ASTM D1894 ist eine standardisierte Testmethode zur Bestimmung der statischen (μ_s) und kinetischen (μ_k) Reibungskoeffizienten von Kunststofffolien und -folien. Kunststofffolie ist ein weit verbreitetes Material in der Verpackungsindustrie und umfasst viele Arten von Lebensmittelverpackungen (Lebensmittelbeutel, Kartoneinlagen, Fleischversiegelungsfolie) und Non-Food-Verpackungen (Umschlageinlagen, Blumenerdebeutel). Kunststofffolien sind auch Schlüsselbestandteile komplexerer Produkte, etwa von Batterien für Elektrofahrzeuge. Um sicherzustellen, dass sie für den Endverbraucher die erwartete Leistung erbringen, müssen die Reibungseigenschaften dieser Folien charakterisiert und kontrolliert werden.
Separatorfolien werden bei der Produktion von Elektrofahrzeugbatterien verwendet, um Anode und Kathode in Lithium-Ionen- und anderen Flüssigelektrolytbatterien zu trennen. Diese Folien werden in großen Mengen benötigt und sind äußerst wichtig für die Produktsicherheit. Da noch keine spezifischen Teststandards für EV-Batterien festgelegt wurden, wird ASTM D1894 üblicherweise als Proxy-Standard zur Charakterisierung ihrer Reibungseigenschaften verwendet. Das am häufigsten für Separatorfolien verwendete Material ist Polyolefin, eine Polymerfolie, die stark genug ist, um dem Aufwickelvorgang während der Montage sowie einer ungleichmäßigen Lithiumbeschichtung auf der Anode aufgrund intensiver Nutzung standzuhalten. Sichereres und stärkeres Separatormaterial verhindert effektiver den Kontakt zwischen Anode und Kathode, während dünneres Material dazu beiträgt, das Gewicht jeder Batterie zu reduzieren und die Energiedichte zu verbessern. Das Verständnis der Reibungseigenschaften dieses Polymerfilms kann dazu beitragen, sicherzustellen, dass das Material während der Montage richtig aufgewickelt wird und sich bei intensiver Nutzung wie erwartet verhält.
Beim Testen dünner Filme nach ASTM D1894 ist es wichtig, ein Testgerät mit einer hohen Datenerfassungsrate zu verwenden. Da Testereignisse schnell ablaufen können, übersieht eine Maschine mit einer niedrigen Datenerfassungsrate möglicherweise wichtige Spitzen und Tiefpunkte in den Daten, was zu einem ungenauen durchschnittlichen Stärkewert führt. Testrahmen können Daten mit bis zu 5 kHz erfassen, um sicherzustellen, dass alle Testereignisse erfasst werden. Für ASTM D1894-Tests empfehlen wir einen Einsäulenrahmen, der mit einer Kraftmessdose mit geringer Kraft (5 – 100 N) ausgestattet ist (abhängig von den erwarteten Reibungskräften).
Dieser Test erfordert die Verwendung einer Vorrichtung mit Reibungskoeffizienten, die speziell auf die Anforderungen von ASTM D1894 und ISO 8295 zugeschnitten ist. Die zu testende Folie wird auf einer ebenen Fläche befestigt und ein Schlitten mit bekanntem Gewicht wird in das gleiche Material eingewickelt. Durch die Bewegung des Querhaupts wird der Schlitten entlang der zu prüfenden Folie gezogen und die gemessene Kraft wird zur Bestimmung des statischen und kinetischen Reibungskoeffizienten verwendet. Ausführliche Informationen zur Durchführung dieses Tests finden Sie in der vollständigen ASTM D1894-Norm.