DIN 54514-2008 Testing of paper and board - Determination of the initial wet web strength by tensile test《纸和纸板的测试 用拉伸试验测定初始湿纸幅强度》.pdf

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1、August 2008DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINNormenausschuss Papier und Pappe (NPa) im DINPreisgruppe 8DIN 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

2、85.060!$NSo“1434876www.din.deDDIN 54514Prfung von Papier und Pappe Bestimmung der initialen Nassfestigkeit (Initial Wet Web Strength) durchzugfrmige BelastungTesting of paper and board Determination of the initial wet web strength by tensile testEssai des papiers et cartons Dtermination de “initial

3、wet web strength“ avec tractionAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 12 SeitenDIN 54514:2008-08 2 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-04-26 GA Physikalisch-technologische Prfverfahren fr Papier und Pappe“ erarbeitet. 1 Anwendungsbere

4、ich Diese Norm legt ein Verfahren zur Bestimmung der breitenbezogenen Bruchkraft und der Bruchdehnung sowie des Arbeitsaufnahmevermgens bei Zugbelastung von initial feuchtem Papier und Pappe fest. Dabei wird ein Prfgert verwendet, das mit konstanter Dehngeschwindigkeit arbeitet. Weiterhin werden Ver

5、fahren beschrieben, mit denen der Bruchkraftindex, der Arbeitsaufnahmevermgen-Index und der Elastizittsmodul berechnet werden knnen. Dieses Verfahren ist auf alle Papiere und alle Pappe-Sorten anwendbar, eingeschlossen Papiere mit hoher Bruchdehnung. Es ist auch auf die Komponenten von Wellpappe anw

6、endbar, jedoch nicht auf Wellpappe. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente 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 Dokumen

7、ts (einschlielich aller nderungen). DIN 51220, Werkstoffprfmaschinen Allgemeines zu Anforderungen an Werkstoffprfmaschinen und zu deren Prfung und Kalibrierung E DIN EN ISO 287, Papier und Pappe Bestimmung des Feuchtegehaltes eines Lieferpostens Wrmeschrankverfahren DIN EN ISO 536, Papier und Pappe

8、Bestimmung der flchenbezogenen Masse DIN ISO 1924-3:2007-06, Papier und Pappe Bestimmung von Eigenschaften bei zugfrmiger Belastung Teil 3: Verfahren mit konstanter Dehngeschwindigkeit (100 mm/min) DIN EN ISO 5269-2, Faserstoffe Laborblattbildung fr physikalische Prfungen Teil 2: Rapid-Kthen-Verfahr

9、en DIN EN ISO 7500-1:2004-11, Metallische Werkstoffe Prfung von statischen einachsigen Prfmaschinen Teil 1: Zug- und Druckprfmaschinen Prfung und Kalibrierung der Kraftmesseinrichtung DIN EN ISO 9513:2003-05, Metallische Werkstoffe Kalibrierung von Lngennderungs-Messeinrichtungen fr die Prfung mit e

10、inachsiger Beanspruchung; (Deutsche Fassung EN ISO 9513:2002) DIN 54514:2008-08 3 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 breitenbezogene Bruchkraft maximale Zugkraft je Breiteneinheit des Materials, der Papier und Pappe unter den in der Versuchsanordnung fest

11、gelegten Bedingungen widerstehen, bevor sie reien DIN ISO 1924-3:2007-06 3.2 Bruchkraftindex breitenbezogene Bruchkraft dividiert durch die flchenbezogene Masse DIN ISO 1924-3:2007-06 3.3 Dehnung Vergrern der Lnge einer Probe DIN ISO 1924-3:2007-06 3.4 Arbeitsaufnahmevermgen Betrag der Energie je Fl

12、cheneinheit einer Probe (Prflnge Breite), beim Dehnen auf maximale Zugkraft DIN ISO 1924-3:2007-06 3.5 Arbeitsaufnahmevermgen-Index Arbeitsaufnahmevermgen dividiert durch die flchenbezogene Masse. DIN ISO 1924-3:2007-06 3.6 Elastizittsmodul Zugsteifigkeit dividiert durch die Dicke DIN ISO 1924-3:200

13、7-06 4 Kurzbeschreibung Ein initial nasser Prfstreifen mit vorgegebenen Maen wird bis zum Bruch gedehnt. Dies geschieht mit Hilfe eines vertikalen Zugprfgertes, das mit konstanter Dehngeschwindigkeit arbeitet und dabei sowohl Zugkraft als auch Dehnung kontinuierlich misst und registriert. Zustzlich

