本發(fā)明涉及檢測方法技術領域,具體涉及壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法,通過該方法確定壓敏膠殘膠的等級,從而確定壓敏膠制品本身的黏基質量和壓敏膠制品與被貼物之間的黏合質量以及該制品的應用范圍。
背景技術:
壓敏膠粘制品的粘合特性是由構成它的主要材料--壓敏膠粘劑的粘合特性所決定。壓敏膠粘制品在使用時只要將它的壓敏膠粘劑層與干凈的被粘表面接觸,施加一定的壓力,就會使壓敏膠粘劑潤濕被粘表面并把被貼物粘牢,即形成實用的膠接接頭(或稱膠接界面),并具有一定的膠接強度。正是由于壓敏膠粘劑特殊的粘彈特性,才使它在適當?shù)耐饬ψ饔孟庐a(chǎn)生粘性流動,從而實現(xiàn)與被貼物的緊密接觸。但僅有這種緊密接觸還不足以產(chǎn)生足夠的粘合力,壓敏膠粘劑還必須對被貼物表面有很好的潤濕性能,使它與被貼物表面達到分子接近5×10-10m 以內的程度,產(chǎn)生分子之間的相互作用,這樣才能具有足夠的界面粘合力。目前,粘結材料技術領域中,對壓敏膠粘劑及其壓敏膠粘帶的粘合性能還從液體對固體表面的潤濕的角度加以分析。其中,潤濕(Wetting)就是液體接觸固體表面時達到分子接近的過程。液體對固體表面潤濕作用的大小主要取決于液體-固體分子和液體-液體分子間吸引力的大小。當液體-固體之間分子吸引力大于液體本身分子間吸引力時,便產(chǎn)生潤濕現(xiàn)象,反之則不能潤濕。除此以外,本領域還通過對壓敏膠粘劑本身的粘彈性質以及對被貼物表面的潤濕性質來描述壓敏膠粘制品對外壓力敏感的粘合特性,從而形成了國際上普遍使用的剝離強度試驗方法(GB/T2792-2014)、持粘性測試方法(GB/T4851-2014)。由于壓敏膠粘制品在日常生活的應用十分廣泛,如耐用產(chǎn)品電腦的(尤其是手提電腦)標簽、空調室內機和電器產(chǎn)品的電磁爐需去除的可移除壓敏膠標簽、壓力鍋、電飯煲、電磁爐、微波爐等電器產(chǎn)品標簽,幾乎是有產(chǎn)品就有壓敏膠標簽,它傳遞著產(chǎn)品和制造商的信息。這些壓敏膠標簽隨著產(chǎn)品進入了千家萬戶,當消費者啟用產(chǎn)品時,或因產(chǎn)品需要清洗清潔時、或因經(jīng)久時日的產(chǎn)品標簽陳舊破損等情況,多數(shù)標簽需要去除。當去除壓敏膠標簽之后,產(chǎn)品(標簽的被貼物)殘留有膠粘劑是消費者所無法接受的,尤其是應用于電器產(chǎn)品的壓敏膠粘劑,因其具備耐溫性能而使用了溶劑型膠粘劑,雖然溶劑型膠粘劑可以采用溶劑(如甲苯、乙酸乙酯等)去除,但是溶劑對于電器產(chǎn)品表面的傷害卻不容忽視。
隨著材料科學的發(fā)展和人們生活的提高,產(chǎn)品及其包裝形式是多種多樣,如多張濕紙巾的包裝袋、嬰幼兒衛(wèi)生用品的包裝袋、婦女衛(wèi)生巾的包裝袋、廚房里使用的除油污濕巾包裝袋等等,其包裝袋上面均貼有一張密封的可反復多次撕貼的壓敏膠封口貼,這種壓敏膠封口貼是否合格是以不得殘留膠粘劑于被貼物上來評價的,然而目前并沒有壓敏膠封口貼殘膠等級的試驗方法。
現(xiàn)今,節(jié)約能源己成為國際性共識,可循環(huán)利用、可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保己成為各國的戰(zhàn)略目標。隨著工業(yè)自動化程度的深入,對于如飲料包裝的塑料容器、桶裝水容器、啤酒包裝的玻璃容器等,其包裝容器循環(huán)利用是戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)和制造商的期望。循環(huán)利用的容器必須去除舊的壓敏膠標簽,重新貼上新的標簽。而去除舊標簽就必須要求不殘留膠粘劑于被貼物上;尤其是溶劑型的壓敏膠粘劑,難以用水或苛性鈉消毒水洗滌去除的膠粘劑。因此,對壓敏膠制品殘膠等級的試驗和評價,更具有其實質意義。而對于應用于服裝、襪子、鞋帽上的壓敏膠標簽,應用于家具、辦公桌椅、汽車車身貼、汽車飾品上的壓敏膠標簽等等,不殘留膠粘劑于被貼物上是消費者所期望的。
然而,縱觀國際和中國現(xiàn)有技術,對于壓敏膠粘制品粘貼于被貼物上經(jīng)在合同規(guī)定的時間內或者消費者期望的時間內,或者至少一年及更長時間,當撕開或撤換或廢棄標簽時,不殘留膠粘劑于被貼物上的試驗方法或者試驗標準目前還是本領域的空白點。
技術實現(xiàn)要素:
為了克服現(xiàn)有技術的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法,通過該試驗方法確定壓敏膠殘膠的等級,從而確定壓敏膠粘劑本身的黏基質量和壓敏膠制品與被貼物之間的黏合質量以及該制品的應用范圍。
為解決上述問題,本發(fā)明所采用的技術方案如下:
壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法,該試驗方法包括以下步驟:
1)試驗板的選擇:以金屬板、金屬片、塑料板、塑料片中的一種作為試驗板;
2)設定試驗板參數(shù):試驗板的表面張力為32-50mN/m;試驗板的尺寸≥150mm×35mm;試驗板的厚度為≥50μm;
3)制作組合件:將待測試的壓敏膠試件粘貼于上述試驗板上形成組合件;
4)組合件處理:將上述組合件分別在高于30℃、濕度大于60%的恒溫恒濕箱或溫度低于-30℃的恒溫恒濕箱中放置、或在高于30℃、濕度大于60%的恒溫恒濕箱和溫度低于-30℃的恒溫恒濕箱中交替放置;
5)剝離實驗:將經(jīng)過步驟4)處理后的組合件中的試件從試驗板上剝離。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的試驗板為不銹鋼板,該不銹鋼板表面光亮,符合GB/T3280-2007規(guī)定的06cr19Ni10材質。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的試驗板為表面光滑的塑料板或塑料片。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的試驗板的表面張力通過涂布化學物質和/或電暈放電的方式進行調節(jié)。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的步驟3)中將待測試的壓敏膠試件粘貼于試驗板的過程如下:采用表面包覆有橡膠的圓柱形的鋼質壓輥,通過手動或機動的方式進行粘貼,粘貼的質量以壓敏膠試件粘貼后沒有氣泡和虛貼現(xiàn)象為合格;其中鋼質壓輥的直徑為60-200mm,寬度為45-500mm,表面沒有凹凸偏差。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的壓敏膠試件為長條形,粘貼的過程中將壓敏膠試件的粘膠面對折粘貼成10-30mm長的折疊端,將遠離折疊端的壓敏膠試件的另一端粘貼在試驗板的一端使壓敏膠試件自然地置于試驗板的上方,然后用手動或機械方式將壓敏膠試件粘貼在試驗板上。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的長條形的壓敏膠試件的尺寸為:寬35mm,長125mm。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的步驟4)組合件的處理過程中,放置于66℃,相對濕度80%的恒濕恒溫箱內,并分別以放置24h、48h、72h、96h作為時間梯度;然后將組合件放置于-30℃的恒濕恒溫箱內,分別以放置24h、48h、72h、96h作為時間梯度。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的步驟5)剝離中,剝離的速度控制為5-50mm/s,剝離角度大于90°。優(yōu)選的所述剝離角度為100°至150°
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的所述試驗板的表面張力分別以32mN/m、34mN/m、36mN/m、38mN/m、40mN/m、42mN/m、44mN/m、46mN/m、48mN/m、50mN/m作為壓敏膠粘制品殘膠等級。
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的試驗板的殘膠試驗等級,用一系列表面張力試驗板,且其參數(shù)逐漸增加的方式進行試驗,直至試件恰好不殘留膠粘劑于試驗板上,該試驗板的表面張力等級即為該試樣的不殘膠等級。
相比現(xiàn)有技術,本發(fā)明的有益效果在于:
1.本發(fā)明所述的壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法通過設定試驗板的表面張力來試驗和評估未知的壓敏膠制品的黏基力;同時,通過設定試驗板的表面張力來試驗和評估未知的壓敏膠制品的內聚力;以黏基力和內聚力,推導出壓敏膠粘制品的殘膠等級;
2.本發(fā)明所述的壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法通過壓敏膠粘制品的殘膠等級,可以確認壓敏膠粘制品本身的黏基能力和與被貼物的粘合質量,并確定此類壓敏膠粘制品是否適用于與試驗板表面張力相同(或相近)的被貼物上;可以預判和確認該制品和被貼物在未來的常溫環(huán)境下,包括半年、一年、一年半、二年的時期內的殘膠等級;或者預判和確認該制品和被貼物在未來的-30℃環(huán)境下,包括半年、一年、一年半、二年的時期內的殘膠等級;或者預判和確認該制品和被貼物在未來的25℃至-30℃循環(huán)交替的環(huán)境下,包括半年、一年、一年半、二年的時期內的殘膠等級;
