楊新國，姜 寧，姚恩博，李火星

(上海瑞輕潤滑科技有限公司，上海 201802)

鋁箔生產(chǎn)中潤滑對達因值影響研究

楊新國，姜 寧，姚恩博，李火星

(上海瑞輕潤滑科技有限公司，上海 201802)

用不同的基礎(chǔ)油、添加劑及設(shè)備潤滑油配制了不同油樣，設(shè)計了實驗，驗證了不同油品對鋁箔達因值的影響。

表面潤濕張力；達因值；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、車輛、船舶、房屋等的絕熱材料；還可以作為裝飾的金銀線、壁紙以及各類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行印刷或復(fù)合，故表面潤濕張力值是鋁箔尤其是H18狀態(tài)鋁箔（如藥箔、電池箔)的一項非常重要的技術(shù)指標(biāo)。

1 潤濕性能與達因值

1.1 潤濕性能

潤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時，在氣、液、固三相會合點，固-液界面的水平線與氣-液界面切線之間的夾角θ，稱為接觸角。

用接觸角來判斷液體對固體的潤濕：當(dāng)θ＜90°的情形稱為潤濕；θ＞90°時稱為不潤濕；θ=0°或不存在時稱為完全潤濕；θ=180°時稱為完全不潤濕。θ=90°是潤濕與否的分界線。

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對其表面張力會產(chǎn)生很大的影響，直接測量接觸角并不現(xiàn)實，所以生產(chǎn)實踐中采用的都是檢測達因值來反應(yīng)潤濕能力，達因值越高，潤濕性能越優(yōu)良，反之潤滑性能越差。

1.2 達因值的測量

達因值是一個通俗叫法，準(zhǔn)確的說應(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），但仍常用達因/厘米（dyn/cm），1dyn/cm=1mN/m。一般要求成品鋁箔的潤濕性（達因值）≥32mN/m。

1.3 達因液的配制方法

用甲酰胺及乙二醇乙醚按照YS/T455.1-2003《鋁箔表面潤濕張力試驗方法》進行配制（見表1），并按照此方法對達因值進行測試。

表1 不同配比的表面潤濕張力

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)藥箔進行實驗，得出了不同油品對鋁箔達因值不同的影響，對鋁箔生產(chǎn)及提升達因值具有一定的參考意義。

2 實驗材料及步驟

2.1 實驗材料

（1）達因液：即按照YS/T 455.1-2003《鋁箔表面潤濕張力試驗方法》中比例配制32#～38#達因液；（2）基礎(chǔ)油：上海瑞輕潤滑基礎(chǔ)油FS05、FS07、FS09，某品牌D80、D100；（3）添加劑：選用瑞輕濃縮醇類添加劑R21和濃縮酯類添加劑R31；（4）液壓油：選用瑞輕無漬液壓油AL46及某品牌46#液壓油；（5）軸承油：采用瑞輕無漬齒輪油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 實驗方法：

（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）將鋁箔表面用強風(fēng)吹2min，表面目測無油后，涂抹達因液，測試達因值。

3 實驗結(jié)果

3.1 各種基礎(chǔ)油對達因值的影響

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)

達因值測試結(jié)果如表3所示。

表3 不同型號基礎(chǔ)油對應(yīng)的鋁箔達因值

由表3可知：基礎(chǔ)油運動粘度越低達因值越高。原因是軋制油是由各類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會變得不對稱，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，所以運動粘度越低，分子間范德華約束作用越弱，油品的分散性潤濕性能越好，因此降低基礎(chǔ)油粘度可以有效提升達因值。

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

3.2 添加劑對達因值的影響

3.2.1 不同濃度單體添加劑對達因值的影響

因為鋁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R21、濃縮酯類R31，然后考察醇和酯對達因值的影響。試驗結(jié)果見表4。

表4 不同濃度的單體添加劑的達因值

從表4可知：同種基礎(chǔ)油，隨著醇濃度的提升達因值由33升至34，但6%含量后達因值基本相同；隨著酯濃度升高達因值有小幅上升，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的FS07達因值要高。

3.2.2 添加劑復(fù)合對鋁箔達因值的影響

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）與R31（酯類），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試達因值，其結(jié)果見表5。

表5 復(fù)合后的達因值

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

3.2.3 不同含量的酸添加劑對鋁箔達因值的影響

部分鋁箔軋制時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），達因值結(jié)果如表6。

表6 不同含量月桂酸的達因值

由表6可知：加入月桂酸后，達因值會有所提升，但持續(xù)提高月桂酸的濃度對達因值影響不大。因為月桂酸是一種極性較強的物質(zhì)，微量時它會降低軋制油的表面張力從而提升達因值，但到一定的飽和度后，提升效應(yīng)就不明顯。

3.3 機械油泄漏對達因值的影響

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

液壓油選用上海瑞輕潤滑公司的無漬液壓油AL46及某品牌的46液壓油（40℃運動粘度均為46），軸承油選用瑞輕GL220和某品牌的220軸承油（40℃運動粘度均為220）。

表7 不同液壓油的達因值

表8 不同承軸油的達因值

由表7和表8可知：當(dāng)設(shè)備潤滑油泄漏量較少時，達因值會下降。但隨著泄漏量的不斷上升，達因值反而上升。這是因為軋機潤滑油都是長碳鏈的基礎(chǔ)油加入各類極性很強的添加劑構(gòu)成，微量泄漏時長碳鏈基礎(chǔ)油會降低達因值，但隨著泄漏量的上升，潤滑油中極性很強的添加劑混入軋制油的濃度在不斷提升，這些極性物質(zhì)不僅抵消了潤滑油中長碳鏈的基礎(chǔ)油對達因值負面影響，反而提升了達因值。尤其泄漏量超過2%后達因值上升幅度較大。但靠潤滑油泄漏提升達因值是不可取的，因為這會帶來嚴重的退火問題。

同時也可以看出瑞輕潤滑油與對比品牌在同等泄漏量情況下，達因值更高。

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，潤濕能力越強，生產(chǎn)加工出來的鋁箔表面達因值越高。

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

（3）設(shè)備潤滑油泄漏量較少時，達因值會下降。但隨著泄漏量的不斷上升，達因值反而上升。這是因為盡管設(shè)備潤滑油中長碳鏈的基礎(chǔ)油對達因值呈消弱作用，但潤滑油中添加劑對達因值提升效應(yīng)更明顯，兩相抵消后在泄漏量高于1%時達因值上升。

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

（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（1971-），男，上海人，同濟大學(xué)在讀研究生。

2016-03-20