摘要：PE黑白膜多為黑白共擠膜，常作為液態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數值不合適或者各個位置摩擦系數不均勻極易出現放卷不順暢的質量問題，所以需采用摩擦系數儀適時進行卷膜摩擦性能的監測。本試驗研究了鮮牛奶PE黑白膜摩擦系數對放卷過程的影響，詳細介紹了摩擦系數儀的測試過程及工作原理，可為相關行業在材料摩擦系數測試方面提供技術參考。
關鍵詞：PE黑白膜、液態奶、摩擦性能、摩擦系數、摩擦系數儀、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，多用于液態奶、液體調味品等產品的外包裝。它是利用三層或多層共擠方式，采用LDPE、LLDPE為基礎樹脂原料，再加入黑、白母料共擠吹制而成的復合膜。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構可根據包裝內容物及其保質期的不同而進行選擇和調整，使其具有優異的阻隔性、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，則摩擦系數越小，但摩擦系數過小則易在放卷時出現打滑或跑偏現象；而摩擦系數過大則易引起放卷不順暢，導致生產效率降低。所以，如何保證所使用的PE黑白膜的爽滑性是否滿足生產線需求，則需選用高精度的檢測設備監測其摩擦系數這一關鍵性能。同時，摩擦系數的及時監控更加有助于改進爽滑劑等配料的添加工藝，適時指導PE黑白膜的加工技術過程。
圖1 PE黑白共擠膜
檢測方法：
軟塑材料的摩擦系數多采用摩擦系數儀進行測試，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，則將該試驗表面與鋼板之間直接接觸），再使兩表面發生相對移動，測試移動過程中產生的動摩擦系數與靜摩擦系數。
目前，國內測試塑料薄膜和薄片的摩擦系數指標一般遵循GB 10006-88《塑料薄膜和薄片摩擦系數測定方法》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摩擦系數儀結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檢測。
1、試驗儀器
MXD-02摩擦系數儀（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；滑塊質量200 g（標準質量），其他質量滑塊可定制；試驗速度分為100 mm/min與150 mm/min兩種，如需其他速度亦可調；一次試驗便可同時測定試樣的動、靜摩擦系數；儀器試驗臺面和測試滑塊均經過消磁處理和剩磁檢測，有效地降低了系統測試誤差。
該設備滿足多項國家和國際標準：ISO 8295、GB 10006、ASTM D1894、TAPPI T816。可專業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和動摩擦系數。另外還可擴展用于化妝品、滴眼液等日化用品的滑爽性能測定。
圖2 MXD-02摩擦系數儀
2. 試樣的制備
在樣品上均勻裁取兩個8 cm × 20 cm的試樣，試樣應平整、無皺紋和可能改變摩擦性質的傷痕，試樣試驗表面應無灰塵、指紋和任何可能改變表面性質的外來物質。按照上述要求，準備三對試樣。在23℃、50%RH的標準環境下，調節狀態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表面之間的摩擦
試驗方法：摩擦系數測定方法
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）。而靜摩擦系數與動摩擦系數分別是靜摩擦力、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摩擦系數儀可精確測試試驗表面之間在各運動環節的摩擦性能，高智能軟件控制試驗，設備操作便捷：
l 確定試驗表面，本實驗為鮮牛奶PE黑白膜內表面（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平行。
l 將另一個試樣的內表面向下，包住試驗滑塊，用設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恰好不受力。
l 設置好儀器參數，選擇試驗模式后，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生相對移動。
l 試驗結束，系統自動記錄力值曲線的第一個峰值為靜摩擦力，并自動計算發生相對移動6 cm內的力平均值為動摩擦力以及相應的靜、動摩擦系數。
l 關閉軟件程序與儀器電源。
鮮牛奶PE黑白膜的靜摩擦系數為0.264，動摩擦系數為0.201，三組平行試樣間的試驗結果相對偏差均小于10%。從該PE黑白膜的試驗數據來看，塑料薄膜的靜摩擦系數比動摩擦系數大，這是符合塑料薄膜的正常規律，其中動摩擦系數更加關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大小及均勻度均較為合適，可保證卷膜放卷順暢。
總結：
采用MXD-02摩擦系數儀檢測PE黑白膜的摩擦系數時，可獲得精度高、重復性好的試驗數據，可準確反映鮮牛奶PE黑白膜放卷時是否會出現打滑、跑偏等不順暢現象。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合膜、鞋材、輪胎等摩擦系數的測試皆可采用此檢測儀器進行驗證。Labthink蘭光一直致力于為全球客戶提供專業的檢測服務與設備，多年來為全球客戶提供了數以萬計的摩擦性能檢測服務，為客戶提供大量的數據參考。同時，Labthink蘭光也提供材料阻隔性、機械性能強度等性能的檢測儀器及解決方案，了解關于更多相關包裝檢測儀器信息，您可以登陸濟南蘭光公司網站查看具體信息或致電咨詢。Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術交流與合作。
