CN103196827A - 覆膜铁表面薄膜附着力检测设备及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种覆膜铁表面薄膜附着力检测设备及检测方法，该设备包括电磁铁平台、真空吸盘和用于使真空吸盘在垂直方向升降的拉力试验机，所述电磁铁平台上具有一用于吸合覆膜铁的平面，所述真空吸盘具有一用于吸附覆膜铁的底面，所述真空吸盘与所述拉力试验机固定连接。本发明提供的覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，通过电磁铁平台可将覆膜铁试样吸附在其表面上，通过真空吸盘将覆膜铁试样表层的薄膜紧紧吸附，再通过拉力试验机将真空吸盘向上拉，使得表层薄膜与覆膜铁试样脱离，在此过程中通过拉力试验机对拉力数据和拉力持续的时间进行记录，即可获得检测结果，相对现有技术简单高效，且检测精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及包装材料检测技术，尤其涉及一种覆膜铁表面薄膜附着力检测设备及检测方法。
背景技术
覆膜铁（Laminated Steel）由钢基板和复合在钢基板表面的高分子树脂薄膜组成，通过熔融法或粘合法将高分子树脂薄膜复合于钢基板上。覆膜铁相对于涂料铁而言，在性能、成本、环保、能源消耗、化学稳定性等方面占绝对优势，正逐步取代传统的涂料铁，与涂料铁相比，覆膜铁具有以下特点：
（1）具有良好的防锈、装饰、隔热等功能，尤其耐冲压、耐腐蚀性是涂料铁不能比拟的。
（2）表面针孔少，致密，且可在覆膜上做多种处理，如标识、镭射处理等。
（3）生产效率高、能源消耗、材料成本低。覆膜铁表面为热塑性树脂薄膜，以聚对苯二甲酸类塑料（Polyethylene terephthalate，简称PET）和聚丙烯塑料（Polypropylene，简称PP）为代表的树脂使用最好，且无需内涂外印，生产效率和能源消耗均较为理想；另外，覆膜铁不必用马口铁作底材，这在当前马口铁价格暴涨和资源紧缺的形势下，其成本优势是显而易见的。
（4）有利于环保。涂料铁的内涂料多以环氧树脂为主，外涂料有底涂料、白瓷涂料、罩光涂料之分，以丙烯酸和聚酯树脂为主，印铁油墨有热固化和紫外线固化（UV）之分，但印铁油墨必须与涂料配套才能保证油墨的色彩和附着力等性能，由于目前使用的涂料在有机高分子中加入固化剂、增塑剂、色稠剂等配料，溶解在溶剂和稀释剂中，所以，印铁厂仍然存在环保问题亟待解决；另外，对于三片罐、两片罐等，涂料铁还是不够稳定，而表面为热塑性树脂薄膜的覆膜铁在生产过程中无大量溶剂废气排出，有利于环保。
目前覆膜铁表面薄膜附着力检测技术通常采用干燥测定法、润湿测定法或胶粘法等方法，不论在检测精度、检测效率、样品前处理复杂程度上都有一定程度的缺陷，开发简单高效、可测可评、定性与定量同时具备的覆膜铁附着力检测方法，才能为覆膜铁材料的持续开发及覆膜铁产品的生产经营提供科学、有效的技术储备和支持。
另外，由于目前对附着力的检测标准主要是针对涂膜铁涂层进行的，而对覆膜铁附着力的检测少有标准可供参考，本方法可以建立国内覆膜铁表面薄膜附着力检测标准。
发明内容
本发明提供一种覆膜铁表面薄膜附着力检测设备及检测方法，用于克服现有技术中的缺陷，提高检测精度和检测效率，简化了处理程序。
本发明提供一种覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，该设备包括电磁铁平台、真空吸盘和用于使真空吸盘在垂直方向升降的拉力试验机，所述电磁铁平台上具有一用于吸合覆膜铁的平面，所述真空吸盘具有一用于吸附覆膜铁的底面，所述真空吸盘与所述拉力试验机连接。
本发明提供的覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，通过电磁铁平台可将覆膜铁试样吸附在其表面上，通过真空吸盘将覆膜铁试样表层的薄膜紧紧吸附，再通过拉力试验机将真空吸盘向上拉，使得表层薄膜与覆膜铁试样脱离，在此过程中通过拉力试验机对拉力数据和拉力持续的时间进行记录，即可获得检测结果，相对现有技术简单高效，且检测精度较高。
