coeficiente friccionNTC 879

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA

NTC 869 2006-12-22

PLÁSTICOS. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTÁTICO Y CINÉTICO EN PELÍCULAS Y LÁMINAS PLÁSTICAS

E:

PLASTICS. TEST METHODS FOR STATIC AND KINETIC COEFFICIENTS OF FRICTION OF PLASTIC FILM AND SHEETING

CORRESPONDENCIA:

esta norma es idéntica (IDT) a la norma ASTM D1894-01.

DESCRIPTORES:

plástico; método de ensayo; lámina plástica; película plástica.

I.C.S.: 83.140.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435

Prohibida su reproducción

Primera actualización Editada 2007-01-19

PRÓLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 869 (Primera actualización) fue ratificada por el Consejo Directivo de 2006-12-22. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 92 Embalajes de plástico. 3M COLOMBIA S.A. ABOMIN LTDA. ACOPLÁSTICOS AJOVER ALPINA BIOFILM COMESTIBLES RICOS LTDA. COMPAÑÍA DE EMPAQUES COMPAÑÍA DE GALLETAS NOEL CORPLAS ENSACAR

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES FLEXO SPRING S.A. GEON ANDINA INTERNATIONAL SUPPLIES MICROPLAST MULTIDIMENSIONALES PLÁSTICOS Y BOLSAS E.U. PROPILCO

Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ABC GOTULPLAS ABOCOL S.A. ALFAN EMPAQUES FLEXIBLES S.A. ALMAGRAN ALUSUD S.A. ANDI ASOCOLPACK BAXTER LABORATORIOS BAYER S.A. BOTELLAS PET Y CIA S. EN C. CAJAS PLASTICAS S.A. CAMARA DE COMERCIO DE BOGOTÁ

CARVAJAL S.A. CENPACK CIPLAS S.A. CIPP- U. ANDES CLARIANT CLOROX DE COLOMBIA COENPLAS COMPAÑIA NACIONAL DE CHOCOLATES COMPTQ CORAMER COSALCO DIPLAST LTDA.

DISTRITEC LTDA. ECSI S.A. EMPAQUES FLEXIBLES DE COLOMBIA LTDA. ENVASAR LTDA. ENVASEP ENVASES LTDA. ESCOBAR & MARTÍNEZ ESPECIALIZADOS DE EMPAQUES BOLTEN LTDA. EXTRUCOL FEHRMANN B.C.P. FORMA PLAST FORMAPLAC LTDA * FRUGAL S.A. FUNDACIÓN PARA EL DESARROLLO INTEGRAL GRASCO S.A. INCAUCA INDUCOL INDUPLAS S.A. INDUSTRIAS ALIADAS S.A. INDUSTRIAS MAQUIN LTDA INDUSTRIAS PLÁSTICAS M.M. S.A. INDUSTRIAS PLÁSTICAS UER-S INGENIO MANUELITA INGENIO PICHICHI INTALPEL INTECO INTECPLAST LTDA. INTERPLAST JUAN CARLOS RÍOS MANUFACTURAS SADUR MAO PLÁSTICOS S.A. MATRIPLAST LTDA. MINIPACK MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO MOLD PLAST LTDA.

MONOMEROS NESTLÉ OPTIFORMAS LTDA. PANAMCO S.A. PARAPLÁSTICOS S.A. PARMALAT PELPAK S.A. PETCO S.A. PLÁSTICOS AVANZADOS DE COLOMBIA PLÁSTICOS EXTRUFLEX PLÁSTICOS RAMOS LTDA. PLÁSTICOS TRUHER S.A. PLASTILENE S.A. PLASTIVALLE LTDA. PLUS PACK LTDA. POLIEMPAK POLY TAC LTDA. PREPAC COLOMBIANA LTDA. PRODUCTORA DE ENVASES S.A. PRODUCTOS QUÍMICOS ANDINOS S.A. PROENFAR S.A. PROENPLAS LTDA. PROEXPORT PROQUINAL S.A. QUALYPLÁSTICOS REJIPLAS S.A. REPRESENTACIONES INDUSTRIALES HORACIO JARAMILLO RETYCOL SISTEMAS ESPECIALIZADOS DE EMPAQUES BOLTEN LTDA. SOLO MOLDES LTDA. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO TAPAS LA LIBERTAD TAPÓN CORONA TECNOPOR S.A. VOLCÁN S.A.

ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN


NTC 869 (Primera actualización)

CONTENIDO Página 1.

ALCANCE.....................................................................................................................1

2.

DOCUMENTOS DE REFERENCIA..............................................................................1

2.1

NORMAS ASTM ...........................................................................................................1

2.2

NORMAS ISO/DIS ........................................................................................................2

3.

