DIN 53107-2016 Testing of paper and board - Determination of the smoothness by the Bekk method《纸和纸板的试验 Bekk法测定平滑度》.pdf

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1、Mai 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 9DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 85.060!%RVm“2475174www.din.deDIN 53107Prfung von Papier und Pappe Bestimmung der Gltte na

2、ch BekkTesting of paper and board Determination of the smoothness by the Bekk methodEssai des papiers et cartons Dtermination du liss daprs la mthode BekkAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 53107:200312www.beuth.deGesamtumfang 13 SeitenDDIN-Normenausschuss Papi

3、er, Pappe und Faserstoff (NPa)DIN 53107:2016-05 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich . 5 2 Normative Verweisungen . 5 3 Begriffe 5 4 Proben . 6 4.1 Probenahme 6 4.2 Anzahl 6 5 Vorbehandlung der Proben . 6 6 Gert . 6 6.1 Allgemeines . 6 6.2 Aufbau und Wirkungsweise . 7 6.2.1 Glas

4、platte 7 6.2.2 Druckteller . 8 6.2.3 Gummiplatte 8 6.2.4 Vakuumbehlter 8 6.2.5 Druckmessgert . 10 6.2.6 Zeitmessgert 10 6.3 berprfung und Wartung des Gertes 10 6.3.1 Glasplatte 10 6.3.2 Gummiplatte 10 6.3.3 Anpresskraft 10 6.3.4 Durchgesaugtes Luftvolumen . 11 6.3.5 Dichtheit des Gertes . 12 6.3.6 D

5、urchlssigkeit der Verbindungsleitungen . 12 7 Durchfhrung 12 8 Auswertung 13 9 Prfbericht . 13 DIN 53107:2016-05 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 074-02-03 AA Physikalisch-technische Prfverfahren fr Papier und Pappe“ im DIN-Normenausschuss Papier, Pappe und Faserstoff (NPa) er

6、arbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN und/oder DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 53107:2003-12 wurden folgende nderungen vorgenom

7、men: a) der Anwendungsbereich wurde ergnzt; b) die Bezeichnung nach Verfahren A, B oder C wurde gestrichen; c) der Abschnitt 7 wurde grundlegend berarbeitet; d) die Glasplatte wurde auf eine Ausfhrung reduziert und neu bemat; e) die Abhngigkeit vom Umgebungsluftdruck wurde hinzugefgt; f) redaktionel

8、le berarbeitung und Aktualisierung. Frhere Ausgaben DIN 53107: 1975-07, 1982-05, 2000-10, 2003-12 DIN 53107:2016-05 4 Einleitung Die Gltte (bzw. Rauigkeit) ist eine wesentliche Oberflcheneigenschaft von Papieren, Pappe und Kartons, welche einen groen Einfluss auf die Bedruckbarkeit dieser Erzeugniss

9、e hat. Sie reprsentiert die Gte der Oberflchenstruktur. In der Papierindustrie gibt es eine Vielzahl von etablierten Methoden diese Eigenschaft zu ermitteln. Die Gltte nach Bekk ist eine davon und beruht auf dem Prinzip der Luftstrommessung. Dazu wird eine Probe auf eine spezifizierte Glasplatte gel

10、egt und ber eine Gummiplatte mit definiertem Druck angepresst. Anschlieend wird ein bestimmtes Luftvolumen von auen durch die Kontaktflche ber ein aufgebautes Vakuum gesaugt. Das Verfahren ist seit langer Zeit in der Praxis blich. Zuverlssige Messergebnisse und deren Reproduzier-barkeit werden jedoc

11、h nur erreicht, wenn das Gert und die Hilfsmittel in einwandfreiem Zustand sind und deren Wartung und berprfung sorgfltig durchgefhrt wird. Deshalb sind hierfr auch Einzelheiten angegeben. DIN 53107:2016-05 5 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt ein Prfverfahren zur Bestimmung der Gltte nach Bekk fes

12、t. Sie ist fr einen weiten Bereich von Papieren und Kartons anwendbar und wird besonders fr glatte Oberflchen empfohlen. Fr sehr glatte Erzeugnisse kann die Messdauer stark zunehmen. Sie sollte nicht angewendet werden bei der Prfung: a) von Proben mit einer Dicke nach DIN EN ISO 534 ber 0,6 mm; b) v

13、on porsen Papieren und Kartons, da hier das durch die Probe strmende Luftvolumen das Ergebnis verflschen kann; c) von sehr rauen Papieren und Kartons. ANMERKUNG Die Gltte nach Bekk hngt von der Form, dem Gesamtvolumen und der Verteilung der Hohlrume ab, die zwischen Papieroberflche und idealgedachte

