Reibungskoeffizienten-Prüfung für TPU-Folie: ASTM D1894

Geprüft vom technischen Team von Teng Yang Technischer Qualitäts- und Verarbeitungsleitfaden

Eine präzise Reibungskoeffizienten-Prüfung für TPU-Folie nach ASTM D1894-24 oder ISO 8295:1995 erfordert das Ziehen eines 200 g schweren Prüfschlittens über eine flache horizontale Ebene. Der quadratische Prüfschlitten misst 63,5 × 63,5 mm. Die Norm ASTM D1894-24 verfährt die Traverse mit 150 ± 30 mm/min. Die ISO 8295 arbeitet mit 100 ± 10 mm/min. Alle Proben erfordern vor der Werkstoffprüfung eine Konditionierung bei 23 ± 2 °C und 50 ± 10 % relativer Feuchtigkeit. Im Gegensatz zu steifen Polyolefin- oder Polyester-Materialbahnen verformt sich weiches thermoplastisches Polyurethan (TPU) mit 70A–95A unter normaler Belastung viskoelastisch. Unmodifizierte glänzende TPU-Folien erzeugen häufig sägezahnförmige Stick-Slip-Schwingungen. Ihre Gleitreibung überschreitet oft Werte von 0.80 bis 1.20. Dieser Leitfaden zeigt Ingenieuren, wie sie dünne elastische Proben ohne Dehnungsverzerrung aufspannen, die richtige Gegenlauffläche wählen und die Schälfestigkeit bei der thermischen Kaschierung schützen.

Technische Kurzzusammenfassung (wichtigste Erkenntnisse)

Die Grundreibung von TPU bei unmodifizierten weichen glänzenden Qualitäten (70A–85A) erreicht gegen Edelstahl 304 einen statischen COF (μ s ) von 0,80–1,50+, während der dynamische COF (μ k ) im Bereich von 0.60 bis 1.20 liegt. μ_k liegt im Bereich von 0,60 – 1.20. Der Einsatz einer matten Kühlwalze oder eines Gleitmittel-Compounds senkt μ_k auf 0,20 – 0.40.
Die Prüfverfahren der Norm ASTM D1894-24 vs. ISO 8295:1995 verwenden beide einen 200 g schweren Prüfschlitten (1.962 N Normalkraft, 0,487 kPa Anpressdruck). Allerdings schreibt ISO 8295 Abschnitt 5.2.5 eine Feder mit 2 ± 1 N/cm für das statische Losbrechen vor und deckt nicht-klebrige Folien bis 0,5 mm ab, während ASTM D1894-24 die Dicke der Folie auf 0,254 mm (0.010 in.) begrenzt.
Für die schnelle Rolle-zu-Rolle-Kaschierung besteht das Ziel darin, auf der Walzenkontaktseite ein definiertes Prozessfenster (μ_k = 0,20 – 0,40) einzuhalten. Werte unter 0.15 können zum Teleskopieren der Rolle auf dem Aufwickeldorn führen, und Werte über 0.80 können ein Festhaften der Materialbahn sowie ein Verblocken der Rolle verursachen.
Kritische Zielkonflikte zwischen Gleitverhalten und Schälhaftfestigkeit treten auf, wenn migrierende Fettsäureamide (Erucamid oder Oleamid) beim Aufwärmen zu einer wachsartigen Grenzschicht ausblühen. Um dieses Problem zu vermeiden, ist der Einsatz von TPU-Schmelzklebstofffolien mit Mattprägung oder PET-Trennlinern üblich.

Was statischer und dynamischer Reibungskoeffizient für TPU-Folie bedeuten

Unmodifizierte weiche TPU-Folie weist gegen Edelstahl einen statischen Reibungskoeffizienten (μ s ) von 0.80 bis 1.50+ und einen dynamischen Reibungskoeffizienten (μ k ) von 0.60 bis 1.20 auf, während matte oder gleitmittelmodifizierte TPU-Qualitäten den Wert μ k bei der Prüfung nach ASTM D1894 auf 0,20–0,40 senken. TPU-Qualitäten mit matter oder gleitfähiger Oberfläche modifizieren μ_k während der Prüfung nach ASTM D1894 auf Werte im Bereich von 0.20 bis 0.40. Die Verhältnisse sind dimensionslos und werden durch Division der Gleitreibungskraft durch die normale Belastung bestimmt.

Der statische Reibungskoeffizient (μ_s = A_s / B) ist die maximale Kraft, die erforderlich ist, um eine Bewegung aus dem Ruhezustand einzuleiten. Der dynamische Reibungskoeffizient (μ_k = A_k / B) ist die mittlere Kraft, die erforderlich ist, um die Bewegung oder Gleitreibung bei konstanter Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Bei steifen Folien aus Kunststofffolie und Tafelware (z. B. BOPP, PET usw.) verformen sich die Rauheitsspitzen der Oberfläche unter einem 200 g schweren Prüfschlitten kaum. Das Verhalten anderer Kunststoffwerkstoffe (z. B. weicher Folienqualitäten aus thermoplastischem Polyurethan (TPU)) ist jedoch völlig anders.

Weiches TPU mit 70A–85A besitzt bei 23 °C einen niedrigen Speichermodul. Seine Mikro-Rauheitsspitzen an der Oberfläche flachen unter Kontaktbelastung ab. Diese viskoelastische Nachgiebigkeit vergrößert die reale Kontaktfläche der sich berührenden Oberflächen (A_r). Tribologische Studien in ScienceDirect und MDPI Lubricants bestätigen, dass die Reibung von Polyurethan der Grenzflächen-Adhäsionshysterese und den Schallamach-Ablösewellen folgt. Auch die zugrunde liegende Chemie von Polyester- und Polyether-TPU-Folie verändert die Reibungseigenschaften. Polyester-TPU zeigt bei gleicher Shore-Härte typischerweise eine höhere polare Dipol-Klebrigkeit gegenüber blanken Metallwalzen als Polyether-TPU.

Die Verweilzeit in der gewickelten Rolle erhöht den statischen Losbrechwiderstand. Innerhalb einer straff gewickelten Rolle treibt der Zwischenlagendruck über Tage der Lagerung das viskoelastische Kontaktkriechen voran. Kurze Verweilzeiten des Prüfschlittens im Labor (wenige Sekunden gemäß ASTM D1894 Abschnitt 4.6) bilden das mehrtägige Kriechverhalten beim Wickeln nicht ab, sofern sie nicht mit Blockprüfungen kombiniert werden.

Tabelle 1: Typische Bereiche des Reibungskoeffizienten nach ASTM D1894 nach TPU-Folienqualität und Oberflächenbeschaffenheit (200 g Prüfschlitten, 23 °C / 50 % r. F.)
TPU-Folienkategorie	Shore-Härte	Gegenlaufflächen-Paarung	Typischer statischer COF (μ_s)	Typischer dynamischer COF (μ_k)	Primäres Verarbeitungsverhalten
Weiches unmodifiziertes glänzendes TPU	70A – 85A	TPU gegen Edelstahl 304	0.80 – 1.50+	0.60 – 1.20	Hohe Anfangsklebrigkeit, starkes Stick-Slip-Ruckeln, wickelt sich um blanke Stahl-Umlenkwalzen
Mittleres/hartes unmodifiziertes TPU	90A – 64D	TPU gegen Edelstahl 304	0.40 – 0.75	0.30 – 0.55	Mäßiger Zugwiderstand; läuft auf PTFE- oder mikrogerillten Walzen mit Bahnzugregelung
Mattgeprägtes oder gleitmittelmodifiziertes TPU	80A – 95A	TPU gegen TPU (Eigenkontakt) / Stahl	0.25 – 0.50	0.20 – 0.40	Ruhiger Transport der Materialbahn über Formschultern und Leitwalzen
Trägergestütztes TPU (Seite des PET-Trennliners)	70A – 90A (auf 50–100 µm PET)	PET-Trennliner gegen Stahl	0.18 – 0.30	0.15 – 0.25	Stabiles Hochgeschwindigkeits-Abwickeln und null elastische Dehnung vor dem Abziehen des Trennliners

