自動包裝中包裝材料摩擦系數(shù)的探討.doc

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隨著軟包裝行業(yè)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，包裝機(jī)器運(yùn)行速度和自動化程度越來越高，其質(zhì)量問題也突出起來，使用單位投訴包裝膜拉斷、打滑、包裝生產(chǎn)線斷流等不斷增多，給許多軟包裝材料廠、軟包裝印刷廠造成巨大損失。其主要原因就在于對軟包裝材料的摩擦性能沒有把握好。通過對包裝材料摩擦系數(shù)的測試可以有效解決上述問題。 2fi0f3c5c 寧波天氣預(yù)報(bào)30天http://www.qixiangwang.cn/ningbo30tian.htm 一關(guān)于包裝材料的摩擦系數(shù) 摩擦系數(shù)是考察包裝薄膜的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因?yàn)樵诎b過程中的摩擦力常常既是動力又是阻力，因而其大小應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。在研究摩擦系數(shù)時(shí)，應(yīng)特別注意溫度對摩擦系數(shù)的影響很大，因此不僅要檢測包裝材料在常溫下的摩擦系數(shù)，還應(yīng)考察其在實(shí)際使用環(huán)境溫度下的摩擦系數(shù)。 1，摩擦系數(shù) 摩擦系數(shù)是各種材料的基本性質(zhì)之一。當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體之間有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢時(shí)，其接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對運(yùn)動的機(jī)械作用力就是摩擦力。某種材料的摩擦性能可以通過材料的動靜摩擦系數(shù)來表征。靜摩擦力是兩接觸表面在相對移動開始時(shí)的最大阻力，其與法向力之比就是靜摩擦系數(shù)；動摩擦力是兩接觸表面以一定速度相對移動時(shí)的阻力，其與法向力之比就是動摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)是針對一組摩擦副來講的，單純說某種材料的摩擦系數(shù)是沒有意義的，同時(shí)必須指明組成摩擦副的材料的種類，并說明測試條件（環(huán)境溫濕度、載荷、速度等）以及滑動材料。 2，添加劑對摩擦系數(shù)的影響 高分子聚合物在軟包裝行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，材料表面的摩擦系數(shù)是包裝機(jī)器運(yùn)行速度以及包裝物易開啟性的主要影響因素之一，在制作過程中加入添加劑（如爽滑劑和抗粘連劑）是一種調(diào)節(jié)塑料表面摩擦系數(shù)的常見方式。 爽滑劑按照功能分為內(nèi)爽滑劑和外爽滑劑兩類：內(nèi)爽滑劑能促進(jìn)聚合物大分子鏈或鏈段相對運(yùn)動，從而改善物料流動性；外爽滑劑則是與聚合物基團(tuán)相容性差的極性有機(jī)化學(xué)品，在聚合物鏈的布朗運(yùn)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(shù)。通常所有的潤滑劑都兼具有兩方面的功能。薄膜常用的潤滑劑有. （1），蠟類，包括低分子量聚乙烯和低分子量聚丙烯（軟化點(diǎn)85~160℃）和一般石蠟（軟化點(diǎn)55~75℃）。聚乙烯蠟與聚丙烯相容性差，因此主要起外潤滑作用。而低分子量聚丙烯與聚丙烯相容性好，加入后實(shí)際上起著加寬分子量分布的作用，改善其流動性。 （2），脂肪酸類，最常用的是硬脂酸，它常以二聚物的形式存在，在聚丙烯中可用作內(nèi)和外潤滑兩方面的功能。 （3），酰胺類，單酰胺類最常用的是芥酸酰胺，它兼具爽滑劑與脫模劑功能。