一種考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置，裝置包括粘接基材，其上表面用于覆蓋粘接劑；加載帶，其前端連接剝離載荷加載機構(gòu)，末端連接剪切載荷加載機構(gòu)，所述剝離載荷加載機構(gòu)沿著所述加載帶法向?qū)虞d帶施加剝離載荷，所述剪切載荷加載機構(gòu)沿著所述加載帶縱向拉伸加載帶，從而對加載帶施加剪切載荷；以及所述粘接劑粘貼在粘結(jié)基材和加載帶之間；刻度尺，其用于測量加載帶與粘接劑剝離長度，所述刻度尺與所述加載帶平行設(shè)置。本實用新型的剝離試驗裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)剪應(yīng)載荷對粘接劑失效形式研究及對粘接劑黏附性影響的量化評估。
【專利說明】
-種考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及粘接劑強度實驗測試與技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種考慮剪切載荷影 響的粘接劑剝離試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 剝離是膠接接頭常見的破壞形式之一。其特點是膠接接頭在受外力作用時，力不 是作用在整個膠接面上，而只是集中在接頭端部的一個非常狹窄的區(qū)域，運個區(qū)域似乎是 一條線。當作用在運一條線上的外力大于膠黏劑的膠接強度時，接頭受剝離力作用便沿著 膠接面而發(fā)生破壞。
[0003] 剝離試驗是評價粘接劑黏附性的試驗方法之一，W往的剝離試驗中沒有考慮剪切 載荷對粘接劑黏附性的影響，但是實際試驗過程中發(fā)現(xiàn)剪切載荷對粘接劑的黏附性是有影 響的，由于在實際使用過程中，膠接接頭不僅受到拉伸力還受到剪切載荷作用，所W傳統(tǒng)的 不考慮剪切載荷影響的失效形式評價方法是存在偏差的。雖然，現(xiàn)有的剝離試驗方式(如T- 剝離強度試驗、90°剝離強度試驗、180°剝離強度試驗)有些考慮剪切載荷對黏附性的影響， 在剝離試驗過程中，剝離載荷與粘接劑盡量保持垂直從而盡量減小剪切載荷的影響，但是 剪切載荷的影響還是使實驗結(jié)果存在一定的偏差，并且很難對剪切載荷影響進行量化評 估?；赪上情況，本實用新型提出一種考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置及試驗 方法，實現(xiàn)剪應(yīng)載荷對粘接劑失效形式研究及對粘接劑黏附性影響的量化評估，完善了現(xiàn) 有試驗裝置及方法的不足。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型目的是提供一種粘接劑剝離試驗裝置，試驗裝置增設(shè)剪切載荷加載機 構(gòu)，實現(xiàn)對粘接界面加載剪切載荷，并在運種加載條件下進行剝離試驗，從而量化剪切載荷 對剝離實驗的影響。
[0005] 為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的運些目的和其它優(yōu)點，提供了一種考慮剪切載荷影響的粘 接劑剝離試驗裝置，包括：
[0006] 粘接基材，其上表面用于覆蓋粘接劑；
[0007] 加載帶，其前端連接剝離載荷加載機構(gòu)，末端連接剪切載荷加載機構(gòu)，所述剝離載 荷加載機構(gòu)沿著所述加載帶法向?qū)虞d帶施加剝離載荷，所述剪切載荷加載機構(gòu)沿著所述 加載帶縱向拉伸加載帶，從而對加載帶施加剪切載荷；W及
[000引所述粘接劑粘貼在粘結(jié)基材和加載帶之間；
[0009] 刻度尺，其用于測量加載帶與粘接劑剝離長度，所述刻度尺與所述加載帶平行設(shè) 置。
[0010] 優(yōu)選的是，還包括:基座，其長度方向上開設(shè)兩排定位螺釘孔，所述粘結(jié)基材通過 定位螺釘孔固定在基座上;其中，所述基座一端設(shè)置有滑輪。
[0011] 優(yōu)選的是，所述加載帶為厚度小于1mm且與粘接劑具有良好粘接性的柔性帶。
[0012] 優(yōu)選的是，所述柔性帶為柔性金屬帶或柔性織物帶。
[0013] 優(yōu)選的是，所述柔性金屬帶表面上開設(shè)有多個通孔。
[0014] 優(yōu)選的是，所述剪切載荷加載機構(gòu)包括：
[0015] 第一固定夾頭，其用于連接加載帶末端；
[0016] 繩索，其前端連接第一固定夾頭，繞過滑輪后改變方向，末端連接破碼；
[0017] 其中，所述加載帶與繩索平行。
[0018] 優(yōu)選的是，所述剝離載荷加載機構(gòu)包括：
[0019] 第二固定夾頭，其用于連接加載帶前端；
[0020] 加載拉環(huán)，包括固定螺釘端和拉環(huán)端，固定螺釘端連接第二固定夾頭，拉環(huán)端連接 拉力儀；
[0021 ]拉力儀，其位于所述加載帶上方，對加載拉環(huán)施加剝離載荷。
[0022] 本實用新型至少包括W下有益效果：1、粘接劑剝離試驗裝置可W在試驗過程中實 現(xiàn)剪切加載，從而考慮不同剪應(yīng)力對剝離強度的影響。2、粘接劑剝離試驗方法可W根據(jù)剝 離膠條的長度，精確計算出試驗過程中每個位移對應(yīng)的剪切載荷值，量化評估剪切載荷對 黏附性的影響。3、粘接劑剝離試驗裝置可W根據(jù)刻度尺計算出每個剪切載荷值對應(yīng)的粘接 劑破壞斷口形式。4、粘接劑剝離試驗裝置可W實現(xiàn)隨著剝離面的增加，剪應(yīng)力逐漸增加，可 W有效尋找粘接劑發(fā)生黏附性破壞的影響規(guī)律，克服現(xiàn)有試驗裝置的不足。5、粘接劑剝離 試驗裝置可W根據(jù)刻度尺，記錄下撕裂位置并計算粘接面積，折算出此時的剪應(yīng)力，觀察剪 應(yīng)力多大值時發(fā)生黏附性破壞。6、粘接劑剝離試驗裝置簡單，加工比較方便，具有應(yīng)用普遍 性。
