本文針對(duì)摩擦系數(shù)以及塑料薄膜的摩擦系數(shù)檢測(cè)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，更以Pubtester眾測(cè)實(shí)驗(yàn)室的材料檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，列出了一些進(jìn)行摩擦系數(shù)檢測(cè)時(shí)應(yīng)多加注意的事項(xiàng)，以幫助讀者進(jìn)行正確的測(cè)試，提高測(cè)試效率。

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(guò)程中的摩擦力常常既是動(dòng)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(duì)摩擦系數(shù)的影響很大，因此不僅要檢測(cè)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)

1.1 摩擦系數(shù)介紹

    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(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，其接觸表面上產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(guò)材料的動(dòng)靜摩擦系數(shù)來(lái)表征。靜摩擦力是兩接觸表面在相對(duì)移動(dòng)開(kāi)始時(shí)的zui大阻力，其與法向力之比就是靜摩擦系數(shù)；動(dòng)摩擦力是兩接觸表面以一定速度相對(duì)移動(dòng)時(shí)的阻力，其與法向力之比就是動(dòng)摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)是針對(duì)一組摩擦副來(lái)講的，單純說(shuō)某種材料的摩擦系數(shù)是沒(méi)有意義的，同時(shí)必須指明組成摩擦副的材料的種類，并說(shuō)明測(cè)試條件（環(huán)境溫濕度、載荷、速度等）以及滑動(dòng)材料。

    多數(shù)學(xué)者認(rèn)為摩擦力的本質(zhì)是由兩物體接觸面上的分子間內(nèi)聚力引起的。然而事實(shí)上，對(duì)于兩個(gè)相互接觸的物體來(lái)講，只有在表面間的微觀凸起才相互接觸，而大多數(shù)地方是不接觸的，因此實(shí)際接觸面積遠(yuǎn)小于表觀接觸面積（即我們所測(cè)定的試樣面積）。摩擦阻力與實(shí)際接觸面積成正比（不是與表觀接觸面積成正比），一般實(shí)際接觸面積又與表面上的正壓力成正比，因此摩擦力與正壓力成正比。不同材料間接觸面上分子間的內(nèi)聚引力不同，這將影響到物體間的摩擦力，因此不同材料間的摩擦系數(shù)也就不同。

1.2 塑料薄膜的摩擦系數(shù)

    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(kāi)啟性的主要影響因素之一，在制作過(guò)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(jiàn)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(duì)運(yùn)動(dòng)，從而改善物料流動(dòng)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(dòng)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)。

    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(dòng)就會(huì)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(huì)影響薄膜之間的摩擦系數(shù)，還會(huì)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。

    不過(guò)不同種類的添加劑與薄膜結(jié)構(gòu)的兼容性不一樣，遷移到材料的表面并對(duì)材料的表面起到一定的潤(rùn)滑作用的添加劑存在時(shí)間及保存環(huán)境的依賴性，而且添加劑對(duì)材料表面的作用均勻性也往往并不是*一致的，所以材料表面的摩擦系數(shù)會(huì)表現(xiàn)出不一致的特點(diǎn)。在進(jìn)行材料摩擦系數(shù)的比較試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意試驗(yàn)要同時(shí)進(jìn)行，除非是進(jìn)行材料老化效果的研究。

2 材料摩擦系數(shù)的正確檢測(cè)以及注意事項(xiàng)

2.1 摩擦系數(shù)的檢測(cè)

    摩擦系數(shù)的檢測(cè)方法相對(duì)來(lái)講比較統(tǒng)一：使用一個(gè)試驗(yàn)板（安置在水平操作臺(tái)上的），將一個(gè)試樣用兩面膠或其他方式固定在試驗(yàn)板上，另一試樣裁切合適后固定在滑塊上，然后將滑塊按照具體操作說(shuō)明放置在試驗(yàn)板上*個(gè)試樣的*，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。通常采用如下形式的檢測(cè)結(jié)構(gòu)。 

圖1. 檢測(cè)方法示意圖

注：A. 滑塊；B. 試驗(yàn)板；C. 支持底座；E. 測(cè)力系統(tǒng)；F. 恒速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；I. 尼龍絲

對(duì)于摩擦系數(shù)試驗(yàn)有以下幾點(diǎn)需要說(shuō)明：

首先，對(duì)于薄膜摩擦系數(shù)的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)以ASTM D1894和ISO 8295（GB 10006等效采用ISO 8295）為主，其中，對(duì)試驗(yàn)板（又稱試驗(yàn)臺(tái)）的制作工藝要求很高，不但要保證臺(tái)面的水平及光滑，并且要求用非磁性材料制作。標(biāo)準(zhǔn)不同，對(duì)于試驗(yàn)條件的要求也不相同。例如對(duì)于試驗(yàn)速度的選擇，ASTM D1894中要求是150±30mm/min，但是ISO 8295（GB 10006等效采用ISO 8295）中要求是100mm/min，試驗(yàn)速度不同會(huì)明顯影響試驗(yàn)結(jié)果。

第二，加溫試驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)，需要注意的是在進(jìn)行加溫試驗(yàn)時(shí)要保證滑塊的溫度是室溫，僅對(duì)試驗(yàn)板進(jìn)行升溫，這點(diǎn)在ASTM D1894標(biāo)準(zhǔn)中有明確說(shuō)明。

第三，同樣的測(cè)試結(jié)構(gòu)也可以用來(lái)檢測(cè)金屬以及紙張等材料的摩擦系數(shù)，但是對(duì)于不同的試驗(yàn)對(duì)象，滑塊的重量、行程、速度等參數(shù)都是不同的。

第四，采用這種方法時(shí)需要注意由于運(yùn)動(dòng)物體的慣性給試驗(yàn)帶來(lái)的影響。

第五，通常，材料的摩擦系數(shù)是小于1的，但是有些文獻(xiàn)中也提到了摩擦系數(shù)大于1的情況，例如橡皮與金屬間的動(dòng)摩擦系數(shù)就在1～4之間。