3.本發(fā)明所述的壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法所述的等級是以試驗板的表面張力mN/m(dyne)的變量方式來表述。用一系列表面張力試驗板,且其參數(shù)逐漸增加的方式進行試驗,直至恰好不殘留膠粘劑于試驗板上,該試驗板的表面張力等級即為該試樣的不殘膠等級;該試驗方法規(guī)范、可復制,直觀、簡潔、明晰;
4.本發(fā)明所述的壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法填補了目前壓敏膠粘制品的殘膠等級測試的空白。
下面結合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。
附圖說明
圖1為剝離速度與待測的試件的剝離強度曲線圖;
圖2為壓敏膠試件在外力作用下從試驗板上剝離的示意圖;
其中各附圖標記為:1、基材;2、壓敏膠層;3、試驗板。
具體實施方式
本發(fā)明所述的壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法,該試驗方法包括以下步驟:
1)試驗板的選擇:以金屬板、金屬片、塑料板、塑料片中的一種作為試驗板;
2)設定試驗板參數(shù):試驗板的表面張力為32-50mN/m;試驗板的尺寸≥150mm×35mm;試驗板的厚度為≥50μm;
3)制作組合件:將待測試的壓敏膠試件粘貼于上述試驗板上形成組合件;
4)組合件處理:將上述組合件分別在高于30℃、濕度大于60%的恒溫恒濕箱放置;或溫度低于-30℃的恒溫恒濕箱中放置;或在高于30℃、濕度大于60%的恒溫恒濕箱和溫度低于-30℃的恒溫恒濕箱中交替放置;
5)剝離實驗:將經(jīng)過步驟4)處理后的組合件中的試件從試驗板上剝離。
為了進一步明白解釋本發(fā)明,在此引用GB/T 14216-2008/ISO 8296:2003《塑料膜和片潤濕張力的測定》中的內容:
3.用一系列表面張力逐漸增加的混合溶液涂覆于薄膜表面,直至混合溶液恰好使薄膜表面潤濕,此時該混合液的表面張力就近似地作為試樣的表面潤濕張力;
7.2在燈光下觀察混合液所形成的液體薄膜,并記錄下液體薄膜從連續(xù)狀態(tài)分散至小液滴的時間;如果液體薄膜持續(xù)的時間超過2s,則用更大表面張力的混合液在一個新的樣品上重復試驗,直至液體薄膜持續(xù)的時間接近2s;如果液體薄膜持續(xù)少于2s,則用更低表面張力的溶液來試驗使之可以接近2s。
本發(fā)明“殘膠”和“殘留膠粘劑”是指殘余或殘留膠粘劑于被貼物上或者被粘物上。
本發(fā)明所涉及的“試驗板”相當于壓敏膠制品在實際應用中粘結的被貼物。在本發(fā)明中,試驗板可以選自金屬板/金屬片,具體可以列舉出來的例如拋光銅片、拋光鐵片、拋光鋁片、或者是符合GB/T3280-2007規(guī)定的06cr19Ni10材質的不銹鋼板,也可以選擇塑料薄膜、塑料片、塑料板材等中的一種,具體可以列舉的塑料材質可以是表面張力為30-32mN/m的聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、三氟氯乙烯(CTFE)中的一種,或者是表面張力為34-36mN/m的SURLYN離子聚合物、乙縮醛、ABS、聚苯乙烯(PS)、塑化聚氯乙烯(PVCP)、聚丙烯酸酯、尼龍-12中的一種,或者是表面張力為38-40mN/m的聚氨基甲酸酯(PU)、尼龍-6、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯醇(PVA)、硬質聚氯乙烯(PVC-r)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、聚酰亞胺、聚偏二氯乙烯(PVDC)中的一種,或者是表面張力為42-44mN/m的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、Polyester聚酯中的一種,或者是表面張力為46-48mN/m的聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PP0)、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚醚砜(PES)等中的一種。
本發(fā)明中所涉及的“壓敏膠制品”或“壓敏膠試件”是指在基材上涂布壓敏膠粘劑形成的制品(例如各種壓敏膠標簽、壓敏膠封口貼、醫(yī)藥用創(chuàng)口貼、各類藥用壓敏膠、PU手術薄膜等);其中壓敏膠粘劑幾乎可以包括任何類型的壓敏粘合劑,例如,丙烯酸類粘合劑、有機硅型粘合劑、橡膠型粘合劑、聚氨酯型粘合劑以及其他類型的粘合劑。壓敏膠粘合劑組合物中可以包括諸多添加劑材料,例如增粘劑、抗氧化劑、穩(wěn)定劑,進一步地,可以根據(jù)功能性需要,并且不影響粘合劑基本性質的功能性組合的組合物,如抗菌劑、抗炎劑、止痛劑、麻醉劑等等,均屬于壓敏膠制品和本發(fā)明所述的壓敏膠試件的適用范圍。
