การทดสอบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน หรือ Coefficient of Friction (COF) เป็นการทดสอบที่สามารถนำมาใช้กับวัสดุได้หลายประเภท เช่น พลาสติกฟิล์ม กระดาษ กระดาษบอร์ด และวัสดุที่เป็นแผ่นที่ใช้สำหรั ผลิตบรรจุภัณฑ์หรือ Packaging
การทดสอบค่า COF ช่วยประเมินแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวสองชิ้นที่สัมผัสกัน รวมถึงใช้ตรวจสอบผลจากการเติมสารเคมีหรือสารเติมแต่ง (Additives) ลงในวัสดุ เพื่อควบคุมระดับแรงเสียดทานให้เหมาะสมกับกระบวนการผลิต
สารเติมแต่งบางประเภทสามารถช่วยเพิ่มแรงเสียดทานเพื่อให้พื้นผิวของวัสดุยึดเกาะกันได้ดีขึ้น ขณะที่สารเติมแต่งบางชนิดช่วยลดแรงเสียดทาน เพื่อให้พลาสติกฟิล์มหรือวัสดุบรรจุภัณฑ์สามารถเคลื่อนที่ผ่านเครื่องจักรได้ง่าย
ทำไมต้องทดสอบค่า COF ของ Packaging
นอกจากใช้ประเมินเรื่อการใส่สารเติมแต่งแล้วนั้น การทดสอบหาค่า COF เพื่อเป็นการลดปัญหาที่จะเกิดขึ้นในไลน์การผลิตของพวกพลาสติกฟิล์ม เพราะถ้าตัวฟิล์มนั้นมีค่า COF สูงเกินไป หรือต่ำเกินไป อาจส่งผลให้ในสายพานการผลิตอาจเเกิดการย่น หย่อน หรือเกิดการลื่นไถล การทดสอบค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจึงช่วยให้ผู้ผลิตสามารถควบคุมคุณสมบัติของพลาสติกฟิล์มและวัสดุบรรจุภัณฑ์ให้เหมาะสม ลดปัญหาในไลน์การผลิต และรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ให้มีความสม่ำเสมอ
หากสนใจเครื่อง COF สำหรับทดสอบแรงเสียดทานสามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้
แรงเสียดทาน (Friction)
แรงเสียดทานเป็นแรงที่ ต้านทานการเคลื่อนที่วัตถุ โดยจะเกิดขึ้นที่บริเวณผิวของวัตถุ และมีทิศทางตรงกันข้าม กับการเคลื่อนที่ของวัตถุ เหมือนในรูปด้านล่าง ซึ่งแรงเสียดทานนั้นจะส่งผลต่อการเคลื่อนที่ โดยแรงเสียดทานมากหรือน้อยจะขึ้นอยู่ลักษณะผิวสัมผัส แรงกดวัตถุลงพื้น และชนิดของวัตถุที่สัมผัส โดยแรงเสียดทานสามารถแยกได้เป็นสองอย่าง คือ แรงเสียดทานสถิต (Static) และ แรงเสียดทานจลน์ (Kinetic)
- Static Fiction แรงเสียดทานสถิต คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้น ในขณะที่วัตถุหยุดนิ่ง จนถึงวัตถุเริ่มเคลื่อนตัว โดยจะดูที่ค่าสูงสุดที่จะเกิดค่าแรงเสียดทาน ค่า Static COF จะแสดงถึงระดับแรงที่ต้องใช้เพื่อเริ่มทำให้พื้นผิวของวัสดุสองชิ้นเลื่อนออกจากกัน หากค่าที่วัดได้สูง แสดงว่าต้องใช้แรงมากในการทำให้ชิ้นงานเริ่มเคลื่อนที่
- Kinetic Friction แรงเสียดทานจลน์ คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ ในขณะที่วัตถุได้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ หรืออาจจะเรียกว่า Dynamic Friction ค่า Kinetic COF จะแสดงระดับแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ของวัสดุ ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการประเมินว่าพลาสติกฟิล์ม กระดาษ หรือวัสดุ Packaging สามารถเคลื่อนที่ผ่านสายพานและเครื่องจักรในกระบวนการผลิตได้อย่างราบรื่นหรือไม่
สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (COF)
สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน (Coefficient of Friction: COF) คือ อัตราส่วนระหว่างแรงเสียดทานต่อแรงกดตั้งฉากกับผิวสัมผัส โดยปัจจัยที่จะส่งผลต่อค่า COF นั้นก็มีตั้งแต่ ค่าแรงที่จะกดลงวัตถุ ซึ่งตามมาตรฐานของแต่ละวัสดุก็จะกำหนดน้ำหนักที่แตกต่างกันออกไป แต่น้ำหนักที่ใช้หลักๆเลย ก็จะเป็น น้ำหนัก (Sled) ที่ 200 กรัม ในการทดสอบฟิล์ม และกระดาษ ตามมาตรฐาน ASTM D1894 หรือ TAPPI T815
แรงกดตั้งฉากกับผิวสัมผัส ถ้าแรงกดตัวฉากกับผิวสัมผัสมากจะเกิดแรงเสียดทานมาก ถ้าแรงกดตั้งฉากกับผิวสัมผัสน้อยจะเกิดแรงเสียดทานน้อย ดังนั้นเรื่องน้ำหนักที่จะกดจึงเป็นเรื่องที่สำคัญในการทดสอบหาค่า COF และโดยปกตินั้น ค่าของ Static Friction นั้นจะมากว่ากว่าค่า Kinetic Friction เล็กน้อย แต่ก็ขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุที่นำมาทดสอบด้วย เพราะบางอย่างอาจมีการใส่สารเคมี หรือพฤติกรรมของตัวอย่างที่อาจส่งผลให้ได้ค่า Static Friction ต่ำกว่า Kinetic Friction เล็กน้อย
ประเภทของการทดสอบค่าความเสียดทาน
- การทดสอบแบบการเลื่อนแผ่น plate และตัว Sled อยู่นิ่ง (Stationary sled with moving plate)
- การทดสอบแบบที่แผ่น plate อยู่นิ่ง และเลื่อนตัว Sled (Moving sled with stationary plate)
- การทดสอบแบบขยับ plate ขึ้นทำมุม หรือเรียกว่า Sliding Angle
ในการทดสอบ สองอันดับแรงนั้นจะเป็นการทดสอบตาม ASTM D1894 หรือโดยส่วนมากจะเป็นการทดสอบพวก พลาสติกฟิล์ม จะใช้มากใน โรงฟิล์ม
ส่วนการทดสอบแบบที่สาม หรือ Sliding Angle จะเป็นการทดสอบด้านพวก Paper packaging หรือพวก paperboard จะเป็น inclined plane method จะใช้งานการ sled ไว้บนตัวอย่าง จากนั้นตัวเครื่องจะทำการยก plane ขึ้นไปทำมุม จนกว่า ตัวอย่างจะเกิดการเคลื่อนที่ และอ่านค่ามุมที่วัดได้
โดยในการทดสอบทั้งสามแบบนั้น สองแบบแรกจะเป็นการดูค่า µ หรือ สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ของทั้ง Static และ Kinetic แต่แบบที่สาม จะเป็นอ่านค่ามุมที่ทำให้ตัวอย่างเกิดการเคลื่อนที่ ทั้งสองค่านั้น สามารถคำนวณไปหากันได้ แต่ค่าที่ได้นั้น จะไม่ได้เหมือนกัน 100% แต่จะเป็นแนวโน้มที่ใกล้เคียงกัน
จากประเภทการทดสอบ COF ทั้ง 3 แบบที่กล่าวมานั้น ทาง Chemical House มีเครื่องมือทดสอบทั้ง 3 แบบ จากทั้งประเทศ อเมริกา ยี่ห้อ Thwing Albert สำหรับแบบ Moving sled with stationary plate และ Emerson สำหรับ เครื่อง Sliding Angle
สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ ppsales@chemihouse.com หรือ โทร 02-184-4000 Ext.201
สอบถาม Line OA หรือ Add line จาก QR Code ด้านล่าง
