DIN 53 141 Berstversuch - verpackungstechniker.deverpackungstechniker.de/downloads/1130241226.pdf · Praktikum Werkstoffprüfung Versuch: Bestimmung der Berstfestigkeit und der Durchstoßarbeit

Praktikum Werkstoffprüfung Versuch: Bestimmung der Berstfestigkeit und der Durchstoßarbeit

Benjamin Mürdter 15015, 03.05.2005 Wolfram Süßenguth 15023

1

Praktikum Werkstoffprüfung

DIN 53 141 Berstversuch

DIN 53 142 Durchstoßversuch



2

Allgemeiner Teil

Aufgabenstellung Berstversuch: Die Berstfestigkeit ist eines der bedeutendsten Prüfverfahren für die Rohpapiere und später für die Wellpappe und auch für Karton. Sie ist der Widerstand, den eine eingespannte Probe einem gleichmäßig ansteigenden Druck bis zum Bersten entgegensetzt. Vorrichtung von der Seite:

Durchstoßversuch: Beim Durchstoßversuch wird die verrichtete Arbeit gemessen, die mit einem in der Norm definierten, pyramidenförmigen Durchstoßkörper aufgewendet werden muss um Wellpappe oder Vollkarton zu durchstoßen. Die Durchstoßarbeit ist maßgeblich für die Klassifizierung von Wellpappen. Seitenansicht

Versuchsdurchführung Probenahme Berstversuch: Von unterschiedlichen Materialien werden jeweils 10 Proben mit den Maßen 110 mm x 220 mm genommen. Diese Größe ermöglicht es, auf einer Probe Ober- und Unterseite zu prüfen. Bei unserer Versuchsdurchführung wurde der Berstversuch nur an der Außenseite durchgeführt. Durchstoßversuch: Es sollte zur besseren Anschaulichkeit der beiden Versuche, die selben Materialien wie oben verwendet werden. Bei diesem Versuch werden allerdings 20 Proben mit den Maßen 175 mm x 175 mm benötigt. Bei unserer Versuchsdurchführung wurde der Durchstoßversuch nur an der Innenseite durchgeführt.



3

Versuchsbeschreibung Berstversuch: Um die Berstfestigkeit zu messen, wird eine Wellpappe oder Vollpappe fest zwischen zwei Spannringen mit einem zuvor berechneten Anpressdruck eingespannt. Dieser Druck ist abhängig von einer durchgeführten Probemessung und der DIN Norm Tabelle zu entnehmen. Beim Bersttest mit der Zwick-Prüfmaschine kann der Anpressdruck nur indirekt über den Druck der Pressluft in der Pneumatik-Steuereinheit verändert werden. Der auf die Probe einwirkende Prüfdruck wird mittels einer mit Glycerin gefüllten Gummimembran erzeugt. Dabei wird das Glycerin hydraulisch mit einem Förderstrom von 2 bis 3cm3/sec in die Membran gepumpt, bis die Probe unter dem Druck zerreißt. Durchstoßversuch: Das Zwick Prüfgerät verfolgt nicht die „alte“ Prüfart, in der ein Pendelarm, der als Schlagarm ausgebildet ist, das zu prüfende Material durchstößt. Hier wird eine lineare Bewegung eines Durchstoßkörpers senkrecht von unten nach oben ausgeführt. Es wird nicht nur die Kraft, sondern auch der zurückgelegte Weg des Durchstoßkörpers gemessen und daraus das Arbeitsaufnahmevermögen errechnet, was komplett vom Computer übernommen wird. Messgeräte und Probenmaterial Berstversuch / Durchstoß: Als Prüfgerät wird eine Zwick-Prüfmaschine verwendet, die sowohl eine Berst-, als auch eine Durchstoßeinheit besitzt. Messgrößen, Parameter, Maßeinheiten Berstversuch: Der Berstfestigkeitswert wird in kPa angegeben. Der nach der DIN vorgegebene Volumenstrom beträgt bei Vollpappe 95 cm3/min, bei Wellpappe 170 cm3/min. Durchstoßversuch: Die Messgröße des Durchstoßversuchs wird in J ermittelt. Die Vorkraft beträgt 2 N, die damit verbundene Vorkraft-Geschwindigkeit 50 mm/min. Insgesamt betrag die Prüfgeschwindigkeit 600 mm/min.



4

Charakterisierung des Materials Für unseren Test haben wir verwendet • Wellpappe B-Welle • Wellpappe B-Welle 2 • Wellpappe E-Welle • Wellpappe EE-Welle Messwerte flächenbezogene Masse, Dicke: • E-Welle: 5 Kreis à 100 cm² wiegen 18,1723 g mA = 363 g/m² d = 2,8 mm • B-Welle: 5 Kreis à 100 cm² wiegen 24,2655 g mA = 485 g/m² d = 2,8 mm • B-Welle 2: 5 Kreis à 100 cm² wiegen 20,7043 g mA = 414 g/m² d = 1,5 mm • EE-Welle: 5 Kreise à 100 cm² wiegen 33,5620 g mA = 671 g/m² d = 2,9 mm



5

Messwerte (Statistik) Auswertung und Fehlerbetrachtung

B- Welle innen B- Welle 2 innen E Welle innen EE- Welle innen Dicke: 2,8 mm Dicke: 2,8 mm Dicke: 1,5 mm Dicke: 2,9 mm Berstfestigkeit Gewicht: 363 g/m² Gewicht: 485 g/m² Gewicht: 414 g/m² Gewicht: 671 g/m²

