serão processadas em máquinas de embalagens e impressão. Além disso, ele também desempenha um papel importante na forma de filmes separadores nos ensaios de baterias de veículos elétricos (EV).
A determinação do coeficiente de atrito de filmes de plástico é descrita nas normas ISO 8295, ASTM D1894, JIS K7125 e DIN 53375 (retirado).
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Objetivo & áreas de aplicação da ISO 8295
A determinação do coeficiente de atrito de acordo com a norma ISO 8295 é particularmente interessante para materiais de película que são posteriormente processados em máquinas de embalagem e impressão. O coeficiente de atrito de filmes de plástico, especialmente os coeficientes de atrito estático e de atrito dinâmico, é um indicador da processabilidade e da estrutura de superfície que, por sua vez, é relevante para a capacidade de impressão. Elas também são componentes importantes de produtos mais complexos, como baterias para veículos elétricos.
Na ISO 8295 podem ser avaliados, além dos pares comuns filme contra filme, também outros pares como por ex. filme contra metal, filme contra vidro, ou dois filmes de tipo diferente com o mesmo método de ensaio. Contudo, normalmente se trata de filmes idênticos de modo que podem ser avaliados, por exemplo, processos de deslizamento de uma pilha de filmes ou de um rolo de filme.
Valores caraterísticos / resultados de ensaios de acordo com a norma ISO 8295
O coeficiente de atrito (μ) é o principal resultado do ensaio de acordo com a norma ISO 8295. Ele indica a facilidade de deslizamento entre dois materiais ou a facilidade de aderência entre dois materiais. O coeficiente de atrito é descrito como coeficiente de atrito dinâmico e como coeficiente de atrito estático. Quanto maior o coeficiente de atrito, maior a rugosidade da superfície.
Coeficiente de atrito estático μS = Fs/FP
Coeficiente de atrito dinâmico μD = FD/FP
| Abreviaturas | Unidade | Nome | Breve descrição |
| μs | Coeficiente de atrito estático Coeficiente de atrito estático |
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| Fs | N | Força de atrito estático Força de atrito estático | Fs é a força de atrito estático expressa em Newton |
| FP | N | Força normal | FP é a força normal exercida pela massa do escorrega, expressa em newtons (= 1,96 N) |
| µD | Coeficiente de atrito dinâmico Coeficiente de atrito dinâmico |
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| FD | N | Força de fricção de deslizamento Força de atrito dinâmica | FD é a força de atrito dinâmica, expressa em newtons |
ISO 8295 Execução de ensaios & Equipamento de ensaio
Máquina de ensaios COF e dispositivo de ensaio:
- O ensaio para determinar o coeficiente de atrito de acordo com a norma ISO 8295 pode ser realizado facilmente numa máquina de ensaios estáticos zwickiLine com um dispositivo de ensaio auxiliar ZwickRoell.
- O dispositivo de ensaio é constituído por uma mesa de apoio plana e um carro de massa conhecida. O dispositivo pode ser utilizado para determinar o comportamento de atrito entre película e película e entre película e material em folha de aço inoxidável ou vidro.
Execução do ensaio:
- Uma película é fixada no trenó. Uma segunda película pode ser fixada na mesa de ensaio feita em aço inoxidável ou sobre a placa de vidro incluída a qual é colocada sobre a mesa de aço inoxidável. Entre a mesa e o trenó o par de folhas é fixado de modo que surge uma área de apoio com distribuição de pressão uniforme sobre uma área conhecida. Isso é obtido por meio da utilização de uma camada de feltro macia.
- Para o ensaio é irrelevante se o carro é movido sobre a mesa ou se o movimento é executado pela mesa.
- Para a determinação da fricção estática o trenó é conectado à celula de carga por intermédio de uma mola de tração normalizada com taxa de mola definida e um fio. Dessa forma pode ser feita a medição exata da força de tração no trenó durante o movimento. Na medição do atrito dinâmico não devem ocorrer efeitos stick-slip, motivo pelo qual se renuncia à utilização da mola de tração.
