材料摩擦系数的正确检测及注意事项（二）

2.2 摩擦系数试验的注意事项

2.2.1 温度

    随着温度的升高，部分薄膜的摩擦系数会表现出上升的趋势，一方面这是由高分子材料自身的特性决定的，另一方面与薄膜制造时所采用的润滑剂有关（润滑剂很有可能已经接近其熔点而变得粘结），温度升高后，测力曲线波动幅度增大，直至出现“粘滑”现象。

    笔者对5种试样进行了动静摩擦系数的升温试验，使用测试速度为100mm/min，使用设备Pubtester  COF-01摩擦系数仪，测试温度范围18℃～60℃。部分试验数据详见表1。

表1. 不同温度下的摩擦系数数据

注：1. μ_s是静摩擦系数，μ_k是动摩擦系数。

    由表1中数据可以看出，对于试样BOPP、复合膜1＃、复合膜2＃以及PE黑白膜来讲（这4种试样都是高分子聚合物材料），随着温度的上升，材料的动静摩擦系数都有一定增长，但是增长的幅度并不一样。由表1中的部分数据绘制图2，其中有AL（铝箔）、复合膜2＃、PE黑白膜的摩擦系数随温度的变化曲线。温度变化对高分子材料的摩擦系数有一定的影响，然而并非所有材料的摩擦系数受温度的影响都很显著，复合膜2＃的摩擦系数随温度的变化就比较小。温度对摩擦系数的影响是高分子聚合物的一个特点，而温度对金属等材料的影响就非常小，如图2中AL（铝箔）的摩擦系数随温度的上升基本保持稳定。 

图2. 摩擦系数随温度的变化曲线

    在自动包装过程中，设备的实际温度由于元件运转散热会比室温高出一些，因此有必要在实际的包装环境温度下检测薄膜的摩擦系数。例如用烟膜包装香烟时，薄膜外面在下膜通道、成型轮槽、折叠板、烙铁、导轨等金属部件上滑动运行，应该将薄膜外面对金属的摩擦系数控制在较低的水平上。由于这些金属部件大都是在50℃以上的高温条件下运转，所以控制高温条件下的薄膜对金属的摩擦系数更加重要，这样才能确保薄膜在热金属部件上滑动运行顺畅。因此需要在高温条件下检测薄膜外面对金属的摩擦系数，仅凭借常温下的摩擦系数数据来判断高温环境下的摩擦性能是不可取的。

2.2.2 试样的制备

    如果试样正反两面的摩擦性质不同，应分别进行试验。

    对于试样取向的选择应特别注意，标准中对于试样的测试取向要求非常严格，尤其是在进行数据比对时，否则可能会对试验结果产生明显的影响。通常情况下，试样的长度方向（即试验方向）应平行于样品的纵向（机械加工方向），当然滑块放置在试验板上后，滑块上试样的方向应该和之前固定在操作台上的试样取向一致。

    这种检测方法并不适用于黏性材料的摩擦系数检测，而且对于出现“粘滑现象”的试样，在检测动摩擦系数时需要使用金属丝代替尼龙丝，并将材料的动静摩擦系数分开检测。

    对于试样尺寸的要求各个标准之间存在一定的差异，操作人员需要按照所执行的标准或者要求进行采样及试样的预处理。

2.2.3 摩擦系数和接触时间的关系

    有文献指出，在两物体刚刚接触后的一段时间内，摩擦系数和摩擦力随接触时间的延长而变化。一方面是由于随着接触时间的延长，在一定的正压力下两物体表面的实际接触面积会增大，而且接触面的弹性形变越剧烈，更有指出接触时间会影响塑性形变的。其实接触时间的增加不仅会影响两材料之间的摩擦系数，平常我们所使用的塑料薄膜，如果两层薄膜贴在一起时间较长，在分离的时候也会存在难度，当然这主要还是材料本身的特性以及在生产过程中使用的添加剂所起的作用。然而摩擦系数对接触时间的依赖关系具有饱和性。当接触时间延长到使接触面的弹性形变和塑性形变都达到zui大限度后，zui大静摩擦力乃至静摩擦系数也相应达到饱和值，之后就不再随接触时间的延长而增大了。饱和接触时间的长短和接触面的质料有密切的关系。

    鉴于接触时间的长短会对材料的摩擦系数产生影响，而且这种影响会因材料的不同而有所改变，因此在进行摩擦系数检测时需要统一将滑块放置到试验板上到开始试验的时间间隔，ISO 8295（GB 10006等效采用ISO 8295）中要求这段时间间隔为15s。

2.2.4 动摩擦系数与静摩擦系数

    通常我们所检测的试样都是动摩擦系数小于静摩擦系数，但是在进行塑料的摩擦系数试验时会发现对于部分塑料（如聚四氟乙烯），其动摩擦系数会与静摩擦系数近似相等，甚至大于静摩擦系数。标准ASTM D1894中就在TABLE1中给出了一个试样M3（PE）的摩擦试验结果，其动摩擦系数大于静摩擦系数，不过仅相差0.01，数据非常接近。

3 总结

    理想情况下，对于一定的摩擦副来讲，动摩擦系数和静摩擦系数都是常数，与物体的接触面积无关，也与相对滑动的速度无关。但是由于实际检测中的测试条件总不是*一致，而且材料均匀性不一，所以不同试验室间的测试数据存在差异也是正常的。

摩擦系数合适与否不但会影响薄膜的生产和使用，也会对包装物的易开启性产生影响，因而是包装材料的基础检测项目之一。虽然这项检测的普及率非常高而且检测原理简单易懂，但是一些试验注意事项仍需要试验人员特别留意。本文中所列出的检测方法特点及注意事项仅是结合众测实验室的材料检测进行的总结，如果您有任何检测技术上的问题也可以与我们进行探讨。请关注Pubtester众测：http://www.pubtester。。ｃｏｍ

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