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穿行阻力检测

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发布时间：2025-06-03 03:34:12 更新时间：2025-06-02 03:34:12

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

穿行阻力检测

穿行阻力检测（也称为摩擦系数检测或滑动阻力检测）是材料科学、包装工业、纺织业、地板材料以及运输物流等领域中一项至关重要的物理性能测试。它主要评估两个接触表面在相对滑动或移动时产生的阻力大小。这种阻力直接影响产品的使用性能、安全性（如防滑性）、加工效率（如包装生产线上的顺畅输送）以及用户体验。例如，在包装行业，薄膜或纸张的摩擦系数过高会导致包装机械卡顿、生产效率降低，甚至造成材料损坏；摩擦系数过低则可能导致堆叠不稳、滑落。在地板材料领域，足够的摩擦阻力是防止行人滑倒、确保安全的关键指标。因此，准确、标准化的穿行阻力检测对于产品质量控制、工艺优化和满足安全法规要求具有不可替代的作用。

检测项目

穿行阻力检测的核心项目通常包括：

1. 静摩擦力/静摩擦系数 (Static Friction Force/Coefficient, μs)：测量两个相对静止的表面开始发生相对滑动时所需的最大力或阻力系数。它反映了物体克服初始静止状态并开始运动的难易程度。

2. 动摩擦力/动摩擦系数 (Kinetic/Dynamic Friction Force/Coefficient, μk)：测量两个表面在已经发生相对滑动并保持匀速运动状态下持续的阻力或阻力系数。它反映了维持滑动状态所需的力的大小。

3. 滑动角 (Angle of Repose / Slip Angle)：对于块状、颗粒状或片状材料（如包装袋、纸箱、瓷砖），测量其开始沿斜面滑动的临界角度。这与静摩擦系数直接相关。

4. 表面能/润湿性 (间接相关)：虽然不是直接的阻力测量，但材料的表面能会影响其与其他表面的相互作用，从而间接影响摩擦行为。

检测仪器

进行穿行阻力检测的主要专用仪器包括：

1. 摩擦系数测定仪 (Coefficient of Friction Tester, COF Tester)：这是最核心的设备。通常包含：

精密力传感器：高精度测量水平方向的拉/推力（摩擦力）。
运动平台：用于固定一个试样（通常是下试样），并能以设定的恒定速度进行水平往复或单向运动。
滑块/上试样夹具：用于固定另一个试样（上试样），并通过连接装置将摩擦力传递给力传感器。滑块重量通常可调。
测试台面/平台：放置下试样，要求平整稳定。
控制系统与数据采集软件：控制运动速度、行程、采样频率，实时记录力-时间或力-位移曲线，自动计算静摩擦系数和动摩擦系数。

2. 斜面仪 (Inclined Plane Tester)：主要用于测量滑动角。通过一个可精密调节倾斜角度的平台，将试样放置其上，缓慢增加角度直至试样开始滑动，记录此时的临界角度。

3. 摆式摩擦系数测定仪 (Pendulum Tester)：常用于测试地板、路面等硬质表面的动态抗滑值（如英国摆值BPN），原理是利用摆锤在试样表面滑过时的能量损失来评估摩擦阻力。

检测方法

标准的穿行阻力检测方法主要遵循以下步骤：

1. 静摩擦系数 (μs) 测试方法：

将下试样平整固定于测试平台上。
将上试样（通常固定在一个滑块底面）放置于下试样上。
通过运动平台以极低（或特定标准规定的）速度开始拉动下试样（或推动滑块），或者缓慢倾斜平台（斜面法）。
持续监测水平拉力（或倾斜角度）。
记录上试样开始发生移动瞬间的最大拉力值 (Fs)，或开始滑动时的角度 (θ)。
计算 μs = Fs / (滑块重量 + 上试样重量) 或 μs = tanθ。

2. 动摩擦系数 (μk) 测试方法：

在启动运动后，待滑动进入相对稳定的匀速状态。
在稳定滑行段（通常去除启动和停止阶段的波动），记录多个数据点的拉力值 (Fk) 并计算平均值。
计算 μk = 平均 Fk / (滑块重量 + 上试样重量)。在斜面匀速下滑法中，μk = tanθ (匀速下滑时的角度)。

3. 关键控制点：

试样准备与状态调节：试样需平整无皱、清洁（按标准要求），并在规定的温湿度环境下平衡足够时间。
接触条件：接触面积、正压力（滑块重量）、滑动速度需严格按选定标准执行。
测试次数：通常需要测试多个试样或同一试样的不同位置，取平均值。
测试方向：对于有纹理或各向异性的材料（如薄膜、纸张的MD/CD方向），需明确测试方向。

检测标准

穿行阻力检测有完善的国际、国家和地区标准，确保测试结果的可比性和权威性。常用标准包括：

国际标准 (ISO):

ISO 8295: Plastics - Film and sheeting - Determination of the coefficients of friction：塑料薄膜和薄片摩擦系数的测定标准方法，规定了使用摩擦系数测定仪的详细步骤。这是包装行业最广泛采用的标准。
ISO 15119: Packaging - Determination of the friction of filled transport packages - Slip angle test：规定满装运输包装件滑动角的测试方法。

美国标准 (ASTM):

ASTM D1894: Standard Test Method for Static and Kinetic Coefficients of Friction of Plastic Film and Sheeting：与ISO 8295类似，广泛用于塑料薄膜摩擦系数测试。
ASTM D4917: Standard Test Method for Coefficient of Static and Kinetic Friction of Uncoated Writing and Printing Paper by Use of the Horizontal Plane Method：针对未涂布书写印刷纸的摩擦系数测试。
ASTM D4518: Standard Test Method for Measuring Static Friction of Coating Surfaces：测量涂层表面静摩擦的方法。
ASTM E303: Standard Test Method for Measuring Surface Frictional Properties Using the British Pendulum Tester：使用英国摆测定路面/地板表面摩擦性能。

其他国家标准：

DIN 53375: Testing of plastics films and sheets - Determination of the coefficients of friction：德国工业标准，类似ISO 8295/ASTM D1894。
TAPPI T815: Coefficient of static friction (slide angle) of packaging and packaging materials (including shipping containers)：美国制浆造纸工业技术协会标准，用于包装材料静摩擦（滑动角）。
GB/T 10006: 塑料薄膜和薄片摩擦系数测定方法：中国国家标准，等效采用ISO 8295。
GB/T 4857.14: 包装运输包装件基本试验第14部分: 倾角试验：中国国家标准，等效采用ISO 15119。

选择哪种标准取决于被测材料的类型、应用领域以及客户或法规的具体要求。严格遵循选定的标准是确保检测结果准确可靠、具有可比性的基础。