TERMINOLOGÍA ..........................................................................................................2

3.1

DEFINICIONES.............................................................................................................2

3.2

DEFINICIONES DE LOS TÉRMINOS ESPECÍFICOS A ESTA NORMA ....................2

4.

SIGNIFICADO Y USO ..................................................................................................2

5.

EQUIPOS......................................................................................................................3

5.1

DESLIZADOR...............................................................................................................3

5.2

PLANO..........................................................................................................................4

5.3

TIJERAS O MÁQUINA CORTADORA.........................................................................4

5.4

CINTA ADHESIVA........................................................................................................4

5.5

CINTA ADHESIVA........................................................................................................4

5.6

MONOFILAMENTO DE NYLON ..................................................................................4

5.7

CADENA DE TRANSMISIÓN.......................................................................................4

5.8

POLEAS DE BAJA FRICCIÓN ....................................................................................4

5.9

MECANISMO DE MEDICIÓN DE FUERZA .................................................................4

5.10

BASE DE SOPORTE....................................................................................................4

5.11

DISPOSITIVO IMPULSOR O HALADOR PARA EL DESLIZADOR O EL PLANO ....5



Página 6.

PROBETAS ENSAYO..................................................................................................5

7.

PREPARACIÓN DEL EQUIPO ....................................................................................5

8.

ACONDICIONAMIENTO ..............................................................................................7

8.1

ACONDICIONAMIENTO ..............................................................................................7

8.2

CONDICIONES DE ENSAYO.......................................................................................7

9.

PROCEDIMIENTO........................................................................................................7

10.

CÁLCULOS ..................................................................................................................9

11.

REPORTE...................................................................................................................10

12.

PRECISIÓN Y DESVIACIÓN......................................................................................10

12.1

PRECISIÓN ................................................................................................................10

13.

PALABRAS CLAVE ...................................................................................................12

14.

DOCUMENTO DE REFERENCIA ..............................................................................12

TABLAS Tabla 1. Datos de precisión a 23 °C. ...................................................................................11 Tabla 2. Datos de repetibilidad a 38 °C...............................................................................11 FIGURAS Figura 1. Cinco métodos para ensamblar el aparato para determinar los coeficientes de fricción de películas plásticas....................................................................6



PLÁSTICOS. MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTÁTICO Y CINÉTICO EN PELÍCULAS Y LÁMINAS PLÁSTICAS

1.

ALCANCE

1.1 Este método de ensayo se aplica en la determinación de coeficientes de fricción cinético y estático en películas y láminas plásticas, cuando se deslizan sobre sí mismas o sobre otros materiales bajo condiciones específicas. Este procedimiento permite el uso de una placa deslizante estática con un plano móvil, o una placa deslizante móvil con un plano estático. Ambos procedimientos producen los mismos valores de coeficientes de fricción para una muestra dada. NOTA 1 Las características de fricción para las películas plásticas parcialmente enrolladas alrededor de un cilindro, véase el método de ensayo ASTM G143 el cual está a cargo subcomité ASTM G02.50.

1.2 Los datos obtenidos mediante este método son apropiados y pueden ser usados para el diseño de ingeniería. 1.2.1 Como una opción de este ensayo, los coeficientes de fricción pueden ser evaluados a temperaturas diferentes a 23 °C calentando sólo el plano, mientras que el deslizador está a temperatura ambiente. 1.3 Los valores expresados en unidades SI se consideran como normativos. Los valores en paréntesis se dan sólo como información. 1.4 Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias antes de usarse. En la Nota 7 se da una cláusula de precaución específica. NOTA 2 Este método de ensayo y la norma ISO 8295 no son equivalentes.

2.

REFERENCIAS NORMATIVAS

2.1

NORMAS ASTM

ASTM D618, Practice for Conditioning Plastics and Electrical Insulating Materials for Testing . ASTM D883, Terminology Relating to Plastics. 1 de 12



ASTM D3574, Test Method for Flexible Cellular Materials – Slab Bonded and Molded Urethane Foams.

ASTM D4000, Classification System for Specifying plastic Materials. ASTM E691, Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test Method.

ASTM G143, Test Method for Measurement of Web/Roller Friction Characteristics. 2.2

NORMAS ISO/DIS

ISO 8295, Plastics. Film and Shettings. Determination of Coefficients of Friction. 3.