[0023] 本實用新型的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過 對本實用新型的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置主視圖。
[0025] 圖2是圖1中B區(qū)域放大圖。
[0026] 圖3是本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置俯視圖。
[0027] 圖4是本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置中基座的結(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖5是本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置中粘接基材的結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 圖6是本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置中粘接基材和壓板裝配示意圖。
[0030] 圖7是本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置中刻度尺的結(jié)構(gòu)圖。
[0031] 圖8是本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置中加載帶的結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖9是本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置中第二固定夾頭的結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖10為本實用新型所述的粘接劑剝離試驗裝置中加載拉環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。
[0034] 圖11為本實用新型所述的粘接劑長度及剝離長度的示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，W令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明 書文字能夠據(jù)W實施。
[0036] 應(yīng)當理解，本文所使用的諸如"具有"、"包含"W及"包括"術(shù)語并不配出一個或多 個其它元件或其組合的存在或添加。
[0037] 圖1-3示出了根據(jù)本實用新型的一種實現(xiàn)形式，一種考慮剪切載荷影響的粘接劑 剝離試驗裝置包括:裝置主體100、剝離載荷加載機構(gòu)200、剪切載荷加載機構(gòu)300、粘接劑 400。
[0038] 如圖1所示，裝置主體100包括試驗臺110、基座120、粘結(jié)基材130、壓板140、刻度尺 150和加載帶160。
[0039] 試驗臺110為水平加載臺，其上表面用于固定基座120。
[0040] 基座120為具有一定厚度的金屬材質(zhì)的基臺，其上表面開設(shè)兩排平行的第一定位 螺釘孔121，所述第一定位螺釘孔121用于定位和固定粘接基板130,進一步的是，基座120上 表面開設(shè)4個第一固定孔122,所述第一固定孔122用于固定及定位刻度尺150。其中，基座 120的末端設(shè)置有豎直滑輪123。
[0041 ] 在另一實施例中，如圖4所示，基座120是一塊長方形板，長400mm、寬80mm，高10mm， 其下表面通過4個螺栓固定到試驗臺110上。
[0042] 粘結(jié)基材130為薄型長方體結(jié)構(gòu)，其上表面開設(shè)有兩排平行于長度方向的第二定 位螺釘孔131，所述第二定位螺釘孔131為通孔，其大小與第一定位螺釘孔121相匹配，并且 兩排相互平行的第二定位螺釘孔131的位置與兩排平行的第一定位螺釘孔121相對應(yīng)。進一 步的是，粘結(jié)基材130在兩排第二定位螺釘孔131的之間的表面用于噴涂粘接劑400。
[0043] 在另一實施例中，如圖5所示，所述粘接基材130長300mm，寬45mm，厚3mm。
[0044] 壓板140通過螺栓將粘結(jié)基材130固定并定位在基座120上，所述壓板140上開設(shè)一 排定位螺栓孔，進行固定時，將2個壓板140對稱設(shè)置在粘結(jié)基材130兩側(cè)，粘結(jié)基材130放置 在基座120上，此時，保證所述定位螺栓孔、第二定位螺釘孔131和第一定位螺釘孔121位置 相對應(yīng)，將螺栓依次穿過定位螺栓孔、第二定位螺釘孔131和第一定位螺釘孔121后，通過壓 板140將粘結(jié)基材130固定在基座120上。
[0045] 在另一實施例中，如圖6所示，壓板140長300mm、寬10mm、厚2mm.
