一、剥离测试时的破坏类型
在做剥离测试时,往往非如我们所愿的那样胶粘剂从被粘物表面很平滑的剥离开来,会发生很多种破坏类型。破坏类型不同,即使相同的测试结果所能表征的性能也会不一样。一个粘合好的样品在进行剥离测试时,有可能会出现以下六种类型破坏的一种:
1、界面粘合破坏
界面破坏发生的明显标志是剥离破坏后胶粘制品与被粘物表面干净地分离,没有任何肉眼可以观察到的残胶留在被粘物表面上,也没有肉眼观察到的被粘物留在胶层表面。因此,只有发生完全的界面破坏时所测得的剥离值才能表征界面粘合力的大小。
2、胶粘剂层内聚破坏
若试验时剥离破坏后被粘物表面和基材明显地残留一层胶粘剂就是内聚破坏。
3、基材-胶层界面破坏
测试剥离后胶粘剂层全部残留在被粘物表面上而基材上没有留下人很好肉眼可以观察到的胶粘剂。
4、被粘物内聚破坏
测试剥离后破坏发生在被粘物内部。如常用的BOPP胶带在封箱后进行剥离,破坏常常发生在纸箱内部即是内聚破坏。
5、基材内聚破坏
测试剥离后发生测试基材内部破坏。若测试泡棉胶带时就常常会发现泡棉本身发生破坏。
6、混合破坏
测试剥离后发生以上五种中任何两种以上的破坏即是混合破坏。不同用途的产品会有不同的要求破坏类型。如大部分的压敏胶制品我们希望它发生完全的界面破坏,但是绝大多数的热熔胶我们希望它发生被粘物内聚破坏等等。
二、影响剥离强度的因素
在测试剥离强度时,所得到的值并不等于界面粘合力,因为除了界面粘合力外,它还受到其他因素的影响。
1、测试条件对剥离强度的影响
1) 剥离角度的影响
大量的试验研究数据表明,剥离测试时所采用的剥离角度对所测得的剥离强度值影响很大。剥离角度为0度时就说典型的拉伸剪切测试,所得到的值就是拉伸剪切强度。一般情况下,拉伸剪切强度要比剥离强度大许多,随着剥离角度的增加,所得的剥离强度值逐步较小。低值出现在120度-150度之间,,峰值出现在40-60度之间。曹通远博士在这方面做了不少工作,并为此发明了一台可以测试不同角度剥离强度的剥离试验机。我们通常使用180度做标准测试。
2) 剥离速度的影响
测试时,不同的剥离速度会发生不同的破坏类型。剥离速度从慢到快,胶层从内聚破坏向界面破坏过渡,然后是一个相对平稳阶段向“粘-滑”阶段过渡。因此,各国在制定180度剥离强度测试标准时对剥离速度皆作了严格的规定,即300mm/min。这样的速度正好处于平稳的剥离阶段。
3) 测试温度的影响
从理论上来说,所有的热熔胶都是一种粘弹体,符合时温等效原理。在不同温度下进行180度剥离强度测试时,不仅所测得的剥离强度值有很大的不同,而且破坏类型也会不一样。胶粘剂的这种变化主要是有胶粘剂的粘弹性行为所决定的。因此,各国在制定180度剥离强度测试标准中,对温度也作了严格的规定。一般是室温23度±2。
4) 其他测试条件的影响
除了剥离角度、剥离速度和测试温度外,剥离强度测试中的其他条件,如试样准备前被粘材料的表面除了情况,粘贴试样的外加压力大小,加压的方式和时间,试样制备后的放置时间、放置地点的温度以及试样制备、放置和测试时的环境湿度等,都对剥离强度测试结果又一定影响。曹通远博士曾经对我说过,影响的因素有二十种之多。
2、胶粘剂本身对剥离强度的影响
1) 胶层厚度对剥离强度的影响
2) 胶粘剂本身的拉伸强度和弹性模量的影响
3) 胶粘剂分子极性的影响
4) 胶粘剂分子量和分子量分布的影响
3、被粘材料对剥离强度的影响
被粘材料对胶制品剥离强度的影响主要是由于它们的表面能和材料的粘弹性所引起的。胶粘剂对不同材料表面的被粘物表面浸润能力不一样,所产生的范德华力不同,所测得的剥离强度值当然也不一样。对于热熔压敏胶制品,180度剥离强度出现值与润湿热力学条件一致。这也直接说明了胶粘剂的粘合力主要来源于胶粘剂与被粘材料之间形成的范德华力。
其次,被粘材料表面的粗糙度对剥离强度也有明显的影响。这是由于粗糙的表面增大了胶粘剂的接触面积,也就意味着增大了范德华力。同时,粗糙表面容易形成机械锚固,而机械锚固的作用力主要取决于胶粘剂材料本身的范德华力,这种范德华力往往大于界面的范德华力。
除了表面能和表面的粗糙度外,材料本身的粘弹性对胶粘剂的剥离强度也有很大影响。这也是不同温度段胶粘制品测得剥离强度不一样的原因之一。