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2022-08-02

影响压敏胶粘带180°剥离强度和持粘性测定的因素及测试中应注意的问题

压敏胶粘带由于使用方便、粘贴性能好,被广泛用于包装、标志、粘接固定、电工虽然国家会展中心提供了更多的展览面积绝缘、医疗、表面保护、喷涂掩蔽等方面。近年来,我国引进了许多条生产线,生产各类压敏胶带来满足市场要求。随着生产的发展、有关部门制定了一睦国家标准,规定了该产品的生能要求和检验方法。1998年对压敏胶粘带180°剥离强度和持粘性试验方法进行了修订,使这两个标准更加完善。

压敏胶粘带180°剥离强度和持粘性是考核压敏胶粘带粘合性能的重要指标,是判定压敏胶粘带产品质量好坏的重要依据。因此研究并排除影响试验结果的因素,提高检验结果的准确性、可靠性是我们质检工作人员应该做的工作。

GB/T和GB/T是这样定义的:压敏胶粘带180°剥离强度是指在规定的剥离条件下,使胶接试验分离时单位宽展所能随的载荷;持粘性是指沿粘贴物上的压敏胶带长度方向垂直悬挂一规定重量的砝码时,胶粘带抵抗位称的能力。这两个试验方法都需先将试样粘着在试验板上,再进行测试。粘着是一个复杂的物理、化学过程,粘着力的产生不仅取决于粘着剂,还要取决于被粘物以及粘接的操作过程。因此在试验过程中,应充分考虑到各种影响因素,统一操作方法,才能获得准确可靠的测试结果。

以下就我们多年从事检验工作,浅谈一下影响压敏胶粘带180°剥离强度和持粘性测定的因素及应注意的问题。

1.试验板的选择和处理

产生粘接力的因素有四方面:(1)化学键力;(2)分子间的反作用力(范德华力);(3)界面静电力;(4)机械作用力。这些都是在压敏胶粘带的设计、制作中所考虑的基本条件。对于测试制样来说,粘贴试样时应注意机械作用力,因此选择合适的试验板是非常重要的。

压敏胶是一种在压力下容易产生流动、变形的半固体物质。也可以将其看成一种高粘度的流体,当胶粘带粘着在被粘物上时,胶粘剂充满被粘物的表面缝隙,粘贴后,在界面产生了啮合力,也是机械作用力,其本质是摩擦力。适当增大被粘物表面粗糙度,等于增加其表面积,有可能获得好的粘合效果。但是并不是被粘物表面越粗糙,粘合效果就越好。液体在粗糙表面的接触角在与光滑表面的接触角有所不同,我们令r为固体表面实际面积与可见几何面积之比(粗糙系数),设胶粘剂(液体)在光滑面的接触角为θ,在粗糙面的接触角为θ′,利用杨氏公式计算光滑面张力与接触角的关系为:

rLrcosθ=rs-rsL

(1)

其中,rLv:液体/气体界面的界面张力。

rs:固体的表面自由能(界面张力)。

rsL:固体/气体界面的界面张力。

粗糙表面张力与接触角的关系如下式:

r(rs-rsL)=rLrcosθ′ (2)

二式相比得:

r=rLvcosθ′/rLvcosθ>1

(3)

由上述粘附功的公式可改写为:

WA=rLr(1+rcosθ) (4)

当θ90°,湿润性能不好,θ′>θ胶粘剂对粗糙表面湿润性比光滑表面湿润性差。

报以根据国家标准规定,试验板要选择GB/T《不锈钢冷扎钢板》中规定的0Gr18Ni9或1Gr18Ni9Ti的材料,并要用JB/T《耐水砂纸》规定的P280号砂纸打磨。

对一般情况来说,被粘物表面接触角小,胶粘剂对表面浸润性好,有利于胶接强度的提高,而如果被粘物表面被污染,则污染中存在低表面能的物质,那么就会导致被粘物表面的接触角增大,使胶粘剂不易浸润被粘表面而影响胶接强度。