ASTM D1894 vs. ISO 8295: Norm-Prüfparameter für Kunststofffolien und Tafelware

ASTM D1894-24 und ISO 8295:1995 sind die maßgeblichen internationalen Normen zur Bestimmung der Reibung von Kunststofffolien: ASTM D1894-24 schreibt einen quadratischen Prüfschlitten von 63,5 × 63,5 mm mit einer Masse von 200 ± 5 g vor, während ISO 8295:1995 einen quadratischen Prüfschlitten von 63 × 63 mm (40 cm² Fläche) mit einer Masse von 200 ± 2 g auf einer flachen horizontalen Ebene spezifiziert. Trotz ähnlicher Normalkräfte (~1.96 N) sind die Ergebnisse aufgrund von Unterschieden bei Traversengeschwindigkeit, Dickengrenzen und Federkopplung nicht untereinander austauschbar.

Erstens unterscheiden sich die Abzugsgeschwindigkeiten der Traverse um 50 %. ASTM D1894-24 zieht den Prüfschlitten mit 150 ± 30 mm/min (0,5 ft/min) über eine Messstrecke von 130 mm, während ISO 8295:1995 typischerweise mit 100 ± 10 mm/min zieht und den Prüfschlitten bei der statischen Losbrechprüfung über eine elastische Feder (Federkonstante 2 ± 1 N/cm) koppelt. Traversengeschwindigkeiten zwischen 100 und 150 mm/min verschieben die gemessene TPU-Reibung um 0.05 bis 0.18 COF-Einheiten, da die viskoelastische Scherspannung mit der Dehnrate ansteigt. Zweitens unterscheiden sich die Grenzwerte für die Dicke der Probe. Laut ZwickRoell begrenzt ASTM D1894 die Dicke der Schlittenprobe auf 0,254 mm (0.010 in., gemäß der Folienterminologie nach ASTM D883). Im Gegensatz dazu deckt ISO 8295:1995 Abschnitt 1.1 nicht-klebrige Folien und Kunststofftafeln bis zu einer Dicke von etwa 0,5 mm ab.

Schließlich behaupten einige technische Leitfäden fälschlicherweise, dass ASTM D1894 nur Prüfungen von Folie gegen Folie zulasse. Tatsächlich behandelt ASTM D1894-24 ausdrücklich die Haft- und Gleitreibungskoeffizienten von Folien und Tafeln beim Gleiten auf sich selbst oder auf anderen Werkstoffen. ASTM D1894-24 Abschnitt 4.1.1 erlaubt zudem Prüfungen auf beheizter Ebene, indem nur der horizontale Prüftisch beheizt wird, während der Prüfschlitten bei 23 °C verbleibt. Dennoch bleibt die horizontale Schlittenprüfung die Norm für TPU-Materialbahnen. Für Verpackungsfolien mit extrem niedrigem COF (<0.12) führen Labore beispielsweise mitunter Prüfungen auf der schiefen Ebene nach TAPPI T-815 durch (μ_s = tan θ).

Was ist der Unterschied zwischen ASTM D1894 und ISO 8295 bei TPU-Folie?

ASTM D1894-24 zieht den 200 ± 5 g schweren Prüfschlitten mit 150 ± 30 mm/min bei Proben bis 0,254 mm Dicke. ISO 8295:1995 zieht den 200 ± 2 g schweren Prüfschlitten mit 100 ± 10 mm/min bei nicht-klebrigen Folien bis 0,5 mm Dicke. ISO 8295 Abschnitt 5.2.5 schreibt außerdem eine elastische Federkopplung (Federkonstante 2 ± 1 N/cm) für die statische Reibung vor, wohingegen ASTM D1894 direkte Aufbauten mit starrem Zugdraht zulässt.

Dieser Unterschied in der Kraftkopplung wirkt sich stark auf weiches TPU aus. Nach ISO 8295:1995 Abschnitt 5.2.5 nutzt die Messung der statischen Reibung eine Feder mit einer Elastizität von 2 ± 1 N/cm. Treten während der Messung der dynamischen Reibung Stick-Slip-Schwingungen auf, schreibt ISO 8295 den Ersatz dieser Feder durch eine starre Verbindung vor. ISO 8295 weist in ihrem Anwendungsbereich zudem darauf hin, dass die horizontale Schlittenprüfung vorrangig der Qualitätskontrolle dient. Laborwerte allein sagen die Maschinenlaufgüte ohne Angleichung von Linientemperatur und Bahnspannung nicht vollständig voraus.

Tabelle 2: Parametervergleich zwischen ASTM D1894-24 und ISO 8295:1995
Prüfparameter	Spezifikation nach ASTM D1894-24	Spezifikation nach ISO 8295:1995 (und GB/T 10006)	Technische Auswirkung auf TPU-Folie
Aufstandsfläche und Polsterung des Prüfschlittens	63,5 × 63,5 mm (40,32 cm²); 3,2 mm Moosgummi mittlerer Dichte	63 × 63 mm (40 cm², Abschnitt 5.2.2); 3,2 mm elastischer Filz oder Schaumgummibelag	Verteilt die normale Belastung von 1.962 N gleichmäßig über mikrogeprägte Spitzen
Schlittenmasse und Normalkraft	200 ± 5 g einschließlich montierter Probe (F_N = 1.962 N)	200 ± 2 g (F_N = 1.962 N)	Identische normale Grundbelastung; Schlittenmasse wöchentlich auf einer Waage prüfen
Traversen-Abzugsgeschwindigkeit	150 ± 30 mm/min	100 ± 10 mm/min	50 % Geschwindigkeitsdifferenz verändert viskoelastische Scherung und Stick-Slip-Frequenz
Maximale Dicke der Probe	≤ 0,254 mm (0.010 in. nach ASTM D883)	Bis ~0,5 mm (Abschnitt 1.1, nicht-klebrige Folie/Tafelware)	Dickere TPU-Tafeln (0,30–0,50 mm) erfordern eine starre, flache Montage auf der Schlittenunterseite
Nachgiebigkeit der Kraftkopplung	Erlaubt einen stehenden Prüfschlitten mit bewegter Ebene oder einen bewegten Schlitten; Direkt-/Federaufbau	Abschnitt 5.2.5: 2 ± 1 N/cm Feder für statische Kraft; starre Kopplung erforderlich, falls bei dynamischer Prüfung Stick-Slip auftritt	Federnachgiebigkeit speichert elastische Energie und verstärkt die Sägezahn-Amplitude bei klebrigem TPU
Norm-Konditionierung	23 ± 2 °C, 50 ± 10 % r. F. für ≥40 h (Abschnitt 8.1 nach ASTM D618 Verfahren A)	23 ± 2 °C, 50 ± 10 % r. F. für ≥16 h (nach ISO 291)	Kurze Konditionierung (<24 h) erfasst langsames Ausblühen von Fettsäureamid-Gleitmitteln nicht

So richten Sie eine Reibungskoeffizienten-Prüfung für TPU-Folie ohne Dehnungsverzerrung ein

Das Einrichten einer präzisen und genauen Prüfung an dünner TPU-Folie mit niedrigem Modul (15 µm bis 250 µm) erfordert eine vollflächige doppelseitige Klebebandfixierung, statische Neutralisierung und eine 50 mm Messmarkenprüfung (<1% Dehnung). Zu den Geräteoptionen der Norm ASTM D1894 gehört die Verwendung eines stationären Prüfschlittens mit bewegter Ebene oder eines Prüfschlittens mit bewegter Traverse.