壓敏膠制品,所述基材大致可分為紙類和膜類基材,而大多數(shù)紙類基材抗拉伸破壞能力較差,易撕爛或者變形;而膜類基材也有一定的抗拉伸局限性,在外力的作用下容易發(fā)生形變,因此,本發(fā)明所述的裁取壓敏膠試件尺寸時,必須考慮其基材厚度、膠粘劑的剝離強度以及基材的抗拉伸強度;目前常用的壓敏膠粘劑的粘性大多在3-25N/英寸左右。紙類基材的抗拉伸強度一般在5-45N/cm之間,如美紋紙膠帶基材的抗拉伸強度在30N/cm-40N/cm左右;鋁箔膠帶基材的抗拉伸強度在25N/cm-40N/cm左右;而膜類基材的抗拉伸強度一般在15-55N/cm之間,如封箱膠帶的BOPP薄膜本身抗拉伸強度在25-45N/cm左右;PE基材類的膠帶抗拉伸強度一般在15N/cm-30N/cm。因此,綜合一些常用的壓敏膠制品的剝離強度和基材的拉伸強度,再結合現(xiàn)有技術壓敏膠制品拉伸性能試驗方法(GB 7753-1987)中,實驗結果的拉伸強度公式σ=F/B(其中σ為拉伸強度,kN/m;F為壓敏膠試件斷裂過程的最大拉力,N;B為壓敏膠試件初始寬度,mm)。因此,本發(fā)明將壓敏膠黏制品的壓敏膠試件裁取成長條形,并根據(jù)被測試的壓敏膠黏制品的抗拉伸強度和剝離強度,在必要時可以對基材的厚度進行補強,在壓敏膠試件的面材上方附加壓敏膠黏帶增加壓敏膠試件的抗拉伸強度。本發(fā)明所述的壓敏膠試件寬度為35mm;為了方便測試,在壓敏膠試件長度方向將一端膠粘面對折粘貼成約12mm長的折疊層,并保證壓敏膠試件與試驗板的有效粘接長度在100-150mm,優(yōu)選的方案是100-135mm,最優(yōu)選的有效粘接長度是100mm,并且要求試驗板的長度大于壓敏膠試件。該折疊層可以粘貼成10mm,20mm,或者30-50mm,為方便測試而折疊,不影響本發(fā)明試驗方法和試驗效果。
在壓敏膠制品中,壓敏膠粘劑本身的粘彈性質以及對被貼物表面很好的潤濕性質,才賦予壓敏膠粘制品對外壓力敏感的粘合特性。本發(fā)明在研究中發(fā)現(xiàn),對于壓敏膠制品的這種粘合特性和是否殘留膠粘劑于被貼物上,通過基材黏膠面的表面張力、黏基力、實用粘合性能、內聚強度,尤其是,該壓敏膠黏制品使用時所貼的被貼物的表面自由能等,需要加以定量地表征;要達到不殘留膠粘劑于被貼物上,這些性能之間必須滿足下列關系式:
SBT>K>A>C>SFT
其中:SBT表示基材的表面張力(substrate tension);K表示基材與壓敏膠粘劑的黏基力;A壓敏膠制品與被粘物之間的粘合力;C表示壓敏膠制品膠層的內聚力;SFT表示被貼物的表面張力(surface tension)。
在上述關系式中,“黏基力K(keying)”具體是指膠粘劑與基材或膠粘劑與底涂劑及底涂劑與基材之間的黏合力。一個合格的壓敏膠制品在進行剝離強度測試中發(fā)生完全的膠層與基材脫開的概率甚低,同時,黏基力是由膠粘劑與基材或膠粘劑與底涂劑及底涂劑與基材之間的黏合強度來表征,由此可見,基材或者涂覆于基材上面的底涂劑的表面自由能大小是決定壓敏膠制品黏基力大小的重要條件。在現(xiàn)有技術中,對己形成為壓敏膠制品,其黏基力大小無法用測試來表征,在本發(fā)明研究中發(fā)現(xiàn),壓敏膠制品的黏基力需要用基材(和/或底涂劑)的表面張力mN/m(dyne)來表征。不殘留膠粘劑于被貼物上的產(chǎn)品,黏基力必須大于粘合力。
在本發(fā)明的研究中進一步發(fā)現(xiàn),壓敏膠制品的粘合力,即剝離強度的大小除了由膠粘劑本身設計的粘合力、內聚力、初粘力所決定之外,同時不可避免地,重要的因素是受被貼物(即本發(fā)明的具有額定表面張力的試驗板的表面張力)的影響。同一張壓敏膠粘制品,在具有50mN/m的試驗板上進行剝離強度試驗所得出的力是25N/英寸,而在具有32mN/m的試驗板上進行剝離強度試驗所得出的力是5N/英寸;由此可見,壓敏膠制品的粘合力大小受諸多因素影響,尤其是受被貼物表面潤濕張力的影響和制約;同時,壓敏膠粘制品黏基力大小除了受基材(和/或底涂劑)的表面能的影響,同時不可避免地重要因素是受被貼物(即本發(fā)明的具有額定表面張力的試驗板)的影響;被貼物的表面張力越大,相對的該黏基力越小,被貼物的表面張力越小,相對的該黏基力越大。在上述關系式中,粘合力(adhesion)A具體是指壓敏膠粘制品對被貼物的黏合力,一般采用壓敏膠黏帶對標準試驗板(GB/T2792-2014)的90°或180°剝離強度進行評價;因此,粘合力一般也稱為剝離強度。由于剝離強度直接反映了膠粘帶對被貼物粘合作用的大小,因此,它幾乎是所有膠黏帶都必須評價的指標;除了特殊用途之外,一般膠黏帶的剝離強度就能反映膠黏帶的粘合性能。
