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摩擦副
“摩擦副就是相接触的两个物体产生摩擦而组成的一个摩擦体系。
摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。
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。它是和表面的粗糙度有关,而和接触面积的大小无关。依运动的性质,它可分为动摩擦系数和静摩擦系数。”
上述几句话是关于摩擦的几个定义。从上述定义中我们应当明白:摩擦是发生在两个物体间的。摩擦力及摩擦系数的检测都是在特定条件下进行的。
表二:香烟膜的摩擦系数
摘自食品产业网 (2009年9月9日09:25)《自动包装中包装材料摩擦系数的探讨》
表二列出了三个摩擦副的六组摩擦系数数据,即香烟膜的外面/外面、内面/内面、外面/金属面(50℃),如果愿意的话,还可以列出外面/内面和内面/金属面(n℃)等数据。其中的外面/外面、内面/内面的数据可以理解为是在标准的实验室条件下测得的(23±2℃、50±10%RH)。
显然,针对同一个香烟膜的样品可以有不同的摩擦副,再加上温度(甚至湿度)的变化,就可以得到许多不同的数据。
需要注意的是:在复合软包装行业中,笔者见到过的摩擦系数数据大都是复合包装材料的外面/外面、内面/内面、外面/内面的数据,有时是薄膜供应商提供的基材的外面/外面、内面/内面、外面/内面的数据。而食品加工企业在投诉复合软包装企业时,是说在自动包装机上拉不动复合包装膜,即复合包装膜的内表面(热封层)与自动包装机的不锈钢制的自动成型装置间的摩擦系数过大。因为绝大多数的自动包装机都是间歇性运动的,所以,也可以理解为是包装材料的内面/金属面(n℃)的静摩擦系数过大!
所以,软包装企业如果想真正解决好食品企业关于爽滑性差的投诉,就必须选择好实验用的摩擦副及温度条件!
如何提高爽滑性?
由于有机的爽滑剂受温度影响较明显,因此,单纯地在薄膜中添加爽滑剂显然是有问题的,所以,笔者建议在配方中适当地使用无机的开口剂!
理由很简单!1、无机的开口剂受温度的影响比较小;2、使用了无机的开口剂之后,可使复合包装材料与自动包装机的不锈钢制的自动成型装置间的实际接触面积大幅度减少!
这样一来,实测的包装材料的内面/金属面(n℃)的静摩擦系数可能会大于原来的包装材料的内面/内面的静摩擦系数,但实际的爽滑性可能会明显提高。
解开一个“死结”?!
笔者经常听到这样的提问:“你们的胶水能不能在40℃、12小时条件下“出锅””(意指结束复合薄膜的熟化过程)?
笔者从业多年,见过的许多粘合剂的说明书中关于熟化条件一节通常都会这样写:室温条件下,熟化7至14天;55±5℃条件下,熟化48至72小时。近几年来,有些说明书上会加上一条:55±5℃条件下,熟化24小时后可进行分切加工。
于是,笔者问:为什么要在40℃条件下熟化?答复是:为了防止复合膜的表面摩擦系数发生明显变化?又问:为什么要12小时“出锅”?答复是:想缩短交货时间,同时,减少复合膜表面摩擦系数的变化!
为此,笔者在网上查询,得知:欲改善薄膜的爽滑性可使用无机的开口剂和有机的爽滑剂。笔者又向一些自行吹塑加工PE薄膜的企业进行咨询,得知:目前加工PE薄膜时只加有机的爽滑剂,不加无机的开口剂;如果来的粒料中已有有机的爽滑剂时,则什么都不用加。
关于有机的爽滑剂的特性,众所周知:温度降低时它会向薄膜的表面迁移,使得薄膜表面的摩擦系数下降(这是使用它的目的所在!);温度升高时它会向薄膜内部迁移,造成薄膜表面的摩擦系数上升(这是业者不愿看到的事实!)
问题在于:如表三所示,当温度再度降低并保持一段时间后,爽滑剂仍会向薄膜的表面迁移,并最终使表面的摩擦系数降低到原来的水平。因此,完全没有必要为了维持复合薄膜出厂时的表面摩擦系数而降低熟化室的温度、牺牲胶水的熟化程度,因为这可能会导致其他质量问题。
表三:某AL/PE复合膜的表面摩擦系数与停放时间的关系