CN100369756C - 弹性体平面双向拉伸方法 - Google Patents

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Abstract

一种实验技术领域的弹性体平面双向拉伸方法。包括以下步骤：(1)选择拉伸模板：拉伸模板是一个厚0.5～5mm圆形平整的不锈钢片，直径在40～300mm；(2)将拉伸模板进行四等分：在拉伸模板表面的中心区域上画一个圆，利用平面几何学中的垂径定理确定拉伸模板和弹性体膜上所画圆的四等分点；(3)弹性体的平面双向拉伸：先使弹性体膜上所画圆圈的四等分点和拉伸模板的四等分点分别重合，然后拉伸弹性体膜使它上面的圆圈和拉伸模板的边缘重合；(4)拉伸的弹性体膜的回缩：将拉伸模板上处于拉伸状态的弹性体膜小心取下，处于拉伸状态的弹性体膜自动回缩至初始的自然松弛状态。本发明实现弹性体均匀地平面双向拉伸，并能可控地将弹性体可逆地恢复到未拉伸的状态。

Description

弹性体平面双向拉伸方法
技术领域
本发明涉及的是一种测试技术领域的方法，更具体地说，是涉及一种弹性体平面双向拉伸方法。
背景技术
对弹性体材料进行两维拉伸目前主要有两种技术。为了测试弹性体材料(如橡胶等)的两维拉伸强度、扯断伸长率和扯断力，试样通常被首先剪切成一定大小十字形状，十字的四端分别被附加有力学传感器的四个夹子夹紧，然后该四个夹子向外均匀扩张，从而将十字形试样沿X方向和Y方向伸张开来，同时采用力学传感器进行数据采集。这种两维拉伸的方法只对十字形试样中心的很小的区域实现了均匀拉伸，其他区域不能实现均匀拉伸。另一种双向拉伸技术称为双向拉伸塑料薄膜(简称BOPF)。在低于薄膜熔点、高于玻璃化温度下，运用物理、化学、机械等手段，被拉伸的基体材料在应力的诱导定向作用下其大分子链由完全无规缠绕状态转为与应力方向平行的较为有规则的排列状态，在分子链进行取向时，伴随着分子排列的较紧密的收敛和部分结晶的相变发生，从而对厚膜或平片进行纵向和横向拉伸，然后在张紧状态下进行热定型处理而制得强度、透明度等性能得以明显改善的双向拉伸塑料薄膜。
经对现有技术的文献检索发现，胡小忠等在《橡塑技术与装备》2004年第30卷，13-18上提到：薄膜的成形方法一般可分为管状吹塑法(泡管法)和T形模挤出成型法(平膜法)两大类。进行双向拉伸时以采用平膜法为主，用这种方法制得的薄膜厚度偏差小，质量好。平膜法双向拉伸薄膜制造法有两步拉伸和同步拉伸两种，其中以两步拉伸法具有较大的工业生产意义。但是其利用的双向两步拉伸装置(主要有机械式双向拉伸、上下皮带辊对压式、伸曲链条式、螺杆传动式和非接触式气动双向拉伸装置)十分复杂，纵向拉伸倍数不宜过大，两维拉伸均匀度难以达到非常好的控制。另外，该技术目前仅用于大规模的工厂化制作，不适用于小的薄膜样品，针对小的薄膜样品仿制类似的设备价格不仅昂贵，也难以达到完全均匀的两维拉伸。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种弹性体平面双向拉伸方法，使其既可以将弹性体均匀地进行平面双向拉伸，还能可控地将弹性体可逆地恢复到未拉伸的状态，利用弹性体材料的两维均匀拉伸和回缩，可以容易地制作缩小的图案、图样。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：
(1)选择拉伸模板
拉伸模板是一个厚度范围为0.5～5mm圆形平整的不锈钢片，直径范围可以在40～300mm。可以在工厂定制或自己加工。
(2)将拉伸模板进行四等分
利用作图板在拉伸模板表面的中心区域上用记号笔画一个圆，利用平面几何学中的垂径定理确定拉伸模板和弹性体膜上所画圆的四等分点。
(3)弹性体的平面双向拉伸
先使弹性体膜上所画圆圈的四等分点和拉伸模板的四等分点分别重合，然后拉伸弹性体膜使它上面的圆圈和拉伸模板的边缘重合。
弹性体膜上所画圆圈的直径必须小于拉伸模板的直径。
所使用的弹性体膜厚度的合适范围在5mm以下。所使用的弹性体为具有良好弹性的聚合物材料。
剪下一块厚度在5mm以下的弹性体膜(如乳胶膜)，利用作图板在此弹性体膜表面的中心区域上用记号笔画一个一定直径的圆，并用记号笔标出此圆的四等分点。将弹性体膜覆在一个直径比所画圆大的拉伸模板上，拉伸此弹性体膜上圆的四等分点与拉伸模板的四等分点分别重合，由于拉伸的弹性体膜本身具有一定的张力，可以将其固定在拉伸模板上。然后再继续逐步拉伸弹性体膜上圆形的边与拉伸模板的圆形边缘分别重合。
(4)拉伸的弹性体膜的回缩
将拉伸模板上处于拉伸状态的弹性体膜取下，处于拉伸状态的弹性体膜可自动回缩至初始的自然松弛状态。
利用本发明，在平面两维均匀拉伸的弹性体材料上用打印机打印或手工画上宏观尺度的图形，然后将拉伸的弹性体材料从拉伸模板上取下，随着弹性体材料的可逆回缩其表面的图形也随之缩小，这样就可以得到缩小的图形，而且图形的形状可以保持不变。将缩小的图形转印至另一个平面两维均匀拉伸的弹性体材料表面，随之弹性体材料的可逆回缩可以得到更小的图形，这样可以实现宏观图形的快速简便缩微操作。
与现有双向拉伸技术相比，本发明有以下优点：①可以适用于弹性体材料的平面两维拉伸，而且可以实现两维均匀拉伸；②拉伸后的弹性体材料可以可逆的回缩到初始状态；③所用方法简便，装置廉价易得。利用本发明已经可以制备特征尺寸在50μm的缩微图形，不仅能用于大规模的工厂化制作，还适用于小的薄膜样品。
附图说明
图1为本发明拉伸用模板四等分示意图。
具体实施方式
结合本发明的内容提供以下实施例：
实施例一两维均匀拉伸的实现
(1)剪下一块边长为40mm的正方形或直径为40mm的圆形弹性体膜，如乳胶膜；
(2)利用作图板在此弹性体膜表面的中心区域上用记号笔画一个直径为20mm的圆，并用记号笔标出此圆的四等分点。
如图1所示，首先用直尺在圆形不锈钢片的任意位置上画一条线段1，线段1与圆片外边缘交于A、B两点，此线段可视为圆上的一条弦。根据几何学中的垂径定理，弦的垂直平分线通过圆的圆心。在圆片上作这条线段的中垂线2，此线段2即为该圆片的一条直径，线段2与圆片外边缘交于C、D两点。因为直径也是圆的一条弦，同理，其中垂线也是圆的一条直径。在圆片上作线段2的中垂线3，此线段3与圆片外边缘交于E、F两点，此线段3也是圆的一条直径。就可以得到该圆片的两条相互垂直的直径。因为圆的两条相互垂直的直径将圆平分为四等份，故线段2和线段3与圆片边缘的交点C、D、E、F就是该圆片外缘的四等分点。它们的交点0为圆片的圆心。
(3)将弹性体膜覆在一个直径为60mm的拉伸模板上，拉伸此弹性体膜上圆的四等分点与拉伸模板的四等分点分别重合，由于拉伸的弹性体膜本身具有一定的张力，可以将其固定在拉伸模板上。然后再继续逐步拉伸弹性体膜上圆形的边与拉伸模板的圆形边缘分别重合。由于拉伸的弹性体膜本身的张力可以将拉伸厚的弹性体膜固定在拉伸模板上，这样就得到了具有3倍拉伸倍率的弹性体膜。
(4)将拉伸模板上处于拉伸状态的弹性体膜小心取下，处于拉伸状态的弹性体膜自动回缩至初始的自然松弛状态。
为了验证弹性体膜的各个位置都得到了均匀的拉伸，在拉伸好的薄膜上的不同部位用记号笔画下三个直径为20mm的圆形，然后将拉伸状态的薄膜小心取下使其回缩到自然状态下，结果经测量，各圆形回缩后仍为严格的圆形，由此可以证明这种拉伸方法可以很好地保证拉伸的均匀性。
实施例二乳胶弹性体材料的两维均匀拉伸及缩小图形的制作
如实施例一的拉伸方法操作，在双向拉伸了3倍的乳胶弹性体材料薄膜表面用平板型利盟Z31打印机打印一个80mm×80mm的图案。然后将拉伸状态的薄膜小心取下使其回缩到自然状态下，薄膜上打印的图案也随之缩小3倍，变为27mm×27mm的图案。经测量，薄膜回缩没有导致图案的变形。

