張開(kāi)宇，高偉銘，覃勝男，許泰德，郭錦鴻，羅嘉欣

（中國(guó)民航大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，天津 300300）

經(jīng)濟(jì)全球化的今天，物流作為一種將物品從供給地轉(zhuǎn)移到需求地的一種方式，在促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。物流一般指的是現(xiàn)代物流，其主要包括加工、包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等活動(dòng)，并且可以有效降低企業(yè)的物流成本，為消費(fèi)者提供更好的服務(wù)。中國(guó)的物流行業(yè)出現(xiàn)和發(fā)展較晚，尤其航空物流起步更晚。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，物流業(yè)在航空領(lǐng)域也飛速發(fā)展，規(guī)模逐年擴(kuò)大。據(jù)國(guó)家民航局公布的信息，2019 年民航業(yè)完成貨郵周轉(zhuǎn)量263.20 億t·km，2015—2019 年民航郵貨吞吐量穩(wěn)步增長(zhǎng)[1]。航空貨物運(yùn)輸?shù)脑黾?，意味著貨物運(yùn)輸?shù)陌踩砸惨岣摺?/p>

王曉紅[2]的研究指出，材料防偽技術(shù)一般有防偽紙張、防偽薄膜、防偽膠帶、防偽材料、防偽金箔以及紋理防偽材料等。其中防偽膠帶（防篡改膠帶TET）是航空貨物分裝、散裝、托盤(pán)配置中最常見(jiàn)、應(yīng)用最廣泛的一種航空貨物安全防護(hù)措施。然而大多數(shù)防篡改膠帶在貨物運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中容易受到人為或者非人為的損壞，導(dǎo)致額外的費(fèi)用增加，使得物流成本上升。因此，本文通過(guò)對(duì)防篡改膠帶的安全性進(jìn)行測(cè)試研究，以期保障航空貨物供應(yīng)鏈中的貨物安全，對(duì)提高中國(guó)航空物流的安全性有著重要的作用。

1 防篡改膠帶簡(jiǎn)介

1.1 防偽原理

將防篡改膠帶以合適的方式貼合到應(yīng)試材料表面。若將膠帶剝離應(yīng)試材料表面，防篡改膠帶就會(huì)在材料表面留下可辨識(shí)的防偽字跡，且無(wú)法貼回原處，從而達(dá)到防偽、防盜、防篡改、防抵賴(lài)的目的。在專(zhuān)利CN208500858U 中介紹了一種防篡改膠帶，如圖1所示。

圖1 防篡改膠帶結(jié)構(gòu)圖

這種防篡改膠帶包括可相互剝離的揭離層和粘接層。揭離層是由離型層、透明啞光膜和油墨離型層從上到下依次復(fù)合而成；粘接層是由油墨印刷層和膠粘接層劑復(fù)合而成；油墨離型層處于透明啞光膜的中部，油墨印刷層覆蓋在油墨離型層與透明啞光膜復(fù)合為一體；在油墨離型層上印刷有防偽文字或者防偽圖案[3]。該防篡改膠帶通過(guò)膠粘接層劑粘貼在箱子或者包裹上。如果把膠帶揭開(kāi)，會(huì)把揭離層和粘接層相互剝離開(kāi)來(lái)，透明啞光膜與油墨離型層分離。在防篡改膠帶揭開(kāi)前，透過(guò)透明啞光膜只能看見(jiàn)油墨離型層的油墨顏色，而揭開(kāi)之后，會(huì)在應(yīng)試材料表面留下防偽文字或者防偽圖案。如果想要再次粘貼復(fù)位，會(huì)由于揭離層和粘接層之間出現(xiàn)了空氣層，使得光線(xiàn)發(fā)生反射以及散射，油墨離型層上印刷的防偽文字或者防偽圖案（一般為ⅤOIDOPENED）得以顯現(xiàn)，從而可以得知物品是否被拆封或者盜取。

1.2 物理性質(zhì)

