铝箔生产中润滑对达因值影响研究

杨新国，姜 宁，姚恩博，李火星

(上海瑞轻润滑科技有限公司，上海 201802)

铝箔生产中润滑对达因值影响研究

杨新国，姜 宁，姚恩博，李火星

(上海瑞轻润滑科技有限公司，上海 201802)

用不同的基础油、添加剂及设备润滑油配制了不同油样，设计了实验，验证了不同油品对铝箔达因值的影响。

表面润湿张力；达因值；铝箔；基础油；添加剂；设备油

0 前言

铝箔的用途非常广泛，广泛用于食品、饮料、香烟、药品、照相底板、家庭日用品等，通常用作包装材料、电解电容器材料、建筑、车辆、船舶、房屋等的绝热材料；还可以作为装饰的金银线、壁纸以及各类文具印刷品和轻工产品的装潢商标等。在上述各种用途中，一般要求铝箔表面要进行印刷或复合，故表面润湿张力值是铝箔尤其是H18状态铝箔（如药箔、电池箔)的一项非常重要的技术指标。

1 润湿性能与达因值

1.1 润湿性能

润湿性能主要看液体接触角。液体接触角就是当一液滴在固体表面上不完全展开时，在气、液、固三相会合点，固-液界面的水平线与气-液界面切线之间的夹角θ，称为接触角。

用接触角来判断液体对固体的润湿：当θ＜90°的情形称为润湿；θ＞90°时称为不润湿；θ=0°或不存在时称为完全润湿；θ=180°时称为完全不润湿。θ=90°是润湿与否的分界线。

由于铝箔表面带油一般不能完全除净，且表面褶皱不平整时对其表面张力会产生很大的影响，直接测量接触角并不现实，所以生产实践中采用的都是检测达因值来反应润湿能力，达因值越高，润湿性能越优良，反之润滑性能越差。

1.2 达因值的测量

达因值是一个通俗叫法，准确的说应该是表面张力系数，主要是表述表面张力的大小，即液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。表面张力的单位在SI制中为牛顿/米（N/m），但仍常用达因/厘米（dyn/cm），1dyn/cm=1mN/m。一般要求成品铝箔的润湿性（达因值）≥32mN/m。

1.3 达因液的配制方法

用甲酰胺及乙二醇乙醚按照YS/T455.1-2003《铝箔表面润湿张力试验方法》进行配制（见表1），并按照此方法对达因值进行测试。

表1 不同配比的表面润湿张力

本文用轧制基础油、含添加剂的轧制油、液压油、油气/油雾油泄漏的轧制油及8011-H18状态药箔进行实验，得出了不同油品对铝箔达因值不同的影响，对铝箔生产及提升达因值具有一定的参考意义。

2 实验材料及步骤

2.1 实验材料

（1）达因液：即按照YS/T 455.1-2003《铝箔表面润湿张力试验方法》中比例配制32#～38#达因液；（2）基础油：上海瑞轻润滑基础油FS05、FS07、FS09，某品牌D80、D100；（3）添加剂：选用瑞轻浓缩醇类添加剂R21和浓缩酯类添加剂R31；（4）液压油：选用瑞轻无渍液压油AL46及某品牌46#液压油；（5）轴承油：采用瑞轻无渍齿轮油GL220及某品牌220#齿轮油；（6）铝箔：选用表面质量良好、平整度高的8011-H18作为基材。

2.2 实验方法：

（1）8011-H18铝箔裁剪成15cm×20cm大小，用石油醚超声清洗3min后烘干；（2）各取油样0.5mL均匀涂抹于铝箔上；（3）将铝箔表面用强风吹2min，表面目测无油后，涂抹达因液，测试达因值。

3 实验结果

3.1 各种基础油对达因值的影响

挑选了6种基础油，理化指标如表2。

表2 基础油理化指标

达因值测试结果如表3所示。

表3 不同型号基础油对应的铝箔达因值

由表3可知：基础油运动粘度越低达因值越高。原因是轧制油是由各类非极性饱和烷烃分子构成的，非极性分子的最外层电子排布有时会变得不对称，因而在一瞬间产生极性，这种瞬间的极性使非极性分子产生了比分子间结合氢键弱很多的吸引力就是范德华力，所以运动粘度越低，分子间范德华约束作用越弱，油品的分散性润湿性能越好，因此降低基础油粘度可以有效提升达因值。