本发明提供一种利用上述检测设备的覆膜铁表面薄膜附着力检测方法，包括以下步骤：
步骤1，将电磁铁平台固定在水平面上，将覆膜铁试样贴合在所述电磁铁平台上，并使覆膜铁的待测薄膜一面朝上；
步骤2，启动电磁铁平台电源，将覆膜铁试样紧紧吸附在所述电磁铁平台表面；
步骤3，控制拉力试验机使真空吸盘向下移动并使得所述真空吸盘底面紧紧贴合在所述覆膜铁表面薄膜上；
步骤4，启动真空设备使得覆膜铁表面薄膜紧紧吸附在所述真空吸盘的底面上；
步骤5，控制拉力试验机使所述真空吸盘向上运动将薄膜从覆膜铁表面剥离，并通过拉力试验机记录拉力数据和拉力持续的时间。
本发明提供的覆膜铁表面薄膜附着力检测方法，只需要在整张覆膜铁成品上裁剪一块试样即可进行试验，不需要其他任何样品前处理程序，相对现有技术中采用的化学检测手段，大大简化了样品前处理程序，同时借助拉力试验机对薄膜的附着力进行检测，提高了检测精度和检测效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的检测设备的结构示意图；
图2为图1中真空吸盘的剖视图；
图3为本发明实施例提供的检测方法的流程图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的检测设备的结构示意图，图2为图1中真空吸盘的剖视图，如图1、图2所示，本发明提供一种覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，该设备包括电磁铁平台1、真空吸盘2和用于使真空吸盘2在垂直方向升降的拉力试验机3，电磁铁平台1上具有一用于吸合覆膜铁10的平面11，真空吸盘2具有一用于吸附覆膜铁10的底面21，真空吸盘2与拉力试验机3连接。真空吸盘2顶面上可设置一用于与拉力试验机1牵引端连接的挂耳，便于与拉力试验机挂接或固定连接。拉力试验机3为现有技术，在市场可采购获得，用于拉伸试验或以拉伸试验为主的静态拉力试验机，拉力试验机是用来对材料进行静载、拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离等力学性能试验用的机械加力的试验机，适用于塑料板材、管材、异型材，塑料薄膜及橡胶、电线电缆等材料的各种物理机械性能测试，为物性试验、教学研究、质量控制等不可缺少的检测设备；拉力试验机按照驱动方式通常分成两种结构，一种是电机驱动式，另外一种是液压驱动式；电机驱动式结构通常由支架、传动装置、吊锤和电机构成，电机主轴连接传动装置输入端，传动装置输出端连接吊锤实现吊锤的垂直升降；液压驱动式结构通常由支架、液压油缸和吊锤构成，液压油缸的缸体固定在支架上，吊锤与液压油缸的活塞端连接，通过液压油缸完成吊锤的垂直升降。将吊锤与真空吸盘连接，通过拉力试验机将底部吸附有覆膜铁表层薄膜的真空吸盘垂直拽起，使表层薄膜脱离钢基板，在此过程中通过拉力试验机记录拉拽真空吸盘的拉力，通过计算即可获得覆膜铁表层薄膜附着力的大小。
本发明提供的覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，通过电磁铁平台可将覆膜铁试样吸附在其平面11上，通过真空吸盘将覆膜铁试样表层的薄膜紧紧吸附，再通过拉力试验机将真空吸盘向上拉，使得表层薄膜与覆膜铁试样基板脱离，在此过程中通过拉力试验机对拉力数据和拉力持续的时间进行记录，即可获得检测结果，相对现有技术简单高效，且检测精度较高。真空吸盘2可通过负压将覆膜铁表层薄膜紧紧吸住。
如图1、图2所示，作为上述实施例的优选实施方式，真空吸盘2包括一盘体22，该盘体22内具有一用于连通真空设备4的真空腔23，盘体的底面21上具有多个与真空腔23连通的吸附孔24。真空腔23上还具有一用于连通真空设备的抽气口25。
