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薄膜復合膜摩擦系數的重要性

來源:濟南新準儀器設備有限公司   2023年08月14日 14:21  

目前,薄膜、復合膜在機械技術的飛速發展下實現了自動化包裝,伴隨效能大幅提高的同時,質量問題愈加凸顯。包裝薄膜拉斷、打滑,進而導致包裝線斷流的事件時有發生,給包裝生產、印刷企業造成了巨額經濟損失。其主要原因在于對塑料薄膜的摩擦系數沒有做到合理的控制。

摩擦系數是對兩個接觸表面摩擦力的一種量度。在微觀世界中,材料表面是凹凸不平的,當兩種材料相互接觸時,真正接觸的只有凸處,凸處原子緊密接觸,形成很強的相互作用力。當接觸面發生相對移動時,這種作用力將被硬性剪切,兩接觸面凸處相互碰撞而發生斷裂、磨損,形成對物體運動的阻礙,而平行于接觸面、破壞凸處的剪切力,即為摩擦力。摩擦力包括靜摩擦力和動摩擦力。靜摩擦力是兩接觸表面在相對移動開始時的最大阻力,其與垂直于物體接觸面的力之比就是靜摩擦系數;動摩擦力是兩接觸表面以一定速度相對移動時的阻力,其與垂直于物體接觸面的力之比就是動摩擦系數。

在實際包裝中的摩擦力常常既是拖動力又是阻力,因此必須有效地控制摩擦系數的大小,使它在適當的范圍內。包裝機運轉過程中,一般要求薄膜內層摩擦系數比較小,但不能過小,否則可能引起制袋成型時疊料不穩定而產生錯邊;而薄膜外層與包裝機拖動金屬面摩擦系數需適中,太大會引起包裝過程中阻力過大致使材料拉伸變形,太小可能又會引起拖動機構打滑造成電眼跟蹤和切斷定位不準。

對此,通常在薄膜中加入爽滑劑控制薄膜表面的摩擦系數。爽滑劑為有機物,作用是在塑料薄膜表面“鋪”上一層潤滑油,使其表面的摩擦系數下降到需要的程度或數值,包括內爽滑劑和外爽滑劑兩類。內爽滑劑能促進聚合物大分子鏈或鏈段相對運動,從而改善物料流動性;外爽滑劑則是與聚合物基團相容性差的極性有機化學品,在聚合物鏈的布朗運動作用下,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。通常所有的潤滑劑都兼具有兩方面的功能。

當包裝制成后,軟包生產企業經常遇到下游使用單位關于包裝袋開口性差的反饋:制好的包裝袋開口發生粘連,當填充內容物時,包裝袋開口難以“在規定的時間內開啟到需要的程度”,影響裝填工序的正常運轉。這里不僅涉及到摩擦系數,還涉及薄膜粘連性的問題。粘連,是塑料薄膜接觸層之間的一種粘著現象,通常是由兩種情況引起的:光滑的薄膜表面緊密接觸且幾乎隔絕空氣;壓力溫度引起的薄膜接觸表面粘融。針對該問題,抗粘連劑被研發出來并作為添加劑投入薄膜生產中,作用是將薄膜的表面從原來的光滑的狀態轉變成凹凸不平的狀態,當兩片薄膜靠近時,實際接觸面積被大大降低,從而消除了彼此粘連的可能性,表面的摩擦系數也相應變化。

除了人為的加入添加劑調節薄膜的摩擦系數,薄膜的加工、包裝、應用過程的環境溫度也會造成薄膜表面摩擦系數的上下波動。通常情況下,自動包裝機成型裝置的表面溫度高于50℃,在這種高溫環境下,部分薄膜的摩擦系數會表現出上升的趨勢,一方面由薄膜自身的特性所決定,另一方面是添加的爽滑劑接近熔點而變的粘結的緣故。

為了防止或解決以上各項問題的出現,推薦企業使用新準儀器研發生產摩擦系數測試儀MXD-02進行檢測控制,來保證生產合格率,從而降低生產所耗。該摩擦系數測定儀主要適用于測試塑料薄膜、薄片、紙張(或其它類似材料)滑動時的靜摩擦系數和動摩擦系數。通過測定塑料薄膜摩擦系數,可以控制調節包裝袋的開口性、包裝機的包裝速度等生產質量工藝指標,并進一步加強對薄膜特別是對包裝用薄膜的滑爽性的測定。符合GB/T 10006-1988、ASTM D1894-2014、ISO 8295-2004、TAPPI 816國家標準。


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