Aflevering 38: Hoe werkt een antislipmat? – Deel 1: Het principe van actie

Iedereen die zich bezighoudt met het vastzetten van ladingen zal ook wel eens antislipmatten tegenkomen.

Voor sommigen zijn ze een wondermiddel, voor anderen gewoon een kostenfactor die niet nodig is.

Hoe werken antislipmatten en hoe noodzakelijk zijn ze echt voor het beveiligen van ladingen?

De wrijving

De vraag die rijst is waar de waarheid ligt. Om deze vraag te kunnen beantwoorden, wil ik graag wat meer uitleg geven om het probleem beter te begrijpen.

Wrijving is een natuurkundig verschijnsel waar we allemaal voortdurend mee te maken hebben. We realiseren het ons echter vaak niet omdat we de effecten kennen en ze als normaal beschouwen. We worden ons bewust van het fenomeen wanneer het negatieve gevolgen heeft of pijn doet.

Een aparte wetenschap, tribologie, houdt zich met dit onderwerp bezig en Leonardo da Vinci voerde al experimenten uit. Wrijving bestaat tussen lichamen, oppervlakken of deeltjes en voorkomt dat ze tegen elkaar bewegen. Dit creëert een wrijvingskracht. Het werkt de bewegingsrichting altijd tegen.

Er zijn verschillende soorten wrijving. De bekendste zijn statische wrijving, glijwrijving en rolwrijving. Glijdende wrijving speelt de belangrijkste rol bij het vastzetten van ladingen. Er is arbeid nodig om de wrijvingskracht te overwinnen. De wrijvingskracht is het gevolg van de oppervlakteruwheid op de contactoppervlakken van de lichamen. De wrijvingscoëfficiënt μ beschrijft de verhouding van deze ruwheden ten opzichte van elkaar.

Iedereen die wel eens een stuk hout met schuurpapier heeft bewerkt, weet waar ik het over heb. Het is gemakkelijker om met fijn schuurpapier te werken dan met grof schuurpapier. De slijtage is echter ook anders. Bij fijn schuurpapier is de wrijvingscoëfficiënt μ lager dan bij grof papier.

Wrijving bij ladingzekering

Nu is het de beurt aan het beveiligen van de lading. Als er een last, ongeacht het uiterlijk, op een laadoppervlak wordt geplaatst, ontstaat er automatisch een wrijvingssituatie. Twee oppervlakken met verschillende ruwheid komen met elkaar in contact. Als ik de lading wil verplaatsen, moet ik de wrijvingskracht overwinnen.

Versnellingen, die onvermijdelijk optreden tijdens transport, leiden ook tot bewegingen van de lading als de versnelling groter is dan de wrijvingscoëfficiënt.

Het werkingsprincipe van antislipmatten

Als twee oppervlakken op elkaar liggen, resulteert de respectieve oppervlakteruwheid in een ineengrijping. Dit werkt de verplaatsingskracht altijd tegen.

De normaalkracht (FN) drukt op het onderste oppervlak door de zwaartekracht. Dit is bijvoorbeeld het gewicht van de lading in daN, als gewichtskracht. Er moet een kracht (Fx) worden uitgeoefend om het te verplaatsen. De verhouding van (FN) tot (Fx) geeft de wrijvingscoëfficiënt μ. Dit kan worden bepaald door te testen. Als de wrijvingscoëfficiënt μ bekend is, kan de wrijvingskracht worden berekend.

Als er antislipmatten worden gebruikt, vult het materiaal de openingen tussen de kartels en ontstaat er een minivormpassing.

Deze minivormvorm verhoogt de kracht die nodig is voor verplaatsing en natuurlijk de wrijvingscoëfficiënt μ.

Dit is het werkingsprincipe van antislipmatten.

Het contactoppervlak tussen twee lichamen speelt geen rol bij het berekenen van de wrijvingscoëfficiënt μ, maar wel in praktische toepassingen.

Voor de professionele bepaling van een wrijvingscoëfficiënt is er VDI-2700 blad 14, dat de technische procedure beschrijft om te garanderen dat de gemeten waarden representatief en betrouwbaar zijn.
De wrijvingscoëfficiënt kan ook worden bepaald door kanteltests met apparatuur aan boord. Hoewel dit niet zo nauwkeurig is, is het vaak voldoende om te zien in welk maatbereik de wrijvingscoëfficiënt ligt.

Eigenschappen en vereisten voor antislipmatten

VDI-2700 blad 15 beschrijft de eigenschappen en vereisten voor antislipmatten. Het wordt duidelijk dat niet alles wat van “rubber” is gemaakt ook geschikt is als antislipmat.
De meeste korrelvormige ARM’s bestaan uit styreen-budadieenrubber (SBR) en natuurrubber (NR) en polyurethaan (PUR) als bindmiddel.

Het vervormingsgedrag is getest met een palletkooi van 1.000 kg over een periode van 24 uur. Er mogen geen blijvende vervormingen herkenbaar zijn nadat de belasting is verwijderd. In praktische toepassingen moet de grootte van het contactoppervlak zo worden gekozen dat de vervorming door oppervlaktedruk niet meer dan 30% van de oorspronkelijke dikte bedraagt.

Treksterkte en afschuifsterkte spelen ook een grote rol. De verschillende oppervlakteruwheid van de twee oppervlakken waartussen de ARM zich bevindt, leidt tot horizontale vervormingen tijdens de versnelling. Om kritiekvrij te zijn, moet de treksterkte minstens 0,6 N/mm² zijn.

De breukrek van rubber ARM moet onder belasting ten minste 60% zijn. Gerafelde ARM’s zijn vaak een teken van inferieure kwaliteit of ongeschikt materiaal.

De oppervlaktedruk op ARM’s met veel holtes kan ervoor zorgen dat het materiaal zeepachtig wordt en de wrijvingscoëfficiënt aanzienlijk daalt. Als je de ARM tegen het licht houdt en er komt veel helderheid door, dan is dit ook een teken van slechte kwaliteit.

De temperatuurbestendigheid moet tussen -20°C en +100°C liggen. Als de bedrijfstemperaturen hiervan afwijken, moet nadere informatie worden ingewonnen bij de fabrikant.

ARM’s kunnen zowel wegwerp- als herbruikbaar zijn. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan de afvalkarakteristieken, vooral bij herbruikbare ARM’s. Deze kenmerken kunnen

• Permanente vervormingen of drukplekken
• Scheuren in het materiaal
• Schuren van het oppervlak
• Gebroken oppervlak (bijv. door overmatige trek-/scheerkrachten)
• Schade door contact met agressieve materialen
• Vuilafzetting door het gebruik van de ARM
• Verbrossing

Er zijn ook ARM’s van massief materiaal verkrijgbaar. Tijdens de productie worden ze gevulkaniseerd of gemengd uit 2 componenten.

Het voordeel is dat er stof of metaal in verwerkt kan worden, waardoor ze zwaarder belast kunnen worden dan normale ARM’s.

Conclusie

Bij het opstellen van instructies of specificaties voor voertuigen/apparatuur moet in het geval van antislipmateriaal altijd worden verwezen naar de kwaliteitsspecificaties van VDI-2700 blad 15 als bindende overeenkomst.

In de volgende aflevering kijk ik naar de praktische toepassing van antislipmatten. Helaas worden hier herhaaldelijk fouten gemaakt die een gevoel van veiligheid creëren dat niet wordt waargemaakt bij noodstops of uitwijkmanoeuvres.

Hoogachtend, Sigurd Ehringer

Tobias Kreft