TERMINOLOGÍA

3.1

DEFINICIONES

3.1.1 Fricción – n . Resistencia relativa al movimiento entre dos cuerpos en contacto. 3.1.1.1 Coeficiente de fricción. Es la relación entre la fuerza requerida para mover una superficie sobre otra y el total de la fuerza normal aplicada a esas superficies. 3.1.1.2 Coeficiente de fricción cinético. Es la relación entre la fuerza requerida para mover una superficie sobre otra y el total de la fuerza normal aplicada a esas superficies, una vez que el movimiento está en progresa. 3.1.1.3 Coeficiente de fricción estático. Es la relación entre la fuerza requerida para mover una superficie sobre otra y el total de la fuerza normal aplicada a esas superficies, en el instante en el que inicia el movimiento. 3.2

DEFINICIONES DE LOS TÉRMINOS ESPECÍFICOS A ESTA NORMA

3.2.1 Deslizamiento en películas de plástico. Lubricación de dos superficies deslizantes en contacto una con la otra. 4.

SIGNIFICADO Y USO

4.1 Las medidas de las propiedades de fricción se pueden hacer de una probeta de una lámina o de una película cuando se deslizan sobre ellas mismas o sobre otra superficie. Los coeficientes de fricción están relacionados con las propiedades deslizantes de películas plásticas que son de gran interés en aplicaciones de empaques. Estos métodos generan datos empíricos para propósitos de control en la producción de películas. Usualmente se puede establecer la correlación de los resultados de las pruebas y el desempeño real. 4.1.1 Este método incluye ensayos a temperaturas diferentes a 23 °C calentando sólo el plano mientras que el deslizador está a temperatura ambiente. 4.2 Las propiedades deslizantes son dadas por aditivos en algunas películas plásticas, por ejemplo, polietileno. Estos aditivos tienen varios grados de compatibilidad respecto a la matriz de la película. Algunos de ellos migran a la superficie lubricándola mejorando sus características deslizantes. Debido a que esa migración no es siempre uniforme en todas la 2



superficie de la película, los resultados de estas pruebas pueden ser limitados en cuanto a su reproducibilidad. 4.3 Las propiedades de fricción de láminas y películas de plástico dependen de la rata de la velocidad de movimiento entre las dos superficies. Se controlar la velocidad del equipo, es decir, que el movimiento generado por el mismo sea verificado permanentemente. 4.4 Los datos obtenidos estos procedimientos pueden ser extremadamente sensibles al envejecimiento de las películas o láminas y a las condiciones de las superficies. La acción de la migración de muchos aditivos deslizantes depende del tiempo. Por esta razón, en ocasiones no tiene sentido comparar las propiedades de fricción y deslizamiento en películas o láminas plásticas producidas a diferentes intervalos de tiempo, a menos que sea este efecto el que se desea evaluar. 4.5 Las propiedades de fricción y deslizamiento de películas y láminas plásticas se basan en mediciones de fenómenos de superficie. En productos que han sido elaborados en procesos diferentes o en máquinas diferentes con el mismo proceso, las características de la superficie dependen del equipo en las que se fabricaron o de las condiciones de proceso. Cada factor incide en la evaluación de los datos obtenidos por este método. 4.6 Los datos del coeficiente estático de fricción dependen de la velocidad de carga y fuerza de oposición que se genera entre el deslizador cargado y la plataforma debido a la variación en el tiempo antes de iniciarse el movimiento. 4.7 Se debe asegurar que la velocidad de respuesta del registrador, ya sea electrónico o mecánico, no se exceda. 4.8 Para ciertos materiales, deben haber especificaciones que requieran el uso de este método de ensayo, pero con algunas modificaciones a los procedimientos para acoplarlos a las especificaciones del material. Por lo tanto, es recomendable revisar la especificación del material antes de usar este método de ensayo. La Tabla 1 del sistema de clasificación de la norma ASTM D4000 lista los materiales estándar que existen actualmente. 5.

EQUIPOS

5.1

DESLIZADOR

Bloque metálico cuadrado de 63,5 mm de arista (2,5 pulgadas) con aproximadamente 6 mm (0,25 pulgadas) de espesor, con un orificio roscado apropiado en uno de los extremos. Cuando se va a adherir una película flexible (véase el numeral 6.2) el bloque debe envolverse en un caucho esponjoso de 63,5 mm (2,5 pulgadas) de ancho y 3,2 mm (1/8 de pulgada) de espesor. El caucho debe ser flexible y liso, y tener una densidad nominal de 0,25 g/cm 3 medida de acuerdo al método descrito en la norma ASTM D3574. La presión requerida para comprimir el caucho un 25 % debe ser 85 kPa ± 15 kPa (12,5 psi ± 2,5 psi). El caucho también deberá tener una alta histéresis cuando sea deformada. El caucho deberá ser enrollada firmemente alrededor del deslizador y mantenida en su lugar tanto en la parte superior como en la parte inferior con cinta doble faz. Cuando se va a adherir una lámina (véase el numeral 6.3), se debe utilizar cinta de doble faz para asegurar la muestra. El peso total del deslizador (envuelto con el caucho) junto con la probeta deberá ser 200 g ± 5 g. NOTA 3 Los ensayos interlaboratorio han mostrado que las propiedades físicas del soporte pueden afectar drásticamente tanto el coeficiente de fricción como el comportamiento adherencia - deslizamiento de la película.

