摘要：PE黑白膜多為黑白共擠膜，常作為液態(tài)奶等液體食品的外包裝，具有一定的阻隔性，遮光性及柔韌性較好。在實(shí)際灌裝制袋過(guò)程中，有些PE黑白膜卷膜因其摩擦系數(shù)數(shù)值不合適或者各個(gè)位置摩擦系數(shù)不均勻極易出現(xiàn)放卷不順暢的質(zhì)量問(wèn)題，所以需采用摩擦系數(shù)儀適時(shí)進(jìn)行卷膜摩擦性能的監(jiān)測(cè)。本試驗(yàn)研究了鮮牛奶PE黑白膜摩擦系數(shù)對(duì)放卷過(guò)程的影響，詳細(xì)介紹了摩擦系數(shù)儀的測(cè)試過(guò)程及工作原理，可為相關(guān)行業(yè)在材料摩擦系數(shù)測(cè)試方面提供技術(shù)參考。
關(guān)鍵詞：PE黑白膜、液態(tài)奶、摩擦性能、摩擦系數(shù)、摩擦系數(shù)儀、卷膜放卷、打滑、跑偏、放卷不暢
測(cè)試意義：
通常所說(shuō)的PE黑白膜即PE黑白共擠膜，多用于液態(tài)奶、液體調(diào)味品等產(chǎn)品的外包裝。它是利用三層或多層共擠方式，采用LDPE、LLDPE為基礎(chǔ)樹(shù)脂原料，再加入黑、白母料共擠吹制而成的復(fù)合膜。如今為了獲取更高阻隔性，會(huì)另外加入EVOH、PA等阻隔性樹(shù)脂共擠成膜，也有為了獲得良好柔韌性及熱封口效果而加入mLLDPE樹(shù)脂。因此，PE黑白膜所使用的原料結(jié)構(gòu)可根據(jù)包裝內(nèi)容物及其保質(zhì)期的不同而進(jìn)行選擇和調(diào)整，使其具有優(yōu)異的阻隔性、熱封性、避光性以及柔韌性。
為了保證PE黑白膜在高速自動(dòng)灌裝機(jī)上走機(jī)順暢，在制膜時(shí)會(huì)添加一定比例的爽滑劑和光亮劑，以求降低黑白膜的摩擦系數(shù)并防止粘連，但是過(guò)量的爽滑劑會(huì)影響熱封性以及印刷油墨層的附著牢度。PE黑白膜越爽滑，則摩擦系數(shù)越小，但摩擦系數(shù)過(guò)小則易在放卷時(shí)出現(xiàn)打滑或跑偏現(xiàn)象；而摩擦系數(shù)過(guò)大則易引起放卷不順暢，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。所以，如何保證所使用的PE黑白膜的爽滑性是否滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)需求，則需選用高精度的檢測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)其摩擦系數(shù)這一關(guān)鍵性能。同時(shí)，摩擦系數(shù)的及時(shí)監(jiān)控更加有助于改進(jìn)爽滑劑等配料的添加工藝，適時(shí)指導(dǎo)PE黑白膜的加工技術(shù)過(guò)程。
圖1 PE黑白共擠膜
檢測(cè)方法：
軟塑材料的摩擦系數(shù)多采用摩擦系數(shù)儀進(jìn)行測(cè)試，即將試樣所需要測(cè)試的試驗(yàn)表面在一定的壓力下平整接觸（如測(cè)試試樣某一面與不銹鋼材料之間的摩擦系數(shù)，則將該試驗(yàn)表面與鋼板之間直接接觸），再使兩表面發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，測(cè)試移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)摩擦系數(shù)與靜摩擦系數(shù)。
目前，國(guó)內(nèi)測(cè)試塑料薄膜和薄片的摩擦系數(shù)指標(biāo)一般遵循GB 10006-88《塑料薄膜和薄片摩擦系數(shù)測(cè)定方法》此項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但此標(biāo)準(zhǔn)僅適用于總厚度低于0.2 mm的非粘性塑料薄膜和薄片。本解決方案將采用Labthink蘭光公司自主研制的MXD-02摩擦系數(shù)儀結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)存在放卷不暢的鮮牛奶PE黑白膜樣品進(jìn)行摩擦系數(shù)檢測(cè)。
1、試驗(yàn)儀器
MXD-02摩擦系數(shù)儀（Labthink蘭光），樣品上可承受的負(fù)荷壓力范圍0 ~ 5N；相對(duì)位移時(shí)的行程可滿(mǎn)足70 mm與150 mm兩種；滑塊質(zhì)量200 g（標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量），其他質(zhì)量滑塊可定制；試驗(yàn)速度分為100 mm/min與150 mm/min兩種，如需其他速度亦可調(diào)；一次試驗(yàn)便可同時(shí)測(cè)定試樣的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)；儀器試驗(yàn)臺(tái)面和測(cè)試滑塊均經(jīng)過(guò)消磁處理和剩磁檢測(cè)，有效地降低了系統(tǒng)測(cè)試誤差。
該設(shè)備滿(mǎn)足多項(xiàng)國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 8295、GB 10006、ASTM D1894、TAPPI T816?？蓪?zhuān)業(yè)用于測(cè)試塑料薄膜和薄片、橡膠、紙張、紙板、編織袋、通信電纜光纜用金屬材料復(fù)合帶、輸送帶、木材、涂層、剎車(chē)片、雨刷、鞋材、輪胎等材料滑動(dòng)時(shí)的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)。另外還可擴(kuò)展用于化妝品、滴眼液等日化用品的滑爽性能測(cè)定。