上述專(zhuān)利的防篡改膠帶的粘接層由聚氨酯或者丙烯酸作粘接劑，由聚醚樹(shù)脂結(jié)構(gòu)作透明啞光膜，由聚乙烯醇、硅油、光油或者硬脂酸等來(lái)作為離型層。這些材料制成的防篡改膠帶具有表1 所示的物理性質(zhì)。

表1 防篡改膠帶的物理性質(zhì)

1.3 殘留率

防篡改膠帶的殘留率是指當(dāng)膠帶剝離應(yīng)試材料表面留下的防偽字跡或者防偽圖案的面積占總貼合膠帶面積的比例。膠帶的殘留率是評(píng)價(jià)防篡改膠帶效果好壞的重要影響因素，如果防篡改膠帶的殘留率較高，說(shuō)明防篡改膠帶防偽效果較好。探究不同物理?xiàng)l件因素影響下的防篡改膠帶的殘留率，不僅可以得知防篡改膠帶的防偽效果，還可以得知某一物品是否受到自然或者非自然因素的損壞，從而找出防篡改膠帶發(fā)揮作用的最佳物理?xiàng)l件。

2 防篡改膠帶殘留率的影響因素

2.1 自然因素

2.1.1 環(huán)境溫度

防篡改膠帶的黏性主要是由膠粘劑產(chǎn)生，其是一種半流體，內(nèi)部存在著布朗運(yùn)動(dòng)。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，分子間作用力減小，布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)加強(qiáng)，膠粘劑對(duì)應(yīng)試板的滲透能力增強(qiáng)，同時(shí)應(yīng)試板表面的分子活性也會(huì)因?yàn)闇囟壬叨訌?qiáng)，與膠粘劑分子結(jié)合性也會(huì)增加，因此黏性就會(huì)較高，膠帶的殘留率升高；但是如果溫度太高，膠粘劑分子太活躍，分子之間的作用力就會(huì)大大降低，分子容易失去與其他分子的作用力，就會(huì)使得黏性下降，從而降低膠帶的殘留率[4]。

當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，膠粘劑分子的布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)減弱，活性降低，同時(shí)應(yīng)試板表面的分子活性也會(huì)降低與膠黏劑分子的結(jié)合，兩者之間的作用力下降，膠粘劑的黏性降低，從而使得膠帶的殘留率下降。當(dāng)溫度降到膠粘劑的玻璃化溫度時(shí)，膠帶將失去黏性，這也是許多不法分子對(duì)膠帶進(jìn)行篡改的手段之一。

2.1.2 環(huán)境濕度

一般的膠帶所使用的環(huán)境相對(duì)濕度為55%～80%。當(dāng)空氣中的相對(duì)濕度大于80%時(shí)，空氣和應(yīng)試板表面會(huì)有少量水分，水分的存在阻擋了部分膠粘劑的黏性，從而降低防篡改膠帶的殘留率。當(dāng)空氣中的相對(duì)濕度太低時(shí)，膠粘劑在應(yīng)試板上的滲透能力減弱。濕度降低時(shí)，空氣中粉塵的濃度會(huì)上升，黏附在應(yīng)試板的表面，從而影響膠帶的黏性，使得膠帶的殘留面積下降。

2.2 非自然因素

非自然因素對(duì)殘留率的影響主要來(lái)自與于人在剝離膠帶時(shí)所采用的拉力方向和應(yīng)試板的物理性質(zhì)，以及非法分子對(duì)膠帶的篡改。因此實(shí)驗(yàn)采用拉力器對(duì)防篡改膠帶進(jìn)行拉力測(cè)試，應(yīng)用控制變量法從摩擦系數(shù)、剝離角度、是否由溶液處理和二次粘貼4 個(gè)方面在應(yīng)試板（紙板和塑料板）上進(jìn)行膠帶剝離實(shí)驗(yàn)。每組實(shí)驗(yàn)都采用定長(zhǎng)恒力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果拍照，由計(jì)算機(jī)處理成二值化（黑白）圖片，通過(guò)殘留膠帶所占的像素與整個(gè)圖片的像素比例來(lái)計(jì)算膠帶的殘留率[5]。

