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層間剝離試驗(yàn)機(jī)(又稱層間剝離強(qiáng)度測(cè)試儀)的核心工作原理是:模擬多層材料(如紙板、復(fù)合膜、膠合板)在實(shí)際使用中 “層間分離” 的場(chǎng)景,通過(guò) “對(duì)試樣施加垂直于層面的拉力或平行于層面的剪切力,直至層間完全剝離”,測(cè)量剝離過(guò)程中的最大力或平均力,評(píng)估材料的層間結(jié)合強(qiáng)度—— 剝離力越大,說(shuō)明層間粘結(jié)越牢固,材料抗分層、抗破損的能力越強(qiáng)。

一、核心原理類比(快速理解)
就像我們用手撕開(kāi)一本粘在一起的書頁(yè),或剝開(kāi)雙層膠帶 —— 手上感受到的 “拉扯力” 就是層間結(jié)合力;儀器只是用標(biāo)準(zhǔn)化的 “機(jī)械力” 替代人工,保證拉力方向、速度完全一致,精準(zhǔn)測(cè)量 “剝離所需的力”,避免人工力度不均導(dǎo)致的結(jié)果偏差。
二、核心測(cè)試方法與對(duì)應(yīng)原理(按剝離方向分類)
層間剝離的核心是 “讓力集中在兩層材料的粘結(jié)面”,因此根據(jù)材料結(jié)構(gòu)和使用場(chǎng)景,主要分為兩種測(cè)試方式,原理略有差異但核心一致:
1. 90°剝離法(垂直剝離,適用于薄型多層材料)
適用對(duì)象:復(fù)合膜(如食品包裝膜、鋁箔復(fù)合紙)、印刷紙(如覆膜紙、UV 印刷紙)、薄型膠合板等。
原理邏輯:將試樣的一層固定,另一層沿 “與層面垂直的 90° 方向” 施加拉力,讓層間從一端開(kāi)始逐步剝離,測(cè)量剝離過(guò)程中的力值。
通俗類比:像撕便利貼一樣,捏住便利貼的一角,垂直于紙面向上撕,感受的拉力就是 90° 剝離力。
2. 180° 剝離法(平行剝離,適用于柔性多層材料)
適用對(duì)象:雙面膠、不干膠標(biāo)簽、織物復(fù)合層、薄型瓦楞紙板(面紙與瓦楞芯紙的剝離)等。
原理邏輯:將試樣的兩層分別固定在兩個(gè)夾持器上,兩個(gè)夾持器沿 “與層面平行的 180° 方向” 反向拉伸,讓層間沿整個(gè)粘結(jié)面均勻剝離,測(cè)量剝離力。
通俗類比:像撕雙層塑料袋一樣,捏住袋子的兩層邊緣,向相反方向平拉,感受的拉力就是 180° 剝離力。
3. T 型剝離法(適用于厚型多層材料,如瓦楞紙板)
適用對(duì)象:瓦楞紙板(面紙與瓦楞芯紙、芯紙與里紙的粘合強(qiáng)度)、厚型復(fù)合板、膠合板等。
原理邏輯:將試樣加工成 “T” 型結(jié)構(gòu)(一層為橫向,一層為縱向),橫向?qū)庸潭ǎv向?qū)友卮怪狈较蚴┘永?,讓層間在 T 型接口處剝離,測(cè)量最大剝離力(行業(yè)常稱 “粘合強(qiáng)度”)。
通俗類比:像拔釘子一樣,瓦楞紙板的面紙相當(dāng)于 “木板”,芯紙相當(dāng)于 “釘子”,儀器拉力模擬 “拔釘子” 的力,測(cè)試面紙與芯紙的粘結(jié)牢固度。
三、詳細(xì)工作步驟(以主流 T 型剝離法為例,適配瓦楞紙板測(cè)試)
1. 試樣準(zhǔn)備:確保剝離力集中在層間
將瓦楞紙板切成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的試樣(如 100mm×25mm,符合 GB/T 6548-2018);
關(guān)鍵步驟:用刀具將試樣的 “面紙與芯紙” 或 “芯紙與里紙” 沿一端預(yù)先分離 20-30mm(形成 T 型接口),避免拉力作用在材料本身(而非層間粘結(jié)面),確保測(cè)試的是 “層間結(jié)合力” 而非材料自身強(qiáng)度;
測(cè)試前將試樣在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(23℃±1℃,濕度 50%±2%)平衡,避免溫濕度影響粘結(jié)強(qiáng)度(如膠水遇潮軟化)。
2. 夾持固定:精準(zhǔn)定位剝離方向
將試樣的 “固定層”(如瓦楞紙板的面紙)夾在儀器的 “上夾持器” 中,“剝離層”(如芯紙)夾在 “下夾持器” 中;
調(diào)整夾持位置,確保試樣的 T 型接口正對(duì)兩夾持器的中心連線,且剝離方向垂直于層面(T 型法)或平行于層面(180°/90° 法),避免拉力偏移導(dǎo)致層間撕裂而非剝離。
3. 機(jī)械拉伸:勻速施加剝離力
儀器啟動(dòng)后,通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下夾持器以固定速度(如 100mm/min,國(guó)標(biāo)規(guī)定)向下運(yùn)動(dòng)(T 型法)或反向運(yùn)動(dòng)(180° 法),勻速施加拉力;