在本發(fā)明的研究中發(fā)現(xiàn),當測試剝離強度時,如果發(fā)生膠層以拆層的形式向試驗板轉移或拉絲的現(xiàn)象,說明膠層的內聚強度差,殘留膠粘劑于被粘物上的概率也大大提高;因此判定壓敏膠制品的粘合強度大小的方法可以用標準的鋼板進行剝離強度試驗,但是,對于需要做殘膠評估或預后判斷,就需要將膠黏制品直接粘貼在被貼物上,模擬使用環(huán)境,然后以一定的速率和角度將壓敏膠黏帶剝離,考察將膠黏帶剝離時的難易程度以及被貼物殘留的膠粘劑多少和類型,來評價該制品的實用黏合力和殘膠等級。
上述關系式中的內聚力C(cohesion)是指壓敏膠制品膠層的內聚強度,也稱內聚力。在現(xiàn)有技術中,壓敏膠制品的內聚強度,被等同或接近于持久性或持粘性強度,通常以持粘性測試方法(GB/T4851-2014)予以表征。內聚力或內聚強度是壓敏膠黏劑除黏合性能和初黏性能之外的又一重要力學性能,材料在受到外力作用時都會產(chǎn)生形變甚至破壞,所謂材料的內聚力,就是材料本身抵抗外力作用的能力。這種能力是由膠粘劑體系中的分子結構和分子量大小決定的,體系中分子間的交聯(lián)越充分和越大的分子量,制品的膠層內聚能力越大,剪切蠕變保持力時間越長,但它對黏基力和被貼界面的潤濕能力不一定越強,同時,黏合力也不一定越大;體系中分子間的交聯(lián)概率越低和越小的分子量,制品的膠層內聚能力越小,剪切蠕變保持力時間越短,但它對黏基力和被貼界面的潤濕能力不一定越弱,同時,黏合力也不一定越小,尤其是快速黏合力;這是因為內聚強度的評價是基于對膠層(黏彈體)內聚能力的評價。就如本發(fā)明先前所討論,在實踐中在進行剝離強度測試或進行持粘性試驗時,發(fā)生膠層以拆層形式出現(xiàn)部分膠粘劑在試驗板上、部分膠粘劑保留在基材上的膠層內聚破壞,這是因為試驗板(即被貼物)的表面張力大于制品(或試樣)的內聚力。由此可見,本發(fā)明所述的C>SFT的理論對于評價壓敏膠粘制品及其殘膠等級試驗方法是有益的。
上述關系式中被貼物表面張力(surface tension)SFT:壓敏膠制品在現(xiàn)實的應用領域是非常復雜的,尤其是被貼物的表面能是多種多樣的,所以要評估和試驗壓敏膠制品在實際應用中是否殘留膠黏劑于被貼物上,需要從實際應用中的被貼物的表面張力大小進行界定。本發(fā)明所述的試驗板就是從實際應用中的被貼物(參見表1)的表面張力大小進行定額的表征。本發(fā)明為了更全面細化實際應用中被貼物表面能的多種多樣,所以設置了32-50mN/m的試驗板等級。本發(fā)明的試驗方法通過上述公式加以驗證,符合公式的要求。
表1:應用領域常用被貼物材料的表面張力
本發(fā)明所述的試驗板,其厚度設定不僅要考慮試樣對該試驗板的剝離強度,還要考慮試驗板本身的抗拉伸破壞能力,一般試驗板的抗拉伸撕裂能力要選擇大于被試樣基材的抗拉伸撕裂能力;根據(jù)試樣的剝離強度,來設定試驗板的厚度,如試樣的剝離強度大,試驗板的厚度相應增厚,以適應因試樣的快速剝離所需的抗撕裂能力,本發(fā)明所述試驗板的厚度可選擇50μm-5000μm;優(yōu)選地100μm-800μm;或者選擇厚度為200μm;對于剝離強度在6-8N/英寸的試樣,最佳的厚度為125μm。
將試樣粘貼于表面張力逐級增加的試驗板形成組合件,經(jīng)過①66℃和相對濕度80%的恒溫恒濕試驗機24h、或48h、或72h、或96h試驗;或者②-30℃的低溫試驗機24h、或48h、或72h、或96h試驗;或者③66℃和相對濕度80%的恒溫恒濕和-30℃的低溫的循環(huán)試驗機24h、或48h、或72h、或96h試驗;將組合件移出試驗機放置于常溫環(huán)境2小時,以5-50mm/s的速率剝離試件,目視觀察試驗板,如果試驗板上沒有膠粘劑殘留,則用更高一級(如從32mN/m至34mN/m,以此類推)的試驗板試驗,直至試驗板上殘留有膠粘劑,此時試驗板的低一級的表面張力讀數(shù)為該試樣的殘膠等級。
本發(fā)明所述的試驗板表面張力為32-50mN/m,是根據(jù)應用領域常用的表面張力系數(shù)設定,如果32mN/m試驗板上殘留有膠粘劑,即視為該試樣殘膠等級<32mN/m;如果50mN/m試驗板上沒有殘留膠粘劑,即視為該試樣殘膠等級≥50mN/m;當然,隨著行業(yè)縱深發(fā)展以及標準的細化,試驗板表面張力可以繼續(xù)細化,如30、28、26、24mN/m,和52、54、56、58mN/m等;
作為進一步的方案,本發(fā)明所述的試驗板的殘膠試驗等級,用一系列表面張力參數(shù)逐級增加(或減少)的試驗板進行試驗,直至恰好不殘留膠粘劑于試驗板上,該試驗板的表面張力參數(shù)即為該試樣的不殘膠等級。
