Folge 38: Wie funktioniert eine Anti-Rutschmatte? – Teil 1: Das Wirkungsprinzip

Folge 38: Wie funktioniert eine Anti-Rutschmatte? – Das Wirkungsprinzip

Die Frage die sich stellt heißt, wo liegt die Wahrheit. Um diese Frage zu beantworten möchte ich etwas ausholen, um das notwendige Verständnis für die Problematik zu schaffen.

Reibung oder Friktion ist ein physikalisches Phänomen mit dem wir alle stets zu tun haben. Es wird uns aber oft nicht bewusst, weil wir die Auswirkungen kennen und sie als normal empfinden. Bewusst wird uns das Phänomen dann, wenn es negative Folgen hat oder es weh tut.

Eine eigene Wissenschaft, die Tribologie, beschäftigt sich mit dieser Thematik und bereits Leonardo da Vinci hat Versuche angestellt. Die Reibung besteht zwischen Körpern, Flächen oder Teilchen und verhindert deren Bewegung gegeneinander. Dabei entsteht eine Reibkraft. Sie wirkt der Bewegungsrichtung immer entgegen.

Es gibt verschiedene Arten von Reibung, die bekanntesten sind die Haft-, die Gleit- und die Rollreibung. In der Ladungssicherung spielt die Gleitreibung die Hauptrolle. Um die Reibkraft zu überwinden ist Arbeit notwendig. Die Reibungskraft ergibt sich aus der Oberflächenrauigkeit an den Kontaktflächen der Körper. Der Reibbeiwert μ beschreibt das Verhältnis dieser Rauigkeiten zueinander.

Jeder, der schon mal mit Schleifpapier ein Stück Holz bearbeitet hat, weiß wovon ich rede. Mit einem feinen Schleifpapier zu arbeiten ist leichter als mit einem groben. Allerdings ist auch der Abrieb unterschiedlich. Bei feinem Schleifpapier ist der Reibbeiwert μ geringer als bei grobem Papier.

Nun kommt der Schwenk zur Ladungssicherung. Wenn irgendeine Ladung, egal wie sie aussieht, auf einer Ladefläche abgesetzt wird, ergibt sich automatisch die Situation einer Reibung. Zwei Flächen mit unterschiedlicher Rauigkeit haben Kontakt zu einander. Will ich die Ladung bewegen, muss ich die Reibkraft überwinden.

Beschleunigungen, die beim Transport zwangsläufig auftreten, führen ebenso zu Ladungsbewegungen, wenn die Beschleunigung größer ist als der Reibbeiwert.

Wenn zwei Flächen aufeinanderliegen, dann ergibt sich durch die jeweilige Oberflächenrauigkeit eine Verzahnung. Die steht der Verschiebekraft immer entgegen.

Die Normalkraft (FN) drückt durch die Erdanziehung auf die untere Fläche. Das ist z.B. das Ladungsgewicht in daN, als Gewichtskraft. Zum Verschieben muss eine Kraft (Fx) aufgewendet werden. Das Verhältnis von (FN) zu (Fx) ergibt den Reibbeiwert μ. Er kann durch Versuche ermittelt werden. Bei bekanntem Reibbeiwert μ lässt sich die Reibkraft errechnen.

Werden Antirutschmatten eingesetzt, dann füllte das Material die Lücken zwischen den Verzahnungen aus und es entsteht eine Mini-Formschluss.

Durch diesen Mini-Formschluss wird die zum Verschieben erforderliche Kraft größer und damit natürlich auch der Reibbeiwert μ.

Das ist das Wirkungsprinzip von Antirutschmatten.

Die Kontaktfläche zwischen zwei Körpern spielt für die Berechnung des Reibbeiwertes μ keine Rolle, wohl aber für die praktische Anwendung.

Für das professionelle ermitteln eines Reibbeiwertes gibt es die VDI-2700 Blatt 14. Hier wird der technische Ablauf beschrieben, damit die gemessenen Werte auch repräsentativ und belastbar sind.
Mit Bordmitteln lässt sich der Reibbeiwert auch durch Kipptests ermitteln. Der ist zwar nicht so genau, reicht aber oft aus, um zu sehen, in welchem Größenbereich der Reibbeiwert liegt.

Die VDI-2700 Blatt 15 beschreibt die Eigenschaften und Anforderungen an Antirutschmatten. Dabei wird deutlich, nicht alles was aus „Gummi“ gemacht wird, ist auch als Antirutschmatte geeignet.
Die meisten ARM aus Granulat bestehen aus Styrol-Budadien-Ruber (SBR) und Natural Rubber (NR), sowie Polyurethan (PUR) als Bindemittel.

Das Verformungsverhalten wird mit einer 1.000kg schweren Gitterbox über den Zeitraum von 24Std getestet. Nach der Entlastung dürfen keine bleibenden Verformungen erkennbar sein. In der praktischen Anwendung muss die Größe der Kontaktfläche so gewählt werden, dass die Verformung durch Flächenpressung nicht mehr als 30% der Ausgangsdicke beträgt.

Die Zug- und Scherfestigkeit spielt ebenso eine große Rolle. Die unterschiedlichen Oberflächenrauigkeiten der beiden Flächen, zwischen denen die ARM positioniert ist, führt bei Beschleunigungen zu horizontalen Verformungen. Damit dies unkritisch ist, muss die Zugfestigkeit mindestens 0,6N/mm² betragen.

Die Reißdehnung bei ARM aus Gummi muss unter Belastung mindestens 60% betragen. Ausgefranzte ARM sind oft ein Zeichen für mindere Qualität oder ungeeignetes Material.

Die Flächenpressung bei ARM mit großem Hohlraumanteil kann dazu führen, dass das Material seifig wird und der Reibbeiwert erheblich absinkt. Hält man die ARM gegen das Licht und es kommt viel Helligkeit durch, ist auch das ein Anzeichen für mindere Qualität.

Die Temperaturbeständigkeit soll zwischen -20°C und +100°C liegen. Weichen die Einsatztemperaturen davon ab, müssen weitere Informationen beim Hersteller eingeholt werden.
ARM können sowohl als Einweg- als auch als Mehrwegmaterial deklariert sein. Vor allem bei Mehrweg-ARM ist auf Ablegemerkmale zu achten. Diese Merkmale können sein:

• Bleibende Verformungen oder Druckstellen
• Risse im Material
• Abrieb auf der Oberfläche
• Aufgebrochene Oberfläche (z.B. durch zu hohe Zug-/Scherkräfte)
• Schäden durch Kontakt mit aggressiven Materialien
• Schmutzeinlagerungen durch den Gebrauch der ARM
• Versprödung

Es werden auch ARM aus Vollmaterial angeboten. Bei der Herstellung werden sie vulkanisiert oder aus 2 Komponenten zusammengemischt. Der Vorteil liegt darin, dass Gewebe oder Metall, eingearbeitet werden kann, wodurch sie stärker beansprucht werden können als normale ARM.

Beim Erstellen von Anweisungen oder von Fahrzeug-/ Ausrüstungsspezifikationen, sollte bei rutschhemmendem Material immer auf die Qualitätsvorgaben der VDI-2700 Blatt 15, als bindende Vereinbarung, hingewiesen werden.

In der nächsten Folge werde ich auf die praktische Anwendung von Antirutschmatten eingehen. Hier werden leider immer wieder Fehler gemacht die ein Sicherheitsgefühl hervorrufen, das im Falle von Vollbremsungen oder Ausweichbewegungen, nicht erfüllt wird.

Ihr Sigurd Ehringer