企业薄膜动、静摩擦系数检测方法

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膜摩擦系数性能如何检测？ 1. 摩擦系数定义 按照运动的性质，摩擦系数可以分为动摩擦系数和静摩擦系数。静摩擦力是两接触表面在相对移动开始时的最大阻力，其与法向力之比就是静摩擦系数；动摩擦力是两接触表面以一定速度相对移动时的阻力，其与法向力之比就是动摩擦系数。在实验仪器行业里的摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值，和接触面积的大小无关。  若两相互接触且相互挤压，而又相对静止的物体，在外力作用下如只具有相对滑动趋势，而又未发生相对滑动，则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力，谓之静摩擦力，除非破坏了这结合力才能使一表面对另一表面运动。破坏结合的力-运动前的力-对其一表面的垂直力之比值就是静摩擦系数us，F=usN（N为垂直力）。    薄膜表面的摩擦性能对薄膜在包装机器上的性能和袋的码放性能有很大作用。常将滑爽剂加到薄膜中改善其摩擦行为。但含助剂的薄膜在助剂向其表面扩散时常常要花很长时间才能充分发挥其性能，所以薄膜生产出来后必须慎重选择时间进行测试。ASTM D 1894—95[41]给出了特定测试条件下薄膜和其他物质之间相对滑动时塑料薄膜和片材的起始和滑动摩擦系数的测量测试可以使用静止的滑板与运动的平滑薄膜，或者是运动的滑板与静止的平滑薄膜。静态或启动摩擦系数（μs）与表面彼此开始相互滑动的力有关。动态或滑动摩擦系数（μk）与保持这一运动所需的力有关。   由于各向异性或挤出作用，塑料薄膜（厚度小于0.245mm）和片材（厚度 大于0.245mm）在其各自的主要方向上会表现出不同的摩擦性能。所测试样的长尺寸可以在纵向（机器方向），也可以在横向，但比较普遍的是测试试样平行 于机器方向的长尺寸方向。被测试样的表面一定不能有灰尘、棉花绒、指痕或者是任何可能改变试样表面性能的外来杂质。静态和动态摩擦系数（分别为μS和μk）按下式计算： μs=As/B （1.1） μk=Ak/B （1.2） 式中 As——运动刚开始时的初始比例尺读数，g; Ak——在薄膜表面均匀滑动过程中得到的平均比例尺读数，g； B——滑板质量，g。 2.薄膜摩擦系数测定方法分类 塑料薄膜摩擦系数测定方法早在1988年5月1日,由原中华人民共和国轻工业部批准实施的《GB 10006-88塑料薄膜和薄片摩擦系数测定方法》中,就规定了测试塑料薄膜摩擦系数的两种方法:一是购买单独的摩擦系数检测仪;二是将拉力试验机一机多用,通过增加特殊装置实现塑料薄膜摩擦系数的测定。 3. 摩擦系数测定注意事项 对于摩擦系数试验有以下几点需要说明： 首先，对于薄膜摩擦系数的检测方法标准以GB 10006等为主，其中，对试验板（又称试验台）的制作工艺要求很高，不但要保证台面的水平及光滑，并且要求用非磁性材料制作。标准不同，对于试验条件的要求也不相同。例如对于试验速度的选择，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，试验速度不同会明显影响试验结果第二，加温试验可以实现，需要注意的是在进行加温试验时要保证滑块的温度是室温，仅对试验板进行升温，这点在ASTM D1894标准中有明确说明。第三，同样的测试结构也可以用来检测金属以及纸张等材料的摩擦系数，但是对于不同的试验对象，滑块的重量、行程、速度等参数都是不同的。 第四，采用这种方法时需要注意由于运动物体的惯性给试验带来的影响。 