拉力通過(guò)夾持器傳遞到試樣的層間粘結(jié)面,讓粘結(jié)面逐步分離(剝離),拉伸過(guò)程中力值會(huì)隨粘結(jié)面的分離狀態(tài)變化(如初期力值上升,穩(wěn)定剝離后力值趨于平穩(wěn))。
4. 力值捕捉與數(shù)據(jù)記錄
剝離過(guò)程中,儀器的 “力傳感器” 實(shí)時(shí)捕捉拉力的變化,精度可達(dá) ±0.5%,并通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄 “力 - 位移曲線”(橫軸為剝離距離,縱軸為拉力值);
當(dāng)層間完全剝離(或剝離距離達(dá)到設(shè)定值)時(shí),儀器停止拉伸,自動(dòng)分析曲線數(shù)據(jù):
對(duì)于脆性粘結(jié)(如硬膠粘結(jié)),取曲線的 “最大峰值力”(單位:N)作為剝離強(qiáng)度;
對(duì)于柔性粘結(jié)(如軟膠、熱熔膠粘結(jié)),取曲線的 “平均力”(單位:N)作為剝離強(qiáng)度;
瓦楞紙板測(cè)試中,通常以 “剝離力 / 試樣寬度” 表示(單位:N/m),即單位寬度的層間粘合強(qiáng)度。
5. 數(shù)據(jù)輸出:量化層間結(jié)合性能
儀器直接顯示核心數(shù)據(jù):最大剝離力、平均剝離力、剝離強(qiáng)度(單位寬度力值),部分機(jī)型還會(huì)自動(dòng)計(jì)算多組試樣的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差(用于質(zhì)量控制);
核心邏輯:剝離力 / 強(qiáng)度越大→層間粘結(jié)越牢固→材料抗分層能力越強(qiáng)(如瓦楞紙板層間剝離強(qiáng)度高,運(yùn)輸中不易因擠壓導(dǎo)致面紙與芯紙分離,影響承重)。
四、關(guān)鍵原理補(bǔ)充(為什么這么設(shè)計(jì)?)
勻速拉伸的必要性:拉伸速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致力值峰值偏高(瞬間沖擊力),過(guò)慢會(huì)導(dǎo)致力值偏低(粘結(jié)面緩慢分離),固定速度(如 100mm/min)是為了讓不同測(cè)試的力值具有可比性,符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
夾持器的設(shè)計(jì)要求:夾持器需具備足夠的夾持力,防止試樣打滑(尤其是柔性材料),同時(shí)夾持面需平整且?guī)в蟹阑y理,避免壓傷試樣或?qū)е聞冸x方向偏移。
預(yù)制剝離口的意義:如果沒(méi)有預(yù)制剝離口,拉力會(huì)先作用在材料本身,可能導(dǎo)致材料斷裂而非層間剝離,無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量粘結(jié)強(qiáng)度;預(yù)制剝離口能讓拉力直接作用于粘結(jié)面,確保測(cè)試目標(biāo)精準(zhǔn)。
力傳感器的響應(yīng)要求:層間剝離的力值變化可能是瞬間的(如脆性粘結(jié)斷裂)或持續(xù)的(如柔性粘結(jié)穩(wěn)定剝離),傳感器需具備毫秒級(jí)響應(yīng)速度,才能完整捕捉力值變化曲線,確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
五、應(yīng)用場(chǎng)景與原理適配
包裝行業(yè):測(cè)試瓦楞紙板的面紙與芯紙粘合強(qiáng)度(避免紙箱分層)、復(fù)合膜的層間剝離強(qiáng)度(避免食品包裝膜破損漏液);
印刷行業(yè):測(cè)試覆膜紙、UV 印刷紙的層間結(jié)合力(避免印刷后覆膜脫落);
建材行業(yè):測(cè)試膠合板、復(fù)合地板的層間剝離強(qiáng)度(避免使用中分層開(kāi)裂);
膠帶 / 膠粘劑行業(yè):測(cè)試雙面膠、不干膠的剝離強(qiáng)度(確保粘性達(dá)標(biāo))。
層間剝離試驗(yàn)機(jī)的工作原理可簡(jiǎn)化為:預(yù)制剝離口→精準(zhǔn)夾持試樣→勻速施加定向拉力→捕捉剝離力值變化→輸出剝離強(qiáng)度,核心是 “讓力集中在層間粘結(jié)面,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化拉伸和精準(zhǔn)力值測(cè)量,量化層間結(jié)合牢固度”,不同測(cè)試方法(T 型、180°、90°)僅適配不同材料的結(jié)構(gòu)和使用場(chǎng)景,原理本質(zhì)一致。
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