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2.2 摩擦系數試驗的注意事項

2.2.1 溫度

    隨著溫度的升高，部分薄膜的摩擦系數會表現出上升的趨勢，一方面這是由高分子材料自身的特性決定的，另一方面與薄膜制造時所采用的潤滑劑有關（潤滑劑很有可能已經接近其熔點而變得粘結），溫度升高后，測力曲線波動幅度增大，直至出現“粘滑”現象。

    筆者對5種試樣進行了動靜摩擦系數的升溫試驗，使用測試速度為100mm/min，使用設備Pubtester  COF-01摩擦系數儀，測試溫度范圍18℃～60℃。部分試驗數據詳見表1。

表1. 不同溫度下的摩擦系數數據

注：1. μ_s是靜摩擦系數，μ_k是動摩擦系數。

    由表1中數據可以看出，對于試樣BOPP、復合膜1＃、復合膜2＃以及PE黑白膜來講（這4種試樣都是高分子聚合物材料），隨著溫度的上升，材料的動靜摩擦系數都有一定增長，但是增長的幅度并不一樣。由表1中的部分數據繪制圖2，其中有AL（鋁箔）、復合膜2＃、PE黑白膜的摩擦系數隨溫度的變化曲線。溫度變化對高分子材料的摩擦系數有一定的影響，然而并非所有材料的摩擦系數受溫度的影響都很顯著，復合膜2＃的摩擦系數隨溫度的變化就比較小。溫度對摩擦系數的影響是高分子聚合物的一個特點，而溫度對金屬等材料的影響就非常小，如圖2中AL（鋁箔）的摩擦系數隨溫度的上升基本保持穩定。 

圖2. 摩擦系數隨溫度的變化曲線

    在自動包裝過程中，設備的實際溫度由于元件運轉散熱會比室溫高出一些，因此有必要在實際的包裝環境溫度下檢測薄膜的摩擦系數。例如用煙膜包裝香煙時，薄膜外面在下膜通道、成型輪槽、折疊板、烙鐵、導軌等金屬部件上滑動運行，應該將薄膜外面對金屬的摩擦系數控制在較低的水平上。由于這些金屬部件大都是在50℃以上的高溫條件下運轉，所以控制高溫條件下的薄膜對金屬的摩擦系數更加重要，這樣才能確保薄膜在熱金屬部件上滑動運行順暢。因此需要在高溫條件下檢測薄膜外面對金屬的摩擦系數，僅憑借常溫下的摩擦系數數據來判斷高溫環境下的摩擦性能是不可取的。

2.2.2 試樣的制備

    如果試樣正反兩面的摩擦性質不同，應分別進行試驗。

    對于試樣取向的選擇應特別注意，標準中對于試樣的測試取向要求非常嚴格，尤其是在進行數據比對時，否則可能會對試驗結果產生明顯的影響。通常情況下，試樣的長度方向（即試驗方向）應平行于樣品的縱向（機械加工方向），當然滑塊放置在試驗板上后，滑塊上試樣的方向應該和之前固定在操作臺上的試樣取向一致。

    這種檢測方法并不適用于黏性材料的摩擦系數檢測，而且對于出現“粘滑現象”的試樣，在檢測動摩擦系數時需要使用金屬絲代替尼龍絲，并將材料的動靜摩擦系數分開檢測。

    對于試樣尺寸的要求各個標準之間存在一定的差異，操作人員需要按照所執行的標準或者要求進行采樣及試樣的預處理。

2.2.3 摩擦系數和接觸時間的關系

    有文獻指出，在兩物體剛剛接觸后的一段時間內，摩擦系數和摩擦力隨接觸時間的延長而變化。一方面是由于隨著接觸時間的延長，在一定的正壓力下兩物體表面的實際接觸面積會增大，而且接觸面的彈性形變越劇烈，更有指出接觸時間會影響塑性形變的。其實接觸時間的增加不僅會影響兩材料之間的摩擦系數，平常我們所使用的塑料薄膜，如果兩層薄膜貼在一起時間較長，在分離的時候也會存在難度，當然這主要還是材料本身的特性以及在生產過程中使用的添加劑所起的作用。然而摩擦系數對接觸時間的依賴關系具有飽和性。當接觸時間延長到使接觸面的彈性形變和塑性形變都達到zui大限度后，zui大靜摩擦力乃至靜摩擦系數也相應達到飽和值，之后就不再隨接觸時間的延長而增大了。飽和接觸時間的長短和接觸面的質料有密切的關系。

    鑒于接觸時間的長短會對材料的摩擦系數產生影響，而且這種影響會因材料的不同而有所改變，因此在進行摩擦系數檢測時需要統一將滑塊放置到試驗板上到開始試驗的時間間隔，ISO 8295（GB 10006等效采用ISO 8295）中要求這段時間間隔為15s。

2.2.4 動摩擦系數與靜摩擦系數

    通常我們所檢測的試樣都是動摩擦系數小于靜摩擦系數，但是在進行塑料的摩擦系數試驗時會發現對于部分塑料（如聚四氟乙烯），其動摩擦系數會與靜摩擦系數近似相等，甚至大于靜摩擦系數。標準ASTM D1894中就在TABLE1中給出了一個試樣M3（PE）的摩擦試驗結果，其動摩擦系數大于靜摩擦系數，不過僅相差0.01，數據非常接近。

3 總結

    理想情況下，對于一定的摩擦副來講，動摩擦系數和靜摩擦系數都是常數，與物體的接觸面積無關，也與相對滑動的速度無關。但是由于實際檢測中的測試條件總不是*一致，而且材料均勻性不一，所以不同試驗室間的測試數據存在差異也是正常的。

摩擦系數合適與否不但會影響薄膜的生產和使用，也會對包裝物的易開啟性產生影響，因而是包裝材料的基礎檢測項目之一。雖然這項檢測的普及率非常高而且檢測原理簡單易懂，但是一些試驗注意事項仍需要試驗人員特別留意。本文中所列出的檢測方法特點及注意事項僅是結合眾測實驗室的材料檢測進行的總結，如果您有任何檢測技術上的問題也可以與我們進行探討。請關注Pubtester眾測：http://www.pubtester。。ｃｏｍ

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