鋁箔生產(chǎn)中潤(rùn)滑對(duì)達(dá)因值影響研究

楊新國(guó)，姜 寧，姚恩博，李火星

(上海瑞輕潤(rùn)滑科技有限公司，上海 201802)

鋁箔生產(chǎn)中潤(rùn)滑對(duì)達(dá)因值影響研究

楊新國(guó)，姜 寧，姚恩博，李火星

(上海瑞輕潤(rùn)滑科技有限公司，上海 201802)

用不同的基礎(chǔ)油、添加劑及設(shè)備潤(rùn)滑油配制了不同油樣，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了不同油品對(duì)鋁箔達(dá)因值的影響。

表面潤(rùn)濕張力；達(dá)因值；鋁箔；基礎(chǔ)油；添加劑；設(shè)備油

0 前言

鋁箔的用途非常廣泛，廣泛用于食品、飲料、香煙、藥品、照相底板、家庭日用品等，通常用作包裝材料、電解電容器材料、建筑、車(chē)輛、船舶、房屋等的絕熱材料；還可以作為裝飾的金銀線(xiàn)、壁紙以及各類(lèi)文具印刷品和輕工產(chǎn)品的裝潢商標(biāo)等。在上述各種用途中，一般要求鋁箔表面要進(jìn)行印刷或復(fù)合，故表面潤(rùn)濕張力值是鋁箔尤其是H18狀態(tài)鋁箔（如藥箔、電池箔)的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。

1 潤(rùn)濕性能與達(dá)因值

1.1 潤(rùn)濕性能

潤(rùn)濕性能主要看液體接觸角。液體接觸角就是當(dāng)一液滴在固體表面上不完全展開(kāi)時(shí)，在氣、液、固三相會(huì)合點(diǎn)，固-液界面的水平線(xiàn)與氣-液界面切線(xiàn)之間的夾角θ，稱(chēng)為接觸角。

用接觸角來(lái)判斷液體對(duì)固體的潤(rùn)濕：當(dāng)θ＜90°的情形稱(chēng)為潤(rùn)濕；θ＞90°時(shí)稱(chēng)為不潤(rùn)濕；θ=0°或不存在時(shí)稱(chēng)為完全潤(rùn)濕；θ=180°時(shí)稱(chēng)為完全不潤(rùn)濕。θ=90°是潤(rùn)濕與否的分界線(xiàn)。

由于鋁箔表面帶油一般不能完全除凈，且表面褶皺不平整時(shí)對(duì)其表面張力會(huì)產(chǎn)生很大的影響，直接測(cè)量接觸角并不現(xiàn)實(shí)，所以生產(chǎn)實(shí)踐中采用的都是檢測(cè)達(dá)因值來(lái)反應(yīng)潤(rùn)濕能力，達(dá)因值越高，潤(rùn)濕性能越優(yōu)良，反之潤(rùn)滑性能越差。

1.2 達(dá)因值的測(cè)量

達(dá)因值是一個(gè)通俗叫法，準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該是表面張力系數(shù)，主要是表述表面張力的大小，即液體表面相鄰兩部分之間，單位長(zhǎng)度內(nèi)互相牽引的力。表面張力的單位在SI制中為牛頓/米（N/m），但仍常用達(dá)因/厘米（dyn/cm），1dyn/cm=1mN/m。一般要求成品鋁箔的潤(rùn)濕性（達(dá)因值）≥32mN/m。

1.3 達(dá)因液的配制方法

用甲酰胺及乙二醇乙醚按照YS/T455.1-2003《鋁箔表面潤(rùn)濕張力試驗(yàn)方法》進(jìn)行配制（見(jiàn)表1），并按照此方法對(duì)達(dá)因值進(jìn)行測(cè)試。

表1 不同配比的表面潤(rùn)濕張力

本文用軋制基礎(chǔ)油、含添加劑的軋制油、液壓油、油氣/油霧油泄漏的軋制油及8011-H18狀態(tài)藥箔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了不同油品對(duì)鋁箔達(dá)因值不同的影響，對(duì)鋁箔生產(chǎn)及提升達(dá)因值具有一定的參考意義。

2 實(shí)驗(yàn)材料及步驟

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）達(dá)因液：即按照YS/T 455.1-2003《鋁箔表面潤(rùn)濕張力試驗(yàn)方法》中比例配制32#～38#達(dá)因液；（2）基礎(chǔ)油：上海瑞輕潤(rùn)滑基礎(chǔ)油FS05、FS07、FS09，某品牌D80、D100；（3）添加劑：選用瑞輕濃縮醇類(lèi)添加劑R21和濃縮酯類(lèi)添加劑R31；（4）液壓油：選用瑞輕無(wú)漬液壓油AL46及某品牌46#液壓油；（5）軸承油：采用瑞輕無(wú)漬齒輪油GL220及某品牌220#齒輪油；（6）鋁箔：選用表面質(zhì)量良好、平整度高的8011-H18作為基材。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法：