圖2 MXD-02摩擦系數(shù)儀
2. 試樣的制備
在樣品上均勻裁取兩個(gè)8 cm × 20 cm的試樣，試樣應(yīng)平整、無(wú)皺紋和可能改變摩擦性質(zhì)的傷痕，試樣試驗(yàn)表面應(yīng)無(wú)灰塵、指紋和任何可能改變表面性質(zhì)的外來(lái)物質(zhì)。按照上述要求，準(zhǔn)備三對(duì)試樣。在23℃、50%RH的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，調(diào)節(jié)狀態(tài)16小時(shí)以上。
3. 試驗(yàn)條件
地點(diǎn)：濟(jì)南蘭光包裝安全檢測(cè)中心
試驗(yàn)條件：23℃、50%RH
試驗(yàn)表面：試樣外表面與試樣內(nèi)表面之間的摩擦
試驗(yàn)方法：摩擦系數(shù)測(cè)定方法
4. 試驗(yàn)步驟
4.1 試驗(yàn)原理
兩試驗(yàn)表面平放在一起，在一定的接觸壓力下，使兩表面相對(duì)移動(dòng)，記錄兩接觸表面在相對(duì)移動(dòng)開(kāi)始時(shí)的最大阻力（即靜摩擦力）與兩接觸表面以一定速度相對(duì)移動(dòng)時(shí)的阻力（即動(dòng)摩擦力）。而靜摩擦系數(shù)與動(dòng)摩擦系數(shù)分別是靜摩擦力、動(dòng)摩擦力與垂直施加于兩個(gè)接觸表面的法向力之間的比值。
4.2 試驗(yàn)步驟
MXD-02摩擦系數(shù)儀可精確測(cè)試試驗(yàn)表面之間在各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦性能，高智能軟件控制試驗(yàn)，設(shè)備操作便捷：
l 確定試驗(yàn)表面，本實(shí)驗(yàn)為鮮牛奶PE黑白膜內(nèi)表面（即黑色面）與外表面（即印刷面）之間的摩擦。
l 將一個(gè)試樣的外表面向上，平整地固定在儀器的水平試驗(yàn)臺(tái)上。試樣與試驗(yàn)臺(tái)的長(zhǎng)度方向應(yīng)平行。
l 將另一個(gè)試樣的內(nèi)表面向下，包住試驗(yàn)滑塊，用設(shè)備自帶彈簧在滑塊邊緣固定好試樣。
l 將固定有試樣的滑塊無(wú)沖擊地輕放在試驗(yàn)臺(tái)上試樣的中央，并使兩試樣的試驗(yàn)方向與滑動(dòng)方向平行且測(cè)力系統(tǒng)恰好不受力。
l 設(shè)置好儀器參數(shù)，選擇試驗(yàn)?zāi)Ｊ胶?，開(kāi)始試驗(yàn)。
l 試驗(yàn)過(guò)程中，兩試樣先保持接觸15 s，再隨著啟動(dòng)的儀器發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。
l 試驗(yàn)結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)記錄力值曲線(xiàn)的第一個(gè)峰值為靜摩擦力，并自動(dòng)計(jì)算發(fā)生相對(duì)移動(dòng)6 cm內(nèi)的力平均值為動(dòng)摩擦力以及相應(yīng)的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)。
l 關(guān)閉軟件程序與儀器電源。
鮮牛奶PE黑白膜的靜摩擦系數(shù)為0.264，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.201，三組平行試樣間的試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)偏差均小于10%。從該PE黑白膜的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，塑料薄膜的靜摩擦系數(shù)比動(dòng)摩擦系數(shù)大，這是符合塑料薄膜的正常規(guī)律，其中動(dòng)摩擦系數(shù)更加關(guān)系到卷膜放卷時(shí)是否順暢。該鮮牛奶PE黑白膜樣品的動(dòng)摩擦系數(shù)大小及均勻度均較為合適，可保證卷膜放卷順暢。
總結(jié)：
采用MXD-02摩擦系數(shù)儀檢測(cè)PE黑白膜的摩擦系數(shù)時(shí)，可獲得精度高、重復(fù)性好的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可準(zhǔn)確反映鮮牛奶PE黑白膜放卷時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)打滑、跑偏等不順暢現(xiàn)象。鮮牛奶PE黑白膜僅是各種塑料包裝材料的一個(gè)典型代表，其他如方便面鍍鋁復(fù)合膜、鞋材、輪胎等摩擦系數(shù)的測(cè)試皆可采用此檢測(cè)儀器進(jìn)行驗(yàn)證。Labthink蘭光一直致力于為全球客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)服務(wù)與設(shè)備，多年來(lái)為全球客戶(hù)提供了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的摩擦性能檢測(cè)服務(wù)，為客戶(hù)提供大量的數(shù)據(jù)參考。同時(shí)，Labthink蘭光也提供材料阻隔性、機(jī)械性能強(qiáng)度等性能的檢測(cè)儀器及解決方案，了解關(guān)于更多相關(guān)包裝檢測(cè)儀器信息，您可以登陸濟(jì)南蘭光公司網(wǎng)站查看具體信息或致電咨詢(xún)。Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。
