包裝材料摩擦系數的測試設備及有關影響因素

更新時間：2009-09-27 點擊次數：3362

近幾年軟包裝行業的發展突飛猛進，同時，隨之而來的質量問題也凸顯出來，使用單位關于包裝膜拉斷、打滑、包裝生產線斷流等的投訴不斷增多。許多軟包裝材料廠，軟包裝印刷廠因此而造成了巨大損失，其實造成這種現象的根源在于軟包裝材料的摩擦性能。因此，軟包裝材料的摩擦性能對生產至關重要，通過對包裝材料摩擦系數的測試可以有效地解決上述問題，摩擦系數的大小須由實驗測定。
摩擦系數測定的設備及方法
1.測試設備與測試標準
①測試設備北京蘭德梅克科技開發有限公司MC-600包裝材料摩擦系數測定儀：vmcpp．25μm，熱封面試樣；
②該儀器符合GB/T10006-1988國家檢測標準和ISO 8295—1986《塑料——薄膜和薄片——摩擦系數的測定》檢測標準。

摩擦系數是考察包裝薄膜的一項重要指標。因為在包裝過程中的摩擦力常常既是動力又是阻力，因而其大小應控制在適當的范圍內。在研究摩擦系數時，應特別注意溫度對摩擦系數的影響很大，因此不僅要檢測包裝材料在常溫下的摩擦系數，還應考察其在實際使用環境溫度下的摩擦系數。
1，摩擦系數
    摩擦系數是各種材料的基本性質之一。當兩個相互接觸的物體之間有相對運動或相對運動趨勢時，其接觸表面上產生的阻礙相對運動的機械作用力就是摩擦力。某種材料的摩擦性能可以通過材料的動靜摩擦系數來表征。靜摩擦力是兩接觸表面在相對移動開始時的zui大阻力，其與法向力之比就是靜摩擦系數；動摩擦力是兩接觸表面以一定速度相對移動時的阻力，其與法向力之比就是動摩擦系數。摩擦系數是針對一組摩擦副來講的，單純說某種材料的摩擦系數是沒有意義的，同時必須指明組成摩擦副的材料的種類，并說明測試條件（環境溫濕度、載荷、速度等）以及滑動材料。
2，添加劑對摩擦系數的影響
    高分子聚合物在軟包裝行業中獲得了廣泛的應用，材料表面的摩擦系數是包裝機器運行速度以及包裝物易開啟性的主要影響因素之一，在制作過程中加入添加劑（如爽滑劑和抗粘連劑）是一種調節塑料表面摩擦系數的常見方式。
    爽滑劑按照功能分為內爽滑劑和外爽滑劑兩類：內爽滑劑能促進聚合物大分子鏈或鏈段相對運動，從而改善物料流動性；外爽滑劑則是與聚合物基團相容性差的極性有機化學品，在聚合物鏈的布朗運動作用下，這些分子遷移到薄膜表面形成一層油性表面，從而起到改善薄膜表面性能的爽滑作用并降低材料表面的摩擦系數。通常所有的潤滑劑都兼具有兩方面的功能。薄膜常用的潤滑劑有.
（1），蠟類，包括低分子量聚乙烯和低分子量聚丙烯（軟化點85~160℃）和一般石蠟（軟化點55~75℃）。聚乙烯蠟與聚丙烯相容性差，因此主要起外潤滑作用。而低分子量聚丙烯與聚丙烯相容性好，加入后實際上起著加寬分子量分布的作用，改善其流動性。
（2），脂肪酸類，zui常用的是硬脂酸，它常以二聚物的形式存在，在聚丙烯中可用作內和外潤滑兩方面的功能。
（3），酰胺類，單酰胺類zui常用的是芥酸酰胺，它兼具爽滑劑與脫模劑功能。雙酰胺類zui常用的是亞基二硬脂酰胺（EBS），其熔點約為140℃，熱穩定性好，用于聚丙烯中主要起外潤滑功能。
        抗粘連劑一般是粒徑2μm～4μm的固體粉末，加進薄膜表層可以形成許多凸起，使薄膜層與層之間的實際接觸面積減少，從而降低粘結力，相互滑動就會比較容易，有利于摩擦系數的降低。
    此外，由于靜電吸附力不但會影響薄膜之間的摩擦系數，還會影響材料的多種物理性能，因此抗靜電劑也是常用的添加劑的一種。
   3 ，薄膜表面結構對摩擦系數的影響
        薄膜表面結構也會影響摩擦系數，表面太平滑會導致薄膜表面之間太貼服，相互滑動的有效表面增大，滑動就會特別困難。而如果薄膜表面有一定粗糙度，表面貼近后相互之間有一定空隙，相互滑動就會較容易，所以有一定粗糙感薄膜表面摩擦系數較低。
    表層使用不同原料生產可以獲得不同摩擦系數性能的薄膜。表層使用聚丙烯均聚物，由于均聚物結晶度高生產的薄膜剛性高而且薄膜表面硬度好，所以薄膜摩擦系數較低。有些薄膜為了要求可以熱封合，必須在表層使用共聚物以獲得熱封性能，由于共聚物含有一定量的無規物結晶度低，生產的薄膜較軟并且薄膜表面較粘，所以薄膜摩擦系數較高。
   4 ，抗粘連劑對摩擦系數的影響
   塑料薄膜表面光滑，相互滑動比較困難。抗粘連劑一般是粒徑2-4um的固體粉末，加進薄膜表層可以形成許多凸起，使薄膜層與層之間的實際接觸面積減少，從而降低粘結力相互滑動就會較容易，有利于摩擦系數的降低。
  抗粘連劑的種類對薄膜摩擦系數有較大影響，抗粘連劑的種類分無機物和有機物兩大類，無機物的品種以二氧化硅為主，有機物的品種是隨著雙向拉伸聚丙烯薄膜的發展而發展起來的較新的品種，例如脂肪酸酰胺就是有機物的一種，其表面柔軟,薄膜表面摩擦系數比無機物的品種低。
  5，高溫使用條件對摩擦系數的影響
   薄膜在實際使用中溫度條件可能不一樣：例如在熱帶氣候條件下，又或者是卷煙包裝機熱封桿的高溫條件等。通常從30℃開始，薄膜的摩擦系數便急劇上升，這是因為常用的潤滑劑已接近其熔點而變得粘結，測試時施加的力波動很大，呈現一種間歇性滑動或粘結效果。
       為了驗證溫度變化對摩擦系數值的影響，選擇了幾組有一定代表性的材料 PC 膜、鋁箔復合膜在不同溫度下測定它們的摩擦系數。以下是其中 2 組試驗的詳細試驗信息及結果：
                                                                                                       表 1. PC 膜摩擦試驗數據表