（1）8011-H18鋁箔裁剪成15cm×20cm大小，用石油醚超聲清洗3min后烘干；（2）各取油樣0.5mL均勻涂抹于鋁箔上；（3）將鋁箔表面用強(qiáng)風(fēng)吹2min，表面目測(cè)無(wú)油后，涂抹達(dá)因液，測(cè)試達(dá)因值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 各種基礎(chǔ)油對(duì)達(dá)因值的影響

挑選了6種基礎(chǔ)油，理化指標(biāo)如表2。

表2 基礎(chǔ)油理化指標(biāo)

達(dá)因值測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 不同型號(hào)基礎(chǔ)油對(duì)應(yīng)的鋁箔達(dá)因值

由表3可知：基礎(chǔ)油運(yùn)動(dòng)粘度越低達(dá)因值越高。原因是軋制油是由各類(lèi)非極性飽和烷烴分子構(gòu)成的，非極性分子的最外層電子排布有時(shí)會(huì)變得不對(duì)稱(chēng)，因而在一瞬間產(chǎn)生極性，這種瞬間的極性使非極性分子產(chǎn)生了比分子間結(jié)合氫鍵弱很多的吸引力就是范德華力，所以運(yùn)動(dòng)粘度越低，分子間范德華約束作用越弱，油品的分散性潤(rùn)濕性能越好，因此降低基礎(chǔ)油粘度可以有效提升達(dá)因值。

這也是為什么在生產(chǎn)達(dá)因值要求高的產(chǎn)品前，會(huì)根據(jù)需求將軋制油的粘度降低到一定程度，以獲得較好的潤(rùn)濕性能即較高的達(dá)因值。

3.2 添加劑對(duì)達(dá)因值的影響

3.2.1 不同濃度單體添加劑對(duì)達(dá)因值的影響

因?yàn)殇X箔軋制需要用到不同粘度的基礎(chǔ)油，我們就選用瑞輕公司的FS05及FS07，在其中加入

不同濃度的單體添加劑：濃縮醇類(lèi)R21、濃縮酯類(lèi)R31，然后考察醇和酯對(duì)達(dá)因值的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同濃度的單體添加劑的達(dá)因值

從表4可知：同種基礎(chǔ)油，隨著醇濃度的提升達(dá)因值由33升至34，但6%含量后達(dá)因值基本相同；隨著酯濃度升高達(dá)因值有小幅上升，從33升至35；醇酯含量相同情況下，基礎(chǔ)油中粘度更低碳鏈更短的基礎(chǔ)油FS05比粘度較高碳鏈更長(zhǎng)的FS07達(dá)因值要高。

3.2.2 添加劑復(fù)合對(duì)鋁箔達(dá)因值的影響

生產(chǎn)中都需要將醇、酯或酸按不同比例復(fù)合成不同比例R21（醇類(lèi)）與R31（酯類(lèi)），復(fù)合后加入基礎(chǔ)油中，故我們將幾種較典型的醇、酯復(fù)合配方加入軋制油測(cè)試達(dá)因值，其結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 復(fù)合后的達(dá)因值

由表5可知：相同基礎(chǔ)油下三種比例R21、R31含量的軋制油，其達(dá)因值變化并不明顯；粘度越低的基礎(chǔ)油達(dá)因值越高。

3.2.3 不同含量的酸添加劑對(duì)鋁箔達(dá)因值的影響

部分鋁箔軋制時(shí)需要添加微量的月桂酸以提升表面質(zhì)量，我們按照千分之一至千分之十比例加入到已經(jīng)復(fù)配好的軋制油中（FS05，3%R21+2%R31），達(dá)因值結(jié)果如表6。

表6 不同含量月桂酸的達(dá)因值

由表6可知：加入月桂酸后，達(dá)因值會(huì)有所提升，但持續(xù)提高月桂酸的濃度對(duì)達(dá)因值影響不大。因?yàn)樵鹿鹚崾且环N極性較強(qiáng)的物質(zhì)，微量時(shí)它會(huì)降低軋制油的表面張力從而提升達(dá)因值，但到一定的飽和度后，提升效應(yīng)就不明顯。

