DIN 53123-1-2005 Testing of paper and board - Determination of the bending stiffness - Part 1 Length of natural frequency method《纸和纸板的试验 测定抗弯刚度 第1部分 固有频率长度法》.pdf

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1、April 2005DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialpr fung (NMP) im DINNormenausschuss Papier und Pappe (NPa) im DINPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.

2、ICS 85.060Bi 9609821www.din.deXDIN 53123-1Pr fung von Papier und Pappe Bestimmung der Biegesteifigkeit Teil 1: Resonanzl ngenVerfahrenTesting of paper and board Determination of the bending stiffness Part 1: Length of natural frequency methodEssai des papiers et cartons Dtermination de la rigidit la

3、 flexion Partie 1: Mthode par la frquence propre de longueurAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz f rDIN 531231:197801www.beuth.deGesamtumfang 8 SeitenB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 53123-1:2005-042VorwortDiese Norm wurde vom NM

4、P 426/NPa Physikalisch-technologische Prfverfahren fr Papier und Pappeerarbeitet.nderungenGegenber DIN 53123-1:1978-01 wurden folgende nderungen vorgenommen:a) die Norm wurde redaktionell berarbeitet;b) normative Verweisungen aktualisiert.Frhere AusgabenDIN 53123-1: 1978-011 AnwendungsbereichDie Bie

5、gesteifigkeit nach dieser Norm trgt die Einheit einer Arbeit und kennzeichnet den Widerstand, denPapier1)und Pappe1)einer Wechselbiegung im quasielastischen Bereich, d. h. im annhernd linearen Teildes Spannungs-Dehnungs-Diagramms, entgegensetzt.Diese Norm beschreibt das Resonanzlngen-Verfahren. Sie

6、ist anwendbar fr einen groen Bereich vonPapieren und Pappen, sollte jedoch nicht angewendet werden fr Papiere mit einer flchenbezogenenMasse g 40 g/m und fr Wellpappen.Das Verfahren ist nur bedingt anwendbar fr mehrschichtige Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung.2 Normative VerweisungenDie

7、folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datiertenVerweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzteAusgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen).DIN 6730:2003-08, Papier und Pap

8、pe BegriffeDIN 6735:2004-02, Papier, Pappe und Faserstoffe bersicht von BegriffenDIN EN ISO 186, Papier und Pappe Probenahme zur Bestimmung der DurchschnittsqualittDIN EN ISO 536, Papier und Pappe Bestimmung der flchenbezogenen MasseDIN EN 20187, Papier, Pappe und Zellstoff Normalklima fr die Vorbeh

9、andlung und Prfung und Verfahrenzur berwachung des Klimas und der Probenvorbehandlung1) Begriffe Papier und Pappe nach DIN 6735:2004-02.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 53123-1:2005-0433 BegriffeFr die Anwendung dieser Norm gelten die folgenden Begriffe.3.1Bieg

10、esteifigkeitSdie dynamische Biegesteifigkeit (d. h. das Produkt aus Elastizittsmodul E und axialem Flchentrgheits-moment I bezogen auf die Probenbreite b)bIESGd7G3d3.2Resonanzlngeldie Resonanzlnge l einer lotrecht stehenden, am unteren Ende eingespannten Probe ist diejenige freieLnge, bei der am obe

11、ren Probenende bei bestimmter Schwingfrequenz die Auslenkung ein Maximumerreicht (siehe Bild 1)ANMERKUNG Der Resonanzzustand ist nicht nur an der maximalen Auslenkung des oberen Probenendes erkennbar,sondern auch an der Phasenverschiebung der Probenschwingung gegenber der Klemmenschwingung um derSch

12、wingdauer.4 Proben4.1 ProbenahmeDie Probenahme erfolgt nach DIN EN ISO 186. Die Proben mssen frei von Falten, Knicken, Knitterstellen,Lchern, Wasserzeichen und anderen Unregelmigkeiten sein, ausgenommen sind Papiere mitdurchgehendem Wasserzeichen. Sie drfen in keiner Richtung eine Wlbungstendenz zei

13、gen. Es drfen nurProben mit sauberen Schnittkanten verwendet werden.4.2 Anzahl der ProbenAus den Probestcken sind mindestens je zehn Proben, jeweils aus einem anderen Probestck, lngs undquer zur Maschinenrichtung2)zu prfen.4.3 MaeDie Breite der Proben muss 15 mm bis 25 mm betragen, wobei die Breite

14、ber die Probenlnge um nichtmehr als Gb1 0,1 mm schwanken darf.Die Lnge der Proben muss bei Papier mit einer flchenbezogenen Masse Ga3 225 g/m2etwa 150 mm, beiPappe etwa 300 mm betragen.ANMERKUNG Ein Vorversuch lsst erkennen, ob damit eine sichere Versuchsdurchfhrung gelingt oder obSonderverhltnisse

