包装材料摩擦系数仪执行标准

摘要: 本文针对摩擦系数以及塑料薄膜的摩擦系数检测进行了详细的介绍，更以兰光实验室的材料检测经验为基础，列出了一些进行摩擦系数检测时应多加注意的事项，以帮助读者进行正确的测试，提高测试效率。关键词：摩擦系数,摩擦力,添加剂,试验制备 摩擦系数是考察包装薄膜的一项重要指标。因为在包装过程中的摩擦力常常既是动力又是阻力，因而其大小应控制在适当的范围内。在研究摩擦系数时，应特别注意温度对摩擦系数的影响很大，因此不仅要检测包装材料在常温下的摩擦系数，还应考察其在实际使用环境温度下的摩擦系数。1 摩擦系数1.1 摩擦系数介绍 摩擦系数是各种材料的基本性质之一。当两个相互接触的物体之间有相对运动或相对运动趋势时，其接触表面上产生的阻碍相对运动的机械作用力就是摩擦力。某种材料的摩擦性能可以通过材料的动静摩擦系数来表征。静摩擦力是两接触表面在相对移动开始时的最大阻力，其与法向力之比就是静摩擦系数；动摩擦力是两接触表面以一定速度相对移动时的阻力，其与法向力之比就是动摩擦系数。摩擦系数是针对一组摩擦副来讲的，单纯说某种材料的摩擦系数是没有意义的，同时必须指明组成摩擦副的材料的种类，并说明测试条件（环境温湿度、载荷、速度等）以及滑动材料。 多数学者认为摩擦力的本质是由两物体接触面上的分子间内聚力引起的。然而事实上，对于两个相互接触的物体来讲，只有在表面间的微观凸起才相互接触，而大多数地方是不接触的，因此实际接触面积远小于表观接触面积（即我们所测定的试样面积）。摩擦阻力与实际接触面积成正比（不是与表观接触面积成正比），一般实际接触面积又与表面上的正压力成正比，因此摩擦力与正压力成正比。不同材料间接触面上分子间的内聚引力不同，这将影响到物体间的摩擦力，因此不同材料间的摩擦系数也就不同。1.2 塑料薄膜的摩擦系数 高分子聚合物在软包装行业中获得了广泛的应用，材料表面的摩擦系数是包装机器运行速度以及包装物易开启性的主要影响因素之一，在制作过程中加入添加剂（如爽滑剂和抗粘连剂）是一种调节塑料表面摩擦系数的常见方式。 爽滑剂按照功能分为内爽滑剂和外爽滑剂两类：内爽滑剂能促进聚合物大分子链或链段相对运动，从而改善物料流动性；外爽滑剂则是与聚合物基团相容性差的极性有机化学品，在聚合物链的布朗运动作用下，这些分子迁移到薄膜表面形成一层油性表面，从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数。 抗粘连剂一般是粒径2μm～4μm的固体粉末，加进薄膜表层可以形成许多凸起，使薄膜层与层之间的实际接触面积减少，从而降低粘结力，相互滑动就会比较容易，有利于摩擦系数的降低。 此外，由于静电吸附力不但会影响薄膜之间的摩擦系数，还会影响材料的多种物理性能，因此抗静电剂也是常用的添加剂的一种。 不过不同种类的添加剂与薄膜结构的兼容性不一样，迁移到材料的表面并对材料的表面起到一定的润滑作用的添加剂存在时间及保存环境的依赖性，而且添加剂对材料表面的作用均匀性也往往并不是完全一致的，所以材料表面的摩擦系数会表现出不一致的特点。在进行材料摩擦系数的比较试验时应注意试验要同时进行，除非是进行材料老化效果的研究。2 材料摩擦系数的正确检测以及注意事项2.1 摩擦系数的检测 摩擦系数的检测方法相对来讲比较统一：使用一个试验板（安置在水平操作台上的），将一个试样用两面胶或其他方式固定在试验板上，另一试样裁切合适后固定在专用滑块上，然后将滑块按照具体操作说明放置在试验板上第一个试样的中央，并使两试样的试验方向与滑动方向平行且测力系统恰好不受力。通常采用如下形式的检测结构。[align=center][img]http://www.labthink.net/upImages/2006122185748808.jpg[/img][/align][align=center]图1. 检测方法示意图[/align]注：A. 滑块；B. 试验板；C. 支持底座；E. 测力系统；F. 恒速驱动系统；I. 尼龙丝对于摩擦系数试验有以下几点需要说明：首先，对于薄膜摩擦系数的检测方法标准以ASTM D1894和ISO 8295（GB 10006等效采用ISO 8295）为主，其中，对试验板（又称试验台）的制作工艺要求很高，不但要保证台面的水平及光滑，并且要求用非磁性材料制作。标准不同，对于试验条件的要求也不相同。例如对于试验速度的选择，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，试验速度不同会明显影响试验结果。第二，加温试验可以实现，需要注意的是在进行加温试验时要保证滑块的温度是室温，仅对试验板进行升温，这点在ASTM D1894标准中有明确说明。第三，同样的测试结构也可以用来检测金属以及纸张等材料的摩擦系数，但是对于不同的试验对象，滑块的重量、行程、速度等参数都是不同的。第四，采用这种方法时需要注意由于运动物体的惯性给试验带来的影响。第五，通常，材料的摩擦系数是小于1的，但是有些文献中也提到了摩擦系数大于1的情况，例如橡皮与金属间的动摩擦系数就在1～4之间。2.2 摩擦系数试验的注意事项

