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薄膜复合膜摩擦系数的重要性

时间:2023-08-14      阅读:386

目前,薄膜、复合膜在机械技术的飞速发展下实现了自动化包装,伴随效能大幅提高的同时,质量问题愈加凸显。包装薄膜拉断、打滑,进而导致包装线断流的事件时有发生,给包装生产、印刷企业造成了巨额经济损失。其主要原因在于对塑料薄膜的摩擦系数没有做到合理的控制。

摩擦系数是对两个接触表面摩擦力的一种量度。在微观世界中,材料表面是凹凸不平的,当两种材料相互接触时,真正接触的只有凸处,凸处原子紧密接触,形成很强的相互作用力。当接触面发生相对移动时,这种作用力将被硬性剪切,两接触面凸处相互碰撞而发生断裂、磨损,形成对物体运动的阻碍,而平行于接触面、破坏凸处的剪切力,即为摩擦力。摩擦力包括静摩擦力和动摩擦力。静摩擦力是两接触表面在相对移动开始时的最大阻力,其与垂直于物体接触面的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,其与垂直于物体接触面的力之比就是动摩擦系数。

在实际包装中的摩擦力常常既是拖动力又是阻力,因此必须有效地控制摩擦系数的大小,使它在适当的范围内。包装机运转过程中,一般要求薄膜内层摩擦系数比较小,但不能过小,否则可能引起制袋成型时叠料不稳定而产生错边;而薄膜外层与包装机拖动金属面摩擦系数需适中,太大会引起包装过程中阻力过大致使材料拉伸变形,太小可能又会引起拖动机构打滑造成电眼跟踪和切断定位不准。

对此,通常在薄膜中加入爽滑剂控制薄膜表面的摩擦系数。爽滑剂为有机物,作用是在塑料薄膜表面“铺”上一层润滑油,使其表面的摩擦系数下降到需要的程度或数值,包括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。通常所有的润滑剂都兼具有两方面的功能。

当包装制成后,软包生产企业经常遇到下游使用单位关于包装袋开口性差的反馈:制好的包装袋开口发生粘连,当填充内容物时,包装袋开口难以“在规定的时间内开启到需要的程度”,影响装填工序的正常运转。这里不仅涉及到摩擦系数,还涉及薄膜粘连性的问题。粘连,是塑料薄膜接触层之间的一种粘着现象,通常是由两种情况引起的:光滑的薄膜表面紧密接触且几乎隔绝空气;压力温度引起的薄膜接触表面粘融。针对该问题,抗粘连剂被研发出来并作为添加剂投入薄膜生产中,作用是将薄膜的表面从原来的光滑的状态转变成凹凸不平的状态,当两片薄膜靠近时,实际接触面积被大大降低,从而消除了彼此粘连的可能性,表面的摩擦系数也相应变化。

除了人为的加入添加剂调节薄膜的摩擦系数,薄膜的加工、包装、应用过程的环境温度也会造成薄膜表面摩擦系数的上下波动。通常情况下,自动包装机成型装置的表面温度高于50℃,在这种高温环境下,部分薄膜的摩擦系数会表现出上升的趋势,一方面由薄膜自身的特性所决定,另一方面是添加的爽滑剂接近熔点而变的粘结的缘故。

为了防止或解决以上各项问题的出现,推荐企业使用新准仪器研发生产摩擦系数测试仪MXD-02进行检测控制,来保证生产合格率,从而降低生产所耗。该摩擦系数测定仪主要适用于测试塑料薄膜、薄片、纸张(或其它类似材料)滑动时的静摩擦系数和动摩擦系数。通过测定塑料薄膜摩擦系数,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,并进一步加强对薄膜特别是对包装用薄膜的滑爽性的测定。符合GB/T 10006-1988、ASTM D1894-2014、ISO 8295-2004、TAPPI 816国家标准。


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