第五，通常，材料的摩擦系数是小于1的，但是有些文献中也提到了摩擦系数大于1的情况，例如橡皮与金属间的动摩擦系数就在1～4之间。 四：HP-MXD-01摩擦系数仪 济南恒品机电技术有限公司研制出HP-MXD-01型摩擦系数仪的技术特征1. 同时自动显示动静摩擦系数 2. 可选控制软件，可打印滑块运动曲线与试验报告 3. 液晶显示，微电脑控制系统 4. RS232接口，随时打印测试数据 5. 进口传感器，测量精度更高，更稳定 技术原理： 　　在测量摩擦系数时（把实验仪器放在工作台上）恒品通常采用的方法就是采用高精度传感器，将条状试验样品用夹样器夹住，同时用待测样包住滑块，然后将滑块安放在传感器的挂孔上，在一定的接触压力下，通过电机带动齿条使传感器移动，也就是使两试验表面相对移动。传感器所测得的力信号经过集成器ICL7650放大，送入记录器，通过单片机等程序进行计算，同时分别记录动摩擦系数和静摩擦系数，打印出滑块运动曲线与试验报告。GB10006一88 中华人民共和国国家标准 塑料薄膜和薄片摩擦系数测定方法 GB 10006一88ISO 8259一 1986 Plastics-Film and sheeting一 Determination of the coefficients of friction 本标准等同采用国际标准 ISO 8295—1986《塑料 —―薄膜和薄片 ――摩擦系数的测定》。 1主题内容与适用范围 本标准规定了塑料薄膜和薄片在自身或其他材料表面滑动时静摩擦系数和动摩擦系数的测定方 法。 本标准适用于厚度在0. 2 mm以下的非粘性塑料薄膜和薄片。 2引用标准 GB 2918 塑料试样状态调节和试验的标准环境 GB 3360 数据的统计处理和解释均值的估计和置信区间 3术语和符号 3.1静摩擦力 两接触表面在相对移动开始时的最大阻力，以F、表示。 3.2动摩擦力 两接触表面以一定速度相对移动时的阻力，以Fa 表示。 3.3法向力 垂直施加于两个接触表面的力，以F，表示。 3.4静摩擦系数 静摩擦力与法向力之比，以ps，表示。 3.5动摩擦系数 动摩擦力与法向力之比，以pa表示。 4原理概要 两试验表面平放在 一 起，在 一 定的接触压力下，使两表面相对移动，记录所需的力。 5试验装置 5.1概况 试验装置由水平试验台、滑块、测力系统和使水平试验台上两试验表面相对移动的驱动机构等组 成。 试验装置可由不同方式组成。图1为试验台水平运动的装置示例；图2为利用拉伸试验机的装置 示例。在这种情况下，力通过滑轮转为垂直方向。 力由图形记录仪或等效的电子数据处理装置记录。 图1 图2 1一 测力系统的负荷传感器；2一调节弹性系数的弹簧；3一水平试验台； 4一滑块；5一水平试验台上的试样 5.2水平试验台 水平试验台的表面应平滑，由非磁性材料制成。 5.3滑块 滑块应具有 40 cm²面积的正方形底面(边长63mm)。 滑块的底面应覆盖弹性材料(如毡、泡沫橡胶等)，弹性材料不得使试样产生压纹。 包括试样在内的滑决总质量应为200±2g，以保证法向力为1.96±0.02N。 5.4驱动机构 驱动机构应无振动，使两试验表面以100±10mm / min 的速度相对移动。 5.5测力系统 整个测力系统的总误差应小于±2%，其变换时间T99%应不超过0.5s 。牵引方向应与摩擦滑动方 向平行。 5.6调节弹性系数的弹簧 对于测量静摩擦力，测力系统的弹性系数应通过适当的弹簧调节到2±1N /cm。 在滑粘情况下测量动摩擦力时，则应取消这个弹簧，直接连接滑块和负荷传感器。 6惯性的影响 对于第5章所述的装置，由于滑块质量的惯性，在滑块相对移动开始时有 一 个附加力，测得的摩 擦系数比真实值大Ap。 