雙酰胺類最常用的是亞基二硬脂酰胺（EBS），其熔點(diǎn)約為140℃，熱穩(wěn)定性好，用于聚丙烯中主要起外潤滑功能。 抗粘連劑一般是粒徑2μm～4μm的固體粉末，加進(jìn)薄膜表層可以形成許多凸起，使薄膜層與層之間的實(shí)際接觸面積減少，從而降低粘結(jié)力，相互滑動就會比較容易，有利于摩擦系數(shù)的降低。 此外，由于靜電吸附力不但會影響薄膜之間的摩擦系數(shù)，還會影響材料的多種物理性能，因此抗靜電劑也是常用的添加劑的一種。 3，薄膜表面結(jié)構(gòu)對摩擦系數(shù)的影響 薄膜表面結(jié)構(gòu)也會影響摩擦系數(shù)，表面太平滑會導(dǎo)致薄膜表面之間太貼服，相互滑動的有效表面增大，滑動就會特別困難。而如果薄膜表面有一定粗糙度，表面貼近后相互之間有一定空隙，相互滑動就會較容易，所以有一定粗糙感薄膜表面摩擦系數(shù)較低。 表層使用不同原料生產(chǎn)可以獲得不同摩擦系數(shù)性能的薄膜。表層使用聚丙烯均聚物，由于均聚物結(jié)晶度高生產(chǎn)的薄膜剛性高而且薄膜表面硬度好，所以薄膜摩擦系數(shù)較低。有些薄膜為了要求可以熱封合，必須在表層使用共聚物以獲得熱封性能，由于共聚物含有一定量的無規(guī)物結(jié)晶度低，生產(chǎn)的薄膜較軟并且薄膜表面較粘，所以薄膜摩擦系數(shù)較高。 4，抗粘連劑對摩擦系數(shù)的影響 塑料薄膜表面光滑，相互滑動比較困難?？拐尺B劑一般是粒徑2-4um的固體粉末，加進(jìn)薄膜表層可以形成許多凸起，使薄膜層與層之間的實(shí)際接觸面積減少，從而降低粘結(jié)力相互滑動就會較容易，有利于摩擦系數(shù)的降低。 抗粘連劑的種類對薄膜摩擦系數(shù)有較大影響，抗粘連劑的種類分無機(jī)物和有機(jī)物兩大類，無機(jī)物的品種以二氧化硅為主，有機(jī)物的品種是隨著雙向拉伸聚丙烯薄膜的發(fā)展而發(fā)展起來的較新的品種，例如脂肪酸酰胺就是有機(jī)物的一種，其表面柔軟,薄膜表面摩擦系數(shù)比無機(jī)物的品種低。 5，高溫使用條件對摩擦系數(shù)的影響 薄膜在實(shí)際使用中溫度條件可能不一樣：例如在熱帶氣候條件下，又或者是卷煙包裝機(jī)熱封桿的高溫條件等。通常從30℃開始，薄膜的摩擦系數(shù)便急劇上升，這是因?yàn)槌Ｓ玫臐櫥瑒┮呀咏淙埸c(diǎn)而變得粘結(jié)，測試時(shí)施加的力波動很大，呈現(xiàn)一種間歇性滑動或粘結(jié)效果。 為了驗(yàn)證溫度變化對摩擦系數(shù)值的影響，選擇了幾組有一定代表性的材料PC膜、鋁箔復(fù)合膜在不同溫度下測定它們的摩擦系數(shù)。以下是其中2組試驗(yàn)的詳細(xì)試驗(yàn)信息及結(jié)果： 表1.PC膜摩擦試驗(yàn)數(shù)據(jù)表 試驗(yàn)溫度℃ 靜摩擦系數(shù)mean1 動摩擦系數(shù)mean1 32.1 0.285 0.244 45.5 0.336 0.212 62.0 0.387 0.319 74.1 0.4352 0.3222 87.5 0.4332 0.3002 注1：試驗(yàn)數(shù)據(jù)為多組試驗(yàn)平均值。 2：粘滑現(xiàn)象。 表2.鋁箔復(fù)合膜摩擦試驗(yàn)數(shù)據(jù)表 試驗(yàn)溫度℃ 靜摩擦系數(shù)mean1 動摩擦系數(shù)mean1 29.6 0.314 0.239 46.2 0.355 0.277 74.3 0.3432 0.2532 89.5 0.4292 0.2412 注1：試驗(yàn)數(shù)據(jù)為多組試驗(yàn)平均值。 2：粘滑現(xiàn)象。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)隨溫度升高的走勢1所示。 從圖1可以看出試驗(yàn)溫度的升高明顯影響了材料的摩擦系數(shù)，但對于不同的試樣，溫度的影響效果不同；而且對于同一試樣，隨溫度的上升，動摩擦系數(shù)的變化趨勢很可能也不同于靜摩擦系數(shù)。