2.2.1 應(yīng)試板的摩擦系數(shù)

由于塑料板的摩擦系數(shù)可以在保證使用同類(lèi)型材料的情況下，用打磨的方式來(lái)進(jìn)行改變。而紙板打磨之后就會(huì)被破壞，并且打磨后表面有碎渣殘留，撕開(kāi)膠帶時(shí)會(huì)把紙板表面也撕開(kāi)，無(wú)法測(cè)量殘留率。因此，在進(jìn)行應(yīng)試板的摩擦系數(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只測(cè)量了不同摩擦系數(shù)下塑料板的防篡改膠帶的殘留率。

實(shí)驗(yàn)測(cè)量了區(qū)間為[0.2，0.55]，間距為0.05 的摩擦系數(shù)下塑料板的防篡改膠帶的殘留率，利用軟件繪制了如圖2 所示的散點(diǎn)圖以及擬合的趨勢(shì)線(xiàn)。

圖2 不同摩擦系數(shù)下的防篡改膠帶的殘留率

圖2 的橫坐標(biāo)是應(yīng)試板的摩擦系數(shù)，縱坐標(biāo)是膠帶的殘留率。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出膠帶的殘留率與應(yīng)試板的摩擦系數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)的趨勢(shì)，當(dāng)摩擦系數(shù)增大時(shí)防篡改膠帶的殘留率也會(huì)上升。將上述散點(diǎn)圖用一次函數(shù)進(jìn)行擬合，如表2、表3 所示。

表2 不同摩擦系數(shù)下的膠帶殘留率擬合效果-方差分析

表3 不同摩擦系數(shù)下的膠帶殘留率擬合效果-系數(shù)

根據(jù)表2、表3 可得該散點(diǎn)圖的擬合函數(shù)為P=11.695+54.746U，P為膠帶的殘留率，U為應(yīng)試板的摩擦系數(shù)，其可決系數(shù)為0.533，擬合效果一般。參數(shù)和常數(shù)項(xiàng)的t檢驗(yàn)均在99%的水平上顯著，且函數(shù)的整體F檢驗(yàn)合格，在99%的水平上顯著。實(shí)驗(yàn)測(cè)得，若膠帶的殘留物完全殘留在應(yīng)試板上，其殘留率為51.100%左右。通過(guò)擬合函數(shù)計(jì)算可得，若想要膠帶完全殘留在應(yīng)試板表面，應(yīng)試板的摩擦系數(shù)應(yīng)為0.72 左右。

2.2.2 膠帶剝離的角度

該實(shí)驗(yàn)測(cè)量了紙板和塑料板2 種材料在不同剝離角度下，防篡改膠帶的殘留率。測(cè)度的角度為[0°，75°]，間距為15°，通過(guò)軟件繪制了不同剝離角度的殘留率的散點(diǎn)圖，如圖3、圖4 所示。

圖3 塑料在不同角度剝離的防篡改膠帶的殘留率

圖4 紙板在不同角度剝離的防篡改膠帶的殘留率

圖3、圖4 中，去除了數(shù)據(jù)中的異常值，散點(diǎn)圖的橫坐標(biāo)是膠帶的剝離角度，縱坐標(biāo)是膠帶的殘留率，圖3 是膠帶在塑料板上的殘留率，圖4 是膠帶在紙板上的殘留率。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖擬合的趨勢(shì)線(xiàn)可知，膠帶的殘留率隨著剝離時(shí)膠帶拉扯角度的增加先上升后下降。將上述的散點(diǎn)圖用二次函數(shù)進(jìn)行擬合，如表4～表7 所示。