14、wird fr jeden Probestreifen die mittlere flchenbezogene Masse nach DIN EN ISO 536 bestimmt. Damit knnen alle unter Abschnitt 3 genannten Kenngren bestimmt werden. DIN 54514:2008-08 4 5 Hilfsstoffe 5.1 Lschpapier 5.2 Filtrierpapier 6 Gerte 6.1 Zugprfgert 6.1.1 Allgemeines Das Zugprfgert muss den Anfo

15、rderungen nach DIN ISO 1924-3:2007-06, 5.1 und 5.2, sowie der DIN 51220 entsprechen. Die Dehnungsmessung erfolgt ber die Messung des Traversenweges. 6.1.2 Messgenauigkeit Die Dehngeschwindigkeit darf eine Grenzabweichung von 1% haben. Die Positionier-Wiederholgenauigkeit muss 5 m betragen. Die Kraft

16、messeinrichtung muss der Klasse 1 nach DIN EN ISO 7500-1:2004-11 ab 0,4 N entsprechen. Der Kraftaufnehmer muss fr die geringen zu erwartenden Krfte geeignet sein. Die Lngennderungs-Messeinrichtung muss der Klasse 1 nach DIN EN ISO 9513:2003-05 entsprechen. ANMERKUNG Der Referenz-Wegaufnehmer muss be

17、r eine mechanisch feste Verbindung an den Probenhalter angekoppelt werden. DIN 54514:2008-08 5 6.1.3 Einspannklemme Um den Prfstreifen zu halten werden zwei Einspannklemmen bentigt. Jede Einspannklemme muss so gebaut sein, dass sie den Prfstreifen schlupffrei ber die gesamte Streifenbreite greift, d

18、ie Klemmung nicht unmittelbar ber und unter der freien Einspannlnge erfolgt (siehe Bild 1) und die Einspannkrfte ber eine 90-Umlenkung auf einer geriffelten Rolle so verteilt werden, dass kein Wasser aus der Klemmstelle in die freie Messstrecke gedrckt wird. Bild 1 Prinzipskizze der Einspannklemmen

19、6.2 Schneidvorrichtung zum Beschneiden der Proben auf die geforderten Mae (siehe 8.1), gegebenenfalls zustzliche Hilfsschablone, vorzugsweise mit Griff- und Hand-Rollmesser zum Proben-vorschnitt. 6.3 Presse, mit der, zum Einstellen verschiedener Feuchtegehalte, ein gleichfrmiger Druck auf die gesamt

20、e Flche eines Probestreifens ausgebt werden kann. 6.4 Waage mit einer Fehlergrenze von 0,05 % bezogen auf die zu bestimmende Masse. 6.5 Wrmeschrank zur Bestimmung des Feuchtegehaltes der Probestreifen nach E DIN EN ISO 287. DIN 54514:2008-08 6 7 Probe 7.1 Probenahme 7.1.1 Maschinell hergestelltes Pa

21、pier Aus einer Maschine entnommene Papier- oder Pappeproben werden als Einzelprobe oder im Stapel auf ein handhabbares Ma vorgeschnitten. Randbereiche werden dadurch entfernt. Um ein Austrocknen zu verhindern mssen die Proben bis zur Weiterbearbeitung zwischen Folien gelegt werden. 7.2 Laborbltter A

22、ngelehnt an DIN EN ISO 5269-2 werden Laborbltter mit einer mittleren flchenbezogenen Masse von (100 5) g/m2lutro mit einem Rapid-Kthen Blattbildner hergestellt. Zur Abnahme vom Blattbildungssieb werden die Bltter mit einer stabilen Folie bedeckt, einmal mit einer Gautschrolle nach DIN EN ISO 5269-2

23、ohne zustzlichen Druck berrollt und entweder abgeschlagen oder mit der Folie vom Sieb abgezogen. Bis zur Weiterbearbeitung mssen die Proben mit einer weiteren Folie bedeckt werden, um ein Austrocknen zu verhindern. ANMERKUNG Die Lagerung der abgedeckten, noch nassen Prfbltter kann ber mehrere Stunde

24、n im Khlschrank erfolgen. Dies dient der Vergleichmigung der Feuchte und der Konstanz der Prfung. 7.3 Probenvorbereitung 7.3.1 Prfstreifen Prfstreifen mssen aus den Einzelbogen oder den Prfblttern mit einer Breite von 20 mm 1 % und sauber geschnittenen, unbeschdigten, parallel zueinander verlaufende

25、n Kanten hergestellt sein. Die Abweichung von der Parallelitt darf nicht mehr als 1 % betragen. Die Streifenlnge ist einheitlich so zu whlen, dass die Probe in die Einspannklemmen eingespannt werden kann, ohne den relevanten Prfbereich durch Berhrung zu beschdigen. Streifen, die nicht unmittelbar we