式中：V——滑块的相对速度，mm/s； m——滑块总质量，g； g——重力加速度，mm/s²； D ——测力系统的弹性系数，g/s²。 7试样及其制备 7.1试样尺寸 7.11..11每次测量 一 般需要二个 8 cm×20 cm 的试样。 7.1.2如果样品较厚或刚性较大，固定到滑块上必须用双面胶带时，一 个试样的尺寸应与滑块底面 尺寸(63mm×63mm)一 样。 7.2试样的裁取 试样应在样品整个宽度或圆周(管膜时)均匀裁取。 7.3试样的面和方向 如样品的正反面或不同方向的摩擦性质不同，应分别进行试验。通常，试样的长度方向(即试验 方向)应平行于样品的纵向(机械加工方向)。 7.4对试样和试验表面的要求 7.4.1试样应平整、无皱纹和可能改变摩擦性质的伤痕。试样边缘应圆滑。 7.4.2试样试验表面应无灰尘、指纹和任何可能改变表面性质的外来物质。 7.5试样的数量 每次试验至少测量三对试样 。 如需要更高的试验精度，应根据 GB 3360 增加试样数量。 8试样的状态调节和试验的标准环境 在 GB 2918 规定的标准环境下进行试样状态调节至少16h。然后在同样环境下进行试验。 9试验步骤 9.1薄膜(片)对薄膜(片)时的测定 9.1.1将一个试样的试验表面向上，平整地固定在水平试验台上。试样与试验台的长度方向应平行。 9.1.2将另 一 试样的试验表面向下，包住滑块，用胶带在滑块前沿和上表面固定试样。 9.1.3如试样较厚或刚性较大，有可能产生弯曲力矩使压力分布不匀时，应使用7.1.2所规定的 63 mm×63 mm 试样。在滑块底面和试样非试验表面间用双面胶带固定试样。 9.1.4固定好的两试样均应满足7.4条的要求。 9.1.5将固定有试样的滑块无冲击地放在第一个试样中央，并使两试样的试验方向与滑动方向平行 且测力系统恰好不受力。 9.1.6两试样接触后保持 15s。启动仪器使两试样相对移动。 9.1.7力的第一个峰值为静摩擦力Fs 。 9.1.8两试样相对移动6cm 内的力的平均值(不包括静摩擦力)为动摩擦力 Fae 9.1.9如在静摩擦力之后出现力值振荡(5.6条中滑粘情况)，则不能测量动摩擦力。此时应取消 滑块和负荷传感器间的弹簧，单独测量动摩擦力。由于惯性误差，这种测量不适用于静摩擦力。 9.2薄膜(片)对其他材料时的测定 测定塑料薄膜(片)对其他材料表面的摩擦性能时，应将塑料薄膜(片)固定在滑块上，其他材料 的试样固定在水平试验台上。 其他试验步骤同9.1条。 注：本试验步骤是对 图 1、图2所示例的试验装置而言，如使用其他等效设备，应采用相应的试验步骤。 10试验结果表示 10.1静摩擦系数 静摩擦系数由式(2)计算： 式中：——静摩擦系数； F 、—-静摩擦力，N； F，——法向力，N。 10.2动摩擦系数 动摩擦系数由式(3)计算： 式中：/a——动摩擦系数； Fa——动摩擦力，N； F，——法向力，N。 10.3按 GB 3360中1.1条计算静摩擦系数和动摩擦系数的算术平均值，取三位有效数字。按 GB 3360中2.1.1条计算标准 差 ，取二位有效数字。 11试验报告 试验报告应包括下列部分： a. 本国家标准号； b.试验样品的类型、生产日期等说明； c. 试验表面和方向； d. 如使用其他材料试样，其表面的详细说明； e. 静摩擦系数和动摩擦系数各自的平均值 。如果需要，注明各次测量的值、标准偏差和试验次数； f. 试验日期； g·试样和试验中所有与本标准不一致或本标准未规定的情况。 附加说明： 本标准由轻工业部塑料加工应用科学研究所归口。 本标准由轻工业部塑料加工应用科学研究所负责起草。 本标准主要起草人陈家琪。