ISO 8295：摩擦係数
とりわけ、 摩擦係数 (COF) は、プラスチック フィルムの表面の質感と印刷適性に関する情報を提供します。静摩擦係数および動摩擦係数は、パッケージングおよび印刷機でさらに処理されるフィルムにとって特に重要です。セパレータフィルムの形でEVバッテリー試験においても重要な役割を果たしています。
プラスチックフィルムの摩擦係数の測定方法は、ISO 8295、ASTM D1894、JIS K7125、およびDIN 53375（廃止）などの規格に記載されています。
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ISO 8295規格の目的と適用範囲
ISO 8295に従って摩擦係数を測定することは、包装機や印刷機で加工されるフィルム材料にとって特に重要です。プラスチックフィルムの摩擦係数、特に静摩擦と動摩擦は、表面の質感の加工性に関する情報を提供し、印刷用途において重要です。プラスチックフィルムは、電気自動車用バッテリーなど、より複雑な製品の重要な構成要素でもあります。
では、一般的なフィルム同士の組み合わせに加えて、フィルムと金属、フィルムとガラス、あるいは2種類の異なるフィルム材料などの組み合わせも、同じ試験方法を用いて評価できます。ただし、原則として、このテストに使用されるフィルムは同一であるため、フィルムスタックまたはフィルムロールの滑りプロセスを評価できます。
ISO 8295 に基づく特性値 / 試験結果
摩擦係数（μ）は、ISO 8295 に基づく試験の主な結果です。摩擦係数は、2 つの材料が互いにどれだけスムーズに動くか、またはどれだけ容易にくっつくかを示します。摩擦係数は、滑り摩擦（動摩擦）と始動摩擦（静摩擦）の両方として表されます。摩擦係数が高いほど、材料の表面は粗くなります。
静的摩擦係数 μS = Fs/FP
動的摩擦係数 μD = FD/FP
| 略語 | 単位 | 名前 | 簡単な説明 |
| μs | 静摩擦係数 |
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| Fs | N | 静摩擦力 | F sは静摩擦力であり、ニュートンで表されます。 |
| FP | N | 標準試験力 | FPは、キャリッジの質量によって及ぼされる標準力であり、ニュートン（= 1.96 N）で表されます。 |
| µD | 動摩擦係数 |
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| FD | N | 動摩擦力 | FDはニュートン単位で表される動摩擦力です。 |
ISO 8295試験性能と試験装置
COF試験機および試験治具：
- ISO 8295に準拠した摩擦係数の試験は、静的zwickiLine試験機にZwickRoell製の試験治具を追加することで容易に実施できます。
- 試験治具は、水平試験テーブルと質量既知のスレッドで構成されています。この試験治具は、フィルム同士、およびフィルムとステンレス鋼またはガラス製のシート材との間の摩擦挙動を測定するために使用できます。
試験の実行：
- フィルムをスレッドに固定します。2番目のフィルムは、ステンレス鋼のテーブルあるいはそのテーブルに配置されている付属のガラスプレートに固定できます。フィルムペアは、テーブルとスレッドの間に取り付けられ、既知の表面積全体に均等に分散された圧力で全面がサポートされるようにします。これは、フェルトの層を使用することによって達成されます。
- 試験では、スレッドがテーブルを横切って移動するかどうか、または移動がテーブルに起因するかどうかは関係ありません。
- 静止摩擦を測定するために、スレッドは、固定ばね定数とねじ山を備えた標準化された張力ばねを介して力センサーに接続されます。このようにして、移動中にスレッドにかかる張力を正確に測定できます。動摩擦の測定ではスティックスリップ効果が発生してはならないため、引張りばねは使用されません。
摩擦係数の計算：
- 摩擦係数は、キャリッジで測定された張力と、キャリッジの自重による接触力の商として表されます。摩擦係数 μ = Fs/FD
- 静摩擦係数（静止摩擦）は、キャリッジにかかる張力の最初のピーク値から計算され、動摩擦係数（滑り摩擦）は、所定の滑り距離におけるキャリッジにかかる張力の平均値から算出されます。
ISO 8295 電池試験におけるセパレーターフィルムの摩擦特性
リチウムイオン電池では、セパレータフィルムが陽極と陰極を分離し、電気的短絡を防止します。同時に、セパレータは電気化学セル内の回路を閉じるために必要なイオン化された電荷キャリアの流れを可能にします。
セラミックセパレーターやガラス繊維不織布に加え、ポリマー膜が主に使用されています。引張強度と破断時のひずみを測定することで、運転時の機械的ストレス下におけるセパレーターフィルムの健全性に関する情報が得られます。セパレータフィルムを厚くすることで、アノードとカソードの接触を効率的かつ安全に防ぎます。一方、セパレータフィルムを薄くすることで、バッテリーの軽量化とエネルギー密度の向上が可能になります。
電極コーティングとセパレータ間の摩擦係数に関するセパレータの挙動も重要な要素です。これらの特性値はセルの性能に影響を与え、特に巻き取り工程における製造パラメータの設定に重要です。ツビックローエルは室温での試験に加え、ツビックローエル恒温槽を使用することで、-20℃～+50℃の範囲での動作温度に近い試験も実施できます。これにより、様々な条件下でのセパレータフィルムの包括的な特性評価が可能になります。
現在、EV バッテリー専用に開発されたテスト規格は存在しないため、摩擦特性を評価するための代替規格としてISO 8295 および ASTM D1894がよく使用されています。現実的な機械的特性を実現するために、電解質が湿った状態でもテストが実行されます。特にバッテリー材料に関するこれらの規格のさらなる開発に積極的に関与することで、ツビックローエルの試験方法は将来のあらゆる要件を満たし続けることを保証しています。
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ISO 8295に準拠した摩擦係数の測定に関するよくある質問
表面が粗いほど、摩擦係数は高くなります。2つの物質が互いにどれだけ動きやすいか（動摩擦）またはどれだけくっつきやすいか（静摩擦）を示します。静摩擦係数は、2つの物質を動かすのに必要な力を示し、動摩擦係数は、物質を動かし続けるために必要な力を表します。摩擦係数（μ）は、ISO 8295 に基づく試験の主な結果です。
摩擦係数は、スレッドに作用する張力とスレッドの自重による接触力の商として計算されます。計算式は次のとおりです：
- 静摩擦係数: μS = Fs/FP
- 動摩擦係数: μD = FD/FP
ここで、FSとFDはそれぞれ静摩擦力と動摩擦力（ニュートン単位）、FPはスライドの質量によって発生する標準力（ニュートン単位、1.96 N）です。
ISO 8295とASTM D1894は、プラスチックフィルムの摩擦係数を測定するための国際規格です。これらの規格では、特に、スレッドのサイズと重量、そしてスレッドを覆う材料が規定されています。試験片のサイズも異なります。ASTM D1894とは異なり、ISO 8295では試験にスプリングを使用することが規定されています。