15、andere Probenlngen ntig machen.2) Begriff Maschinenrichtung nach DIN 6730:2003-08.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 53123-1:2005-0445 ProbenvorbehandlungDie Proben werden nach DIN EN ISO 20187 vorbehandelt.Dabei gilt die Massekonstanz als erreicht, wenn sich die

16、 Masse der Proben zwischen zwei Wgungen imAbstand von mindestens 3 h bei Papierproben oder im Abstand von mindestens 6 h bei Proben aus Pappe um nicht mehr als 0,5 % verndert.6 GertDas Prfgert3)(Prinzipdarstellung, siehe Bild 1) muss folgenden Anforderungen entsprechen:Die Schwingklemme (1) darf die

17、 Probe (5) nur so fest halten, dass einerseits die Probe ohne berdehnt zuwerden, mithilfe der Zugklemme (2) durch die Schwingklemme hindurchgezogen werden kann, andererseitsdie Schwingbewegung spielfrei bertragen wird. Kleine nderungen des Schwingklemmendruckes drfenkeine Messwertabweichungen zur Fo

18、lge haben.Bei der feinfhligen Abwrtsbewegung der Zugklemme muss die jeweilige freie Lnge l der Probe gutablesbar sein, und zwar aufGbe 0,25 mm fr Resonanzlngen unter 50 mm undGbe 0,5 % fr Resonanzlngen ber 50 mm.Zur sicheren Erfassung der Resonanz knnen optische Vergrerungseinrichtungen und eine str

19、obo-skopische Beleuchtung des Probenendes in richtiger Phasenlage zur Erregerschwingung verwendet werden.Die Klemmenfrequenz muss (25 Gb1 0,1) Hz, die Schwingamplitude der Klemme darf hchstens 0,2 mmbetragen. Der Abrundungsradius der beiden Schwingklemmenkanten, die die Probeneinspannlngebegrenzen,

20、sollte kleiner als 0,1 mm sein.Die berprfung des Gertes ist mit einem Stahlband3)von 20 mm Breite und 0,2 mm Dicke als Prfstreifenmglich. Der Mittelwert aus zehn Messungen muss die auf dem Streifen vermerkte Resonanzlnge aufGb1 0,5 mm ergeben.3) ber Bezugsquellen gibt Auskunft: Normenausschuss Mater

21、ialprfung (NMP) im DIN Deutsches Institut frNormung e. V., 10772 Berlin.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 53123-1:2005-045Legende1 Schwingklemme2 Zugklemme3Skale4 Feder der Schwingklemme5 ProbeBild 1 Prinzipdarstellung der Prfanordnung mit Probe7 PrfklimaDie Prf

22、ung wird in dem nach Abschnitt 5 gewhlten Normalklima durchgefhrt. Wegen des oft erheblichenEinflusses auf die Biegesteifigkeit sind die Klimabedingungen auch auf dem Arbeitstisch und an denGerteklemmen genau einzuhalten (Tischventilator).B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand

23、2005-05DIN 53123-1:2005-0468 Durchfhrung8.1 AllgemeinesDie Prfung kann entweder nach Verfahren A oder nach Verfahren B durchgefhrt werden. Bei der Wahl desVerfahrens ist Folgendes zu beachten:Gbe Verfahren A ist das genauere; zudem erlaubt es die Berechnung des Variationskoeffizienten derBiegesteifi

24、gkeit. Es erfordert aber einen hheren Zeitaufwand fr Durchfhrung und Berechnung alsVerfahren B;Gbe Verfahren B liefert zwar in den meisten Fllen Ergebnisse, die sich um weniger als 1 % von den nachVerfahren A ermittelten unterscheiden, doch knnen grere Abweichungen auftreten, wenn dieflchenbezogene

25、Masse g oder die Resonanzlnge der Proben stark streuen.8.2 VorprfungGegebenenfalls wird durch eine Vorprfung festgestellt, welche Einspannlnge jeweils zu Beginn einerPrfung vorhanden sein muss, um beim Durchziehen der Probe durch die Schwingklemme sicher dieResonanzlnge festzustellen. Nach dem Ergeb

26、nis dieser Vorprfung wird die erforderliche Probenlngebemessen. Die Vorprfung wird nach 8.3.2 und 8.3.3 durchgefhrt.8.3 Verfahren A8.3.1 Fr jede Probe wird die flchenbezogene Masse g nach DIN EN ISO 536 bestimmt.ANMERKUNG Es empfiehlt sich, den Zahlenwert fr g sowie eine Probennummer auf dem unteren

27、 Ende der Probe zunotieren.Bei stark schwankendem Wert von g ist es gegebenenfalls ratsam, im Resonanzzustand die Probe unmittelbar an derOberkante der Schwingklemme sorgfltig abzuschneiden und an dem abgeschnittenen Probenrest die flchenbezogeneMasse g zu bestimmen.8.3.2 Die Probe wird in das Prfge

28、rt eingespannt. Vor Beginn der Prfung ist zu berprfen, ob bei derfreien Lnge Null (d. h. bei bndigem Abschlieen der Probenoberkante mit der Oberkante der Schwing-klemme) die Anzeige auf der Skale (3) ebenfalls null ist (siehe Bild 1).8.3.3 Resonanz ist erreicht, wenn die freie Lnge l der Probe eine

29、maximale Auslenkung a aufweist (undz. B. ein stroboskopischer Lichtstreifen am weitesten seitwrts ausgewandert ist). Der Resonanzzustandzeichnet sich auerdem dadurch aus, dass die vorher nur unscharf und verwischt erscheinenden Einzelheitender Kante der Probe nunmehr deutlich und klar sichtbar sind.