3

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 5.2


PLANO

Lámina u hoja de madera, metal o plástico pulida de aproximadamente 150 mm x 300 mm x 1 mm (6 pulgadas x 12 pulgadas x 0,040 pulgadas). Se puede cubrir esta lámina u hoja con una pieza plana de vidrio pulido, proporcionando soporte suave para la probeta. 5.2.1 Cuando se desean hacer ensayos a temperaturas superiores a 23 °C, se deberá disponer de una unidad de calentamiento que sea capaz de mantener la temperatura deseada entre ± 2 °C sobre toda la superficie del plano. NOTA 4 Si el equipo posee un plano con un calentador, se debe mantener la temperatura deseada entre una variación de ± 2 °C con la ayuda de una cubierta.

5.3

CORTADOR O TIJERAS

Apropiados para cortar las probetas a las dimensiones deseadas. 5.4

CINTA ADHESIVA

De celofán o sensible a la presión. 5.5

CINTA ADHESIVA

De doble faz. 5.6

MONOFILAMENTO DE NYLON

Con un diámetro de 0,33 mm ± 0,05 mm (0,013 pulgadas ± 0,002 pulgadas) capaz de soportar una carga de 3,6 kg (8 lb). 5.7

CADENA DE TRANSMISIÓN

Cable metálico flexible, o su equivalente, con una rata de elasticidad no menor de 600 lb/pulgada por pulgada de longitud (40 lb/pulgada (7 000 N/m) por cada 15 pulgadas de cadena) en el rango de 50 g a 150 g de tensión. 5.8

POLEAS DE BAJA FRICCIÓN

Polea de tipo fenólico montada en una chumacera de cono, de acero endurecido en forma de horquilla metálica. También puede utilizarse una polea de tipo chumacera en forma de bola. 5.9

MECANISMO DE MEDICIÓN DE FUERZA

Mecanismo capaz de medir la fuerza de fricción hasta ± 5 % de su valor. Se puede utilizar un medidor de resorte de una máquina universal o un medidor de deformación. NOTA 5 La capacidad del medidor de resorte (véase la Figura 1 a) y b)) requerida dependerá de los rangos de valores que se van a medir. Para la mayoría de los plásticos ha resultado satisfactorio un medidor de capacidad de 500 g con subdivisiones de 10 g o más pequeños. El resorte medirá coeficientes de fricción menores o iguales a 2,5.

5.10

BASE DE SOPORTE

Es necesaria una base de soporte lisa de metal o de madera de aproximadamente 200 mm x 380 mm (8 pulgadas x 15 pulgadas) para sostener el plano. La base de soporte puede ser una caja rectangular. Si se utiliza una maquina universal para halar el plano móvil, será 4



necesario una base de soporte con suficiente fuerza estructural y rigidez para poder mantener en una posición firme tanto el cabezal móvil como el dispositivo metálico. 5.11

DISPOSITIVO IMPULSOR O HALADOR PARA EL DESLIZADOR O EL PLANO

El plano puede ser halado por un par de rodillos recubiertos de caucho de no menos de 200 mm de longitud (8 pulgadas) capaces de mantener una velocidad constante de 150 mm/min ± 30 mm/min (0,5 pie/min ± 0,1 pie/min) (véase la Figura 1 b)) en el cabezal de una máquina universal de ensayos (véase la Figura 1 d) (véase la Nota 7) o por medio de la transmisión de tornillo sin fin impulsado por un motor sincrónico (véase la Figura 1 e)). Los resultados de los ensayos han resultados satisfactorios cuando se ha aplicado una velocidad constante dada por un sistema de transmisión (véase la Figura a)). Se puede utilizar una fuente operada por energía para halar el deslizador sobre la muestra montada horizontalmente a una velocidad uniforme de 150 mm/min ± 30 mm/min (0,5 pie/min ± 0,1 pie/min). Una máquina universal con una celda de carga en el cabezal superior y con una velocidad constante en el cabezal inferior de velocidad proporciona buenos resultados (véase la Figura 1 c)). NOTA 6 En una máquina universal de ensayos con un cabezal móvil para halar el plano móvil a través de un sistema de poleas (véase la Figura 1 d)), la celda de carga con medidor de resorte u otro instrumento sensible a la carga en la máquina universal, actúa como dispositivo de medida de fuerza.

6.