[0046] 如圖7所示，刻度尺150兩端開設(shè)第二固定孔151，其表面上刻有刻度，用于測量剝 離距離。安裝時，2個刻度尺150對稱設(shè)置在基座120上，第二固定孔151與基座120上的第一 固定孔122位置相對應(yīng)，螺栓依次穿過第二固定孔151和第一固定孔122后，將刻度尺150固 定在基座120上。如圖2所示，所述刻度尺150與粘結(jié)基材130固定在基座120上且相互平行， 進一步的是，刻度尺150固定在粘結(jié)基材130的外側(cè)。粘接劑400夾設(shè)在粘結(jié)基材130和加載 帶160之間。
[0047] 如圖8所示，加載帶160是一種與粘接劑具有良好粘接性，同時具有足夠強度的柔 性金屬帶，柔性金屬帶厚度小于1mm，在一定剝離載荷范圍內(nèi)能夠彎曲或扭轉(zhuǎn);其表面開有 通孔，保證試驗過程中加載帶160粘接一側(cè)不會發(fā)生界面破壞，加載帶160下表面通過粘接 劑400和粘接基材130粘接一起，所述加載帶160下表面與粘接劑400粘結(jié)，并保證不會在粘 接一側(cè)發(fā)生破壞。其中，加載帶前端開設(shè)有固定孔161，用于連接剝離載荷加載機構(gòu)200;后 端固定連接剪切載荷機構(gòu)300。
[0048] 在另一實施例中，所述加載帶160為其它與粘接劑具有良好粘接性能的柔性織物 帶，具有一定的柔性，可用粘接長度不小于260mm，寬25mm，厚0.8mm。
[0049] 裝置主體100的安裝過程為:試驗臺110水平放置，將基座120固定在在試驗臺110 上，將螺栓依次穿過壓板140上定位螺栓孔、第二定位螺釘孔131和第一定位螺釘孔121后， 通過壓板140將粘結(jié)基材130固定在基座120上;將2個刻度尺150對稱設(shè)置在基座120上，第 二固定孔151與基座120上的第一固定孔122位置相對應(yīng)，螺栓依次穿過第二固定孔151和第 一固定孔122后，將刻度尺150固定在基座120上;此時，將粘結(jié)基材130上表面進行清潔處理 并噴涂粘接劑400,將加載帶160下表面準確粘接到噴涂的粘接劑400上。
[0050] 如圖1和2所示，剝離載荷加載機構(gòu)200包括第二固定夾頭210、加載拉環(huán)220和拉力 儀230,其中，圖9示出了第二固定夾頭210,包括夾頭主體211、固定塊212和固定螺栓213,所 述第二固定夾頭210用于固定連接加載帶160前端，所述固定螺栓213依次穿過固定塊212、 加載帶160上固定孔161和夾頭主體211后，其兩端用螺栓固定從而將加載帶160和第二固定 夾頭210固定連接。圖10示出了加載拉環(huán)220,所述加載拉環(huán)220下部與第二固定夾頭210固 定連接，上部的拉環(huán)連接拉力儀230，所述拉力儀230能提供穩(wěn)定剝離載荷。
[0051 ] 如圖1和3所示，剪切載荷加載機構(gòu)300包括第一固定夾頭310、繩索320和破碼330， 所述第一固定夾頭310結(jié)構(gòu)與第一固定夾頭210相同，其固定連接加載帶160的末端，其中， 所述第一固定夾頭310的長度方向與加載帶160保持平行，從而保證破碼施加的剪切載荷有 效的作用在加載帶160上;繩索320前端連接第一固定夾頭310,中段繞經(jīng)豎直滑輪123后末 端連接破碼330。
[0052] 粘接劑400噴涂在粘結(jié)基材130上表面，涂膠長度不小于260mm，粘接劑厚度滿足 3mm要求，再將加載帶160下表面與粘接劑400進行粘接并經(jīng)過有效時間固化，為了保證粘接 厚度均勻性，應(yīng)在整個膠接面上施加均勻壓力，固化結(jié)束后清除掉加載帶160W外的多余粘 接劑。此時，加載帶160的長度方向與粘結(jié)基材130的長度方向相平行。
[0053] 粘接劑的破壞類型通常分Ξ類：