Beide Bauformen dienen zur Messung der Haft- und Gleitreibung zwischen zwei Werkstoffen. Steife PET-Folie hat einen Zugmodul von über 2.000 MPa. Weiche 80A–85A TPU-Folie weist einen Anfangsmodul von nur 10 bis 25 MPa auf. Wird ein 120 × 120 mm großes TPU-Quadrat straff um die Schlittenkanten geschlagen, dehnt sich die elastische Materialbahn. Während des Abzugs mit 150 mm/min federt diese gespeicherte Zugdehnung gegen die Kraftmessdose zurück. Zudem schiebt sie eine Stauchwelle vor dem Prüfschlitten her. Befolgen Sie diese 6-stufige Labor-SOP zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten ohne Dehnungsartefakte:

Schritt 1 — Konditionierung für ≥40 Stunden nach ASTM D1894-24 Abschnitt 8.1: Konditionieren Sie alle Prüfproben vor der Prüfung mindestens 40 Stunden lang bei 23 ± 2 °C und 50 ± 10 % relativer Feuchtigkeit gemäß ASTM D618 Verfahren A. Tragen Sie Nitrilhandschuhe und fassen Sie nur die Außenkanten an. Hautfette senken den lokalen COF um 0.05 bis 0.10.
Schritt 2 – Gratfreie Proben schneiden: Schneiden Sie die Probe für die Prüfebene in Maschinenlaufrichtung auf 250 × 130 mm zu. Schneiden Sie bei dünnem elastischem TPU die Schlittenprobe mit einer frischen Rollklinge bündig auf 63,5 × 63,5 mm zu. Klappen Sie klebrige Kanten nicht an den Schlittenseiten nach oben.
Schritt 3 – Elektrostatische Aufladung neutralisieren: Beide Seiten der Folie bestehen aus dielektrischem TPU und ziehen dünne Materialbahnen an den Stahltisch. Diese elektrostatische Anziehung erhöht die anfängliche Losbrechkraft künstlich. Führen Sie beide Seiten der Folie vor der Montage über einen Ionisierstab, um statische Aufladungen abzubauen.
Schritt 4 – Vollflächige Montage mit doppelseitigem Haftklebeband (PSA): Bringen Sie ein dünnes, formstabiles doppelseitiges PSA-Klebeband vollflächig auf der 63,5 × 63,5 mm großen Schlittenunterseite und dem Prüftisch auf. Legen Sie die TPU-Folie sorgfältig auf, um Falten zu vermeiden.
Schritt 5 — Prüfung auf null Vordehnung mit einer 50 mm Messmarke: Markieren Sie vor dem Anheben der Folie zwei Tintenpunkte im Abstand von 50,0 mm in Maschinenlaufrichtung. Messen Sie den Abstand nach dem Aufkleben auf das PSA-Band erneut mit einem digitalen Messschieber. Verwerfen Sie jede Montage, die mehr als 1,0 % Dehnung (>50,5 mm) aufweist.
Schritt 6 – Zugleine nivellieren und mit ≥500 Hz abtasten: Halten Sie den Zugdraht innerhalb von ±1° parallel zum Prüftisch. Setzen Sie den 200 g schweren Prüfschlitten vorsichtig auf die Prüfbahn. Halten Sie eine konstante Verweilzeit von 5 Sekunden ein (ASTM D1894 Abschnitt 4.6) und zeichnen Sie dann die Kraft über 130 mm Messweg an 5 Proben auf.

Rechenbeispiel: Berechnung von statischem COF, dynamischem COF und Bahn-Walzenwiderstand aus Schlitten-Kraftmesswerten

Ein Qualitätslabor nutzt diese Methode zur Bestimmung der Reibungskoeffizienten von Kunststoff an zwei Chargen einer 50 µm dicken Polyether-TPU-Folie. Jede Charge gleitet nach ASTM D1894-24 über eine polierte Ebene aus Edelstahl 304 (Ra = 0,2 µm). Die Schlittenmasse B beträgt 200,0 g. Diese Masse erzeugt eine Normalkraft F_N = 0,200 kg × 9,81 m/s² = 1.962 N (200 gf).

Muster Charge A (unmodifiziertes glänzendes 80A TPU): Über 5 MD-Proben beträgt die mittlere Spitzenkraft A_s 1.727 N (176.0 gf). Die mittlere Gleitkraft A_k (von 25 mm bis 125 mm Messweg) beträgt 1.354 N (138.0 gf).
Statischer COF: μ_s = 1.727 N / 1.962 N = 0.88 (SD = 0.031).
Dynamischer COF: μ_k = 1.354 N / 1.962 N = 0.69 (SD = 0.024).
Stick-Slip-Spanne: Δμ = μ_s − μ_k = 0.19 (Verhältnis μ_s / μ_k = 1.28).
Muster Charge B (matt gekühltes 85A TPU mit nicht-migrierendem Siloxan): Über 5 MD-Proben beträgt die mittlere Spitzenkraft A_s 0.726 N (74.0 gf). Die mittlere Gleitkraft A_k beträgt 0.569 N (58.0 gf).
Statischer COF: μ_s = 0.726 N / 1.962 N = 0.37 (SD = 0.012).
Dynamischer COF: μ_k = 0.569 N / 1.962 N = 0.29 (SD = 0.009).
Stick-Slip-Spanne: Δμ = 0.08 (glattes Gleitplateau).
Übertragung auf die Linienproduktion (1,6 m breite Kaschier-Umlenkwalze): Angenommen wird eine Einlauf-Bahnspannung T₁ = 40 N über eine feststehende Edelstahlstange mit 0.5 rad (28,6°) Umschlingungswinkel. Die Seilreibungsgleichung T₂ = T₁ · e^μ_kθ ergibt für Charge A eine Auslaufspannung T₂ = 56.5 N (+41 % Kraftspitze, was zu Bahneinschnürung führt). Charge B ergibt T₂ = 46.2 N (+15,5 % Änderung, null Einschnürung).

Gegenlaufflächen Folie-gegen-Folie vs. Folie-gegen-Metall und Seitenunterschiede beim Trennliner

Die Verwendung der falschen Gegenlauffläche im Labor macht die Bestimmung der Reibungskoeffizienten für die Produktionslinie wertlos. Wie von International Equipments dokumentiert, umfasst die Prüfung nach ASTM D1894 vier Oberflächenpaarungen. Dazu gehören Innenseite-gegen-Innenseite (I/I), Außenseite-gegen-Außenseite (O/O), Innenseite-gegen-Außenseite (I/O) sowie Folie-gegen-Metall (F/M). Jede Paarung bildet ab, wie eine Oberfläche über eine bestimmte Maschinenzone gleitet.

In Fachdiskussionen auf Reddit r/AskEngineers erläutern mehrere Praktiker, dass das Reiben zweier Oberflächen desselben Polymers aneinander zu höherer Haftreibung führt als das Gleiten von Polymer auf Metall. Kommen zwei TPU-Oberflächen in Kontakt (F/F), findet eine Interdiffusion von Polyurethanketten über die Grenzfläche statt. Besteht eine Oberfläche aus TPU und die andere aus Edelstahl 304 (Folie-gegen-Metall), steuert die Metall-Oberflächenrauheit (Ra) die reale Kontaktfläche.