摩擦系数测试仪是指测量塑料薄膜和薄片、纸张等材料滑动时的静摩擦系数和动摩擦系数的测试仪器。摩擦系数测试仪通过对材料滑爽性的测量，可以控制调节包装袋的开口性、包装机的包装速度等生产质量工艺指标，能够满足产品的使用要求。 摩擦系数测试仪利用将试验样品夹住，放在传感器上，在一定的接触压力下，使两试验表面相对移动，这时传感器将所测得的力信号，送入记录器，同时分别记录动摩擦系数和静摩擦系数这一原理工作。摩擦系数测试仪采用微电脑控制，液晶显示数据、结果、曲线，可自动测定和显示动、静摩擦系数并可以多组数据计算统计、分析并储存，具有性能稳定、测试精确、操作方便等特征。摩擦系数测试仪可选择动摩擦、静摩擦、动静摩擦试三种验模式，具有对单件、成组试验的结果统计分析处理多种报告模式功能。 摩擦系数测试仪主要用于测量塑料薄膜和薄片、橡胶、纸张、纸板、编织袋、织物风格、通信电缆光缆用金属材料复合带、输送带、木材、涂层、刹车片、雨刷、鞋材、轮胎等材料滑动时的静摩擦系数和摩擦系数测试仪动摩擦系数。

在塑料包装材料中，各种塑料薄膜、复合塑料薄膜具有不同的物理、机械、耐热以及卫生性能。人们根据包装的不同需要，选择合适的材料来使用。如何评价包装材料的性能呢？国内外测试方法有很多。我们应优先选择那些科学、简便、测量误差小的方法。优先选择ISO国际标准、国际先进组织标准，如ASTM、TAPPI等和我国国家标准、行业标准，如BB／T标准、QB／T标准、HB／T标准等等。 笔者在从事检验工作中，使用过一些检测方法，下面向大家简单介绍一下。 GBT 2918-1998 塑料试样状态调节和试验的标准环境规格、外观 　　塑料薄膜作为包装材料，它的尺寸规格要满足内装物的需要。有些薄膜的外观与货架效果紧密相连，外观有问题直接影响商品销售。而厚度又是影响机械性能、阻隔性的因素之一，需要在质量和成本上找到最优化的指标。因此这些指标就会在每个产品标准的要求中作出规定，相应的要求检测方法一般有： 1.厚度测定 　　GB／T6672－2001《塑料薄膜和薄片厚度测定 机械测量法》该非等效采用ISO4593：1993《塑料－薄膜和薄片－厚度测定－机械测量法》。适用于薄膜和薄片的厚度的测定，是采用机械法测量即接触法，测量结果是指材料在两个测量平面间测得的结果。测量面对试样施加的负荷应在0.5N～1.0N之间。该方法不适用于压花材料的测试。 2.长度、宽度 　　GB／T 6673－2001《塑料 薄膜与片材长度和宽度的测定》非等效采用国际标准ISO 4592：1992《塑料－薄膜和薄片－长度和宽度的测定》。该标准规定了卷材和片材的长度和宽度的基准测量方法。 　　塑料材料的尺寸受环境温度的影响较大，解卷时的操作拉力也会造成材料的尺寸变化。测量器具的精度不同，也会造成测量结果的差异。因此在测量中必须注意每个细节，以求测量的结果接近真值。 　　标准中规定了卷材在测量前应先将卷材以最小的拉力打开，以不超过5m的长度层层相叠不超过20层作为被测试样，并在这种状态下保持一定的时间，待尺寸稳定后在进行测量。 3.外观 　　塑料薄膜的外观检验一般采取在自然光下目测。外观缺陷在GB／T 2035 《塑料术语及其定义》中有所规定。缺陷的大小一般需用通用的量具，如钢板尺、游标卡尺等等进行测量。 物理机械性能 1.塑料力学性能——拉伸性能 　　塑料的拉伸性能试验包括拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等试验。 　　塑料拉伸性能试验的方法国家标准有几个，适用于不同的塑料拉伸性能试验。 　　GB／T 1040－1992 《塑料拉伸性能试验方法》一般适用于热塑性、热固性材料，这些材料包括填充和纤维增强的塑料材料以及塑料制品。适用于厚度大于1mm的材料。 　　GB／T13022－1991《塑料 薄膜拉伸性能试验方法》是等效采用国际标准ISO1184－1983《塑料 薄膜拉伸性能的测定》。