Messung Druck in kPa Druck in kPa Druck in kPa Druck in kPa 1 434.42 909.63 466.71 856.13 2 438.85 1010.36 516.07 946.55 3 479.95 906.46 474.08 843.05 4 456.89 877.97 500.57 834.89 5 433.91 1018.02 466.45 863.68 6 453.62 902.69 506.33 809.67 7 441.39 968.84 456.73 827.39 8 462.04 1095.85 495.05 819.52 9 432.38 1232.68 472.82 880.00

10 444.19 513.57 906.46

Mittelwert 447.76 991.39 486.84 859.64

Standartabweichung/ Einzelmessung 15.26 114.75 21.84 42.48

Standartabweichung/ Mittelwert 4.83 38.25 6.91 13.43

Unsicherheit 10.91 86.45 15.61 30.36

Gerundete Unsicherheit 11 90 20 31

Gerundeter Mittelwert 450 1000 500 900

Messergebnisse 450 ± 11 1000 ± 90 500 ± 20 900 ± 31



6

Berstfestigkeit

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Messungen

kPA

B- Welle innen Dicke: 2,8 mm Gewicht: 363 g/m² Druck in kPaB- Welle 2 innen Dicke: 2,8 mm Gewicht: 485 g/m² Druck in kPaE Welle innen Dicke: 1,5 mm Gewicht: 414 g/m² Druck in kPaB- Welle innen Dicke: 2,9 mm Gewicht: 671 g/m² Druck in kPa



7

B- Welle außen B- Welle 2 außen E Welle außen EE- Welle außen Dicke: 2,8 mm Dicke: 2,8 mm Dicke: 1,5 mm Dicke: 2,9 mm quasistatischer

Durchstoß Gewicht: 363 g/m² Gewicht: 485 g/m² Gewicht: 414 g/m² Gewicht: 671 g/m²

Messung Arbeit in J Arbeit in J Arbeit in J Arbeit in J 1 2.63 4.16 2.68 6.03 2 2.61 4.22 2.61 5.94 3 2.62 4.23 2.63 6.04 4 2.58 4.35 2.60 6.09 5 2.55 4.36 2.62 6.18 6 2.57 4.27 2.68 6.12 7 2.62 4.27 2.66 6.02 8 2.66 4.23 2.58 6.05 9 2.59 4.18 2.66 5.96

10 2.77 4.25 2.69 6.21

Mittelwert 2.62 4.25 2.64 6.06

Standartabweichung/ Einzelmessung 0.06 0.07 0.04 0.09

Standartabweichung/ Mittelwert 0.02 0.02 0.01 0.03

Unsicherheit 0.04 0.05 0.03 0.06

Gerundete Unsicherheit 0.05 0.06 0.04 0.07

Gerundeter Mittelwert 2.60 4.30 2.60 6.10

Messergebnisse 2.6 ± 0.05 4.30 ± 0.06 2.60 ± 0.04 6.10 ± 0.07



8

Durchstoßarbeit

0

1

2

3

4

5

6

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Messung

Arb

eit i

n J

B- Welle außen Dicke: 2,8 mm Gewicht: 363 g/m² Arbeit in JB- Welle 2 außen Dicke: 2,8 mm Gewicht: 485 g/m² Arbeit in JE Welle außen Dicke: 1,5 mm Gewicht: 414 g/m² Arbeit in JB- Welle außen Dicke: 2,9 mm Gewicht: 671 g/m² Arbeit in J



9

5. Diskussion

B- Welle B- Welle 2 E Welle EE- Welle

Dicke in mm 2,8 2,8 1,5 2,9

Gewicht in g/m² 363 485 414 671

Ergebnisse Bertfestigkeit 450 ± 11 1000 ± 90 500 ± 20 900 ± 31

Ergebnisse Durchstoßarbeit 2.6 ± 0.05 4.3 ± 0.06 2.6 ± 0.04 6.1 ± 0.07

Fragestellungen:

1. Sind Berstdruck und Durchstoßarbeit eine Funktion der flächenbezogenen Masse? 2. Sind Berstdruck und Durchstoßarbeit einer Doppelwelle doppelt so groß, wie einer

einfachen Welle? 3. Steigt der Berstdruck mit zunehmender Durchstoßarbeit? 4. Was führt zu hohem Berstdruck und zu hoher Durchstoßarbeit? 1. Die Versuche zeigen eindeutig, dass mit ansteigender flächenbezogener Masse, der

Berstdruck und die Durchstoßarbeit ansteigen. 2. Im Versuch lassen sich nur die E-Welle und die EE-Welle auf diese Frage hin

untersuchen. Hier sieht man, dass sich die Berstfestigkeit verdoppelt und die Durchstoßarbeit fast verdreifacht.

3. Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmender Durchstoßarbeit (B-Welle zu B-Welle 2 und E-Welle zu EE-Welle) sich der Berstdruck erhöht.

4. Das Flächengewicht und die Wellenform führen zu einem hohen Berstdruck und einer hohen Durchstoßarbeit. Die Dicke ist nicht ausschlaggebend.

Bei den Messverfahren ist das der Durchstoßarbeit das genauere. Also kann diesem eine höhere Gewichtung bei der Klassifizierung gegeben werden. Die Messung der Berstkraft kann dann nur noch als Bestätigung des Ergebnisses herangezogen werden, aber dient nicht der Widerlegung.

Documents

DIN 53 141 Berstversuch - verpackungstechniker.deverpackungstechniker.de/downloads/1130241226.pdf · Praktikum Werkstoffprüfung Versuch: Bestimmung der Berstfestigkeit und der Durchstoßarbeit