PROBETAS ENSAYO

6.1 Las probetas de ensayo que se van a adherir al plano deben cortarse aproximadamente de 250 mm (10 pulgadas) en la misma dirección del sentido de máquina y 130 mm (5 pulgadas) en la dirección transversal, cuando tales direcciones de extrusión existan y sean identificables. 6.2 La probeta de película que va a ser adherida al deslizador debe cortarse como un cuadrado de 120 mm (4,5 pulgadas) aproximadamente. Una película se define como una lámina que tiene un espesor nominal igual o menor de 0,254 mm, como se indica en las definiciones de la norma ASTM D883. 6.3 Una probeta cuadrada de lámina (con un espesor nominal mayor de 0,254 mm) u otra sustancia que vaya a ser adherida al deslizador, debe cortarse de 63,5 mm (6,25 pulgadas). 6.4 Las probetas de láminas deben ser planas y sin arrugas. Los bordes de las probetas deben ser rectos y pulidos. 6.5 Se deben analizar cinco probetas por cada muestra, a menos que se especifique algo diferente. NOTA 7 Las películas y las láminas plásticas deben mostrar diferentes propiedades de fricción en diferentes direcciones, debido a los efectos de extrusión ó anisotropía. Las probetas pueden ser analizadas en su dimensión más larga o en la dirección transversal, pero es más común analizar la muestra como se describe en numeral 6.1, es decir, con su dimensión más larga en la dirección de la máquina. NOTA 8 PRECAUCIÓN: Se debe tener mucho cuidado al manipular las muestras. Las superficies de prueba se deben mantener libres de polvo, huellas dactilares, fibras o cualquier otro material que pueda cambiar las características de la superficie de la muestra.

7.

PREPARACIÓN DEL EQUIPO

7.1 La Figura 1 muestra 5 formas en las cuales se puede ensamblar el equipo. Las bases de soporte para cada uno de los equipos deben estar niveladas. 5



7.2 Si se emplean los equipos de la Figura 1, a) o b), se debe calibrar la escala del medidor de resorte de la siguiente forma: 7.2.1 Monte la polea de baja fricción frente al medidor de resorte. 7.2.2 Fije un extremo del filamento de nylon al medidor de resorte, pase el filamento por encima de la polea y suspenda un peso conocido sobre el extremo inferior del filamento que actúe hacia abajo. NOTA 9 La lectura en la escala debe corresponder al peso conocido, con un margen de error de ± 5 %. El peso conocido para esta calibración debe estar entre el 50 % y el 75 % de la escala del medidor.

7.3 La velocidad de transmisión de los equipos de la Figura 1 a) y b) debe ajustarse a 150 mm/min ± 30 mm/min (6 pulgadas/min ± 1,2 pulgadas/min). Esta velocidad se puede verificar demarcando una sección de 150 mm (6 pulgadas) al lado del plano y determinando el tiempo requerido para que el plano recorra 150 mm (6 pulgadas). A

B

H

E

I

A

B

E

I

F

C

C D

D

J

J

A

I

I

A

B

B C

C G

G

D

K

I

A L

A. Deslizador B. Plano C. Base soporte D. Medidor o indicador E. Medidor de resorte F. Cadena de transmisión de velocidad constante G. Cabezal de tensión de velocidad constante.

B

M

H. Rodillos de transmisión de velocidad constante I. Monofilamentos de nylon. J. Polea de baja fricción K. Tornillo sin fin L. Tuerca media. M. Histéresis, motor sincrónico.

Figura 1. Cinco métodos para ensamblar el aparato para determinar los coeficientes de fricción de películas plásticas

6



7.4 Si se usan los equipos de la Figura 1 c) y d), los cuales emplean una máquina universal de ensayos, seleccionar una velocidad fija apropiada para el cabezal de 150 mm/min ± 30 mm/min (6 pulgadas/min ± 1,2 pulgadas/min). Es recomendable una velocidad similar para el indicador o contador de desplazamiento de peso. Sin embargo, la velocidad de éste puede ajustarse para que indique con la precisión deseada el trazo dado por un marcador. 7.5 Cuando se usa el equipo de la Figura 1 c) (plano móvil deslizante - estático), limpiar la base del soporte de cualquier material extraño y colocar dos tiras de cinta doble faz a lo largo de la base, de tal manera, que queden ubicadas, opuestas al centro, a 100 mm (4 pulgadas). 7.6

Ponga el plano en posición sobre las tiras de cinta y presiónelo firmemente en su lugar.

8.