試驗溫度℃	靜摩擦系數 mean 1	動摩擦系數 mean 1
32.1	0.285	0.244
45.5	0.336	0.212
62.0	0.387	0.319
74.1	0.435 2	0.322 2
87.5	0.433 2	0.300 2

注 1 ：試驗數據為多組試驗平均值。
2 ：粘滑現象。

表 2. 鋁箔復合膜摩擦試驗數據表

試驗溫度℃	靜摩擦系數 mean 1	動摩擦系數 mean 1
29.6	0.314	0.239
46.2	0.355	0.277
74.3	0.343 2	0.253 2
89.5	0.429 2	0.241 2

注 1 ：試驗數據為多組試驗平均值。
2 ：粘滑現象。

                                  試驗數據隨溫度升高的走勢如圖 1 所示。

        從圖 1 可以看出試驗溫度的升高明顯影響了材料的摩擦系數，但對于不同的試樣，溫度的影響效果不同；而且對于同一試樣，隨溫度的上升，動摩擦系數的變化趨勢很可能也不同于靜摩擦系數。例如對于 PC 膜，靜摩擦系數隨溫度升高的增長趨勢比較穩定，但動摩擦系數的變化趨勢的波動就很大，不過動摩擦系數的整體趨勢也是增長的。對于鋁箔復合膜，摩擦系數的增長趨勢就不如 PC 膜，而且其動摩擦系數隨溫度的上升基本保持穩定。需要說明的一點是，在進行 74℃以上的摩擦試驗時，試驗過程中出現了明顯的粘滑現象，即滑動現象是不平穩的、間歇性的。
       為了減輕這種間歇性滑動-粘結現象，需要使用另一種*不同的耐高溫潤滑劑--硅酮，它由于是高分子量聚合物而具備*的特性，即使在較高溫度下摩擦系數仍然保持較低。

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