從表4、表5 可得，塑料板不同角度殘留率的擬合函數(shù)為P=19.644 8－0.007 8ANG2+0.596 8ANG，P為膠帶殘留率，ANG為剝離的拉力角度，可決系數(shù)為0.502 9，擬合效果一般，各參數(shù)的t檢驗(yàn)均在99%的水平上顯著，擬合函數(shù)整體F檢驗(yàn)合格，在99%的水平上顯著。

表4 塑料板在不同的剝離角度下膠帶殘留率擬合效果-方差分析

表5 塑料板在不同的剝離角度下膠帶殘留率擬合效果-系數(shù)

從表6、表7 可得，紙板不同角度的殘留率的擬合函數(shù)為P=20.911－0.005 0ANG2+0.533 2ANG，P為膠帶的殘留率，ANG為剝離的拉力角度，可決系數(shù)為0.453 1，擬合效果一般。各參數(shù)的t檢驗(yàn)均在99%的水平上顯著，擬合函數(shù)的整體F檢驗(yàn)合格，在99%的水平上顯著。從函數(shù)形式和趨勢(shì)線(xiàn)可知，隨著剝離角度的不斷增大，膠帶的殘留率會(huì)有一個(gè)峰值，經(jīng)計(jì)算可知，塑料板的峰值是38.27°，紙板的峰值是53.32°。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，用不同方向的力來(lái)剝離膠帶，其殘留率的峰值在區(qū)間[35°，55°]之間。

表6 紙板在不同的剝離角度下膠帶殘留率擬合效果-方差分析

表7 紙板在不同的剝離角度下膠帶殘留率擬合效果-系數(shù)

2.2.3 溶液的處理

該實(shí)驗(yàn)測(cè)量了應(yīng)試板在經(jīng)過(guò)乙醇或者石油醚溶液處理之后，防篡改膠帶的殘留率。測(cè)度的溶液體積分?jǐn)?shù)區(qū)間為[35%，95%]，間距為15%，利用軟件繪制了如圖5、圖6 的散點(diǎn)圖和趨勢(shì)線(xiàn)。

圖5 不同體積分?jǐn)?shù)的乙醇溶液處理后的防篡改膠帶的殘留率

圖6 不同體積分?jǐn)?shù)的石油醚溶液處理后的防篡改膠帶的殘留率

圖5 是乙醇溶液處理的防篡改膠帶的殘留率，圖6是石油醚溶液處理的防篡改膠帶的殘留率，橫坐標(biāo)軸是溶液的體積分?jǐn)?shù)，縱坐標(biāo)軸是膠帶在應(yīng)試板上的殘留率。其中乙醇溶液是由水和乙醇組成，由于石油醚不溶于水，因此采用無(wú)水乙醇來(lái)溶解石油醚。由點(diǎn)圖大致可知，用不同濃度的乙醇對(duì)應(yīng)試板處理后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合的函數(shù)近似于一條平行于橫軸的直線(xiàn)，因此膠帶的殘留率與乙醇溶液的濃度并未有直接的關(guān)系；由于乙醇對(duì)膠帶未有直接的影響，因而采用乙醇來(lái)當(dāng)石油醚的溶劑，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)真實(shí)反應(yīng)膠帶殘留率與石油醚溶液濃度的關(guān)系。從散點(diǎn)圖以及擬合函數(shù)可知，隨著石油醚濃度的增大，膠帶的殘留率先下降后上升。

將上述圖6 中的石油醚濃度對(duì)膠帶殘留率用二次函數(shù)進(jìn)行擬合，可如表8、表9 所示。

表8 不同濃度的石油醚對(duì)膠帶殘留率擬合效果-方差分析

表9 不同濃度的石油醚對(duì)膠帶殘留率擬合效果-系數(shù)