真空设备4可以采用真空泵，真空泵的吸气口通过管道连通真空腔。真空泵可在市场上采购，并且技术很成熟，选型时需要根据泵吸气口参数值计算真空吸盘底面吸附力，并使真空吸盘底面吸附力大于薄膜吸附力，这样，才能保证通过拉力试验机拉起真空吸盘的过程中薄膜不会从真空吸盘底面上脱落。
为了实时监测真空吸盘的真空度，通过真空泵控制真空吸盘的吸附力大小，保证测试结构的准确性和稳定性，在真空吸盘2上连接有用于检测真空腔23内压力的真空压力表5。
电磁铁平台1可固定在水平地面上，对待测覆膜铁进行可控吸附，并保证待测覆膜铁在测试过程中的平整度。避免在测试过程中由于基板发生弯曲或扭曲变形导致测试结果不准；这主要基于一些通常采用的两边施压或者局部固定等方法，将使基板在测试过程中发生变形，进而影响测试结果的精度。
真空吸盘2可采用圆形，将真空吸盘紧紧的贴合在覆膜铁表面，通过真空泵抽真空方式使其具有负压；采用圆形金属骨架吸盘材料例如可采用为316不锈钢或304不锈钢、铝等无磁性材料，保证真空吸盘力分布均匀，并确保测试过程中真空吸盘不会受到电磁铁吸力影响。
真空压力表5，实时检测真空度，通过控制真空吸盘力大小，保证测试结果准确稳定。
真空泵4，抽真空，使真空吸盘具有负压，可以精确控制每一次负压程度，保证测试结果准确性和实验的可重复性，并记录数据。
拉力试验机3，提供动力,垂直拉伸真空吸盘，在拉拔过程中能够准确控制、实时监测拉拔力变化情况。拉力试验机还连接有数显拉力显示仪31，数显拉力显示仪31能够实时记录拉力变化过程，记录拉力数据和拉力持续时间，绘制拉力-时间曲线。
本检测设备相对现有检测技术定量准确，本设备能用数据表示覆膜铁表面薄膜附着力，而传统的干燥测定法、润湿测定法、水煮法、弯折法、划格法、胶粘法等检测设备及方法只能根据测试的时间长短来定性测量，而不能定量或者定量不准确造成测试偏差，其测试评价数据参考性强。本设备属于直接测定覆膜铁附着力，传统的划格法、画圈法测定涂料附着力方法属于间接测定法、所测得的附着力不是单纯的附着力，它含有薄膜变形和破坏时的抵抗力。测试周期短。可实现快速、高效、精确、可控的覆膜铁附着力检测流程。设备原理和机械结构简单，易于熟练掌握和日常的调试及维修，设备适用范围广。不仅可应用在覆膜铁附着力检测上，也同样适用于评价涂膜铁上涂料的附着力。设备实用价值高。可对比评价胶粘覆膜和熔融覆膜铁附着力差异。设备测试环境友好，无污染。
本发明实施例还提供一种覆膜铁表面薄膜附着力检测方法，如图3所示，包括以下步骤：
步骤S1，将电磁铁平台固定在水平面上，将覆膜铁试样贴合在所述电磁铁平台上，并使覆膜铁的待测薄膜一面朝上；本实施例中首先将拉力试验机固定在水平地面上，然后将电磁铁平台固定在拉力试验机的水平工作台上；若有些拉力试验机没有水平工作台，则可直接将电磁铁平台固定在水平地面上；
步骤S2，启动电磁铁平台电源，将覆膜铁试样紧紧吸附在所述电磁铁平台表面；
步骤S3，控制拉力试验机使真空吸盘向下移动并使得所述真空吸盘底面紧紧贴合在所述覆膜铁表面薄膜上；
步骤S4，启动真空设备使得覆膜铁表面薄膜紧紧吸附在所述真空吸盘的底面上；
步骤S5，控制拉力试验机使所述真空吸盘向上运动将薄膜从覆膜铁表面剥离，并通过拉力试验机记录拉力数据和拉力持续的时间。
本发明提供的覆膜铁表面薄膜附着力检测方法，只需要在整张覆膜铁成品上裁剪一块试样即可进行试验，不需要其他任何样品前处理程序，相对现有技术中采用的化学检测手段，大大简化了样品前处理程序，同时借助拉力试验机对薄膜的附着力进行检测，提高了检测精度和检测效率。
为了减小测试误差，能够取得更佳的测试效果，在步骤S1之前还包括步骤S01，取样，取一个大于真空吸盘底面积三分之二的正方形覆膜铁作为试样。
具体操作如下：
1)取样，取一个面积大于真空吸盘面积S1的标准正方形覆膜铁试样，标准正方形覆膜铁试样的面积S2至少为400cm2，且S2>S1。S1可在20cm-400cm2之间。