26、iter verarbeitet werden knnen, mssen zwischen Folien gelagert werden. ANMERKUNG Fr den Zuschnitt der Prfstreifen hat sich die Verwendung eines fix positionierbaren Rollmessers bewhrt (siehe Bild 2). Der auf einer Folie liegende Einzelbogen wird durch einseitiges Auflegen von Lschpapier oder Filtrier

27、karton und leichtes berrollen auf einen Feuchtegehalt von 60 % bis 70 % gebracht. Anschlieend wird der Bogen auf eine handelsbliche Schneidunterlage bertragen. Aufgrund des Feuchtegehalts klebt der Bogen an der Unterlage und verrutscht nicht beim Schneidvorgang. Fr die Bestimmung der tatschlichen fl

28、chenbezogenen Masse mssen die Streifenabmessungen bekannt sein. Es empfiehlt sich daher, die Probe zuerst mittels Schablone unter Verwendung eines Rollmessers an zwei Seiten zu beschneiden und anschlieend den Streifenzuschnitt durchzufhren. Alternativ ist ein Streifenzuschnitt an einer Schlagschere

29、zwischen zwei Gautschkartons mglich. Dabei ist darauf zu achten, dass an keiner Stelle Druck auf das Probeblatt ausgebt wird, der zu partiellen Vernderungen fhren knnte. DIN 54514:2008-08 7 Bild 2 Positionierung der Einzelbogen zur Erzeugung von Prfstreifen 7.3.2 Vorbehandlung der Prfstreifen Soll n

30、ur ein bestimmter Feuchtegehalt betrachtet werden, der dem des gewonnenen Prfstreifens entspricht, ist keine weitere Vorbehandlung erforderlich. Andernfalls werden jeweils fnf Prfstreifen zwischen trockene Lschbltter oder Filtrierkarton gelegt und mittels einer Presse auf den gewnschten Feuchtegehal

31、t eingestellt. Eine thermische Trocknung ist nicht zulssig. Fr die Betrachtung von Eigenschaftsvernderungen ber einen Feuchtegehaltsbereich mssen mindestens vier voneinander deutlich verschiedene Feuchtegehalte eingestellt werden. ANMERKUNG Es haben sich Feuchtegehalte von 45 %, 50 %, 55 % und 60 %

32、als praxisrelevant erwiesen. Die Verweilzeit in der Presse ist abhngig vom einzustellenden Feuchtegehalt und vom eingesetzten Faserstoff. Um Feuchtegehalte 0,05 N aufgebracht wird. Es ist darauf zu achten, dass beide Einspannklemmen den Streifen jeweils gleichmig ber die Probenbreite fixieren. Die P

33、rfung wird bis zum Bruch des Prfstreifens durchgefhrt. Der Kraft-Dehnungsverlauf wird ber den gesamten Bereich zur nachtrglichen Bestimmung von Kenngren registriert. Die eigentliche Messung beginnt mit dem Erreichen einer Vorkraft von 0,05 N, um gleiche Bedingungen fr alle Messungen sicherzustellen.

34、 Jeder gemessene Streifen wird entnommen, im Wrmeschrank getrocknet und die otro Masse bestimmt. Daraus wird der tatschliche Feuchtegehalt jedes Probestreifens bei der Messung bestimmt. Fr Messungen bei vier unterschiedlichen Feuchtegehalten sind jeweils mindestens fnf gltige Prfungen durchzufhren.

35、Fr die Auswertung werden die Einzelwerte gegen die Feuchtegehalte aufgetragen und der Verlauf mittels einer exponentiellen Ausgleichsfunktion beschrieben. Fr Messungen bei einem konstanten Feuchtegehalt sind jeweils mindestens zehn gltige Prfungen durchzufhren. 8.2.2 Ungltige Messungen Prfungen, bei

36、 denen der Probestreifen unmittelbar an der Klemmstelle, d. h. in einem Abstand von 5 mm reit, sind zu verwerfen. Bei Verwendung einer Ausgleichsfunktion sind Messpunkte, die auerhalb eines Bereiches von 5 %, bezogen auf den feuchtesten Streifen liegen, zu verwerfen. Wenn bei mehr als 30 % der an ei

37、nem Tag durchgefhrten Messungen die Pobestreifen in einem Abstand von 5 mm von der Klemmstelle reien, ist das Gert zu berprfen und gegebenenfalls in Ordnung zu bringen. ANMERKUNG Der tatschliche Dehnungsnullpunkt kann aufgrund des schwierigen Probenhandlings in der Regel nicht unmittelbar gemessen w

38、erden. Fr eine nherungsweise Bestimmung wird daher empfohlen, den letzten geraden Teil der Kurve mit einer Hilfsgeraden soweit in Richtung des Koordinatenursprungs zu verlngern, bis er die Dehnungsachse schneidet. Der Schnittpunkt der Hilfsgeraden mit der Dehnungsachse ist der tatschliche Dehnungsnu