Direkte Vergleiche von Trägermaterialien sind nur ein Teil der Wahrheit. Höhere Anforderungen an die Seitigkeit gelten für trägergestützte Schmelzklebstofffolien und bestimmte optische Folienaufbauten aus aliphatischem TPU. Ein Laminat auf einem 75 µm dicken PET-Trennliner besitzt zwei Oberflächen mit unterschiedlichen Reibungseigenschaften. Die Rückseite des PET-Trägers zeigt gegen Stahl-Leitstangen einen niedrigen μ_k von 0.15 bis 0.25. Die freiliegende klebende TPU-Oberfläche kann einen μ_k von 0.45 bis 0.95 aufweisen. Prüft der Lieferant nur die Seite des PET-Trennliners, kann Ihre Kaschieranlage nach dem Abziehen des Trennliners dennoch an der ersten blanken TPU-Walze blockieren.

Sollten Sie den Reibungskoeffizienten von TPU-Folie im Modus Folie-gegen-Folie oder Folie-gegen-Metall prüfen?

Prüfen Sie beide Paarungen passend zu Ihrer Verarbeitungslinie. Fordern Sie den Folie-gegen-Folie-COF (Innenseite-gegen-Außenseite) an, um Rollenblockieren, Teleskopieren und das Verkleben gestanzter Stapel zu verhindern. Fordern Sie den Folie-gegen-Metall-COF gegen Edelstahl 304 (Ra = 0.2 bis 0,4 µm) an, um den Zugwiderstand über unbeheizte Leitwalzen und Formschultern vorherzusagen.

Wenn Sie den COF für einen Abzugswinkel von 90° angeben, rechnen Sie mit COF-Unterschieden von 0.05 bis 0.15 zwischen MD und TD. Die verstreckungsinduzierte Orientierung während der Extrusion erzeugt lokale Unterschiede beim COF. Der COF in Maschinenlaufrichtung (MD) und Querrichtung (TD) sollte stets paarweise ausgewiesen werden.

Tabelle 3: Auswahlmatrix für Gegenlauffläche und Seitigkeit nach Verarbeitungszone
Verarbeitungsprozesszone	Wechselwirkende Oberflächen im Kontakt	Erforderliche Prüfpaarung nach ASTM D1894	Ziel-Spezifikationsbereich für μ_k
Abwicklung und Lagerung von Jumborollen	TPU-Oberseite gegen Rückseite (oder Rückseite des PET-Trennliners)	Folie-gegen-Folie (Innenseite-gegen-Außenseite, MD)	0,20 – 0,45 (verhindert sowohl Teleskopieren als auch Verblocken)
VFFS-Formschulter und Führungsschächte	Aktive Seite der TPU-Materialbahn gegen Edelstahl 304	Folie-gegen-Metall (Platte aus Edelstahl 304, Ra = 0,2–0,4 µm)	0,20 – 0,38 (beheizte Ebene nach Abschnitt 4.1.1, falls Formschulter warm ist)
Klebekaschier-Einlauf nach dem Abziehen des Trennliners	Blanke TPU-Schmelzklebstoffseite gegen Umlenk- / Breitstreckwalzen	Folie-gegen-Metall (oder PTFE-beschichtete Platte)	≤ 0.45 auf blankem Stahl; PTFE-Hülsen verwenden, falls μ_k > 0.50
Stapelung gestanzter Zuschnitte und Pick-and-Place medizinischer Abdecktücher	Oberfläche des geschnittenen TPU-Zuschnitts gegen benachbarten TPU-Zuschnitt	Folie-gegen-Folie (Innenseite-gegen-Innenseite und Außenseite-gegen-Außenseite)	0,22 – 0,40 (sichert die Einzelblatt-Vakuumaufnahme ohne Doppelbogenzug)

Diagnose von Stick-Slip-Sägezahnkurven und viskoelastischen Prüfartefakten

Wenn weiches TPU über den Prüftisch gleitet, zeigt das Signal der Kraftmessdose meist ein Sägezahnmuster. Wie sowohl Mecmesin als auch Instron erläutern, erfordert eine präzise COF-Prüfung die Trennung von echtem polymerem Stick-Slip und Aufbaufehlern.

In der Qualitätskontrolle flexibler Verpackungen nennt International Equipments eine weit verbreitete diagnostische Faustregel: Überschreitet das Verhältnis aus statischem und dynamischem Reibungskoeffizienten den Wert μ_s / μ_k > 1.5, zeigen Folien Stick-Slip-Ruckeln. Die Folie stockt, ruckt nach vorn und haftet erneut. Weitere tribologische Untersuchungen an TPU von Hausberger et al. (2010) belegen, dass sich Stick-Slip-Grenzen auch mit normaler Belastung, Gleitgeschwindigkeit und Füllstoffgehalt verschieben. ASTM D1894-24 Abschnitte 4.4, 4.6 und 4.7 weisen zudem darauf hin, dass statische Losbrechspitzen vom Folienalter, der Belastungsgeschwindigkeit, der Verweilzeit vor Prüfbeginn und der Ansprechrate der Kraftmessdose abhängen.

Tastet Ihr Prüfgerät die Kraft nur mit 10 bis 50 Hz ab, entgeht ihm die Millisekunden kurze statische Losbrechspitze (A_s). Instron gibt für seine niederlastige Kraftmessdose der Serie 2530 (Genauigkeit bis 0.02 N) eine Erfassungsrate von 5 kHz an, um schnelle Losbrechspitzen aufzuzeichnen. Nutzen Sie das 4-Kurven-Diagnoseraster für COF-Verläufe, um Kraftkurven vor der Freigabe eines Prüfprotokolls zu klassifizieren.

Tabelle 4: Das 4-Kurven-Diagnoseraster für COF-Verläufe bei der Prüfung von TPU-Folie
Charakteristik der Kraft-Weg-Kurve	Physikalische Grundursache	Gültige Werkstoffeigenschaft oder ungültiges Prüfartefakt?	Korrekturmaßnahme nach ASTM D1894-24
Kurve 1: Periodische Sägezahnschwingung (regelmäßige Spitzen und Abfälle mit ΔF > 0.30 N über 130 mm Messweg)	Viskoelastischer Adhäsions-Ablöse-Zyklus (Schallamach-Wellen), verstärkt durch Federnachgiebigkeit	Gültiges Materialverhalten (bei starrer Kopplung); μ_s, mittleren μ_k und Amplitude Δμ angeben	Feder nach ISO 8295 durch starre Verbindung ersetzen (Abschnitt 5.2.5); TPU auf matte Oberfläche oder Siloxan-Gleitmittel umstellen
Kurve 2: Überschwingspitze gefolgt von steilem Abfall (Anfangsspitze >2× Plateau auf den ersten 3 mm)	Durchhang im Zugdraht oder ruckartiges Aufsetzen des Prüfschlittens auf die Folie vor Zugbeginn	Ungültiges Prüfartefakt (überhöht die ausgewiesene Haftreibung μ_s um 25 %–60 %)	Zugdraht-Durchhang bis auf 0.05 N Vorbelastung beseitigen; 5 s Norm-Verweilzeit einhalten (Abschnitt 4.6)
Kurve 3: Ansteigende Rampe mit μ_k > μ_s (Kraft steigt von 10 mm bis 130 mm stetig an)	Trägerloses dünnes TPU dehnt sich in der Ebene und schiebt sich vor dem Prüfschlitten zu einer Welle zusammen	Ungültiges Prüfartefakt (misst das Zusammenschieben der Folie, nicht die Gleitreibung der Kunststofffolie)	Messung verwerfen; Probe vollflächig mit doppelseitigem PSA-Klebeband aufspannen; <1% Vordehnung prüfen
Kurve 4: Unregelmäßige hohe Spitzen auf halber Strecke (plötzliche Sprünge von 0,4–0,8 N an zufälligen Stellen)	Schleifende elastomere Schnittkantengrate, Staubpartikel oder Fettrückstände von Fingerabdrücken	Ungültiges Prüfartefakt (überschreitet die Wiederholbarkeitsgrenze SD ≤ 0.02)	Stahltisch mit Isopropanol reinigen; Schlittenquadrat mit frischer Rollklinge neu schneiden; Statik entladen

Wie der COF von TPU-Folie die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung, den Bahnlauf und das Verblocken steuert

Bei der schnellen Rolle-zu-Rolle-Kaschierung bewährt sich auf der Walzenkontaktseite ein dynamischer Reibungskoeffizient (μ_k) im Bereich von 0.20 bis 0.40; Werte unter 0.15 führen zum Teleskopieren der Rolle, und Werte über 0.75 bis 0.80 verursachen Bahndehnung, Faltenbildung und Verblocken.

