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同片试样能否重复进行摩擦系数试验的验证分析

2018年11月13日 发表评论 阅读评论

摘要:影响摩擦系数试验的因素众多,试样自身状态即为其中一项。本文通过对塑料复合膜、镀铝复合膜两种样品上分别裁取一片试样,并对每一片试样进行重复多次的摩擦系数试验,对比分析了试样多次摩擦后摩擦系数的变化情况,结合试验原理、设备参数及适用范围、试验过程等内容,为摩擦系数的测试及研究提供参考。

关键词:摩擦系数、摩擦系数仪、塑料复合膜、镀铝复合膜、摩擦次数、静摩擦系数、动摩擦系数

1、意义

摩擦系数是影响包装材料使用性能的重要因素,包装过程中的打滑、跑偏等现象均与材料的摩擦系数不当有关。因此,如何控制适宜的摩擦系数及对摩擦系数进行准确测试是包装材料性能研究及质量控制的重要内容之一。通常,可通过添加爽滑剂等添加剂控制包装材料的摩擦系数,但包材的挺度、表面的粗糙度等也会影响其摩擦效果。而摩擦系数试验是通过模拟材料的实际运动,根据所测得材料表面与摩擦面之间由静止到相对滑动过程中的压力与摩擦力计算相应的摩擦系数。所以,试验过程中材料的表面状态将直接影响测试结果。

本文对同一材料表面进行重复多次摩擦系数试验,针对性地研究重复摩擦对材料表面状态及试验结果产生的影响。

2、试验样品

本次试验分别以常见的塑料复合膜、镀铝复合膜为试验样品。

3、试验方法

本次摩擦系数试验依据方法标准GB 10006-1988《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定方法》进行,分别对塑料复合膜、镀铝复合膜两种样品上同一片试样进行重复多次摩擦试验。

测试面为内表面(热封面)与外表面。

4、试验设备

本文采用MXD-02摩擦系数仪对样品进行测试,该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

4.1 试验原理

通过滑块对测试面施加固定的压力,设备的力值传感器则可实时监测相接触的两摩擦面相对运动过程中的力值变化,从而得到试样与摩擦面间的摩擦系数。根据对重复摩擦试验所测得摩擦系数的变化情况,推断试样可否重复进行摩擦系数试验。

图1  MXD-02摩擦系数仪

4.2 适用范围

(1) 本设备专业用于测量塑料薄膜和薄片、铝箔、铝塑复合膜、通信电缆光缆用金属材料复合带、金属制品、橡胶、纸张、纸板、编织袋、纺织品、无纺布、输送带、木材、涂层、刹车片、雨刷、鞋材、轮胎等材料滑动时的静摩擦系数和动摩擦系数,还可以用于化妆品、滴眼液等日化用品的爽滑性测试。

(2) 本设备满足多项国家和国际标准,如ISO 8295、GB 10006、ASTM D1894、TAPPI T816等。

4.3 设备参数

负荷范围为0 ~ 5 N,测试精度为0.5级;行程分为70 mm、150 mm两种可供选择;标准滑块的质量为200 g,并可根据用户或相关标准的需要定制其他质量的滑块;试验速度为100 mm/min或150 mm/min,其他试验速度可根据需要进行调整;一次试验便可同时测定试样的动、静摩擦系数;试验台面和测试滑块均经过消磁处理和剩磁检测,有效地降低了系统的测试误差;专业软件可以自动进行单件、成组试验的结果统计分析和原始数据的再分析、成组曲线叠加比较,多种报告模式直观快速地将测试结果展示给客户;支持LystemTM实验室数据共享系统,统一管理试验报告和试验结果。

5、试验过程

(1) 裁样:从待测试的两种样品中均裁取8 cm × 20 cm、63 mm × 100 mm试样各1片。裁制过程中应避免用手接触试样,所裁制试样片应平整、无污染。

(2) 参数设置:在设备的控制软件上设置试样名称、试验速度、滑块质量等参数信息。

(3) 装样:取其中一种样品的两片试样,将8 cm × 20 cm试样用胶带固定在设备的试验台面上并保持平整,将63 mm × 100 mm试样固定在滑块上,滑块通过牵引装置与力值传感器相连。将滑块放置在设备台面的试样上,使滑块的运动方向与牵引方向平行。

(4) 试验:开始试验,设备显示试样从静止到运动过程中的实时力值,并在试验结束后显示试验结果。

(5) 重复测试:再次将滑块放置在试验台面上的试样表面,并开始试验。重复测试3次。

(6) 按照上述装样—试验—重复测试的过程测试另一种样品的摩擦系数。

6、试验结果

重复测试条件下,两种样品的摩擦系数测试结果见表1。

表1  两种试样摩擦系数重复试验的测试结果

重复次数 1 2 3
镀铝复合膜 静摩擦系数 0.167 0.154 0.137
动摩擦系数 0.042 0.060 0.081
塑料复合膜 静摩擦系数 0.169 0.221 0.245
动摩擦系数 0.086 0.119 0.138

7、结论

从试验结果可知两种样品的同一片试样经重复摩擦系数试验后的测试结果并不相同,所测试镀铝复合膜样品的静摩擦系数随测试次数的增多而减小,动摩擦系数则呈现相反的趋势,且试验后可发现试样表面存在明显的摩擦痕迹;所测试塑料复合膜样品的静摩擦系数与动摩擦系数均随测试次数的增多而增大。总结不同种类薄膜摩擦系数的变化规律及探究这种变化的原因仍需大量的研究及试验,但通过本次试验可以得出以下结论——鉴于摩擦系数试验的特殊性,并不适宜用同一片试样做摩擦系数的重复性验证试验,试样也不可重复使用。

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