ACONDICIONAMIENTO

8.1

ACONDICIONAMIENTO

Las probetas deberán acondicionarse por los menos 40 h antes de realizarse el ensayo a una temperatura de 23 °C ± 2 °C (73,4 °F ± 3,6 °F) y 50 % ± 5 % de humedad relativa de acuerdo a lo especificado en el procedimiento A de la Práctica ASTM D618 para los ensayos que requieran estas condiciones. En caso de desacuerdo, las tolerancias deberán ser de ± 1 °C (1,8 °F) y de ± 2 % de humedad relativa. 8.2

CONDICIONES DE ENSAYO

Los ensayos deberán realizarse en atmósfera controlada del laboratorio de 23 °C ± 2 °C (73,4 °F ± 3,6 °F) y 50 % ± 5 % de humedad relativa, a menos que se especifique lo contrario en el método de ensayo en esta norma. En caso de desacuerdo, las tolerancias serán de ± 1 °C (1,8 °F) y ± 2 % de humedad relativa. En casos específicos, como pruebas de control cuando los requisitos de acondicionamiento no se puedan satisfacer, pero los datos pueden ser de utilidad para la operación, se pueden utilizar otros procedimientos de acondicionamiento y deberán registrarse en el informe. Las propiedades de fricción deben medirse sólo después de que se les ha dado suficiente tiempo a las muestras de alcanzar el equilibrio con el ambiente. 9.

PROCEDIMIENTO

9.1 Pegar sobre el plano la muestra de película o de lámina plástica de 250 mm x 130 mm (10 pulgadas x 5 pulgadas) de manera tal que la dirección del equipo quede en los 250 mm. Alisar la probeta de película o lámina para eliminar arrugas, teniendo cuidado de no contaminar la superficie de la probeta con grasa de los dedos, etc. NOTA 10 Para algunas muestras se ha encontrado necesario pegar sólo el borde anterior de la probeta sobre el plano. En algunos casos la probeta se ha pulido por medio de los rodillos que se presentan en la figura 1 b) sin el plano. Sin embargo, si se llega a presentar alguna discrepancia, se pegarán los cuatro bordes como método de arbitraje. NOTA 11 Para conseguir la uniformidad y posterior comparación, cuando se comprueba una probeta deslizándose sobre sí misma, la probeta debe montarse de manera tal que el mismo lado de la probeta se use como superficie de contacto tanto para la probeta deslizante como para la estacionaria. NOTA 12 Las medidas de los coeficientes de fricción se pueden hacer en una probeta de película o lámina plástica cuando está deslizándose sobre si misma o sobre la superficie de otra sustancia en donde el movimiento se hace en dirección transversal al de la probeta. Sin embargo, los métodos descritos aquí serán realizados sobre las probetas en movimientos en dirección del sentido de máquina.

7



9.2 Para probetas de películas, pegar los bordes de la muestra cuadrada de 120 mm (4,5 pulgadas) a la parte trasera del deslizador, utilizando cinta adhesiva y halando la probeta fuertemente para eliminar arrugas, pero sin causar estiramiento de la misma. Para probetas de lámina, pegar la probeta cuadrada de 63,5 mm (2,5 pulgadas) a la cara del deslizador con cinta de doble faz. Mantenga la dirección de la probeta en la máquina paralela a la longitud del deslizador (cuando tal dirección exista y sea identificable). 9.3 Adhiera el deslizador cubierto con la muestra al filamento de nylon a través del orificio. Si se utiliza una máquina universal de ensayo (véase la Figura 1 c) y d)), pase el filamento a través de la(s) polea(s) y hacia abajo en el fondo del dispositivo sensible al peso y asegúrelo firmemente. Si se usa un medidor de resorte (véase la Figura 1 a) y b)), asegure firmemente el filamento al medidor. El filamento de nylon debe ser lo suficientemente largo para permitir el máximo movimiento del deslizador o del plano. Con el filamento de nylon, no muy tensionado, coloque suavemente el deslizador en posición sobre el plano horizontal (véase la Nota 12). La posición del deslizador debe ser tal que la longitud del deslizador, la longitud adyacente del filamento de nylon y la dimensión más larga (dirección en sentido de la máquina) de la muestra montada sobre el plano sean paralelas. Para materiales combinados en donde se ha encontrado una excesiva tendencia al pegue-despegue, en donde la porción cinética del ensayo degenera en una serie de ensayos estáticos interpuestos por saltos rápidos del deslizador, para determinar la medida cinética se siguiere sustituir la línea de remolque metálica (véase el numeral 5.7) por una línea de arrastre de nylon. Esto necesitará efectuar medidas de coeficientes de fricción cinético y estático de manera independiente. Cada laboratorio determinará el nivel de pegue-despegue que se considera excesivo para sus materiales. En caso de desacuerdo entre los laboratorios de ensayo, la línea de remolque de nylon seguirá siendo el procedimiento de referencia. NOTA 13 El propósito de usar un filamento de nylon para la fricción estática, y algunas veces una línea de arrastre metálica para la fricción cinética, es evitar una rápida generación de fuerza en la medida estática de tal manera que el registrador pueda responder y darle tiempo para registrar la fuerza de fricción estática en el filamento de nylon proveniente de la fuerza de aceleración de la masa cuando el deslizador pierde fuerza. El efecto opuesto es necesario en la línea de arrastre metálico durante las medidas de fricción cinéticas para prevenir la ocurrencia de repetidos pegue-despegue en vez de un movimiento constante. NOTA 14 El deslizador debe colocarse de manera muy cuidadosa y sin ejercer ninguna presión sobre el plano para prevenir cualquier atasque anormal. Un alto coeficiente inicial de fricción puede ser causado por una inadecuada presión ejercida sobre el deslizador al montarlo sobre el plano.