Cálculo do coeficiente de atrito:
- O coeficiente de atrito é representado como quociente da força de tração medida no carro e a força de atrito do carro em decorrência de seu próprio peso: Coeficiente de atrito μ = Fs/FD
- O coeficiente de atrito estático (aderência) é calculado por meio do primeiro valor de pico da força de tração no carro, enquanto o coeficiente de atrito dinâmico (deslizamento) é calculado a partir do valor médio da força de tração no carro durante uma distância de deslizamento definida.
ISO 8295 Propriedades de atrito de películas separadoras em ensaios de baterias
Numa bateria de iões de lítio, as folhas separadoras separam o ânodo e o cátodo para evitar curto-circuitos eléctricos. O separador também permite o fluxo de portadores de carga ionizada, que são necessários para fechar o circuito numa célula eletroquímica.
Além dos separadores de cerâmica e dos não tecidos de fibra de vidro, as membranas de polímero são usadas principalmente. A determinação da resistência à tração e do alongamento na ruptura fornece informações sobre a integridade do filme separador sob estresse mecânico operacional. As folhas separadoras mais espessas evitam de forma eficiente e segura o contacto entre o ânodo e o cátodo, enquanto as folhas mais finas permitem reduzir o peso da bateria e melhorar a densidade energética.
O comportamento do separador em relação ao coeficiente de atrito entre o revestimento do elétrodo e o separador é também um aspeto importante. Esses valores característicos influenciam o desempenho da célula e são particularmente importantes para definir os parâmetros de produção nos processos de enrolamento. A ZwickRoell permite efetuar ensaios à temperatura ambiente e, com a ajuda das câmaras de temperatura da ZwickRoell, ensaios a temperaturas próximas do funcionamento no intervalo de -20 °C a +50 °C. Isto garante uma caraterização completa das películas separadoras sob várias condições.
A ISO 8295 e a ASTM D1894 são frequentemente utilizadas como normas de substituição para caraterizar as suas propriedades de fricção, uma vez que ainda não existem normas de ensaio específicas para as baterias de veículos eléctricos. Os ensaios também são realizados no estado humedecido com eletrólito, a fim de obter valores caraterísticos mecânicos realistas. Por meio da cooperação ativa no desenvolvimento contínuo de normas, especialmente para materiais de bateria, é assegurado que os métodos de ensaio da ZwickRoell atendam também futuramente a todos os requisitos.
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Perguntas frequentes sobre a determinação do coeficiente de atrito de acordo com a norma ISO 8295
Quanto mais rugosa for uma superfície, maior será o seu coeficiente de atrito. Ele indica a facilidade de deslizamento de dois materiais entre si (coeficiente de atrito dinâmico) ou a facilidade de aderência entre os materiais (coeficiente de atrito estático). O coeficiente de atrito estático indica a força necessária para colocar 2 materiais em movimento, enquanto o coeficiente de atrito dinâmico descreve a força necessária para os manter em movimento. O coeficiente de atrito (μ) é o principal resultado do ensaio de acordo com a norma ISO 8295.
O coeficiente de atrito é calculado como o quociente entre a força de tração medida no carrinho e a força de contacto do carrinho devido ao seu próprio peso. A fórmula de cálculo é a seguinte:
- Coeficiente de atrito estático: μS = Fs/FP
- Coeficiente de atrito dinâmico: μD = FD/FP
em que FS e FD são a força de atrito estática e dinâmica (em newtons), respetivamente, e FP é a força normal exercida pela massa do escorrega, expressa em newtons (= 1,96 N).
A ISO 8295 e a ASTM D1894 são normas internacionais para a determinação de coeficientes de atrito dos filmes plástico. As normas diferenciam, entre outras coisas, o tamanho e o peso do trenó, bem como o material com que o trenó deve ser coberto ou revestido. O tamanho dos corpos de prova também é diferente. Ao contrário da ASTM D1894, a ISO 8295 estipula a utilização de uma mola para o ensaio.