從表8、表9 中可得，不同石油醚濃度對(duì)膠帶的擬合函數(shù)為P=74.282+101.488 9ND2－134.670ND，P為膠帶殘留率，ND為溶液的濃度，可決系數(shù)為0.452 2，擬合效果一般，各參數(shù)的t檢驗(yàn)均在99%的水平上顯著，擬合函數(shù)整體F檢驗(yàn)合格，在99%的水平上顯著。從散點(diǎn)圖和擬合函數(shù)可知，如果膠帶經(jīng)過(guò)了石油醚溶液的處理，其膠帶的殘留率會(huì)降低，并且呈現(xiàn)隨著濃度的增大產(chǎn)生先下降后上升的趨勢(shì)。

2.2.4 二次粘貼

該實(shí)驗(yàn)測(cè)度了二次粘貼對(duì)防篡改膠帶殘留率的影響，如圖7 所示。

圖7 中圓點(diǎn)折線(xiàn)是第一次粘貼的殘留率，方點(diǎn)折線(xiàn)是二次粘貼后剝離的膠帶殘留率，實(shí)折線(xiàn)是兩次剝離膠帶殘留率之差。從圖7 可得，第一次剝離的膠帶殘留率通常比第二次殘留率要高，并且差值在5%～18%之間。實(shí)際運(yùn)輸中，如果在同種材質(zhì)的應(yīng)試板以恒力恒定角度剝離膠帶，殘留率前后之差有明顯區(qū)別，則有理由認(rèn)為該防篡改膠帶經(jīng)過(guò)二次粘貼。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一般經(jīng)過(guò)二次粘貼的膠帶，在其未揭開(kāi)時(shí)其表面會(huì)略微顯現(xiàn)防篡改膠帶的防偽印記。通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖片觀測(cè)可知，一般經(jīng)過(guò)二次粘貼之后，其殘留痕跡和第一次剝離的殘留痕跡有明顯區(qū)別，邊緣呈現(xiàn)碎片化，如圖8 所示。實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中，如果剝離之后膠帶的殘留痕跡呈現(xiàn)碎片化，則有理由認(rèn)定該膠帶經(jīng)過(guò)二次粘貼，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖如圖9 所示。

圖7 二次粘貼對(duì)防篡改膠帶殘留率的影響

圖8 二次粘貼呈現(xiàn)碎片化的防篡改膠帶

圖9 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)圖

3 結(jié)論及建議

防篡改膠帶是一種能夠辨識(shí)物品在物流過(guò)程中是否受到自然或者非自然因素侵害的有效手段。上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及分析可得出，在實(shí)際生產(chǎn)生活中，防篡改膠帶的粘貼應(yīng)當(dāng)盡量處于摩擦系數(shù)較大的物品上，確保膠帶殘留物可以完全殘留在材料表面；在進(jìn)行剝離時(shí)，盡可能采用45°左右的角度剝離膠帶。在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保持與地面相似的溫度、濕度及大氣壓等，這些條件在飛機(jī)貨艙一般都能實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于防篡改膠帶的防篡改檢驗(yàn)，如果不法分子用一些特殊溶液處理之后打開(kāi)包裝，一般會(huì)使得膠帶的殘留率下降；如果發(fā)現(xiàn)某些物品上的膠帶殘留率比同樣材料的殘留率低，可以認(rèn)為其經(jīng)過(guò)了某些處理，并且通過(guò)一些技術(shù)手段可以得出其經(jīng)過(guò)了何種處理；如果膠帶的殘留碎片化以及殘留率較低，可以認(rèn)為膠帶經(jīng)過(guò)了二次粘貼等處理；一些不法分子還會(huì)采取低溫、高溫等技術(shù)手段對(duì)防篡改膠帶進(jìn)行處理從而盜取物品，因此可以采用熱敏材料，低溫顯色材料來(lái)對(duì)膠帶進(jìn)行處理，以判斷貨物是否被打開(kāi)。防篡改膠帶還有很多的性質(zhì)可以去研究，例如膠帶的拉伸性、溫度和濕度的變化對(duì)膠帶殘留率的影響以及膠帶在何種情況下防偽性能最好等，防篡改膠帶的研究對(duì)航空物流乃至整個(gè)物流行業(yè)的安全性有著重要的影響。