例如對于PC膜，靜摩擦系數(shù)隨溫度升高的增長趨勢比較穩(wěn)定，但動摩擦系數(shù)的變化趨勢的波動就很大，不過動摩擦系數(shù)的整體趨勢也是增長的。對于鋁箔復(fù)合膜，摩擦系數(shù)的增長趨勢就不如PC膜，而且其動摩擦系數(shù)隨溫度的上升基本保持穩(wěn)定。需要說明的一點(diǎn)是，在進(jìn)行74℃以上的摩擦試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)過程中出現(xiàn)了明顯的粘滑現(xiàn)象，即滑動現(xiàn)象是不平穩(wěn)的、間歇性的。 為了減輕這種間歇性滑動-粘結(jié)現(xiàn)象，需要使用另一種完全不同的耐高溫潤滑劑--硅酮，它由于是高分子量聚合物而具備獨(dú)特的特性，即使在較高溫度下摩擦系數(shù)仍然保持較低。 二自動包裝工藝中對包裝材料摩擦系數(shù)的要求 包裝機(jī)有立式和臥式之分，立式又有連續(xù)式(也叫滾輪式)和間歇式(也叫合掌式)之分，成袋有三邊封、四邊封、背封，還有一出多列。包裝設(shè)備品種繁多，各設(shè)備之間的差異也很大.自動包裝中常用的立式包裝機(jī)，特別是滾輪式熱封(又稱連續(xù)式)的立式包裝機(jī)，包裝材料在包裝過程中所受的各種作用力較大， 摩擦系數(shù)是量度包裝材料滑動特性的指標(biāo)，薄膜材料表面爽滑并具有適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)對于薄膜包裝工藝來說非常重要，生產(chǎn)不同用途的包裝材料產(chǎn)品對摩擦系數(shù)有不同的要求。在實(shí)際包裝過程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(shù)的大小，使它在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。 自動包裝用卷材，一般要求內(nèi)層摩擦系數(shù)比較小，而外層摩擦系數(shù)適中。內(nèi)層摩擦系數(shù)不能過小，否則有可能引起制袋成型時(shí)疊料不穩(wěn)定而產(chǎn)生錯(cuò)邊。外層摩擦系數(shù)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(jī)構(gòu)打滑造成電眼跟蹤和切斷定位不準(zhǔn)。內(nèi)層材料的開口劑和爽滑劑的含量以及薄膜的挺度、平滑度等因素都會影響復(fù)合膜摩擦系數(shù)的大小。 例如在香煙包裝用途時(shí)，通常要求薄膜具有差別滑動性，即薄膜內(nèi)面和外面的摩擦系數(shù)不同控制要求。在香煙包裝過程，薄膜外面在下膜通道、成型輪槽、折疊板、烙鐵、導(dǎo)軌等金屬部件上滑動運(yùn)行，薄膜外面對金屬的摩擦系數(shù)應(yīng)該控制較低，而由于這些金屬部件大都是在50℃以上的高溫條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著溫度條件的升高薄膜的摩擦系數(shù)會升高，特別是30℃之后摩擦系數(shù)上升更快，因此控制高溫條件下的薄膜對金屬的熱摩擦系數(shù)更加重要，這樣才能確保薄膜在熱金屬部件上滑動運(yùn)行順暢。薄膜內(nèi)面在包裝過程中與紙接觸，其摩擦系數(shù)應(yīng)該控制稍高，以利于煙包在成型輪內(nèi)與薄膜的定位良好，提高薄膜折疊質(zhì)量獲得緊湊的包裝效果，令煙包在熱封鼓內(nèi)與薄膜片的定位良好以利于包裝緊湊。 又如在洗衣粉,牛奶包裝用途時(shí),薄膜的內(nèi)外表面應(yīng)當(dāng)具有良好的滑爽性，以確保其在高速自動灌裝機(jī)上能夠順利地進(jìn)行。因此，薄膜的內(nèi)外表面摩擦系數(shù)一般要求在0.2-0.4之間，且外/外摩擦系數(shù)>內(nèi)/內(nèi)摩擦系數(shù)。 總之,合理控制好摩擦系數(shù)及與之相關(guān)的物理、機(jī)械性能，是保證薄膜在自動包裝機(jī)上運(yùn)行的關(guān)鍵。