Die Bewertung, wie ein Material über Leitstangen gleitet, hilft bei der Festlegung von Liniengeschwindigkeitsgrenzen und schützt die Produktqualität. Viele Einkäufer nehmen an, dass ein niedrigerer Reibungskoeffizient die Verpackungseffizienz immer verbessert. Packaging World und Viking Masek betonen jedoch, dass flexible Materialbahnen ausgewogene Reibungskräfte benötigen. Die Innenseite muss Gleiteigenschaften für ein leichtes Gleiten über Formschultern und Breitstreckstangen aufweisen. Antriebsspalte und gewickelte Lagen benötigen hingegen genügend Haftung, um ein seitliches Verschieben der Rolle zu verhindern.

Beachten Sie auch den Hinweis im Anwendungsbereich von ISO 8295:1995. Die horizontale Schlittenprüfung bei Raumtemperatur sichert die Grundkonstanz, doch beheizte Verarbeitungslinien verändern das Folienverhalten. Läuft TPU bei 40–55 °C über eine warme Leitwalze, erweichen die Weichsegmente und die Kontaktfläche wächst. Nutzen Sie das 4-Bänder-Prozessfenster für den Rolle-zu-Rolle-COF unten—eine Entscheidungsmatrix für Verarbeiter, die dynamische COF-Bänder (<0.18, 0.20–0.40, 0.45–0.75, >0.80) der Abwickelspannung, dem Walzenwickeln, dem Teleskopieren und dem Verblocken bei trägerlosen gegenüber trägergestützten TPU-Folien zuordnet—, um die Kennwerte nach ASTM D1894 auf Ihre Verarbeitungslinie abzustimmen.

Tabelle 5: Das 4-Bänder-Prozessfenster für den Rolle-zu-Rolle-COF und die Verarbeitungsmatrix für TPU-Folien und Laminate
COF-Stufe und Folienkategorie	Dynamisches COF-Band (μ_k, ASTM D1894)	Klassifizierungsmodell	Rolle-zu-Rolle-Bahnlauf- und Wickelverhalten	Primäres Fehlerrisiko und Prozessmaßnahme
Band 1A: Ultra-gleitfähiges, übermäßig ausgeblühtes TPU	<0.18 (0.10 – 0.15)	Starke Überschmierung	Gewickelte Lagen verrutschen seitlich bei Palettenvibration; Antriebsspalte verlieren Traktion	Teleskopieren der Rolle (konische Rollenstirnseiten) und Druckpasserfehler; Amid-Masterbatch reduzieren
Band 1B: Reibungsarmer PET-Trennliner	<0.18 (0.15 – 0.18)	Grenzbereich Träger-Gleitverhalten	Kein Walzenwiderstand an Stahlschächten; erfordert höhere Bremszugspannung an der Hülsenspannvorrichtung	Leichter Kantenlauf bei starker Verzögerung; 0,15 wt% Silika-Antiblockmittel auf Trägerrückseite zugeben
Band 2A: Hochgeschwindigkeits-VFFS- und Formschulter-Materialbahn	0.20 – 0.40 (0.20 – 0.28)	Optimales Gleiten an schnellen Formschultern	Gleitet mit 40–80 m/min über Formschultern aus Edelstahl 304 und Breitstreckstangen	Minimales Fehlerrisiko; ideal für automatisierte Verpackungsanwendungen und den DTF-Folientransport
Band 2B: Standard-Materialbahn für die Textilkaschierung	0.20 – 0.40 (0.28 – 0.35)	Optimales Kaschier-Gleitverhalten	Ausgewogene Walzenablösung und Spalttraktion; null Spannungsspitzen beim Abwickeln	Norm-Prozessfenster für mattgeprägtes oder siloxanmodifiziertes 85A–95A TPU
Band 2C: Präzisionsstanzung und Zuschnittstapel	0.20 – 0.40 (0.35 – 0.40)	Kontrolliertes Stapel-Gleitverhalten	Sauberes Einzelblatt-Vakuum-Pick-and-Place ohne Doppelbogenzug oder Verrutschen	MD/TD-Standardabweichung SD ≤ 0.02 über 5 Proben je Charge verifizieren
Band 3A: Halbmattes unmodifiziertes mittleres TPU	0.45 – 0.75 (0.45 – 0.55)	Mäßiger Walzenwiderstand	Spürbare Reibung an feststehenden Leitstangen; stabil auf trägheitsarmen angetriebenen Umlenkwalzen	Freie Bahnlängen kurz halten (<0.8 m); Breiteneinschnürung bei geringer Dicke (<35 µm) überwachen
Band 3B: Elastomere Materialbahn im warmen Führungsschacht	0.45 – 0.75 (0.55 – 0.65)	Zone mit erhöhtem Zugwiderstand	Seilreibungsspannung baut sich bei Umschlingungswinkeln über 45° rasch auf	Feststehende Stahlstangen mit PTFE-Band umwickeln oder auf mikrogerillte Aluminium-Umlenkwalzen wechseln
Band 3C: Weiche trägerlose 80A–85A TPU-Materialbahn	0.45 – 0.75 (0.65 – 0.75)	Obere Bahnspannungsgrenze	Erfordert geschlossene Kraftmessdosen-Tänzerregelung zur Unterdrückung elastischer Dehnung	Breitenschrumpfung (>2 %) und Diagonalfalten; abziehbaren PET-Trennliner in Betracht ziehen
Band 4A: Stark haftendes glänzendes elastomeres TPU	>0.80 (0.80 – 1.10)	Kritische Haftreibungszone	Starkes sägezahnförmiges Stick-Slip-Ruckeln; Materialbahn haftet an blanken Stahlschächten und stockt	Bahnabriss und Passersprung; matte Kühlwalzenprägung aufbringen (Ra = 1,5–2,5 µm)
Band 4B: Ultraweiches trägerloses Schmelzklebstoff-TPU	>0.80 (1.10 – 1.50+)	Starkes Verblocken der Rolle	Benachbarte Lagen verschweißen kalt unter Wickeldruck; trägerloses Abwickeln unmöglich	Zwingende Extrusion auf 50–100 µm PET-Trennliner oder verankertes Siloxan-Compound

Senkung des COF von TPU-Folie ohne Beeinträchtigung der Schmelzklebstoff-Schälhaftfestigkeit

Die Reibung von TPU zu senken ist einfach, wenn die Folie nur als äußere Deckschicht dient. Additive beeinträchtigen jedoch die Verklebung, sobald das TPU siegeln, hochfrequenzschweißen oder auf Gewebe kaschiert werden muss. Das falsche Additiv besteht die Prüfungen nach ASTM D1894 und verursacht drei Wochen später eine Delamination.

Standard-Polyolefinfolien und -tafeln nutzen Fettsäureamide wie Erucamid und Oleamid mit 0,05-0,30 wt% (500-3.000 ppm), wie in Studien von EPA HERO und Plastics Engineering beschrieben. Diese kleinen Moleküle sind im abgekühlten Polymer unlöslich. Nach der Extrusion blühen sie zur Luft-Polymer-Grenzfläche aus und bilden eine Schmierschicht.