这也是为什么在生产达因值要求高的产品前，会根据需求将轧制油的粘度降低到一定程度，以获得较好的润湿性能即较高的达因值。

3.2 添加剂对达因值的影响

3.2.1 不同浓度单体添加剂对达因值的影响

因为铝箔轧制需要用到不同粘度的基础油，我们就选用瑞轻公司的FS05及FS07，在其中加入

不同浓度的单体添加剂：浓缩醇类R21、浓缩酯类R31，然后考察醇和酯对达因值的影响。试验结果见表4。

表4 不同浓度的单体添加剂的达因值

从表4可知：同种基础油，随着醇浓度的提升达因值由33升至34，但6%含量后达因值基本相同；随着酯浓度升高达因值有小幅上升，从33升至35；醇酯含量相同情况下，基础油中粘度更低碳链更短的基础油FS05比粘度较高碳链更长的FS07达因值要高。

3.2.2 添加剂复合对铝箔达因值的影响

生产中都需要将醇、酯或酸按不同比例复合成不同比例R21（醇类）与R31（酯类），复合后加入基础油中，故我们将几种较典型的醇、酯复合配方加入轧制油测试达因值，其结果见表5。

表5 复合后的达因值

由表5可知：相同基础油下三种比例R21、R31含量的轧制油，其达因值变化并不明显；粘度越低的基础油达因值越高。

3.2.3 不同含量的酸添加剂对铝箔达因值的影响

部分铝箔轧制时需要添加微量的月桂酸以提升表面质量，我们按照千分之一至千分之十比例加入到已经复配好的轧制油中（FS05，3%R21+2%R31），达因值结果如表6。

表6 不同含量月桂酸的达因值

由表6可知：加入月桂酸后，达因值会有所提升，但持续提高月桂酸的浓度对达因值影响不大。因为月桂酸是一种极性较强的物质，微量时它会降低轧制油的表面张力从而提升达因值，但到一定的饱和度后，提升效应就不明显。

3.3 机械油泄漏对达因值的影响

生产过程中轧机机械润滑油如高低压系统的液压油、轴承润滑油会难免泄漏进轧制油中，故我们将相同基础油、添加剂比例（根据常见铝箔工艺润滑比例来配制：3%的R21+2%R31），混入各种不同浓度的液压油、轴承油，以考察泄漏量对铝箔达因值的影响，其结果分别示于表7和表8。

液压油选用上海瑞轻润滑公司的无渍液压油AL46及某品牌的46液压油（40℃运动粘度均为46），轴承油选用瑞轻GL220和某品牌的220轴承油（40℃运动粘度均为220）。

表7 不同液压油的达因值

表8 不同承轴油的达因值

由表7和表8可知：当设备润滑油泄漏量较少时，达因值会下降。但随着泄漏量的不断上升，达因值反而上升。这是因为轧机润滑油都是长碳链的基础油加入各类极性很强的添加剂构成，微量泄漏时长碳链基础油会降低达因值，但随着泄漏量的上升，润滑油中极性很强的添加剂混入轧制油的浓度在不断提升，这些极性物质不仅抵消了润滑油中长碳链的基础油对达因值负面影响，反而提升了达因值。尤其泄漏量超过2%后达因值上升幅度较大。但靠润滑油泄漏提升达因值是不可取的，因为这会带来严重的退火问题。

同时也可以看出瑞轻润滑油与对比品牌在同等泄漏量情况下，达因值更高。

4 结论

综上所述，可以得出以下结论：

（1）铝箔轧制基础油的粘度越低，分子间范德华力越小，润湿能力越强，生产加工出来的铝箔表面达因值越高。

（2）工艺润滑中添加剂含量对达因值呈正面影响。其中酯类（R31）添加剂含量与铝箔达因值基本呈正比关系；醇类（R21）添加剂含量上升铝箔达因值也有小幅度上升，但达到6%后对达因值影响不大；添加月桂酸后铝箔达因值有所提升，但1‰至10‰含量所得达因值相同。

（3）设备润滑油泄漏量较少时，达因值会下降。但随着泄漏量的不断上升，达因值反而上升。这是因为尽管设备润滑油中长碳链的基础油对达因值呈消弱作用，但润滑油中添加剂对达因值提升效应更明显，两相抵消后在泄漏量高于1%时达因值上升。

（4）总的来看，极性分子的存在对达因值的影响是正面的（如添加剂或设备润滑油的泄漏），基础油粘度对达因值影响相对更大些。因此选择更低粘度基础油可以获得更高的达因值。此外生产出来的铝箔表面仍存在一定的基础油油膜，采用加强吹扫等方式将这部分基础油油膜带走，铝箔表面的达因值会得到较大的提高。

（编辑：杨毅）

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

杨新国（1971-），男，上海人，同济大学在读研究生。

2016-03-20