隨著我國包裝工業(yè)的迅速發(fā)展，包裝機(jī)器運(yùn)行速度和自動化程度越來越高，這對薄膜的摩擦系數(shù)提出了更高的要求。 薄膜用途 薄膜表面 靜態(tài)摩擦系數(shù) 動態(tài)摩擦系數(shù) 粘膠帶基膜 處理面/非處理面 0.80 0.75 印刷和復(fù)合用光膜 處理面/非處理面 0.35 0.30 與紙張復(fù)合 非處理面/非處理面 0.45 0.40 金屬化基膜 處理面/非處理面 0.40 0.35 高速外包裝膜 外面/外面 0.25 0.20 寬溫?zé)岱饽? 外面/內(nèi)面 0.35 0.30 標(biāo)準(zhǔn)熱封膜 外面/內(nèi)面 0.28 0.25 白色熱封膜 外面/內(nèi)面 0.30 0.25 香煙膜 外面/外面 0.26 0.24 內(nèi)面/內(nèi)面 0.34 0.32 外面/金屬面（50℃） 0.52 0.35 一些主要BOPP用途的摩擦系數(shù) 三有關(guān)控制復(fù)合膜爽滑的探討 復(fù)合膜的爽滑程度直接影響整個(gè)產(chǎn)品的最終質(zhì)量，所以對復(fù)合膜爽滑程度的控制是產(chǎn)品生產(chǎn)中的一個(gè)重點(diǎn)，也是質(zhì)檢項(xiàng)目最重要的一個(gè)項(xiàng)目，而控制復(fù)合膜爽滑程度其實(shí)是摩擦系數(shù)的控制?，F(xiàn)就控制復(fù)合膜摩擦系數(shù)談?wù)剛€(gè)人的總結(jié)。 1，首先應(yīng)控制原材料PE供應(yīng)商 對供應(yīng)商制定不同產(chǎn)品類型的摩擦系數(shù)指標(biāo)，供應(yīng)商應(yīng)有這樣意識才可以從根本上解決這一問題。目前PE膜的供應(yīng)商生產(chǎn)技術(shù)水平參差不齊，因此選取供應(yīng)商時(shí)盡量考慮有一定生產(chǎn)技術(shù)水平的生產(chǎn)廠家，并在正式合作之前明確規(guī)定收貨標(biāo)準(zhǔn)，如出現(xiàn)質(zhì)量偏差提出賠償損失事宜等。同時(shí)在下PE定單時(shí)也要注明是用于卷裝還是制袋。 PE膜的摩擦系數(shù)規(guī)定大約如下： 對于制袋產(chǎn)品摩擦系數(shù)要求：0.1--0.15 對于卷裝產(chǎn)品摩擦系數(shù)要求：0.2 如復(fù)合膜摩擦系數(shù)超過0.3，那么卷裝膜在一些臥式機(jī)臺上會出現(xiàn)拉不動的情況；制袋產(chǎn)品的摩擦系數(shù)如果超過0.25，規(guī)格較小的袋子就容易出現(xiàn)開口不良的現(xiàn)象。 2，其次從生產(chǎn)工藝上控制。 如果生產(chǎn)工藝的干燥濕度及復(fù)合溫度過高，會造成爽滑劑消耗，即使當(dāng)時(shí)復(fù)合前PE夠爽滑，復(fù)合熟化后也會出現(xiàn)不爽滑的現(xiàn)象。那么做產(chǎn)品時(shí)特別是制袋產(chǎn)品時(shí)工藝應(yīng)注意如下幾個(gè)方面： 1）干燥溫度不變，但復(fù)合輥溫度控制在40℃士5℃。 2）上機(jī)前生產(chǎn)員工應(yīng)注意PE標(biāo)簽是制袋還是卷裝用，不能混淆使用。 3）熟化溫度不應(yīng)超過45℃。 4）PE膜料不應(yīng)剛生產(chǎn)出來就馬上進(jìn)行復(fù)合生產(chǎn)，因?yàn)樗瑒┻€沒完全析出。因此定單應(yīng)預(yù)留足夠的時(shí)間。 3，復(fù)合膜復(fù)合之后其摩擦系數(shù)會上升大約0.1--0.2，主要由于粘膠劑吸收爽滑劑及生產(chǎn)中磨損掉一部分。因此在生產(chǎn)中上膠量的控制也是非常重要的，每平方增加一克摩擦系數(shù)就會大約上升為0.025。 4，氣溫低的時(shí)候，PE膜本身的爽滑劑會析出厲害，因此在生產(chǎn)時(shí)復(fù)合膠輥時(shí)常會出現(xiàn)白色的粉狀物體就是爽滑劑析出的表現(xiàn)，這時(shí)應(yīng)通知生產(chǎn)廠家協(xié)商解決，這涉及一個(gè)PE生產(chǎn)配方問題。