[0054] 第一，在試驗的過程中粘接劑本身發(fā)生破壞，學術(shù)上稱為內(nèi)聚破壞，粘接基材和加 載帶不會發(fā)生破壞；
[0055] 第二，在試驗的過程中粘接劑從粘接基材上面完全剝離下來，粘接劑留在加載帶 上，運種現(xiàn)象叫界面破壞，學術(shù)上也稱作黏附性破壞；
[0056] 第Ξ，在試驗過程中發(fā)生混合破壞，就是粘接基材和加載帶上都有粘接劑，運種情 況稱為混合破壞，本實用新型中加載帶進行特殊處理也是為了避免運種情況的出現(xiàn)。
[0057] 如圖1-3所示，粘接劑剝離試驗裝置安裝步驟W下：
[005引步驟一、試驗臺110水平放置，將基座120通過4個螺栓固定在試驗臺110上。
[0059] 步驟二、將螺栓依次穿過壓板140上定位螺栓孔、第二定位螺釘孔131和第一定位 螺釘孔121后，壓板140將粘結(jié)基材130固定在基座120上。
[0060] 步驟Ξ、粘接劑400噴涂在粘結(jié)基材130上表面，涂膠長度不小于260mm，粘接劑厚 度滿足3mm要求，再將加載帶160下表面與粘接劑400進行粘接并經(jīng)過有效時間固化，為了保 證粘接厚度均勻性，應(yīng)在整個膠接面上施加均勻壓力，固化結(jié)束后清除掉加載帶160W外的 多余粘接劑。此時，加載帶160的長度方向與粘結(jié)基材130的長度方向相平行。
[0061] 步驟四、將2個刻度尺150對稱設(shè)置在基座120上，第二固定孔151與基座120上的第 一固定孔122位置相對應(yīng)，螺栓依次穿過第二固定孔151和第一固定孔122后，將刻度尺150 固定在基座120上。
[0062] 步驟五、將剝離載荷加載機構(gòu)200與加載帶160前端固定連接，剪切載荷加載機構(gòu) 300與加載帶160的末端固定連接，之后，同時開啟拉力儀230和加載破碼330后即可進行試 驗。
[0063] -種考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗方法，包括W下步驟：
[0064] 步驟1、將粘接劑400噴涂在粘接基材130上，粘接劑400上粘接加載帶160并保證加 載帶160平行于粘接基材130,粘接劑400固化后，加載帶160前端連接剝離載荷加載機構(gòu) 200，后端連接剪切載荷加載機構(gòu)300;
[0065] 步驟2、設(shè)定剝離載荷加載機構(gòu)200的剝離載荷為F，剝離載荷F沿加載帶法向施加， 剪切載荷加載機構(gòu)300的繩索上加載質(zhì)量為m的破碼，從而對加載帶末端施加剪切載荷P，開 始剝離試驗，在剝離載荷F的作用下粘接劑與粘結(jié)基材剝離，隨著粘接劑的剝離區(qū)間長度增 大，剪切載荷τ隨之增大；
[0066] 步驟3、實驗過程中在剝離斷面上有些區(qū)間是內(nèi)聚破壞，有些區(qū)間可能是界面破 壞，粘接劑在η段區(qū)間（可能大多數(shù)情況下界面破壞只有一個區(qū)間)發(fā)生黏附性破壞，計算第 i段區(qū)間的黏附性破壞的剪應(yīng)力τ:
[0070] 其中，Ρ為剪切載荷，其等于破碼的重力;Β為粘接劑的寬度，單位為m;L為粘接劑剝 離斷面的長度，單位為m;i為η段區(qū)間中第i段發(fā)生黏附性破壞的區(qū)間，i = l，...，n;4為粘 接劑前端點到第i段區(qū)間發(fā)生黏附性破壞起點的距離長度，單位為m;與為粘接劑前端點到 第i段區(qū)間發(fā)生黏附性破壞終點的距離長度，單位為m;其中，圖11示出了L、4和巧的距離。
[0071] 實施例1
[0072] 步驟一:在豎直滑輪下端掛質(zhì)量40Kg破碼，對粘接劑施加剪切載荷，拉力儀通過加 載拉環(huán)對加載帶施加垂直于其方向的剝離載荷1500N，進行剪切加載并在剪切加載條件下 進行粘接劑的剝離試驗；
[0073] 步驟二:整個粘接膠帶的剝離斷面長為260mm，寬度為25mm，W第i處界面破壞區(qū)間 為例，完成剝離試驗之后，觀察膠帶斷面破壞形式，通過刻度尺觀察粘接劑界面破壞起始位 置到端點距離長度馬是110mm，粘接劑界面破壞終止位置到端點距離長度馬是160mm;