Claims (4)

1.一种弹性体平面双向拉伸方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选择拉伸模板
拉伸模板是一个厚度范围为0.5～5mm圆形平整的不锈钢片，直径范围在40～300mm；
(2)将拉伸模板进行四等分
弹性体膜上画圆作四等分点，在拉伸模板表面的中心区域上画一个圆并作出四等分点，利用平面几何学中的垂径定理确定拉伸模板和弹性体膜上所画圆的四等分点；弹性体膜上所画圆圈的直径小于拉伸模板的直径；
(3)弹性体的平面双向拉伸
先使弹性体膜上所画圆圈的四等分点和拉伸模板的四等分点分别重合，然后拉伸弹性体膜使它上面的圆圈和拉伸模板的边缘重合；
(4)拉伸的弹性体膜的回缩
将拉伸模板上处于拉伸状态的弹性体膜取下，处于拉伸状态的弹性体膜自动回缩至初始的自然松弛状态。
2.根据权利要求1所述的弹性体平面双向拉伸方法，其特征是，弹性体膜厚度在5mm以下，所使用的弹性体为聚合物材料。
3.根据权利要求1所述的弹性体平面双向拉伸方法，其特征是，所述的步骤(3)，具体为：剪下一块厚度在5mm以下的弹性体膜，利用作图板在此弹性体膜表面的中心区域上用记号笔画一个一定直径的圆，并用记号笔标出此圆的四等分点，将弹性体膜覆在一个直径比所画圆大的拉伸模板上，拉伸此弹性体膜上圆的四等分点与拉伸模板的四等分点分别重合，由于拉伸的弹性体膜本身具有张力，将其固定在拉伸模板上，然后再继续逐步拉伸弹性体膜上圆形的边与拉伸模板的圆形边缘分别重合。
4.根据权利要求1所述的弹性体平面双向拉伸方法，其特征是，所述的步骤(2)，具体为：首先用直尺在圆形不锈钢片的任意位置上画一条线段，该线段与圆片外边缘交于A、B两点，此线段视为圆上的一条弦；在圆片上作这条线段的中垂线，该中垂线即为该圆片的一条直径，并与圆片外边缘交于C、D两点；在圆片上作该中垂线的中垂线，并与圆片外边缘交于E、F两点，该中垂线的中垂线也是圆的一条直径，则点C、D、E、F就是该圆片外缘的四等分点，它们的交点O为圆片的圆心。
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