Wie Untersuchungen von SilikeTech und ResearchGate zeigen, verursachen Fettsäureamide drei wesentliche Probleme bei gewickelten Folien und Laminaten:

Schichtübergreifende Migration in der gewickelten Rolle: Durch die Wickelspannung wandern Moleküle von der Siegelseite auf die äußere Coronaseite.
Grenzflächennahe schwache Grenzschichten auf den Klebeseiten: Überschüssiges Amid fällt als weißes Pulver aus. Dieser wachsartige Belag blockiert die Polyurethanbenetzung unter den Kaschierparametern für thermische Schmelzklebstofffolien.
Thermische Flüchtigkeit bei der Extrusion und Ablagerungen an der Extrusionsdüse: Bei TPU-Extrusionstemperaturen (175–210 °C) verflüchtigen sich niedermolekulare Amide und kondensieren auf den Kühlwalzen.

Um migrierendes Wachsausblühen zu vermeiden, setzen moderne TPU-Formulierungen auf verankerte Copolymer-Polysiloxane (US-Patent 6.759.487 B2 und WO 2018/226591 A1), amorphes Silika-Antiblockmittel oder physische Mattprägung über die Kühlwalze. Nutzen Sie die 5-Wege-Entscheidungsmatrix für Gleitverhalten vs. Schälfestigkeit unten, um Ihren Schmelzpunkt und das thermische Aktivierungs-Prozessfenster der Schmelzklebstofffolie zu schützen.

Kann sich der COF mit der Zeit oder den Umgebungsbedingungen ändern?

Ja, der COF von TPU-Folie variiert durch die Migration von Gleitmitteln zwischen 0.15 und 0.40. Bei amidmodifizierten Folien diffundiert Erucamid über einen Zeitraum von 24 Stunden bis 4 Wochen weiter an die Oberfläche. Höhere Lagertemperaturen (35-40 °C) fördern diesen Prozess und die COF-Absenkung zusätzlich. Eine warme Lagerung bei 35–40 °C beschleunigt dieses Ausblühen und senkt den COF rasch ab, während unmodifizierte weiche TPU-Rollen an Haftreibung zunehmen, da der Wickeldruck Rauheitsspitzen einebnet.

Daten von International Equipments veranschaulichen dieses Phänomen. Eine frisch extrudierte amidmodifizierte Folie fällt von COF = 0.65 bei 0 Stunden auf 0.45 nach 6 Stunden, 0.22 nach 24 Stunden und 0.18 nach 72 Stunden. Für klebekritische Anwendungen müssen 24-Stunden-Prüfungen nach ASTM D1894 mit einer 14-tägigen T-Schälhaftprüfung bei 40 °C kombiniert werden.

Tabelle 6: Die 5-Wege-Entscheidungsmatrix für Gleitverhalten vs. Schälfestigkeit bei TPU-Folien
Reibungssteuerungs-Weg	Physikalischer / chemischer Mechanismus	Typischerweise erreichter μ_k	Lagerdrift und Ausblührisiko	Einfluss auf Schmelzklebstoff-Schälfestigkeit und Bedruckbarkeit	Entscheidungsregel für die optimale Anwendung
Weg 1A: Migrierendes Erucamid (C22-Amid, 0,05–0,15 wt%)	Blüht über 24–72 h an die Oberfläche aus und bildet eine Wachs-Grenzschicht	0.18 – 0.30	Hoch: kontinuierliche Migration oberhalb 35 °C; Übertragung zwischen Lagen in gewickelten Rollen	Negativ bei hoher Dosierung: wachsartiges Ausblühen verschlechtert T-Schälhaftung, HF-Schweißnähte und Farbebenetzung	Bei einlagiger, nicht verklebter Folie → akzeptabel. Falls kaschiert oder bedruckt → mit 14-tägiger Schälalterungsprüfung absichern.
Weg 1B: Schnell ausblühendes Oleamid (C18-Amid, 0,05–0,12 wt%)	Diffundiert rasch innerhalb von 6–24 h zur Schmierung der äußeren Folienoberfläche	0.15 – 0.25	Sehr hoch: hohe Flüchtigkeit bei 185 °C Extrusion; starke Kondensation an der Lippe der Extrusionsdüse	Starker Haftungsverlust: bildet eine schwache Grenzschicht, die die thermische Benetzung des Polyurethans blockiert	Bei TPU-Schmelzklebstofffolien vermeiden; auf unkaschierte Einweg-Verpackungsfolien beschränken.
Weg 2A: Verankertes Copolymer-Polysiloxan (SILIMER-Reihe)	Alkylketten verankern sich in der TPU-Matrix, während Siloxansegmente schmieren	0.20 – 0.32	Sehr gering: nicht schichtübergreifend migrierend; im Sommer wie im Winter stabil	Minimaler Einfluss: erhält Heißsiegelfestigkeit, optische Klarheit und Bedruckbarkeit	Wenn trägerloses TPU einen dauerhaft niedrigen COF ohne Pulverausblühen benötigt → bevorzugte Additivwahl.
Weg 2B: UHMW-Siloxan-Masterbatch (1,0–2,5 wt% Dosierung)	Dispergierte ultrahochmolekulare Siloxandomänen senken den Zugwiderstand an Metallschächten	0.22 – 0.35	Gering: hohes Molekulargewicht verhindert den Übertrag zwischen Lagen in straffen Rollen	Sicher für thermische Verklebung: behält ≥90 % der Schälhaftfestigkeit nach 40 °C Alterung	Optimal für schnelle VFFS-Formschultern und Führungsschächte aus Edelstahl.
Weg 3A: Anorganisches Silika-Antiblockmittel (amorphes SiO₂, 2–5 µm)	Mikro-Rauheitsspitzen halten benachbarte Folienlagen auf Abstand	0.32 – 0.48	Null: anorganische Partikel können in festem TPU nicht migrieren	Sicher für Verklebung: schmilzt unter beheiztem Walzenspalt flach auf; erhöht die Trübung geringfügig	Zur Verhinderung des Verblockens bei transluzentem 85A–95A TPU → 0,15–0,35 wt% Dosierung einsetzen.
Weg 3B: Duales System aus Siloxan + Silika-Antiblockmittel	Kombiniert Abstandshaltung durch Mikrorauheit mit nicht-migrierender Oberflächenschmierung	0.20 – 0.30	Null Ausblühdrift: stabiler COF von 24 Stunden bis zu 6 Monaten Lagerung	Hocherhalt der Haftfestigkeit: bewahrt Klebstoffbenetzung und verhindert zugleich Rollenblockieren	Ideal für Seefracht-Jumborollen im Export, die Containertemperaturen von 40–50 °C ausgesetzt sind.
Weg 4A: Feine Mattprägung über die Kühlwalze (Ra = 1,2–1,8 µm)	Leichte Oberflächentextur reduziert die reale Kontaktfläche A_r gegenüber Walzen	0.30 – 0.42	Null bis zum Aufschmelzen: rein physische Textur; null chemisches Ausblühen	100 % Erhalt der Haftfestigkeit: Textur schmilzt oberhalb der TPU-Aktivierungstemperatur flach auf	Wenn 100 % reine TPU-Chemie bei halbtransparenter Optik gefordert ist → bevorzugter physischer Weg.
Weg 4B: Tiefe Mattstrukturierung über die Kühlwalze (Ra = 1,8–2,5 µm)	Ausgeprägte Mikrospitzen unterbrechen die Vakuumansaugung auf polierten Stahlplatten	0.25 – 0.36	Null Lagerdrift: unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit oder Temperaturzyklen im Lager	100 % Erhalt der Haftfestigkeit: schmilzt unter Flachbettpresse oder Heißluftschweißung vollständig auf	Optimal für additivfreie medizinische Barriere-Abdecktücher und hochfeste Textil-Klebstoffbahnen.
Weg 5: Abziehbarer PET-Trennliner (50–100 µm Trägerfolie)	PET-Träger nimmt Bahnspannung und Walzengleiten bis zum Abziehen auf	0,15 – 0,25 (PET-Seite)	Null auf dem Träger: schützt weiches TPU vor Wickeldruck und Staub	100 % Erhalt der Haftfestigkeit: frische klebende TPU-Oberfläche wird unmittelbar vor dem Walzenspalt freigelegt	Bei ultraweicher (65A–80A) oder dünner (<30 µm) TPU-Schmelzklebstofffolie → zwingender Aufbau.