如上述所討論,本發(fā)明所述的壓敏膠粘制品殘膠等級的試驗方法,可以確認壓敏膠粘制品本身的黏基能力和與被貼物的粘合質量,并確定此類壓敏膠粘制品是否適用于與試驗板表面張力相同(或相近)的被貼物上。并且通過高溫高濕、-30℃低溫、和高溫高濕與-30℃低溫循環(huán)交替,三種模擬自然環(huán)境試驗,可以預判和確認該制品和被貼物在未來的常溫環(huán)境下,包括半年、一年、一年半、二年的時期內的殘膠等級;或者預判和確認該制品和被貼物在未來的-30℃環(huán)境下,包括半年、一年、一年半、二年的時期內的殘膠等級;或者預判和確認該制品和被貼物在未來的25℃至-30℃循環(huán)交替的環(huán)境下,包括半年、一年、一年半、二年的時期內的殘膠等級;當然,對于模擬自然環(huán)境試驗方法,還可以有各種各樣的模擬方式,如鹽霧試驗、大氣壓試驗、干燥環(huán)境試驗、砂塵暴試驗等等;
本發(fā)明所述的壓敏膠黏制品殘膠等級試驗方法,通過先前討論的組合件,模擬使用環(huán)境的老化試驗之后進行剝離,剝離的速率控制為5-50mm/s,且是逐漸遞增的方式。
本領域技術人員在做剝離強度測試時,可以發(fā)現(xiàn)剝離速度的變化不僅影響所測得的數(shù)值,而且還會引起剝離破壞類型的改變。在非常廣泛的剝離速度變化中,低速剝離時,壓敏膠粘劑主要表現(xiàn)為黏性流動的行為,膠層內聚力低于粘接界面的黏合力;隨著剝離速度的增加,壓敏膠的彈性成分增加,故所測得的剝離強度值迅速增大(圖1曲線AB段),直至出現(xiàn)第一個極大值(圖1曲線B點),B點以后,剝離速度開始超過壓敏膠分子的松弛速度,因而在膠接界面上出現(xiàn)應力集中,使界面黏合力開始低于膠層的內聚力,并從膠層內聚破壞過渡到界面黏合破壞。隨著界面應力集中的增加,剝離強度逐漸下降(圖1曲線BC段),當全部轉化為界面黏合破壞后,剝離強度出現(xiàn)穩(wěn)定階段,然后稍稍增加(圖1曲線CD段),并出現(xiàn)第二個極大值(圖1D點)。剝離速度繼續(xù)增大,剝離強度逐漸下降。當剝離速度增大到E點后,出現(xiàn)有規(guī)律的顛簸并發(fā)出刺耳的聲音,拉力試驗機記錄的剝離曲線圖也出現(xiàn)有規(guī)律的上下振蕩,破壞類型也出現(xiàn)界面黏合破壞和膠層內聚破壞有規(guī)律的交替變化。這就是所謂的“黏-滑”剝離(“stick-stip”peel)現(xiàn)象。剝離強度隨剝離速度變化曲線上的兩個過渡,即從膠層內聚破壞向界面黏合破壞的過渡(圖1曲線BC段)以及從平隱的剝離階段向“黏-滑”剝離階段的過渡(圖1曲線DE段),都是由壓敏膠黏劑的黏彈性行為所決定的。本發(fā)明所述的AB段的所述的5mm/s速率,逐漸遞增至所述的BC段的所述的30-40mm/s速率,速率繼續(xù)遞增至所述DE段的所述的50mm/s。本發(fā)明所述的剝離速率的逐漸遞增是為了從低速率的膠層內聚破壞向粘接界面的黏合破壞,以及界面黏合破壞和膠層內聚破壞有規(guī)律的交替變化,從而求證試樣的殘膠等級。
本發(fā)明所述壓敏膠黏制品殘膠試驗方法在剝離中,剝離的角度大于90°。壓敏膠黏帶及其制品在受到外力作用時都會產(chǎn)生形變甚至破壞,現(xiàn)有技術中以剪切和剝離的測試方法,都是對壓敏膠制品重要的力學性能的評價。剪切的測試等同于保持力或者持粘力測試,是在試樣的垂直方向加載一定重量的法碼的方式評價制品膠接接頭的持久性;剝離強度測試是以180°或90°剝離的方式評價制品的黏合強度;本發(fā)明所述的殘膠試驗所述的剝離的角度大于90°,大于90°的剝離角度能使膠層內聚力破壞和黏接界面破壞的力最大化,而內聚和界面破壞程度就是試樣殘膠等級的表征。如圖2所示,壓敏膠試件(包括基材1和壓敏膠層2)在外力作用下從試驗板3上剝離的示意圖中,為了檢驗壓敏膠黏制品膠層內聚能力和黏接界面黏合能力,將試樣粘貼于所述額定張力試驗板,通過快速剝離,且剝離步驟中,剝離的角度為100°至150°,可以實現(xiàn)本發(fā)明殘膠試驗方法的目的。
本發(fā)明上述的試驗方法對所述壓敏膠制品殘膠等級試驗可以含蓋壓敏膠制品及其壓敏膠帶,下列為本發(fā)明的部分實施例。
實施例1-實施例9
上述實施例1-實施例9分別按照以下方法進行試驗:
壓敏膠粘制品殘膠等級試驗方法,該試驗方法包括以下步驟:
1)試驗板的選擇;
2)設定試驗板參數(shù):試驗板的表面張力為32-50mN/m;試驗板的尺寸≥150mm×35mm;試驗板的厚度為≥50μm;
