包裝材料摩擦系數(shù)的測(cè)試設(shè)備及有關(guān)影響因素

 摩擦系數(shù)是考察包裝薄膜的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因?yàn)樵诎b過程中的摩擦力常常既是動(dòng)力又是阻力，因而其大小應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。在研究摩擦系數(shù)時(shí)，應(yīng)特別注意溫度對(duì)摩擦系數(shù)的影響很大，因此不僅要檢測(cè)包裝材料在常溫下的摩擦系數(shù)，還應(yīng)考察其在實(shí)際使用環(huán)境溫度下的摩擦系數(shù)。
1，摩擦系數(shù)
    摩擦系數(shù)是各種材料的基本性質(zhì)之一。當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，其接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)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(dòng)靜摩擦系數(shù)來表征。靜摩擦力是兩接觸表面在相對(duì)移動(dòng)開始時(shí)的zui大阻力，其與法向力之比就是靜摩擦系數(shù)；動(dòng)摩擦力是兩接觸表面以一定速度相對(duì)移動(dòng)時(shí)的阻力，其與法向力之比就是動(dòng)摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)是針對(duì)一組摩擦副來講的，單純說某種材料的摩擦系數(shù)是沒有意義的，同時(shí)必須指明組成摩擦副的材料的種類，并說明測(cè)試條件（環(huán)境溫濕度、載荷、速度等）以及滑動(dòng)材料。
2，添加劑對(duì)摩擦系數(shù)的影響
    高分子聚合物在軟包裝行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，材料表面的摩擦系數(shù)是包裝機(jī)器運(yùn)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(diào)節(jié)塑料表面摩擦系數(shù)的常見方式。   
    爽滑劑按照功能分為內(nèi)爽滑劑和外爽滑劑兩類：內(nèi)爽滑劑能促進(jìn)聚合物大分子鏈或鏈段相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而改善物料流動(dòng)性；外爽滑劑則是與聚合物基團(tuán)相容性差的極性有機(jī)化學(xué)品，在聚合物鏈的布朗運(yùn)動(dòng)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(shù)。通常所有 的潤(rùn)滑劑都兼具有兩方面的功能。薄膜常用的潤(rùn)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(diǎn)85~160℃） 和一般石蠟（軟化點(diǎn)55~75℃）。聚乙烯蠟與聚丙烯相容性差，因此主要起外潤(rùn)滑作用。而低分子量聚丙烯與聚丙烯相容性好，加入后實(shí)際上起著加寬分子量分布的作用，改善其流動(dòng)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(nèi)和外潤(rùn)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(diǎn)約為140℃，熱穩(wěn)定性好，用于聚丙烯中主要起外潤(rùn)滑功能。
        抗粘連劑一般是粒徑2μm～4μm的固體粉末，加進(jìn)薄膜表層可以形成許多凸起，使薄膜層與層之間的實(shí)際接觸面積減少，從而降低粘結(jié)力，相互滑動(dòng)就會(huì)比較容易，有利于摩擦系數(shù)的降低。
    此外，由于靜電吸附力不但會(huì)影響薄膜之間的摩擦系數(shù)，還會(huì)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(jié)構(gòu)對(duì)摩擦系數(shù)的影響  
        薄膜表面結(jié)構(gòu)也會(huì)影響摩擦系數(shù)，表面太平滑會(huì)導(dǎo)致薄膜表面之間太貼服，相互滑動(dòng)的有效表面增大，滑動(dòng)就會(huì)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(dòng)就會(huì)較容易，所以有一定粗糙感薄膜表面摩擦系數(shù)較低。  
    表層使用不同原料生產(chǎn)可以獲得不同摩擦系數(shù)性能的薄膜。表層使用聚丙烯均聚物，由于均聚物結(jié)晶度高生產(chǎn)的薄膜剛性高而且薄膜表面硬度好，所以薄膜摩擦系數(shù)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(guī)物結(jié)晶度低，生產(chǎn)的薄膜較軟并且薄膜表面較粘，所以薄膜摩擦系數(shù)較高。
   4 ，抗粘連劑對(duì)摩擦系數(shù)的影響 
   塑料薄膜表面光滑，相互滑動(dòng)比較困難。抗粘連劑一般是粒徑2-4um的固體粉末，加進(jìn)薄膜表層可以形成許多凸起，使薄膜層與層之間的實(shí)際接觸面積減少，從而降低粘結(jié)力相互滑動(dòng)就會(huì)較容易，有利于摩擦系數(shù)的降低。
  抗粘連劑的種類對(duì)薄膜摩擦系數(shù)有較大影響，抗粘連劑的種類分無機(jī)物和有機(jī)物兩大類，無機(jī)物的品種以二氧化硅為主，有機(jī)物的品種是隨著雙向拉伸聚丙烯薄膜的發(fā)展而發(fā)展起來的較新的品種，例如脂肪酸酰胺就是有機(jī)物的一種，其表面柔軟,薄膜表面摩擦系數(shù)比無機(jī)物的品種低。
  5， 高溫使用條件對(duì)摩擦系數(shù)的影響  
   薄膜在實(shí)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(jī)熱封桿的高溫條件等。通常從30℃開始，薄膜的摩擦系數(shù)便急劇上升，這是因?yàn)槌Ｓ玫臐?rùn)滑劑已接近其熔點(diǎn)而變得粘結(jié)，測(cè)試時(shí)施加的力波動(dòng)很大，呈現(xiàn)一種間歇性滑動(dòng)或粘結(jié)效果。
       為了驗(yàn)證溫度變化對(duì)摩擦系數(shù)值的影響，選擇了幾組有一定代表性的材料 PC 膜、鋁箔復(fù)合膜在不同溫度下測(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：
                                                                                                       表 1. PC 膜摩擦試驗(yàn)數(shù)據(jù)表