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本文針對摩擦系數(shù)以及塑料薄膜的摩擦系數(shù)檢測進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，更以材料檢測經(jīng)驗為基礎(chǔ)，列出了一些進(jìn)行摩擦系數(shù)檢測時應(yīng)多加注意的事項，以幫助讀者進(jìn)行正確的測試，提高測試效率。

　　摩擦系數(shù)是考察包裝薄膜的一項重要指標(biāo)。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(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。在研究摩擦系數(shù)時，應(yīng)特別注意溫度對摩擦系數(shù)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(shù)，還應(yīng)考察其在實際使用環(huán)境溫度下的摩擦系數(shù)。

1 摩擦系數(shù)

1.1 摩擦系數(shù)介紹

　　摩擦系數(shù)是各種材料的基本性質(zhì)之一。當(dāng)兩個相互接觸的物體之間有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢時，其接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動的機(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靜摩擦系數(shù)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(shù)；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(shù)。摩擦系數(shù)是針對一組摩擦副來講的，單純說某種材料的摩擦系數(shù)是沒有意義的，同時必須指明組成摩擦副的材料的種類，并說明測試條件（環(huán)境溫濕度、載荷、速度等）以及滑動材料。

　　多數(shù)學(xué)者認(rèn)為摩擦力的本質(zhì)是由兩物體接觸面上的分子間內(nèi)聚力引起的。然而事實上，對于兩個相互接觸的物體來講，只有在表面間的微觀凸起才相互接觸，而大多數(shù)地方是不接觸的，因此實際接觸面積遠(yuǎn)小于表觀接觸面積（即我們所測定的試樣面積）。摩擦阻力與實際接觸面積成正比（不是與表觀接觸面積成正比），一般實際接觸面積又與表面上的正壓力成正比，因此摩擦力與正壓力成正比。不同材料間接觸面上分子間的內(nèi)聚引力不同，這將影響到物體間的摩擦力，因此不同材料間的摩擦系數(shù)也就不同。

1.2 塑料薄膜的摩擦系數(shù)

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運(yùn)動，從而改善物料流動性；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)。

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際接觸面積減少，從而降低粘結(jié)力，相互滑動就會比較容易，有利于摩擦系數(shù)的降低。

此外，由于靜電吸附力不但會影響薄膜之間的摩擦系數(shù)，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。

不過不同種類的添加劑與薄膜結(jié)構(gòu)的兼容性不一樣，遷移到材料的表面并對材料的表面起到一定的潤滑作用的添加劑存在時間及保存環(huán)境的依賴性，而且添加劑對材料表面的作用均勻性也往往并不是*一致的，所以材料表面的摩擦系數(shù)會表現(xiàn)出不一致的特點。在進(jìn)行材料摩擦系數(shù)的比較試驗時應(yīng)注意試驗要同時進(jìn)行，除非是進(jìn)行材料老化效果的研究。

2 材料摩擦系數(shù)的正確檢測以及注意事項

2.1 摩擦系數(shù)的檢測

摩擦系數(shù)的檢測方法相對來講比較統(tǒng)一：使用一個試驗板（安置在水平操作臺上的），將一個試樣用兩面膠或其他方式固定在試驗板上，另一試樣裁切合適后固定在滑塊上，然后將滑塊按照具體操作說明放置在試驗板上*個試樣的*，并使兩試樣的試驗方向與滑動方向平行且測力系統(tǒng)恰好不受力。通常采用如下形式的檢測結(jié)構(gòu)。

　　對于摩擦系數(shù)試驗有以下幾點需要說明：

首先，對于薄膜摩擦系數(shù)的檢測方法標(biāo)準(zhǔn)以ASTM D1894和ISO 8295（GB 10006等效采用ISO 8295）為主，其中，對試驗板（又稱試驗臺）的制作工藝要求很高，不但要保證臺面的水平及光滑，并且要求用非磁性材料制作。標(biāo)準(zhǔn)不同，對于試驗條件的要求也不相同。例如對于試驗速度的選擇，ASTM D1894中要求是150±30mm/min，但是ISO 8295（GB 10006等效采用ISO 8295）中要求是100mm/min，試驗速度不同會明顯影響試驗結(jié)果。

第二，加溫試驗可以實現(xiàn)，需要注意的是在進(jìn)行加溫試驗時要保證滑塊的溫度是室溫，僅對試驗板進(jìn)行升溫，這點在ASTM D1894標(biāo)準(zhǔn)中有明確說明。

第三，同樣的測試結(jié)構(gòu)也可以用來檢測金屬以及紙張等材料的摩擦系數(shù)，但是對于不同的試驗對象，滑塊的重量、行程、速度等參數(shù)都是不同的。

第四，采用這種方法時需要注意由于運(yùn)動物體的慣性給試驗帶來的影響。

第五，通常，材料的摩擦系數(shù)是小于1的，但是有些文獻(xiàn)中也提到了摩擦系數(shù)大于1的情況，例如橡皮與金屬間的動摩擦系數(shù)就在1～4之間。

2.2 摩擦系數(shù)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(shù)會表現(xiàn)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(guān)（潤滑劑很有可能已經(jīng)接近其熔點而變得粘結(jié)），溫度升高后，測力曲線波動幅度增大，直至出現(xiàn)“粘滑”現(xiàn)象。

筆者對5種試樣進(jìn)行了動靜摩擦系數(shù)的升溫試驗，使用測試速度為100mm/min，使用設(shè)備Labthink FPT-F1摩擦系數(shù)/剝離試驗儀，測試溫度范圍18℃～60℃。部分試驗數(shù)據(jù)詳見表1。

表1. 不同溫度下的摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)

注：1. μ_s是靜摩擦系數(shù)，μ_k是動摩擦系數(shù)。

由表1中數(shù)據(jù)可以看出，對于試樣BOPP、復(fù)合膜1＃、復(fù)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(shù)都有一定增長，但是增長的幅度并不一樣。由表1中的部分?jǐn)?shù)據(jù)繪制圖2，其中有AL（鋁箔）、復(fù)合膜2＃、PE黑白膜的摩擦系數(shù)隨溫度的變化曲線。溫度變化對高分子材料的摩擦系數(shù)有一定的影響，然而并非所有材料的摩擦系數(shù)受溫度的影響都很顯著，復(fù)合膜2＃的摩擦系數(shù)隨溫度的變化就比較小。溫度對摩擦系數(shù)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(shù)隨溫度的上升基本保持穩(wěn)定。