9.4 Encienda el mecanismo manejo (el cual ha sido ajustado previamente a una velocidad de 150 mm/min ± 30 mm/min (6 pulgadas/min ± 1,2 pulgadas/min). Como resultado de la fuerza de fricción entre las superficies en contacto, puede no ocurrir ningún movimiento relativo inmediato entre el deslizador y el plano móvil hasta que el tirón ejercido sobre el deslizador sea igual o exceda la fuerza de fricción estática que actúa sobre las superficies en contacto. Registre esta lectura inicial máxima como el componente de fuerza del coeficiente de fricción estático. 9.4.1 Si el ensayo se lleva a cabo a temperaturas superiores a 23 °C (la temperatura del plano), asegúrese que se dé el tiempo suficiente para que la interfase alcance la temperatura del plano antes de encender el mecanismo de manejo. 9.5 Registre de manera visual la lectura promedio durante un recorrido de 130 mm (5 pulgadas), aproximadamente, mientras que las superficies se están deslizando uniformemente una sobre la otra. Esto es equivalente a la fuerza cinética requerida para mantener el movimiento entre las superficies y, normalmente, es menor que la fuerza estática requerida para iniciar el movimiento. Después de que el deslizador se ha desplazado sobre los 130 mm (5 pulgadas), detenga el aparato y devuélvalo a la posición inicial. 8



9.6 Si se usa un medidor de deformación y un registrador de desplazamiento de peso, se puede describir la mejor línea recta entre los puntos máximo y mínimo que muestra la gráfica mientras que el deslizador esta en movimiento, u obtener el peso promedio por la integración del trazo graficado. El peso medio es la fuerza de fricción cinética requerida para mantener el movimiento en el deslizador. 9.7 Retire la muestra de película o lámina del deslizador y el plano horizontal. El aparato estará listo para la siguiente serie de muestras. Se deberá utilizar una nueva serie de muestras cada vez que se realiza un nuevo ensayo. No se deben probar las mismas superficies de muestras más de una vez, a menos que tal prueba constituya una de las variables a evaluar. NOTA 15 El máximo punto en el cual se inicia el movimiento entre el deslizador y el plano horizontal debe examinarse cuidadosamente con respecto al rango del peso y la velocidad de respuesta del dispositivo. El no considerar este factor puede llevar a resultados errados para el valor del coeficiente estático de fricción.

10.

CÁLCULOS

10.1

Calcular el coeficiente estático de fricción μs a través de la siguiente ecuación: μ s =

(1)

As / B

en donde

10.2

As

=

lectura del movimiento inicial en la escala, g, y

B

=

peso del deslizador, g

Calcular el coeficiente de fricción cinético μk por la ecuación: μ k =

(2)

A k / B

en donde: A k

=

Lectura promedio de la escala obtenida durante el deslizamiento uniforme de las superficies de las películas, g, y

B

=

peso del deslizador, g

10.3 Calcular la media aritmética de cada serie de observaciones y registrar dichos valores hasta tres cifras significativas. 10.4 Calcular la desviación estándar (estimada en ± 15 % del valor del coeficiente de fricción) con la siguiente ecuación, y registrar dos cifras significativas:

∑

( s=

2

2

X − n X )

(3)

n−1

en donde s

=

desviación típica estimada,

X

=

valor de una observación,

n

=

número de observaciones, y

X

=

media aritmética de un grupo de observaciones.

9



11.

REPORTE

11.1

El reporte debe contener la siguiente información:

11.1.1 Identificación completa del material ensayado, incluyendo el tipo, fuente, número del código del fabricante, espesor, proceso de producción, superficies probadas, principales direcciones evaluadas y el tiempo de fabricación. 11.1.2 Si se usa, la descripción de la segunda sustancia empleada. 11.1.3 Equipo utilizado. 11.1.4 Resultado promedio de los coeficientes de fricción cinético y estático junto con la desviación estándar. 11.1.5 Número de probetas analizadas para cada coeficiente de fricción. 11.1.6 La temperatura del plano a la cual fue realizado el ensayo. 12.