3)制作組合件:將待測試的壓敏膠試件與試驗板采用表面包覆有橡膠的圓柱形的鋼質壓輥,通過手動或機動的方式進行粘貼,粘貼的質量以壓敏膠試件粘貼后沒有氣泡和虛貼現(xiàn)象為合格;其中鋼質壓輥的直徑為100mm,寬度為200mm,表面沒有凹凸偏差;壓敏膠試件為長條形,粘貼的過程中將壓敏膠試件的粘膠面對折粘貼成12mm長的折疊端,將遠離折疊端的壓敏膠試件的另一端粘貼在試驗板的一端使壓敏膠試件自然地置于試驗板的上方,然后用手動或機械方式將壓敏膠試件粘貼在試驗板;
4)組合件處理:將上述組合件分別在高于30℃、濕度大于60%的恒溫恒濕箱和溫度低于-30℃的恒溫箱中交替放置;
5)剝離實驗:將經(jīng)過步驟4)處理后的組合件常溫放置2h,固定組合件中的試驗板,用手將試件從試驗板上以120°左右的角度剝離;
其中壓敏膠試件為某電器的電磁爐的可移除壓敏膠標簽,該電磁爐的可移除壓敏膠標簽的壓敏膠粘劑為聚丙烯酸,基材為合成紙;試驗板的選擇、試驗板的參數(shù)的設置、試驗條件以及剝離速度的設置參見表2。
表2:實施例1-實施例9
通過上述實施例1-9,發(fā)現(xiàn)該電磁爐的可移除壓敏膠標簽在實施例9、8,7的實驗板上經(jīng)過所述剝離之后,均發(fā)生不同程度膠層內聚破壞和殘留膠粘劑于試驗板上,尤以9、8例為甚;實施例6-1未發(fā)現(xiàn)膠層破壞和膠粘劑殘留,因此判定,試樣(或稱制品)殘膠等級≤42mN/m,可以滿足于42mN/m的被貼表面(電磁爐)而不殘留膠粘劑。
實施例10-實施例19
壓敏膠粘制品殘膠等級的試驗方法,該試驗方法包括以下步驟:
1)試驗板的選擇:以光滑聚酯板作為試驗板,
2)設定試驗板參數(shù):通過表面涂覆化學物質(如涂覆不同劑量的硅油或者非極性乳液來降低表面張力;涂覆極性乳液的方式調節(jié)試驗板的表面張力為32mN/m(實施例10)、34mN/m(實施例11)、36mN/m(實施例12)、38mN/m(實施例13)、40mN/m(實施例14)、42mN/m(實施例15)、44mN/m(實施例16)、46mN/m(實施例17)、48mN/m(實施例18)、50mN/m(實施例19)作為壓敏膠粘制品殘膠等級梯度試驗;試驗板的尺寸為160mm×50mm;試驗板的厚度為1000μm;
3)制作組合件:將應用于某電器的能效標簽,采用表面包覆有橡膠的圓柱形的鋼質壓輥,通過手動或機動的方式粘貼于試驗板上,粘貼的質量以粘貼后沒有氣泡和虛貼現(xiàn)象為合格;其中鋼質壓輥的直徑為100mm,寬度為200mm,表面沒有凹凸偏差;將能效標簽裁剪為長條形,有效粘接長度是100mm;粘貼的過程中將壓敏膠試件的粘膠面對折粘貼成12mm長的折疊端,將遠離折疊端的壓敏膠試件的另一端粘貼在試驗板的一端使壓敏膠試件自然地置于試驗板的上方,然后用手動或機械方式將壓敏膠試件粘貼在試驗板;
4)組合件處理:將上述組合件在66℃,相對濕度80%的恒溫恒濕環(huán)境中放置96小時;
5)剝離實驗:將經(jīng)過步驟4)處理后的組合件常溫放置2h,固定組合件中的試驗板,用手將試件從試驗板上以120°左右的角度和25mm/s的速度從試驗板上剝離。
通過上述實施例,發(fā)現(xiàn)實施例14-19,即是40mN/m、42mN/m、44mN/m、46mN/m、48mN/m、50mN/m的試樣均有不同程度的膠層內聚破壞和殘留膠粘劑于試驗板上,尤以15-19實施例為甚;實施例10-13未發(fā)現(xiàn)膠層破壞和膠粘劑殘留,因此判定,試樣(或稱制品)殘膠等級≤38mN/m,可以滿足等于或小于38mN/m的被貼表面,并且在粘貼后的2年時期內不殘留膠粘劑于被粘物表面。
以下應用實施例1-3是對本發(fā)明所述的壓敏膠粘制品殘膠等級的試驗方法進行驗證。
應用實施例1
用于衛(wèi)生巾包裝袋的可反復撕貼的密封壓敏膠標簽,試樣經(jīng)剝離強度測試(按照GB/T2792-2014進行)為6N/英寸;試樣經(jīng)拉伸強度測試和拉長率性能試驗分別為90-140N/m2和35-70%;并以此二項指標確定了試驗板的厚度及其抗撕裂強度的下限。試驗步驟1)取表面張力分別為38mN/m,40mN/m,42mN/m,44mN/m,46mN/m,48mN/m的PET塑料片各三張作為試驗板;試驗板的尺寸為:厚125μm,寬80mm,長200mm;步驟2)將試樣裁剪成150×35mm長條形,18件。將試樣的長度方向粘膠面對折粘貼成25mm長的折疊端,將遠離折疊端的壓敏膠試件的另一端粘貼在步驟1)的試驗板的一端使壓敏膠試件自然地置于試驗板的上方,然后用直徑為60mm、寬度為45mm的表面包覆有橡膠的圓柱形鋼質壓輥手動滾壓三次,將試件粘貼在試驗板上形成組合件,目視確認不存在氣泡和虛貼現(xiàn)象;步驟3)將組合件放置于66℃和相對濕度80%的恒溫恒濕和-30℃的低溫的循環(huán)試驗機中48h;將組合件從試驗機中移出,放置于實驗室環(huán)境2h;步驟4)將組合件固定于水平臺上,用手拉住試件折疊端,以5-50mm/s的速率、且以120°左右的角度剝離試件;步驟5)目視和手摸試驗板,觀察試驗板是否殘留膠粘劑。