适用于塑料薄膜和厚度小于1mm的片材，该方法不适用于增强薄膜、微孔片材、微孔膜的拉伸性能测试。　　以上两个标准中分别规定了几种不同形状的试样，和拉伸速度，可根据不同产品情况进行选择。如伸长率较大的材料，不宜采用太宽的试样；硬质材料和半硬质材料可选择较低的速度进行拉伸试验，软质材料选用较高的速度进行拉伸试验等等。 2.撕裂性能 　　撕裂性能一般用来考核塑料薄膜和薄片及其它类似塑料材料抗撕裂的性能。 　　GB／T 16578－1996《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能试验方法 裤形撕裂法》是等效采用国际标准ISO 6383－1：1983《塑料－薄膜和薄片－耐撕裂性能的测定 第1部分；裤形撕裂法》适用于厚度在1mm以下软质薄膜或片材。试验方法是将长方形试样在中间预先切开一定长度的切口，像一条裤子。故名裤形撕裂法。然后在恒定的撕裂速度下，使裂纹沿切口撕裂下去所需的力。使用仪器同拉伸试验仪中的非摆锤式的试验机。 　　QB／T1130－1991《塑料直角撕裂性能试验方法》适用于薄膜、薄片及其它类似的塑料材料。试验方法是将试样裁成带有900直角口的试样，将试样夹在拉伸试验机的夹具上，试样的受力方法与试样方向垂直。用一定速度进行拉伸，试验结果以撕裂过程中的最大力值作为直角撕裂负荷。试样如果太薄，可采用多片试样叠合起来进行试验。但是，单片和叠合试样的结果不可比较。叠合试样不适用于泡沫塑料片。 　　GB／T11999－1989《塑料薄膜和薄片耐撕裂性试验方法 埃莱门多夫法》是等效采用国际标准ISO 6383／2－1983《塑料薄膜和薄片耐撕裂性的测定――第二部分：埃莱门多夫法》适用于软塑料薄膜、复合薄膜、薄片，不适用于聚氯乙烯、尼龙等较硬的材料。原理是使具有规定切口的试样承受规定大小摆锤贮存的能量所产生的撕裂力，以撕裂试样所消耗的能量计算试样的耐撕裂性。 3.摩擦系数 　　静摩擦系数是指两接触表面在相对移动开始时的最大阻力与垂直施加于两个接触表面的法向力之比。 　　动摩擦系数是指两接触表面以一定速度相对移动时的阻力与垂直施加于两个接触表面的法向力之比。 　　试验是由水平试验台、滑块、测力系统和使水平试验台上两试验表面相对移动的驱动机构等组成。 　　试验通过是将两试验表面平放在一起，在一定的接触压力下，使两表面相对移动，测得试样开始相对移动时的力和匀速移动时的力。通过计算得出试样的摩擦系数。 　　静（动）摩擦系数＝目前常用的方法标准为GB／T10006－1988《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定法》它非等效采用国际标准ISO 8295－1986《塑料－薄膜和薄片－摩擦系数的测定》。 4.热合强度 　　塑料薄膜作为包装材料，常常用热合的方法将被包装物封装在内，是否达到良好的密封，热合的质量很重要，目前试验室常用的仪器设备是“热梯度仪”是一台可设定不同温度、压力、时间的热合试验设备，它可用于试验某种材料在某种条件下封合的最佳效果，封合质量可用QB／T 2358－1998 《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》是常用的方法标准。本标准适用于各种塑料薄膜包装袋的热合强度测定。 　　试验是将条形试样的两端夹在拉力试验的两个夹具上，进行拉伸，破坏试样封合部位的最大力值，就是热合的力值，结果一定以单位长度的试样所用的力值来表示，即热合强度。所用的力用N／m来表示。 *]:bP&{i9 5.剥离力 　　复合薄膜是用干复式或共挤式将不同单膜复合在一起，复合的好环直接影响着复合膜的强度，阻隔性及今后的使用寿命。所以在选用包装材料前测试复合层的剥离力很重要。 　　GB／T8808－1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》是将预先剥开起头的被测膜的预分离层的两端夹在拉力试验机上，测试剥开材料层间时所需的力。 6.抗冲击性能 　　GB／T8809－1988《塑料薄膜抗摆锤冲击试验方法》适用于各种塑料薄膜抗摆锤冲击试验。试验是测量半圆形摆锤冲击在一定速度下冲击穿过塑料膜所消耗的能量。 　　GB／T9639－1988《塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法 自由落标法》适用于塑料薄膜和厚度小于1mm的薄片。试验是在给定的自由落标冲击下，测定50％塑料薄膜和薄片试样破损时的能量。以冲击破损质量表示。