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閱讀：43發(fā)布時(shí)間：2022-1-31
本文介紹了溫度變化對(duì)材料摩擦系數(shù)的影響，并分析了實(shí)際應(yīng)用中對(duì)薄膜摩擦系數(shù)的實(shí)際檢測(cè)要求。
1、摩擦系數(shù)
摩擦系數(shù)是對(duì)兩表面摩擦力的一種量度，它表征了材料的摩擦行為。薄膜表面的摩擦系數(shù)取決于薄膜表面的粘著性（表面張力和結(jié)晶度）、添加劑（爽滑劑、顏料等）、以及表面拋光。在進(jìn)行以下操作工序時(shí)需要嚴(yán)格控制材料的摩擦系數(shù)，如當(dāng)薄膜越過(guò)自由轉(zhuǎn)輥、袋成型、產(chǎn)品纏繞膜、以及包裝袋及其它容器的堆放。除了材料的內(nèi)部可變因素能夠影響材料的摩擦系數(shù)，環(huán)境因素（如機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度、溫度、靜電積累、以及濕度）也能影響摩擦系數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果。
2、溫度對(duì)摩擦系數(shù)的影響
高分子材料分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變按照動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)稱作松弛。溫度升高時(shí)，一方面可提高各運(yùn)動(dòng)單元的熱運(yùn)動(dòng)能力，另一方面由于熱膨脹，分子間距離增加，即高聚物內(nèi)部的自由體積增加，這就增大了各運(yùn)動(dòng)單元活動(dòng)空間，有利于分子運(yùn)動(dòng)，使松弛時(shí)間縮短，松弛過(guò)程加快。伴隨著高聚物的松弛，它的熱力學(xué)性質(zhì)、粘彈性能和其它物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生急劇地改變。而材料的摩擦系數(shù)作為的一項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)，同樣也受到了溫度升高的影響。一般來(lái)講， 隨著環(huán)境溫度的升高，材料表面的摩擦系數(shù)會(huì)有一定的變化，但變化的大小因材料而異。
3、升溫試驗(yàn)
為了驗(yàn)證溫度變化對(duì)摩擦系數(shù)值的影響，筆者特地選擇了幾組有一定代表性的材料在不同溫度下測(cè)定它們的摩擦系數(shù)。以下是其中 2 組試驗(yàn)的詳細(xì)試驗(yàn)信息及結(jié)果：
試樣： PC 膜、鋁箔復(fù)合膜
試驗(yàn)設(shè)備：Pubtester COF-01摩擦系數(shù)儀（可實(shí)現(xiàn)室溫到 99.9℃之間的自控溫）
試驗(yàn)溫度：室溫～ 90.0℃
試驗(yàn)數(shù)據(jù)：
表 1. PC 膜摩擦試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
試驗(yàn)溫度℃ | 靜摩擦系數(shù) mean 1 | 動(dòng)摩擦系數(shù) 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(yàn)數(shù)據(jù)為多組試驗(yàn)平均值。 2 ：粘滑現(xiàn)象。
表 2. 鋁箔復(fù)合膜摩擦試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
試驗(yàn)溫度℃ | 靜摩擦系數(shù) mean 1 | 動(dòng)摩擦系數(shù) 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(yàn)數(shù)據(jù)為多組試驗(yàn)平均值。2 ：粘滑現(xiàn)象。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)隨溫度升高的走勢(shì)如圖 1 所示。
圖 1. 摩擦系數(shù)隨溫度升高的
從圖 1 可以看出試驗(yàn)溫度的升高明顯影響了材料的摩擦系數(shù)，但對(duì)于不同的試樣，溫度的影響效果不同；而且對(duì)于同一試樣，隨溫度的上升，動(dòng)摩擦系數(shù)的變化趨勢(shì)很可能也不同于靜摩擦系數(shù)。例如對(duì)于 PC 膜，靜摩擦系數(shù)隨溫度升高的增長(zhǎng)趨勢(shì)比較穩(wěn)定，但動(dòng)摩擦系數(shù)的變化趨勢(shì)的波動(dòng)就很大，不過(guò)動(dòng)摩擦系數(shù)的整體趨勢(shì)也是增長(zhǎng)的。對(duì)于鋁箔復(fù)合膜，摩擦系數(shù)的增長(zhǎng)趨勢(shì)就不如 PC 膜，而且其動(dòng)摩擦系數(shù)隨溫度的上升基本保持穩(wěn)定。需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，在進(jìn)行 74℃以上的摩擦試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了明顯的粘滑現(xiàn)象，即滑動(dòng)現(xiàn)象 是不平穩(wěn)的、間歇性的。
4、實(shí)際要求
在實(shí)際包裝過(guò)程中的摩擦力常常既是拖動(dòng)力又是阻力，因此必須有效地控制摩擦系數(shù)的大小，使它在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
自動(dòng)包裝用卷材，一般要求內(nèi)層摩擦系數(shù)比較小，而外層摩擦系數(shù)適中。內(nèi)層摩擦系數(shù)不能過(guò)小，否則有可能引起制袋成型時(shí)疊料不穩(wěn)定而產(chǎn)生錯(cuò)邊。外層摩擦系數(shù)太大會(huì)引起包裝過(guò)程中阻力過(guò)大致使材料拉伸變形，太小可能又會(huì)引起拖動(dòng)機(jī)構(gòu)打滑造成電眼跟蹤和切斷定位不準(zhǔn)。內(nèi)層材料的開(kāi)口劑和爽滑劑的含量以及薄膜的挺度、平滑度等因素都會(huì)影響復(fù)合膜摩擦系數(shù)的大小。
5、在研究材料的摩擦系數(shù)時(shí)，應(yīng)特別注意溫度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。如之前所述，溫度不同會(huì)導(dǎo)致摩擦系數(shù)的顯著變化，需要通過(guò)實(shí)際檢測(cè)獲得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。某種材料的摩擦系數(shù)可能會(huì)隨著溫度的變化出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)或減少，也可能保持了一定的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。考慮到生產(chǎn)線的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)溫度往往不能很好的控制在室溫附近，因此不僅要測(cè)量包裝材料在常溫下的摩擦系數(shù)，還應(yīng)考察在實(shí)際使用環(huán)境溫度下的摩擦系數(shù)。要完成這項(xiàng)試驗(yàn)，可以改變實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度（當(dāng)所需溫度與 室溫相差不大時(shí)還是可取的），也可以借助檢測(cè)設(shè)備的自控溫功能，如Pubtester COF-01 就可以將試驗(yàn)溫度控制在室溫到 99.9℃之間，方便試驗(yàn)操作。如果您有任何檢測(cè)技術(shù)上的問(wèn)題也可以與我們進(jìn)行探討。請(qǐng)關(guān)注Pubtester眾測(cè)：
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