材料的摩擦系數與溫度的關(guān)系
摘要： 本文介紹了溫度變化對材料摩擦系數的影響，并分析了實(shí)際應用中對薄膜摩擦系數的實(shí)際檢測要求。 溫度計| 溫度表| 風(fēng)速計| 照度計| 噪音計| 輻照計| 聲級計| 溫濕度計| 紅外線(xiàn)測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線(xiàn)溫度計|

1、摩擦系數 

摩擦系數是對兩表面摩擦力的一種量度，它表征了材料的摩擦行為。薄膜表面的摩擦系數取決于薄膜表面的粘著(zhù)性（表面張力和結晶度）、添加劑（爽滑劑、顏料等）、以及表面拋光。在進(jìn)行以下操縱工序時(shí)需要嚴格控制材料的摩擦系數，如當薄膜越過(guò)自由轉輥、袋成型、產(chǎn)品纏繞膜、以及包裝袋及其它容器的堆放。除了材料的內部可變因素能夠影響材料的摩擦系數，環(huán)境因素（如機器運轉的速度、溫度、靜電積累、以及濕度）也能影響摩擦系數的試驗結果。

2、溫度對摩擦系數的影響 

高分子材料分子運動(dòng)狀態(tài)的改變按照動(dòng)力學(xué)的觀(guān)點(diǎn)稱(chēng)作松弛。溫度升高時(shí)，一方面可進(jìn)步各運動(dòng)單元的熱運動(dòng)能力，另一方面由于熱膨脹，分子間間隔增加，即高聚物內部的自由體積增加，這就增大了各運動(dòng)單元活動(dòng)空間，有利于分子運動(dòng)，使松弛時(shí)間縮短，松弛過(guò)程加快。伴隨著(zhù)高聚物的松弛，它的熱力學(xué)性質(zhì)、粘彈性能和其它物理性質(zhì)會(huì )發(fā)生急劇地改變。而材料的摩擦系數作為最常用的一項力學(xué)指標，同樣也受到了溫度升高的影響。一般來(lái)講， 隨著(zhù)環(huán)境溫度的升高，材料表面的摩擦系數會(huì )有一定的變化，但變化的大小因材料而異。

3、升溫試驗 

為了驗證溫度變化對摩擦系數值的影響，筆者特地選擇了幾組有一定代表性的材料在不同溫度下測定它們的摩擦系數。以下是其中 2 組試驗的具體試驗信息及結果： 

試樣： PC 膜、鋁箔復合膜 

試驗設備： Labthink FPT-F1 摩擦系數 / 剝離試驗機（可實(shí)現室溫到 99.9℃之間的自控溫） 

試驗溫度：室溫～ 90.0℃ 

試驗數據： 
表 1. PC 膜摩擦試驗數據表

注 1 ：試驗數據為多組試驗均勻值。
2 ：粘滑現象。
表 2. 鋁箔復合膜摩擦試驗數據表 

注 1 ：試驗數據為多組試驗均勻值。
2 ：粘滑現象。


試驗數據隨溫度升高的走勢如圖 1 所示。 

圖 1. 摩擦系數隨溫度升高的走勢圖
從圖 1 可以看出試驗溫度的升高明顯影響了材料的摩擦系數，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(dòng)摩擦系數的變化趨勢很可能也不同于靜摩擦系數。例如對于 PC 膜，靜摩擦系數隨溫度升高的增長(cháng)趨勢比較穩定，但動(dòng)摩擦系數的變化趨勢的波動(dòng)就很大，不過(guò)動(dòng)摩擦系數的整體趨勢也是增長(cháng)的。對于鋁箔復合膜，摩擦系數的增長(cháng)趨勢就不如 PC 膜，而且其動(dòng)摩擦系數隨溫度的上升基本保持穩定。需要說(shuō)明的一點(diǎn)是，在進(jìn)行 74℃以上的摩擦試驗時(shí)，試驗過(guò)程中出現了明顯的粘滑現象，即滑動(dòng)現象 是不平穩的、間歇性的。

4、實(shí)際要求 

在實(shí)際包裝過(guò)程中的摩擦力經(jīng)常既是拖動(dòng)力又是阻力，因此必須有效地控制摩擦系數的大小，使它在適當的范圍內。

自動(dòng)包裝用卷材，一般要求內層摩擦系數比較小，而外層摩擦系數適中。內層摩擦系數不能過(guò)小，否則有可能引起制袋成型時(shí)疊料不穩定而產(chǎn)生錯邊。外層摩擦系數太大會(huì )引起包裝過(guò)程中阻力過(guò)大致使材料拉伸變形，太小可能又會(huì )引起拖動(dòng)機構打滑造成電眼跟蹤和切斷定位不準。內層材料的開(kāi)口劑和爽滑劑的含量以及薄膜的挺度、平滑度等因素都會(huì )影響復合膜摩擦系數的大小。

在研究材料的摩擦系數時(shí)，應特別留意溫度對摩擦系數的影響。如之前所述，溫度不同會(huì )導致摩擦系數的明顯變化，需要通過(guò)實(shí)際檢測獲得實(shí)測數據。某種材料的摩擦系數可能會(huì )隨著(zhù)溫度的變化出現明顯的增長(cháng)或減少，也可能保持了一定的數據穩定性�？紤]到生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)際運轉溫度往往不能很好的控制在室溫四周，因此不僅要丈量包裝材料在常溫下的摩擦系數，還應考察在實(shí)際使用環(huán)境溫度下的摩擦系數。要完成這項試驗，可以改變實(shí)驗室的環(huán)境溫度（當所需溫度與 室溫相差不大時(shí)還是可取的），也可以借助檢測設備的自控溫功能，如 Labthink FPT-F1 就可以將試驗溫度控制在室溫到 99.9℃之間，方便試驗操縱。