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。在實際灌裝制袋過程中，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)量問題，所以需采用摩擦系數(shù)儀適時進行卷膜摩擦性能的監(jiān)測。本試驗研究了鮮牛奶PE黑白膜摩擦系數(shù)對放卷過程的影響，詳細介紹了摩擦系數(shù)儀的測試過程及工作原理，可為相關(guān)行業(yè)在材料摩擦系數(shù)測試方面提供技術(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

測試意義：

通常所說的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，會另外加入EVOH、PA等阻隔性樹脂共擠成膜，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黑白膜在高速自動灌裝機上走機順暢，在制膜時會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，但是過量的爽滑劑會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)過小則易在放卷時出現(xiàn)打滑或跑偏現(xiàn)象；而摩擦系數(shù)過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足生產(chǎn)線需求，則需選用高精度的檢測設(shè)備監(jiān)測其摩擦系數(shù)這一關(guān)鍵性能。同時，摩擦系數(shù)的及時監(jiān)控更加有助于改進爽滑劑等配料的添加工藝，適時指導(dǎo)PE黑白膜的加工技術(shù)過程。

圖1    PE黑白共擠膜

檢測方法：

軟塑材料的摩擦系數(shù)多采用摩擦系數(shù)儀進行測試，即將試樣所需要測試的試驗表面在一定的壓力下平整接觸（如測試試樣某一面與不銹鋼材料之間的摩擦系數(shù)，則將該試驗表面與鋼板之間直接接觸），再使兩表面發(fā)生相對移動，測試移動過程中產(chǎn)生的動摩擦系數(shù)與靜摩擦系數(shù)。

目前，國內(nèi)測試塑料薄膜和薄片的摩擦系數(shù)指標一般遵循GB 10006-88《塑料薄膜和薄片摩擦系數(shù)測定方法》此項國家標準，但此標準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)合上述標準對存在放卷不暢的鮮牛奶PE黑白膜樣品進行摩擦系數(shù)檢測。

1、試驗儀器

MXD-02摩擦系數(shù)儀（Labthink蘭光），樣品上可承受的負荷壓力范圍0 ~ 5N；相對位移時的行程可滿足70 mm與150 mm兩種；滑塊質(zhì)量200 g（標準質(zhì)量），其他質(zhì)量滑塊可定制；試驗速度分為100 mm/min與150 mm/min兩種，如需其他速度亦可調(diào)；一次試驗便可同時測定試樣的動、靜摩擦系數(shù)；儀器試驗臺面和測試滑塊均經(jīng)過消磁處理和剩磁檢測，有效地降低了系統(tǒng)測試誤差。

該設(shè)備滿足多項國家和國際標準：ISO 8295、GB 10006、ASTM D1894、TAPPI T816?？蓪I(yè)用于測試塑料薄膜和薄片、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、剎車片、雨刷、鞋材、輪胎等材料滑動時的靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)。另外還可擴展用于化妝品、滴眼劑等日化用品的滑爽性能測定。

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8 cm × 20 cm的試樣，試樣應(yīng)平整、無皺紋和可能改變摩擦性質(zhì)的傷痕，試樣試驗表面應(yīng)無灰塵、指紋和任何可能改變表面性質(zhì)的外來物質(zhì)。按照上述要求，準備三對試樣。在23℃、50%RH的標準環(huán)境下，調(diào)節(jié)狀態(tài)16小時以上。

3. 試驗條件

地點：濟南蘭光包裝安全檢測中心

試驗條件：23℃、50%RH

試驗表面：試樣外表面與試樣內(nèi)表面之間的摩擦

試驗方法：摩擦系數(shù)測定方法

4. 試驗步驟

4.1 試驗原理

兩試驗表面平放在一起，在一定的接觸壓力下，使兩表面相對移動，記錄兩接觸表面在相對移動開始時的最大阻力（即靜摩擦力）與兩接觸表面以一定速度相對移動時的阻力（即動摩擦力）。而靜摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)分別是靜摩擦力、動摩擦力與垂直施加于兩個接觸表面的法向力之間的比值。

4.2 試驗步驟

MXD-02摩擦系數(shù)儀可精確測試試驗表面之間在各運動環(huán)節(jié)的摩擦性能，高智能軟件控制試驗，設(shè)備操作便捷：

l  確定試驗表面，本實驗為鮮牛奶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  將一個試樣的外表面向上，平整地固定在儀器的水平試驗臺上。試樣與試驗臺的長度方向應(yīng)平行。

l  將另一個試樣的內(nèi)表面向下，包住試驗滑塊，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沖擊地輕放在試驗臺上試樣的中央，并使兩試樣的試驗方向與滑動方向平行且測力系統(tǒng)恰好不受力。

l  設(shè)置好儀器參數(shù)，選擇試驗?zāi)Ｊ胶?，開始試驗。

l  試驗過程中，兩試樣先保持接觸15 s，再隨著啟動的儀器發(fā)生相對移動。

l  試驗結(jié)束，系統(tǒng)自動記錄力值曲線的第一個峰值為靜摩擦力，并自動計算發(fā)生相對移動6 cm內(nèi)的力平均值為動摩擦力以及相應(yīng)的靜、動摩擦系數(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，動摩擦系數(shù)為0.201，三組平行試樣間的試驗結(jié)果相對偏差均小于10%。從該PE黑白膜的試驗數(shù)據(jù)來看，塑料薄膜的靜摩擦系數(shù)比動摩擦系數(shù)大，這是符合塑料薄膜的正常規(guī)律，其中動摩擦系數(shù)更加關(guān)系到卷膜放卷時是否順暢。該鮮牛奶PE黑白膜樣品的動摩擦系數(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PE黑白膜的摩擦系數(shù)時，可獲得精度高、重復(fù)性好的試驗數(shù)據(jù)，可準確反映鮮牛奶PE黑白膜放卷時是否會出現(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)的測試皆可采用此檢測儀器進行驗證。