PRECISIÓN Y DESVIACIÓN

12.1

PRECISIÓN

La Tabla 1 se basa en ensayos interlaboratorios llevados a cabo en 1986 de acuerdo con la Práctica ASTM E691, incluyendo cuatro materiales probados en siete laboratorios. Para cada material, las probetas se prepararon en un mismo lugar. Cada laboratorio obtuvo siete resultados por cada material. S r y SR se basan en cinco determinaciones para cinco materiales de acuerdo con el método de prueba. La temperatura del plano fue de 23 °C en todos los ensayos. NOTA 16 PRECAUCIÓN Las siguientes aclaraciones sobre Ir e IR (véanse los numerales 12.3 a 12.3.3) sólo intentan presentar una precisión aproximada de este método de ensayo. Los datos de la tabla 1 no se deben aplicar rigurosamente para aceptar o rechazar un material, puesto que estos datos han sido obtenidos en ensayos interlaboratorio y pueden ser no representativos en otros lotes, condiciones, materiales o laboratorios. Los usuarios de éste método de ensayo deberán aplicar los principios establecidos en la Práctica ASTM E691 para generar datos específicos a su laboratorio y a sus materiales, o entre laboratorios específicos. Los principios establecidos desde 12.3 al 12.3.3 serán entonces válidos para tales datos.

10



Tabla 1. Datos de precisión a 23 °C Coeficiente de fricción estático a 23 °C Material Polietileno (M3) Polietileno (M4) Poliester (M1) Poliester (M2)

Promedio 0,18

SRA 0,018

SRB 0,066

IRC 0,050

IRD 0,186

0,19

0,027

0,135

0,077

0,383

0,20

0,009

0,037

0,025

0,104

0,70

0,066

0,094

0,186

0,265

IRC 0,019

IRD 0,131

0,021

0,071

0,015

0,059

0,154

0,349

Coeficiente de fricción cinético a 23 °C Promedio SRA SRB 0,19 0,007 0,046

Material Polietileno (M3) Polietileno 0,12 0,007 0,025 (M4) Poliester 0,17 0,005 0,021 (M1) Poliester 0,66 0,054 0,123 (M2) Sr = porcentaje de la desviación estándar del laboratorio SR = porcentaje de la desviación estándar entre laboratorios Ir = 2.83 Sr IR = 2.83 SR

A B C D

12.2 La Tabla 2 presenta los datos de repetibilidad a 38 °C para un material analizado por un laboratorio. El promedio está basado en 18 probetas analizadas de acuerdo con éste método de ensayo. 12.3

CONCEPTO DE Ir E IR

Sr y SR fueron calculados de un conjunto de datos suficientemente grande y los resultados de prueba que fueron promedios del número de determinaciones establecidas en el numeral 12.1. Tabla 2. Datos de repetibilidad a 38 °C

A B

Coeficiente de fricción estático a 38 °C Material Promedio Sr A Polietileno 0,330 0,023 Coeficiente de fricción cinético a 38°C Material Promedio Sr A Polietileno 0,246 0,014 Sr = desviación estándar del promedio dentro del laboratorio Ir = 2.83 Sr

Ir B 0,064 Ir B 0,041

12.3.1 Repetibilidad - I

r

(Comparando dos resultados para el mismo material, obtenidos por el mismo operador y usando el mismo equipo en el mismo día). Las probetas representadas por los dos resultados 11



de fricción deberán ser considerados no equivalentes si difieren más del valor I r para ése material y las condiciones específicas del ensayo. 12.3.2 Reproducibilidad - IR (Comparando dos resultados para el mismo material, obtenidos por el mismo operador y usando el mismo equipo en el mismo día). Las muestras representadas por los dos resultados de ensayos, no deben considerarse de fricción equivalente si difieren en más del valor I R para ése material y las condición específicas del ensayo. 12.3.3 Cualquier resultado de acuerdo con los numerales 12.3.1 y 12.3.2 tendrá, aproximadamente, un 95 % (0,95) de probabilidad de ser correcto. 12.4

DESVIACIÓN

No existen estándares reconocidos sobre los cuales basarse para un estimativo de desviación para éste método de ensayo. 13.

PALABRAS CLAVE

13.1 Fricción; coeficiente de fricción cinético, películas plásticas, láminas de plástico; deslizamiento; coeficiente de fricción estático. 14.

DOCUMENTO DE REFERENCIA

ASTM INTERNATIONAL. Standard Test Method for Static and Kinetic Coefficients of Friction of Plastic Film and Sheeting. Philadelphia, 2001 6p. (ASTM D1894:01).

12

coeficiente friccionNTC 879

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