14、r Ebene unter den festgelegten Kontaktbedingungen entstehen. Je grer die Bekk-Gltte-Zahl ist, desto hher ist die Gltte. In die Messung geht auch die Porositt des geprften Erzeugnisses ein. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werd

15、en, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 53512:2000-04, Prfung von Kautschuk und Elastomeren

16、 Bestimmung der Rckprall-Elastizitt (Schob-Pendel) DIN 53804-1, Statistische Auswertung Teil 1: Kontinuierliche Merkmale DIN 58161-1:2002-04, Prfung von Optikeinzelteilen Teil 1: Plan-Probeglser DIN EN 20187, Papier, Pappe und Zellstoff Normalklima fr die Vorbehandlung und Prfung und Verfahren zur b

17、erwachung des Klimas und der Probenvorbehandlung DIN EN ISO 534, Papier und Pappe Bestimmung der Dicke, der Dichte und des spezifischen Volumens DIN EN ISO 186, Papier und Pappe Probenahme zur Bestimmung der Durchschnittsqualitt DIN ISO 48:2009-10, Elastomere und thermoplastische Elastomere Bestimmu

18、ng der Hrte (Hrte zwischen 10 IRHD und 100 IRHD) (ISO 48:2007) DIN ISO 10110-5:2016-04, Optik und Photonik Erstellung von Zeichnungen fr optische Elemente und Systeme Teil 5 : Oberflchenformtoleranzen (ISO 10110-5:2015) 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gilt der folgende Begriff. 3.1 Gltt

19、e nach Bekk Zeit in Sekunden, die bentigt wird, um ein bestimmtes Luftvolumen aus der Umgebungsluft bei definierter Druckdifferenz zwischen einer Papieroberflche und einer ringfrmigen, nahezu vollkommen ebenen Flche radial nach innen unter festgelegten Kontaktbedingungen hindurchzusaugen DIN 53107:2

20、016-05 6 4 Proben 4.1 Probenahme Aus dem zu prfenden Erzeugnis werden Probestcke nach DIN EN ISO 186 entnommen. Die zu prfende Flche darf keine Falten, Knicke, Knitterstellen, Lcher, Wasserzeichen, Aufdrucke oder andere Unregel-migkeiten aufweisen. Die zu prfende Flche darf nicht mit den Fingern ber

21、hrt werden. 4.2 Anzahl Aus den Probestcken sind fr jede zu prfende Seite mindestens zehn Proben zu schneiden, jede aus einem anderen Probestck. Diese sollten grer als die Druckplatte sein, jedoch das Format A4 nicht berschreiten. Die Ober- bzw. Unterseite der Proben muss gekennzeichnet werden. 5 Vor

22、behandlung der Proben Die Vorbehandlung der Proben wird nach DIN EN 20187 durchgefhrt. Dabei gilt die Gewichtskonstanz als erreicht, wenn sich das Gewicht zwischen zwei Wgungen im Abstand von mindestens 3 h bei Papierproben oder im Abstand von mindestens 6 h bei Kartonproben um nicht mehr als 0,5 %

23、ndert. Es muss darauf geachtet werden, dass sich der Feuchtgehalt der Proben zum Zeitpunkt ihrer Entnahme bis zum Einbringen in das gewhlte Normalklima nicht ndert, da Klimanderungen die Gltte irreversibel verndern knnen. Insbesondere darf keine Vortrocknung erfolgen. 6 Gert 6.1 Allgemeines Das Prfg

24、ert verfgt ber eine Probeneinspannvorrichtung, mit der ber Druckteller und Gummiplatte das Probestck mit einer Flchenpressung von 100 kPa gegen die ebene Glasplatte mit einer Kontaktflche von 10 cm2gedrckt werden kann (siehe Bild 1). Legende 1 Probe 2 Druckteller 3 Gummiplatte 4 Glasplatte 5 Amboss

25、a zum Vakuumbehlter F Druckkraft Bild 1 Prfgert (Prinzipdarstellung) DIN 53107:2016-05 7 Die zentrische Bohrung (a) der polierten Glasplatte wird fr die Dauer der Messung mit einem abgegrenzten Volumen (Vakuumbehlter) verbunden, dabei wird die Zeit fr einen definierten Druckabfall gemessen (siehe Bi

26、ld 2 fr Beispiel). Legende p1Messdruck am Messbeginn (50,7 kPa) p2Messdruck am Messende (48,0 kPa) 1 Abschaltpunkt der Vakuumpumpe bei Erreichen des Vordruckes pv2 Messbeginn: Start der Zeitmessung bei Erreichen des Messdruckes p13 Messende: Stopp der Zeitmessung bei Erreichen des Messdruckes p2Bild