如果被粘物沾有油层,而油层的表面张力低于胶粘剂表面张力,故油层比胶更易被粘物吸附,形成不易消除的吸附层(弱界面)而降低胶对被粘物的亲合力。

所以经过打磨的试验板要尽量清除上面的灰尘,还要用丙酮或乙醇等溶剂擦试,擦试时,要用脱脂棉蘸饱溶剂,将试验板倾斜,用手轻轻挤压脱脂棉,将溶液挤出使之在倾斜的试验板上流下,冲洗试验板表面,并让溶剂自然挥发,而不要用棉球在试验板上来回摩擦,以免棉球上沾有杂物造成划痕。

2.试验环境

试验环境的温度、湿度对试验结果也产生一定的影响。由于胶层与被粘物的膨胀系数不同,温度变化时产生热应力,在粘接体系的内应力和粘接力之间是互相抵消的。如果内应力大于粘接力,粘接接头就会自动脱开。

在胶粘剂分子蠕动不足的情况下,胶接接头就会永久性地残留内应力,而且在接头内分布不均匀,这就会造成应力集中,影响粘接效果。

以下是温度变化引起的热应力计算公式:

P=△t△aE/(l-r)2 (2)

式中:△t—温度变化值

△a—胶粘剂及被粘物膨胀系数之差。

E—胶层的杨氏模量。

<湛江p>r—横、纵尺寸变化比。

从上式可见,△t增大,热应力也增大。因此,试验环境的温度应较稳定,不能有很大波动。国家标准规定的试验环境一般为23℃,rh:50%。

试验环境中的湿度也是影响试验结果的一个重要因素。如果试验环境湿度过大,金属试验板表面能比水表面张力高,会对水产生吸附力。吸附在试验板上的水分子对胶粘剂层有渗透、膨胀作用,水分子或水蒸气在极性低的物质中有迅速扩散的作用,从而导致胶层膨胀的加速进行,这样就影响胶粘剂与被粘物胶接的效果,使试验数据铲土运输受到影响。

试验环境还应避免电话会议粉尘污染,因为在粘贴试样时,粉尘等杂物如果落在试验板或胶粘带上,试验板表面接触角会变化,使胶粘剂不易浸润表面,影响胶接强度。

3.粘贴操作

在制样时,应将卷状胶粘带的外边几层剥法,取内部的胶粘带进行测试。取样时应使用专用的切刀,调好所需尺寸,将试样的经向垂直于刀架上轻轻转动,试样尺寸应精确至1mm以下。因为试样尺寸增大或变小会影响检验数据的对实验人员要求高准确性,在胶粘带的制造过程中,胶面涂布不可能非常均匀,胶的内部难免带有杂质,在粘接过程中,也有可能带进空气、杂质,而使粘接面存在缺陷。一般说来,试样的尺寸越大,缺陷存在的机会越多,这些缺陷会产生局部应力集中现象而影响粘贴效果,使检验结果受到影响。因此,只有严格准确地将试样制成规定的尺寸,才能保证试验的准确、公正。

在制样的过程中,应避免用手接触测试部位。取样时,应轻轻拉动胶带,以免基材因拉伸变形而影响胶面的质量。解卷后不要立即粘贴,要使胶带恢复一下再贴在试验板上,但不要将胶面过长时间地曝露,以免灰尘落在上面。

粘贴后,要用规定质量的压辊,按标准规定的次数来回流压,滚压时,只需轻轻推动压辊,让压辊在试样上滚动,而不能用外力加压。

试样制好后,要在标准的环境中放置一定的时间,使基材、胶面稳定后再进行试验。放置时间的长短,对检验数据影响很大。根据我们实验室测试的经验,放置2小时以上的试验要比制样后立即但是化工新材料是个真实的“高富帅”产业测试的数据高出近1倍。所以试验时,应根据试验的目的来规定放置的时间真空阀。如果想得到初粘效果的数据,可制样成立即测试。要想考核胶粘带寿命期的粘合效果,则应在制样后放置20~40分钟再进行测试。

如果在粘贴操作中的每一个五一节,我们都加以注意,并小心翼翼地操作,便获得可靠检验数据。(作者:中国包装科研测试中心 康莉 张桂云)

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