30、Ist die Resonanz erreicht, wird die freie Lnge, die dann gleich der Resonanzlnge l ist, auf der Skaleabgelesen. Nach Ablesen der Resonanzlnge l wird bei vorsichtigem Weiterziehen der Probe rasch derResonanzbereich verlassen und dadurch wird eine Besttigung fr richtiges Ablesen erhalten.B55EB1B3E14C2

31、2109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 53123-1:2005-0478.3.4 Fr jede Probe wird die Biegesteifigkeit S in N mm nach folgender Zahlenwertgleichung berechnet4).100100204glS Gd7Gf7Gf8Gf6Ge7Ge8Ge6Gd7G3d (1)Dabei istl die Resonanzlnge in mm;g die flchenbezogene Masse in g/m2.Aus den E

32、rgebnissen getrennt fr Proben, lngs und quer zur Maschinenrichtung werden der arith-metische Mittelwert und der Variationskoeffizient berechnet.8.4 Verfahren B8.4.1 Die flchenbezogene Masse g wird entweder am Probebogen nach DIN EN ISO 536 oder aus derdurch Wgen aller Proben ermittelten Masse berech

33、net.8.4.2 Der Versuch wird nach 8.3.2 und 8.3.3 durchgefhrt.8.4.3 Aus den gemessenen Resonanzlngen l wird getrennt fr Proben lngs und quer zurMaschinenrichtung der arithmetische Mittelwert berechnet.4) Fr die Eigenfrequenz f eines einseitig eingespannten Stabes mit rechteckigem Querschnitt gilt:G72E

34、cldf Gd7G70Gd7Gd7G3d232122Dabei istd die Dicke, in mm;l die freie Lnge, in mm;E das Elastizittsmodul, in N/m m2;G72 die Dichte, in g/cm;c die Konstante fr die Grundschwingung = 1,875.Setzt man fr G72 d die flchenbezogene Masse g und fr 123ddas auf die Probenbreite bezogene axiale Flchen-trgheitsmome

35、nt bI, so ergibt sich243,18 flgbIES Gd7Gd7Gd7G3dGd7G3dFr f = 25 Hz ergibt sich dann die Gleichung (1).B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05DIN 53123-1:2005-048Die Biegesteifigkeit S wird nach der Zahlenwertgleichung in 8.3.4 berechnet5).9 PrfberichtDer Prfbericht muss

36、sich auf diese Norm beziehen und folgende Angaben enthalten:a) Art und Kennzeichnung des geprften Erzeugnisses;b) Anzahl der Proben;c) Probenbreite;d) Vorbehandlung der Proben;e) Gewhltes Normalklima;f) Angewandtes Prfverfahren A oder B;g) Verwandte Klemmenart und angewandter Klemmendruck6);h) Reson

37、anzlnge l, in mm (getrennt fr Proben lngs und quer zur Maschinenrichtung);i) flchenbezogene Masse g, in g/m2(getrennt fr Proben lngs und quer zur Maschinenrichtung);j) Biegesteifigkeit S, in N mm (getrennt fr Proben lngs und quer zur Maschinenrichtung) arithmetischer Mittelwert Standardabweichung un

38、d Variationskoeffizientjeweils fr die Resonanzlnge und die Biegesteifigkeit;k) Abweichungen von dieser Norm;l) Prfdatum.5) Bei Anwendung des Verfahrens B liee sich der Variationskoeffizient vSin % fr die Biegesteifigkeit nherungsweisenach folgender Gleichung berechnen:glglvvkvvv Gd7Gd7G2bG2bG3d 8162

39、2SDabei istvlder Variationskoeffizient der Resonanzlnge l, in %;vgder Variationskoeffizient der flchenbezogenen Masse g, in %;k der Korrelationskoeffizient fr den Zusammenhang von l und mg;vlund vgknnen beim Versuch bestimmt werden.k liegt zwischen 1 und + 1, ist im brigen aber unbekannt. Nach den vorliegenden Erfahrungen ist vSin ersterNherung gleich dem Vielfachen von vl.6) Als geeignete Klemmendrcke werden empfohlen:a) fr die leichte Klemme: 0,6 N/cm2;b) fr die schwere Klemme: 16 N/cm2.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09CCBB7EF8BD9NormCD - Stand 2005-05