27、 2 Beispiel vom Druckverlauf whrend der Gltteprfung Der Vordruck pv (1) sollte so gewhlt werden, dass einerseits der Messbeginn (2) nicht stark verzgert wird und andererseits ausreichend Zeit bleibt damit sich die Strmung vor Erreichen des Messdruckes p1(2) stabilisieren kann. Ein einstellbarer Vord

28、ruck pvwre zum Anpassen an Erzeugnisse unterschiedlicher Gltte (z. B. Druckseite / Rckseite) vorteilhaft. Da beim Druckabfall p = p2 p1(Strecke von Punkt 2 zu Punkt 3 im Bild 2) die einstrmende Luftmasse konstant bleibt, ndert sich das einstrmende Luftvolumen in Abhngigkeit vom rtlichen Luftdruck un

29、d somit vom Standort des Gertes. Dies sollte durch eine entsprechende Korrektur des Messwertes oder durch einen angepassten Messablauf des Gertes (z. B. p2 = variabel) kompensiert werden. 6.2 Aufbau und Wirkungsweise 6.2.1 Glasplatte Die Glasplatte sollte der in Bild 3 dargestellten Ausfhrung entspr

30、echen. Die Oberflche der Glasplatte muss kreisfrmig, plan und poliert sein, sie darf weder Kratzer noch Sprnge aufweisen. Die Ebenheit der Messflche ist durch Auflegen eines Probeglases nach DIN 58161-1:2002-04 mit der Bezeichnung DIN 58161 50 C mit einem Passfehler nach DIN ISO 10110-5:2016-04 von

31、hchstens 3/0,09(0,22/0,1) zu prfen. Nach Auflegen des Probeglases drfen auf einem beliebigen Halbmesser hchstens 15 Interferenzstreifen gleicher Farbe auftreten. Ein in der Bohrung befindlicher Sttzzylinder soll verhindern, dass die Probe durch das angelegte Vakuum in die Bohrung gedrckt wird. Diese

32、r Metallzylinder sollte eine zentrische Bohrung von 1,5 mm bis 2,0 mm DIN 53107:2016-05 8 Durchmesser besitzen. Seine Grundflche sollte vier radiale Kanle aufweisen, durch die ungehindert Luft strmen kann. Mae in Millimeter Legende 1 Sttzzylinder Bild 3 Ausfhrung der Glasplatte Glasplatten mit einer

33、 45 Phase an der Auenkante drfen ebenso verwendet werden, allerdings muss der Auendurchmesser der Probenauflageflche stets das in Bild 3 angegebene Ma beibehalten. Dies gilt analog fr eine Phase an der Innenkante, diese sollte aber vermieden werden. 6.2.2 Druckteller Der Druckteller muss eine kreisf

34、rmige, ebene Flche von mindestens 45 mm Durchmesser haben, worauf die Gummiplatte geklebt wird und mit einer Einspannvorrichtung, in der Neigung beweglich verbunden sein, welche die Gummiplatte, mit (100 null 2) kPa parallel gegen die Glasplatte presst. 6.2.3 Gummiplatte Die Gummiplatte, deren Oberf

35、lche frei von Markierungen, Kratzern und Rissen sein muss, hat folgende Mae: Dicke: (4 null 0,2) mm (gemessen mittels Bgelmessschraube, Tasterdurchmesser etwa 8 mm); Ebenheitsabstand: t = 0,05 mm (die maximale Dickenschwankung einer Gummiplatte sollte nicht grer als 0,05 mm sein); Flche: kreisfrmig

36、mit mindestens 45 mm Durchmesser. Zurzeit knnen fr die Gummiplatte folgende Angaben ber die Eigenschaften gemacht werden1)Internationaler Gummihrtegrad (IRHD, en: International Rubber Hardness Degree ) zu messen nach DIN ISO 48:2009-10, Verfahren N: (40 null 5) IRHD, Rckprallelastizitt nach DIN 5351

37、2:2000-04: 62 %. 6.2.4 Vakuumbehlter blicherweise werden zwei Vakuumbehlter fr unterschiedliche Messbereiche verwendet, deren Volumen V, zusammen mit dem Hohlraum der Verbindungsleitung und den Schaltventilen bis zur Oberflche der Glasplatte, (380 1) ml bzw. (38 1) ml betrgt. Es knnen auch andere Be