COF-Prüfgeräte, Laborkosten und die 7-Punkte-Anfragespezifikation (RFQ) für TPU-Folie

Nach der Auswahl eines reibungsarmen Gleitkonzepts kostet eine externe Prüfung nach ASTM D1894 bei kommerziellen Polymerlaboren typischerweise $150 bis $400 je Probensatz aus 5 Prüfkörpern. Eigene horizontale COF-Tischprüfgeräte liegen im Bereich von $2.500 bis $15,000, und Schlittenvorrichtungen für Universalprüfmaschinen kosten $900 bis $2.500, wodurch sich Tischgeräte ab 15+ Chargen monatlich rechnen.

Einkäufer, die 2 bis 5 Qualifizierungen pro Jahr durchführen, wenden sich meist an ein nach ISO/IEC 17025 akkreditiertes Prüflabor (Petro-Lubricant Testing Labs oder Intertek). Verarbeiter mit täglichem Qualitätsprüfbedarf schaffen eigene Laborprüfgeräte an, um verblockte oder ausgeblühte Chargen zu erkennen, bevor sie eine Anlage blockieren—insbesondere bei der Evaluierung von Reibungskoeffizienten-Prüfgeräten.

Im Allgemeinen stehen moderne Qualitätskontrolllabore vor zwei primären Gerätekonzepten:

Modulare horizontale UTM-Schlittenvorrichtung ($900–$2.500 Zusatzmodul): Produktionsanlagen, die bereits über eine Universalprüfmaschine verfügen (Instron, ZwickRoell zwickiLine oder Mecmesin MultiTest-i), können einen horizontalen Prüftisch nach ASTM D1894, eine reibungsarme Umlenkrolle und einen 200 g schweren Prüfschlitten nachrüsten. Kombinieren Sie die Vorrichtung mit einer Kraftmessdose von 5 N bis 50 N und einer Abtastrate von ≥500 Hz.
Eigenständiges dediziertes COF-Tischprüfgerät ($2.500–$15.000): Tischgeräte umfassen mikroprozessorgesteuerte Analysatoren mit Digitalanzeige. Gängige Modelle sind ein Standard-Reibungskoeffizienten-Prüfgerät, ein COF-01-Reibungskoeffizienten-Prüfgerät (von Cell Instruments, Labthink, Pacorr oder Presto) oder ein Präzisions-Reibungsprüfgerät von Thwing-Albert (FP-2265), Testing Machines Inc. (32-76e) oder Mark-10. Jedes Gerät misst die statische und dynamische Reibung über einen programmierbaren Bereich von Prüfgeschwindigkeiten.

Tabelle 7: Vergleich der COF-Prüfoptionen für TPU-Folie und typische kommerzielle Kosten im Jahr 2026
Prüfweg	Repräsentative Geräte / Dienstleister	Typische Kosten (USD)	Wesentliche technische Spezifikationen	Optimal geeignet für
Akkreditierte Drittlabor-Prüfung	ISO 17025 Polymer-Prüflabore (Petro-Lubricant, Intertek, SGS)	$150 – $400 je Probensatz aus 5 Prüfkörpern (+ $50–$100 für kundenspezifische Metall-Gegenlauffläche)	Vollständiges Prüfprotokoll nach ASTM D1894-24 oder ISO 8295 mit 24–40 h Konditionierung, MD/TD-Mittelwert, SD und Kraftkurven	Jährliche Lieferantenqualifizierung, Schiedsanalysen oder Validierung über den TPU-Folienqualitäts-Auswahlratgeber
UTM-COF-Prüfvorrichtung (Zusatzmodul)	Instron 2810-005, ZwickRoell COF-Vorrichtung, Mecmesin Schäl-/Reibungstisch	$900 – $2.500 (nur Vorrichtung; setzt vorhandenen UTM-Prüfrahmen voraus)	200 g Prüfschlitten, reibungsarme Umlenkrolle, 5–100 N Kraftmessdose (0.02 N Auflösung), 500–5.000 Hz Software-Erfassung	Produktionsanlagen, die bereits Zugprüfungen nach ASTM D882 und T-Schälprüfungen nach ASTM D1876 auf einer UTM durchführen
Dediziertes COF-Tischprüfgerät	Thwing-Albert FP-2265, TMI 32-76e, Mark-10, Labthink COF-01, Cell Instruments	$2.500 – $15.000 (je nach beheizter Ebene und PC-Software)	Mikroprozessorgesteuerter Antrieb (100 & 150 mm/min), Digitalanzeige, optionaler beheizter Prüftisch nach Abschnitt 4.1.1	Tägliche Extrusions-Qualitätskontrolle und Wareneingangsprüfung bei großvolumiger Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung

Warum technische Datenblätter (TDS) von Lieferanten den COF weglassen—und wie Sie ihn in Ihrer Anfrage (RFQ) spezifizieren: Übliche technische Spezifikationen globaler TPU-Hersteller (Covestro Platilon, Lubrizol Pearlbond, Argotec/Mativ, American Polyfilm) und kundenspezifischer Extrudeure (Teng Yang) führen Shore-Härte, Zugfestigkeit, Schmelzpunkt und Schälfestigkeit auf. Ein chargenweiser COF wird auf einem allgemeinen Datenblatt selten abgedruckt. Die gemessene Reibung hängt von zahlreichen Variablen ab, darunter Kühlwalzenoberfläche und Foliendicke, Metall-Gegenlauffläche sowie PET-Trennliner.

Um Produkte in gleichbleibender Qualität zu erhalten und ein Verblocken beim Seetransport zu vermeiden, nehmen Sie die 7-Felder-Einkaufsspezifikation für den TPU-Folien-COF in Ihre Bestellung auf, wenn Sie ein kundenspezifisches TPU-Folienmuster und eine technische Prüfung anfordern.