3.3 機(jī)械油泄漏對(duì)達(dá)因值的影響

生產(chǎn)過(guò)程中軋機(jī)機(jī)械潤(rùn)滑油如高低壓系統(tǒng)的液壓油、軸承潤(rùn)滑油會(huì)難免泄漏進(jìn)軋制油中，故我們將相同基礎(chǔ)油、添加劑比例（根據(jù)常見(jiàn)鋁箔工藝潤(rùn)滑比例來(lái)配制：3%的R21+2%R31），混入各種不同濃度的液壓油、軸承油，以考察泄漏量對(duì)鋁箔達(dá)因值的影響，其結(jié)果分別示于表7和表8。

液壓油選用上海瑞輕潤(rùn)滑公司的無(wú)漬液壓油AL46及某品牌的46液壓油（40℃運(yùn)動(dòng)粘度均為46），軸承油選用瑞輕GL220和某品牌的220軸承油（40℃運(yùn)動(dòng)粘度均為220）。

表7 不同液壓油的達(dá)因值

表8 不同承軸油的達(dá)因值

由表7和表8可知：當(dāng)設(shè)備潤(rùn)滑油泄漏量較少時(shí)，達(dá)因值會(huì)下降。但隨著泄漏量的不斷上升，達(dá)因值反而上升。這是因?yàn)檐垯C(jī)潤(rùn)滑油都是長(zhǎng)碳鏈的基礎(chǔ)油加入各類(lèi)極性很強(qiáng)的添加劑構(gòu)成，微量泄漏時(shí)長(zhǎng)碳鏈基礎(chǔ)油會(huì)降低達(dá)因值，但隨著泄漏量的上升，潤(rùn)滑油中極性很強(qiáng)的添加劑混入軋制油的濃度在不斷提升，這些極性物質(zhì)不僅抵消了潤(rùn)滑油中長(zhǎng)碳鏈的基礎(chǔ)油對(duì)達(dá)因值負(fù)面影響，反而提升了達(dá)因值。尤其泄漏量超過(guò)2%后達(dá)因值上升幅度較大。但靠潤(rùn)滑油泄漏提升達(dá)因值是不可取的，因?yàn)檫@會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的退火問(wèn)題。

同時(shí)也可以看出瑞輕潤(rùn)滑油與對(duì)比品牌在同等泄漏量情況下，達(dá)因值更高。

4 結(jié)論

綜上所述，可以得出以下結(jié)論：

（1）鋁箔軋制基礎(chǔ)油的粘度越低，分子間范德華力越小，潤(rùn)濕能力越強(qiáng)，生產(chǎn)加工出來(lái)的鋁箔表面達(dá)因值越高。

（2）工藝潤(rùn)滑中添加劑含量對(duì)達(dá)因值呈正面影響。其中酯類(lèi)（R31）添加劑含量與鋁箔達(dá)因值基本呈正比關(guān)系；醇類(lèi)（R21）添加劑含量上升鋁箔達(dá)因值也有小幅度上升，但達(dá)到6%后對(duì)達(dá)因值影響不大；添加月桂酸后鋁箔達(dá)因值有所提升，但1‰至10‰含量所得達(dá)因值相同。

（3）設(shè)備潤(rùn)滑油泄漏量較少時(shí)，達(dá)因值會(huì)下降。但隨著泄漏量的不斷上升，達(dá)因值反而上升。這是因?yàn)楸M管設(shè)備潤(rùn)滑油中長(zhǎng)碳鏈的基礎(chǔ)油對(duì)達(dá)因值呈消弱作用，但潤(rùn)滑油中添加劑對(duì)達(dá)因值提升效應(yīng)更明顯，兩相抵消后在泄漏量高于1%時(shí)達(dá)因值上升。

（4）總的來(lái)看，極性分子的存在對(duì)達(dá)因值的影響是正面的（如添加劑或設(shè)備潤(rùn)滑油的泄漏），基礎(chǔ)油粘度對(duì)達(dá)因值影響相對(duì)更大些。因此選擇更低粘度基礎(chǔ)油可以獲得更高的達(dá)因值。此外生產(chǎn)出來(lái)的鋁箔表面仍存在一定的基礎(chǔ)油油膜，采用加強(qiáng)吹掃等方式將這部分基礎(chǔ)油油膜帶走，鋁箔表面的達(dá)因值會(huì)得到較大的提高。

（編輯：楊毅）

Effect of Lubrication on Dyne during Production of Foil

YANG Xin-guo, JIANG Ning, YAO En-bo, LI Huo-xing
(Shanghai Ruiqing Lubrication Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 210802, China)

Oil samples were prepared using different base oil, additive and lubrication oil, and experiments were designed, the effect of various oil on dyne of foil was verified.

surface wetting tension; dyne; aluminum foil, base oil; additive; equipment oil

TG339

A

1005-4898（2016）03-0048-04

10.3969/j.issn.1005-4898.2016.03.12

楊新國(guó)（1971-），男，上海人，同濟(jì)大學(xué)在讀研究生。

2016-03-20