39、llpunkt (siehe Bild 3). DIN 54514:2008-08 9 Bild 3 Bestimmung des tatschlichen Dehnungsnullpunktes 9 Angabe der Ergebnisse 9.1 Allgemeines Bei Prfstreifen aus maschinell hergestellten (orientierten) Papieren oder Pappen sind die Ergebnisse fr die Orientierungsrichtungen getrennt nach Maschinenlaufri

40、chtung (MD) und Querrichtung (CD) zu berechnen und anzugeben. DIN 54514:2008-08 10 9.2 Formelzeichen Die in den Gleichungen verwendeten Formelzeichen bedeuten: w flchenbezogene Masse der Probe in g/m; t Dicke des Prfstreifens; TmaxF maximale Bruchkraft in N; b Anfangsbreite des Prfstreifens in mm; l

41、 Anfangsprflnge der Messstreifen in mm; lofreie Einspannlnge in mm; m trockene Masse des Prfstreifens in g; bTbreitenbezogene Bruchkraft der initialen Nassfestigkeit in N/m; wTBruchkraftindex der initialen Nassfestigkeit in N m/g; maxmaximale Bruchdehnung in %; TU Flche unterhalb der Kraft-Dehnungs-

42、Kurve bis zum Punkt der maximalen Zugkraft in J; bTW Arbeitsaufnahmevermgen in J/m2; WT W Arbeitsaufnahmevermgen-Index in J/g; E*vereinfachter Elastizittsmodul in N/mm in einem bestimmten Bereich der Kraft-Dehnungskurve von i bis j; Fij/LijSteigung der Kraft-Dehnungskurve in einem bestimmten Bereich

43、 von i bis j. 9.3 Breitenbezogene Bruchkraft Die breitenbezogene Bruchkraft des Prfstreifens, bT, angegeben in N/m, wird nach folgender Gleichung berechnet: 3TmaxbT10=bF (1) Die breitenbezogene Bruchkraft ist auf zwei Stellen anzugeben. DIN 54514:2008-08 11 9.4 Bruchkraftindex Der Bruchkraftindex wT

44、, angegeben in N m/g, wird nach Gleichung (2) berechnet: 3TmaxbTwT10=mlFw (2) Der Bruchkraftindex ist auf drei Stellen genau anzugeben. 9.5 Bruchdehnung Die maximale Bruchdehnung maxwird direkt in Prozent angegeben. Falls sie in Millimetern gemessen wird, ist die Bruchdehnung in Prozent der freien E

45、inspannlnge zu berechnen und auf eine Dezimalstelle genau anzugeben. 9.6 Arbeitsaufnahmevermgen Das Arbeitsaufnahmevermgen bTW , angegeben in J/m, wird fr jeden Prfstreifen aus der Flche unterhalb der Kraft-Dehnungs-Kurve bis zum Punkt der maximalen Zugkraft bestimmt, siehe Gleichung (3). 6TbT10=lbU

46、W (3) Das Arbeitsaufnahmevermgen ist auf zwei Stellen genau anzugeben. 9.7 Arbeitsaufnahmevermgen-Index Der Arbeitsaufnahmevermgen-Index WTW , angegeben in J/g, wird fr jeden Prfstreifen nach Gleichung (4) berechnet: mUwWWTbTWT= (4) 9.8 Elastizittsmodul Der vereinfachte Elastizittsmodul E* , angegeb

47、en in N/mm, wird nach Gleichung (5) berechnet: blllFEooij*=(5) Da die Dicke eines feuchten Blattes nicht zerstrungsfrei zu bestimmen ist, wird diese als annhernd konstant angenommen und es wird nur ein vereinfachter Elastizittsmodul bestimmt. Der Elastizittsmodul ist auf zwei Stellen genau anzugeben

48、. DIN 54514:2008-08 12 10 Prfbericht Der Prfbericht muss folgende Angaben enthalten: a) Hinweis auf diese Norm; b) genaue Beschreibung der Proben; c) Ort und Datum der Prfung, sowie Prfer; d) Mae, d. h. Breite und Lnge der verwendeten Prfstreifen; e) Masse jedes Probestreifens direkt vor der Prfung und otro; f) Dehnungsgeschwindigkeit; g) Anzahl der Prfstreifen und der gltigen Messungen; h) breitenbezogene Bruchkraft bTjedes Prfstreifens fr die geprften Hauptrichtungen; i) Bruchdehnung fr jeden Prfstreifen; j) Arbeitsaufnahmevermgen fr jeden Prfstreifen (fal