[0074] 步驟Ξ:計算界面破壞的剪應(yīng)力τ區(qū)間：
[0077] 0.11MPa<T<0.16MPa
[007引經(jīng)計算第i處界面破壞的剪切載荷區(qū)間0.11 < τ < 0.16MPa，即粘接劑在剪切載荷 區(qū)間ο. 11 < τ < ο. 16MPa時出現(xiàn)黏附性破壞。
[0079]盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中 所列運用。它完全可W被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言， 可容易地實現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實 用新型并不限于特定的細節(jié)和運里示出與描述的實施例。
【主權(quán)項】
1. 一種考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置，其特征在于，包括： 粘接基材，其上表面用于覆蓋粘接劑； 加載帶，其前端連接剝離載荷加載機構(gòu)，末端連接剪切載荷加載機構(gòu)，所述剝離載荷加 載機構(gòu)沿著所述加載帶法向?qū)虞d帶施加剝離載荷，所述剪切載荷加載機構(gòu)沿著所述加載 帶縱向拉伸加載帶，從而對加載帶施加剪切載荷；以及 所述粘接劑粘貼在粘結(jié)基材和加載帶之間； 刻度尺，其用于測量加載帶與粘接劑剝離長度，所述刻度尺與所述加載帶平行設(shè)置。2. 如權(quán)利要求1所述的考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置，其特征在于，還包 括： 基座，其長度方向上開設(shè)兩排定位螺釘孔，所述粘結(jié)基材通過定位螺釘孔固定在基座 上;其中，所述基座一端設(shè)置有滑輪。3. 如權(quán)利要求1所述的考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置，其特征在于，所述加 載帶為厚度小于Imm且與粘接劑具有良好粘接性的柔性帶。4. 如權(quán)利要求3所述的考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置，其特征在于，所述柔 性帶為柔性金屬帶或柔性織物帶。5. 如權(quán)利要求4所述的考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置，其特征在于，所述柔 性金屬帶表面上開設(shè)有多個通孔。6. 如權(quán)利要求5所述的考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置，其特征在于，所述剪 切載荷加載機構(gòu)包括： 第一固定夾頭，其用于連接加載帶末端； 繩索，其前端連接第一固定夾頭，繞過滑輪后改變方向，末端連接砝碼； 其中，所述加載帶與繩索平行。7. 如權(quán)利要求6所述的考慮剪切載荷影響的粘接劑剝離試驗裝置，其特征在于，所述剝 離載荷加載機構(gòu)包括： 第二固定夾頭，其用于連接加載帶前端； 加載拉環(huán)，包括固定螺釘端和拉環(huán)端，固定螺釘端連接第二固定夾頭，拉環(huán)端連接拉力 儀； 拉力儀，其位于所述加載帶上方，對加載拉環(huán)施加剝離載荷。
【文檔編號】G01N3/24GK205483849SQ201620173065
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月7日
【發(fā)明人】那景新, 范以撒, 譚偉, 劉偉濤, 慕文龍, 賀午陽, 秦國峰, 袁正, 楊丹瑒, 劉玉
【申請人】吉林大學