2)把试样贴合在电磁铁平台表面，打开电磁铁通电开关，使试样牢牢地吸附在电磁铁平台表面。
3)把真空吸盘紧贴在试样表面的中间位置。
4)打开真空泵，使真空吸盘处于负压状态，并准确记录真空表读取的数值P。
5)开启拉力试验机和数显拉力显示仪，以0.1-5mm/min的速率进行拉拔，记录拉力F—时间T的变化曲线。
针对不同的检测要求选择以下检测方法：
方法一：以某一固定速率建立标准时需规定具体参数进行拉拔，随着时间增加，拉力不断增大。当薄膜与基板分离时，记录停止，记录拉力数据和拉力持续时间，读取拉力-时间变化曲线。
方法二：以某一固定速率建立标准时需规定具体参数进行拉拔，随着时间增加，拉力不断增大,当拉力增大到某一规定数值时停止，当薄膜与基板分离时，记录停止，记录拉力数据和拉力持续时间，读取拉力-时间变化曲线。
6)观察拉力F—时间T的变化曲线，分析并计算附着力F1，F1=F-G-S1×P/μ，F为拉力，G为真空吸盘的重力，P为大气压强，μ为安全系数，μ≥2.5。
7)清理设备各部件，操作完成。
本检测方法相对现有技术，定量准确，本方法能用数据表示薄膜附着力，而传统的干燥测定法、润湿测定法、水煮法、弯折法、划格法、胶粘法等方法只能定性不能定量，或者由于定量不准确的缺陷造成测试偏差。测试评价方法参考性强，本方法属于直接测定法，传统的划格法、画圈法测定涂料附着力方法属于间接测定法、所测得的附着力不是单纯的附着力，它含有薄膜变形和破坏时的抵抗力。测试周期短，可实现快速、高效、精确、可控的覆膜铁附着力检测流程。设备原理和机械结构简单，易于熟练掌握和日常的调试及维修。适用范围广，不仅可应用在覆膜铁附着力检测上，也同样适用于评价涂膜铁上涂料的附着力。实用价值高，可对比评价胶粘覆膜和熔融覆膜铁附着力差异。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，其特征在于，该设备包括电磁铁平台、真空吸盘和用于使真空吸盘在垂直方向升降的拉力试验机，所述电磁铁平台上具有一用于吸合覆膜铁的平面，所述真空吸盘具有一用于吸附覆膜铁的底面，所述真空吸盘与所述拉力试验机连接。
2.根据权利要求1所述的覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，其特征在于，所述真空吸盘包括一盘体，该盘体内具有一用于连通真空设备的真空腔，所述盘体的底面上具有多个与所述真空腔连通的吸附孔。
3.根据权利要求2所述的覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，其特征在于，所述真空设备为真空泵，所述真空泵的吸气口通过管道连通所述真空腔。
4.根据权利要求1-3任一所述的覆膜铁表面薄膜附着力检测设备，其特征在于，所述真空吸盘上连接有用于检测真空腔内压力的真空压力表。
5.一种利用权力要求1所述的覆膜铁表面薄膜附着力检测设备的覆膜铁表面薄膜附着力检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将电磁铁平台固定在水平面上，将覆膜铁试样贴合在所述电磁铁平台上，并使覆膜铁的待测薄膜一面朝上；
步骤2，启动电磁铁平台电源，将覆膜铁试样紧紧吸附在所述电磁铁平台表面；
步骤3，控制拉力试验机使真空吸盘向下移动并使得所述真空吸盘底面紧紧贴合在所述覆膜铁表面薄膜上；
步骤4，启动真空设备使得覆膜铁表面薄膜紧紧吸附在所述真空吸盘的底面上；
步骤5，控制拉力试验机使所述真空吸盘向上运动将薄膜从覆膜铁表面剥离，并通过拉力试验机记录拉力数据和拉力持续的时间。
6.根据权利要求5所述的覆膜铁表面薄膜附着力检测方法，其特征在于，在所述步骤1之前还包括以下步骤：
步骤01，取一个大于真空吸盘底面积三分之二的正方形覆膜铁作为试样。
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