試驗結果顯示:48dyne試驗板少量殘留膠粘劑,而38mN/m,40mN/m,42mN/m,44mN/m,46mN/m均未發(fā)現(xiàn)膠粘劑殘留。
依據(jù)上述試驗結果判定:試樣(或稱制品)應用于≤46mN/m的被貼物上,在自然環(huán)境(包括-30至40℃)1年的應用期限內,不殘留膠粘劑于被貼物上。
應用實施例2:
用于可水洗移除啤酒瓶上的透明壓敏膠標簽,試樣經(jīng)剝離強度測試(GB/T2792-2014)為6N/英寸;試樣經(jīng)拉伸強度測試和拉長率性能試驗分別為90-140N/m2和35-70%;并以此二項指標確定了試驗板的厚度及其抗撕裂強度的下限。試驗步驟1)取表面張力分別為40mN/m,42mN/m,44mN/m,46mN/m,48dyne的PET塑料片各三張作為試驗板;試驗板的尺寸為:厚150μm,寬80mm,長200mm;步驟2)將試樣裁剪成160×35mm長條形,18件;將試樣的長度方向粘膠面對折粘貼成25mm長的折疊端,將遠離折疊端的壓敏膠試件的另一端粘貼在步驟1)的試驗板的一端使壓敏膠試件自然地置于試驗板的上方,然后用直徑為60mm、寬度為45mm的表面包覆有橡膠的圓柱形鋼質壓輥手動滾壓三次,將試件粘貼在試驗板上形成組合件,目視確認不存在氣泡和虛貼現(xiàn)象;步驟3)將組合件放置于45℃和相對濕度80%的恒溫恒濕和-30℃的低溫的循環(huán)試驗機中96h;將組合件從試驗機中移出,放置于實驗室環(huán)境2h;步驟4)將組合件固定于水平臺上,用手拉住試件折疊端,以5-50mm/s的速率、且以120°左右的角度剝離試件;步驟5)目視和手摸試驗板,觀察試驗板是否殘留膠粘劑。
試驗結果顯示:46mN/m和48mN/m試驗板均有不同程度殘留膠粘劑,而40mN/m,42mN/m,44mN/m,均未發(fā)現(xiàn)膠粘劑殘留。
依據(jù)試驗結果判定:試樣(或稱制品)應用于≤44mN/m的被貼物上,在自然環(huán)境(包括-30至40℃)1年的應用期限內,不殘留膠粘劑于被貼物上。
附注:該試樣具有在65℃環(huán)境下薄膜面材產(chǎn)生不可逆轉的卷曲特性,而又要在冰箱保鮮存放的需求,故在老化試驗中選擇-30℃和45℃及相對濕度80%的試驗環(huán)境,但試驗時間在行業(yè)及其科學界至今沒有相關標準,故本實施例以試驗96h折算為1年的折充辦法。
應用實施例3:
用于電器產(chǎn)品上的能效標識壓敏膠標簽,試樣經(jīng)剝離強度測試(GB/T2792-2014)為14N/英寸;試樣經(jīng)拉伸強度測試和拉長率性能試驗分別為100-270N/m2和80-160%;并以此二項指標確定了試驗板的厚度及其抗撕裂強度。試驗步驟1)取表面張力分別為42mN/m的玻璃板,44mN/m的不銹鋼板,46dyne的聚碳酸酯(PC)板,48mN/m的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)板、50mN/m聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)板各三張作為試驗板;試驗板的尺寸為:厚5mm,寬100mm,長250mm;步驟2)將試樣裁剪成180×35mm長條形,18件。將試樣的長度方向粘膠面對折粘貼成30mm長的折疊端,將遠離折疊端的壓敏膠試件的另一端粘貼在步驟1)的試驗板的一端使壓敏膠試件自然地置于試驗板的上方,然后用直徑為60mm、寬度為45mm的表面包覆有橡膠的圓柱形鋼質壓輥手動滾壓三次,將試件粘貼在試驗板上形成組合件,目視確認不存在氣泡和虛貼現(xiàn)象;步驟3)將組合件放置于66℃和相對濕度80%的恒溫恒濕試驗機中96h;將組合件從試驗機中移出,放置于實驗室環(huán)境2h;步驟4)將組合件固定于具有40°的斜坡臺下面,斜坡臺下面的凈空不少于50CM,用夾具夾住試件折疊端,使夾住試樣的夾具直(形成90°+斜坡40°,等于130°),用手拉住夾具,以5-50mm/s的速率、且以130°左右的角度剝離試件;步驟5)目視和手摸試驗板,觀察試驗板是否殘留膠粘劑。
試驗結果顯示:50dyne試驗板少量殘留膠粘劑,而42mN/m,44mN/m,46mN/m、48mN/m均未發(fā)現(xiàn)膠粘劑殘留。
依據(jù)試驗結果判定:試樣(或稱制品)應用于≤48mN/m的被貼物上,在自然環(huán)境中2年期限內,不殘留膠粘劑于被貼物上。
上述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,不能以此來限定本發(fā)明保護的范圍,本領域的技術人員在本發(fā)明的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求保護的范圍。