Die 7-Felder-Einkaufsspezifikation für den TPU-Folien-COF (RFQ- & COA-Checkliste)

Feld 1 — Prüfnorm & Abzugsgeschwindigkeit: Spezifizieren Sie ASTM D1894-24 bei 150 ± 30 mm/min oder ISO 8295:1995 bei 100 ± 10 mm/min. Geben Sie an, ob die statische Kopplung einen starren Draht oder eine Feder mit 2 ± 1 N/cm verwendet.
Feld 2 — Exakte Oberflächenpaarung & Gegenlaufflächen-Rauheit: Definieren Sie Folie-gegen-Folie (Innenseite-gegen-Außenseite) für die Wickelstabilität der Rolle. Spezifizieren Sie Folie-gegen-Metall (Edelstahl 304, Ra = 0,2–0,4 µm) für Maschinenschächte.
Feld 3 — Trennliner-Seitigkeit & Montagemethode: Geben Sie an, welche Seite geprüft wird (blanke klebende TPU-Seite vs. PET-Trennliner-Seite). Schreiben Sie für Folien ≤100 µm eine vollflächige doppelseitige PSA-Verklebung mit <1% Vordehnung vor.
Feld 4 — Konditionierung & Zeitfenster nach der Extrusion: Fordern Sie 23 ± 2 °C und 50 ± 10 % r. F. für ≥24 Stunden nach ASTM D618. Vermerken Sie die seit der Extrusion vergangenen Stunden auf dem Werkszeugnis (COA).
Feld 5 — Ziel-Akzeptanzbereich für μ_s / μ_k & Streuungsgrenze: Spezifizieren Sie sowohl statische als auch dynamische Grenzwerte (z. B. μk = 0,22–0.38, μs ≤ 0.50, SD ≤ 0.02 über n = 5 MD-Proben). Ergänzen Sie die Temperatur der beheizten Ebene nach Abschnitt 4.1.1, falls Formschultern 40 °C überschreiten.
Feld 6 — Gleitkonzept & Migrationsbeschränkung: Spezifizieren Sie matte Kühlwalzenoberfläche, PET-Trennliner oder nicht-migrierenden Siloxanmodifikator. Untersagen Sie nicht freigegebene Dosierungen migrierender Fettsäureamide bei klebekritischen Qualitäten.
Feld 7 — Gekoppeltes Freigabekriterium für die Schälfestigkeit nach Alterung: Fordern Sie bei thermischen Klebequalitäten neben dem COF-Prüfprotokoll ≥85 %–90 % Erhalt der T-Schälhaftfestigkeit nach 14 Tagen Rollenalterung bei 40 °C.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein normaler Reibungskoeffizient für TPU-Folie?

Unmodifizierte Folie aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) zeigt nach ASTM D1894 gegen Edelstahl typischerweise einen statischen Reibungskoeffizienten (μ s ) zwischen 0.80 und 1.50+. Härtere Qualitäten ab 90 Shore A sowie gleitmittelmodifizierte oder strukturierte TPU-Folien liegen deutlich niedriger. Modifizierte Qualitäten bieten für die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung einen dynamischen COF zwischen 0.20 und 0.45.

Warum ist mein dynamischer Reibungskoeffizient bei einer Prüfung nach ASTM D1894 höher als der statische COF?

Wenn der dynamische COF bei einer Prüfung von TPU-Folie den statischen COF übersteigt, liegt viskoelastisches Stick-Slip oder ein Einsinken und Zusammenschieben vor der Schlittenkante statt eines gleichmäßigen Gleitens vor. Während einer Prüfung muss der 200 g schwere Prüfschlitten weiches TPU über einen Edelstahltisch bewegen. Während sich der 200 g schwere Prüfschlitten bewegt, haftet weiches TPU am Tisch und baut einen hohen dynamischen Scherwiderstand auf. Trägerlose dünne TPU-Folie kann außerdem vor dem Prüfschlitten eine Oberflächenwelle aufwerfen. Dieser Pflügeeffekt des Prüfschlittens erzeugt eine mittlere Gleitkraft, die größer ist als die Losbrechkraft.

Verringert die Absenkung des TPU-Folien-COF mit Gleitmitteln die Schälfestigkeit bei der Schmelzklebstoff-Kaschierung?

Ja, der Einsatz eines migrierenden Gleitadditivs wie Erucamid oder Oleamid mindert die Schmelzklebstoff-Schälhaftfestigkeit. Migrierende Gleitadditive wie Fettsäureamide blühen an die Folienoberfläche aus und bilden eine wachsartige Schicht. In dicken oder warmen Rollen bildet diese wachsartige Schicht eine schwache Grenzschicht, die die Substratbenetzung blockiert und die thermische Verklebung schwächt. Daher sollten für klebekritische Folien eine Mattstrukturierung oder PET-Trennliner eingesetzt werden.

Wie oft sollte eine COF-Prüfung in der Produktion von TPU-Folie durchgeführt werden?

Führen Sie die COF-Prüfung nach ASTM D1894 oder ISO 8295 bei der Erstqualifizierung einer Qualität sowie nach jedem Wechsel von Rohstoffharz, Gleitmittel-Masterbatch oder Kühlwalze durch. Werden migrierende Gleitmittel eingesetzt, prüfen Sie sowohl frisch konditionierte Rollen (24 h) als auch 7 bis 14 Tage gealterte Rollen.

Kann eine Universal-Zugprüfmaschine eine Reibungskoeffizienten-Prüfung nach ASTM D1894 durchführen?

Ja, eine Universalprüfmaschine (UTM) kann Prüfungen nach ASTM D1894 und ISO 8295 bei 100 bis 150 mm/min mit einem 200 g schweren Prüfschlitten durchführen, sofern sie mit einem horizontalen Prüftisch und einer reibungsarmen Umlenkrolle ausgestattet ist. Der Aufbau nutzt einen gummierten Prüfschlitten mit 200 ± 5 g sowie eine niederlastige Kraftmessdose (5 N bis 50 N). Eine Abtastrate von 500 Hz oder höher erfasst die anfängliche statische Losbrechspitze präzise.

Welche Hersteller von TPU-Folien liefern gleitkontrollierte Qualitäten mit chargenweisen COF-Prüfprotokollen?

Spezialisierte Extrudeure für TPU-Folien und Hersteller von Schmelzklebstofffolien—darunter Teng Yang (tengyangfilm.com), Covestro (Platilon), Argotec/Mativ und American Polyfilm—liefern kundenspezifische TPU-Folienaufbauten für die Textil- und Industriekaschierung. Technische Standarddatenblätter weisen normalerweise Härte, Zugfestigkeit, Schmelzpunkt und Schälhaftung anstelle eines chargenweisen COF aus. Einkäufer, die eine enge Rolle-zu-Rolle-Gleitkontrolle benötigen, sollten die Gegenlauffläche, die Abzugsgeschwindigkeit nach ASTM D1894 oder ISO 8295, das Trägerliner-Format sowie gekoppelte Grenzwerte für den Erhalt der Schälhaftfestigkeit direkt in der Bestellung spezifizieren.

Quellen & Referenzen

ASTM International. ASTM D1894-24: Norm-Prüfverfahren für den statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten von Kunststofffolien und Tafelware (DOI: 10.1520/D1894-24).
Internationale Organisation für Normung. ISO 8295:1995 — Kunststoffe — Folien und Tafeln — Bestimmung der Reibungskoeffizienten.
U.S. Environmental Protection Agency (EPA HERO). Referenz 12201336: Oberflächenreibung und Erucamid-Gleitmittelmodifikation in Folien aus thermoplastischem Polyurethan.
ZwickRoell. Reibungskoeffizient von Kunststofffolie nach ASTM D1894 & Vergleich mit ISO 8295.
Instron. Prüfaufbau für den Reibungskoeffizienten nach ASTM D1894 (Kraftmessdose 2530 & Vorrichtung 2810-005).
Mecmesin. Reibungskoeffizienten-Prüfung an Kunststofffolie: Diagnose von Haftreibungsruckeln (BS EN ISO 8295 / ASTM D1894).
ScienceDirect. Trockengleitreibungs- und Verschleißverhalten von thermoplastischem Polyurethan (TPU).
MDPI Lubricants. Tribologische Bewertung von Elastomeren aus thermoplastischem Polyurethan (TPU).
Packaging World. Folienkriterien für vertikale Schlauchbeutel-Anwendungen (VFFS).
U.S. Patent and Trademark Office / Google Patents. US 6.759.487 B2: Thermoplastische Polyurethan-Silikon-Elastomere & WO 2018/226591 A1: Laminate mit niedrigem Reibungskoeffizienten.