38、hltergren Verwendung finden. 1)ber Bezugsquellen gibt Auskunft: DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP); DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Am DIN-Platz, Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin DIN 53107:2016-05 9 Tabelle 1 Mgliche Kombinationen aus Behltervolumen und Differenzdruckintervall Messberei

39、ch Bezeichnung Behlter-volumen V Messdruck Start p1Messdruck Stopp p2Differenzdruck-intervall p Einsaug-volumen Vzu= Vzu0 ml kPa kPa kPa ml 10V 380 1 -50,67 0,5 -29,33 21,34 80,0 2 V 380 1 -50,67 0,5 -48,00 2,67 10,0 0,2 V/5 380 1 -50,67 0,5 -50,14 0,53 1,99 0,05 V/10 38 1 -50,67 0,5 -48,00 2,67 1,0

40、0 0,05 V/20 19,0 0,5 -50,67 0,5 -48,00 2,67 0,50 0,05 Das in Tabelle 1 nach Gleichung (1) berechnete Einsaugvolumen Vzubezieht sich auf einen absoluten Luftdruck von pU= 1013,25 hPa (Bezugsluftdruck) und wird folgend als Vzu0bezeichnet. Das Einsaugvolumen Vzuangegeben in Milliliter ist nach der Glei

41、chung (1) zu berechnen: = 10(1) Dabei ist p das Differenzdruckintervall (p2 p1) in Kilopascal (siehe auch Bild 2); V das Behltervolumen (inklusive Hohlraum der Verbindungsleitung und der Schaltventile) in Milliliter; pUder absolute Luftdruck (Umgebungsdruck) in Hektopascal. Da das Einsaugvolumen Vzu

42、sehr stark vom Umgebungsluftdruck abhngig ist, sollte eine Kompensation vorgenommen werden, wenn der Umgebungsluftdruck um mehr als 1 % vom Bezugsluftdruck abweicht. Hierzu sind zwei Varianten angefhrt: a) Der luftdruckkorrigierte Messwert MKist nach Gleichung (2) zu berechnen: =0(2) Dabei ist M der

43、 angezeigte Messwert in Bekk-Sekunden; MKder korrigierte Messwert in Bekk-Sekunden; Vzu0das theoretische Einsaugvolumen bei Bezugsluftdruck aus Tabelle 1 in Milliliter; Vzudas nach Gleichung (1) berechnete Einsaugvolumen bei Umgebungsluftdruck in Milliliter. DIN 53107:2016-05 10 b) Die Korrektur dur

44、ch Anpassung des Differenzdruckintervalls p indem der Messdruck am Messende p2 auf den aktuell vorherrschenden Umgebungsluftdruck angeglichen wird, ist nach Gleichung (3) zu berechnen: 2=010+1(3) Dabei ist p1 der Messdruck am Messbeginn, in Kilopascal; p2 der Messdruck am Messende, in Kilopascal. 6.

45、2.5 Druckmessgert Das Druckmessgert sollte eine Genauigkeit von 0,1 kPa aufweisen. Empfohlen wird der Einsatz eines Absolutdruckmessgertes, um die Korrektur des Umgebungsluftdrucks zu erleichtern. Im Einsatz befinden sich neben Gerten moderner Bauart auch noch Gerte frherer Bauart. Letztere arbeiten

46、 mit Quecksilber als Unterdruckanzeigemedium. Aus Sicherheitsgrnden sollten diese Gerte jedoch durch quecksilberfreie Gerte ersetzt werden. 6.2.6 Zeitmessgert Die Messzeit (Gltte nach Bekk) sollte auf mindestens 1 s genau angezeigt werden. 6.3 berprfung und Wartung des Gertes 6.3.1 Glasplatte berprf

47、t werden die Durchmesser der Messflche und der Bohrung. Die zulssigen Toleranzen sind in Bild 3 angegeben. Die polierte Glasplatte des Prfgertes ist einwandfrei sauber zu halten und darf nicht mit den Fingern berhrt werden. Vor jeder Messung sind anhaftende Fasern oder Stube zu entfernen. Es wird em

48、pfohlen, bei Nichtgebrauch die Platte durch eine Kappe zu schtzen, Kratzer oder Sprnge machen sie unbrauchbar. 6.3.2 Gummiplatte Der Gummiplatte wird eine hohe Bedeutung bei dieser Prfmethode zugeschrieben. Ihre Beschaffenheit und der Zustand haben mageblichen Einfluss auf den Glttewert. Die Oberflche der Gummiplatte sollte regelmig auf Beschdigung oder anhaftende Verunreinigungen berprft werden. Sie ist einwandfrei sauber zu halten und darf nicht mit den Fingern berhrt wer