CN117054239B - 一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置及方法，包括底座，所述底座顶面设有与金属包装板相同材质的测试板，测试板上按照相同的工艺涂覆有涂层，底座两侧设有向外延伸的安装台，两安装台之间设有拉伸柱，拉伸柱下端连接有拉头，拉头底面与涂层之间填充有粘接剂，拉伸柱顶面设有上座板，两侧安装台上滑动设有顶推块且两顶推块横向移动改变上座板高度的顶推块，顶推块外侧设有液压缸，液压缸与顶推块之间设有压力传感器，安装台内侧设有红外传感器，红外传感器发射的光与拉头底面齐平且被拉头阻挡。本发明用以量化涂层附着力的大小，简化测试流程，提高测试结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及金属包装板涂层检测技术领域，具体涉及一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置及方法。
背景技术
近年来，随着科学技术的不断成熟，涂层被广泛的运用到各行各业，主要用于金属及非金属材料的防护、绝缘、包装和装饰。然而不同的涂层材料具有不同的性质，这些性质往往决定了涂层的预计效果、使用寿命以及耐久性，从而影响被涂敷材料的使用。因此，尽可能的了解涂层材料的性质，可以大大提高其使用效率，达到更好的防护效果。
在与涂层使用相关的性质中，附着力尤为重要，其决定了涂层材料的抗脱落程度。所以，对涂层材料的附着力进行测量，可以更好的了解该材料的力学性能和防护能力。
常规涂层附着力测试方法比较多，基本都分为画叉、画格、画平行线、拉开法等。在这些方法中，画叉、画格、画平行线都是使用刀具在涂层的试样表面刻画不同形状，然后使用刀尖从划痕处挑起，或者是用压敏胶带粘住划痕部位，然后拉开胶带，观察划痕造成的涂层脱落情况，根据涂层脱落的严重程度，判定级别，从而对涂层附着力进行评级判定，这种判定方法只能定性判断，不能量化涂层的附着力大小。因此，亟需一种可量化涂层附着力大小的装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置及方法，用以量化涂层附着力的大小，简化测试流程，提高测试结果的准确性。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下方案：
一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置，包括底座，所述底座顶面设有与金属包装板相同材质的测试板，测试板上按照相同的工艺涂覆有涂层，底座两侧设有向外延伸的安装台，两安装台之间设有拉伸柱，拉伸柱下端连接有拉头，拉头底面与涂层之间填充有粘接剂，拉伸柱顶面设有上座板，两侧安装台上滑动设有顶推块且两顶推块横向移动改变上座板高度的顶推块，顶推块外侧设有液压缸，液压缸与顶推块之间设有压力传感器，安装台内侧设有红外传感器，红外传感器发射的光与拉头底面齐平且被拉头阻挡。
由于采用上述技术方案，将与金属包装板相同材质的测试板顶面按照相同的工艺及参数涂覆上相应厚度的涂层材料，然后进行干燥，让涂层与测试板之间产生附着力，然后将粘接剂均匀涂刷在涂层表面，通过改变两顶推块相对位移的方向，让拉头下移压紧在粘接剂上，清理掉周向溢出的粘接力，避免影响后续附着力的测试准确度，待粘接剂完全凝固后，调整红外传感器的位置，使得红外传感器发射的光与拉头底面齐平，且光需要被拉头阻断，然后控制两液压缸推动两顶推块相对移动，使得上座板高度上升，从而通过拉伸柱带动拉头上移，对涂层产生拉拔力，随着两顶推块不断的相对靠近，对涂层产生向上的拉拔力逐渐增大，直至达到涂层与测试板刚好脱离的状态，此时，拉头与下方测试板之间形成间隙，红外传感器的光接通，并将信号传输给控制器，控制器记录到此时传感器的读数，通过水平力转换为竖向力，得到拉开涂层的竖向拉拔力，再根据测试板的面积，计算得到涂层的具体附着力大小，便可以量化涂层附着力的大小，测试流程简单易操作，测试结果的准确性也较高。
进一步的，所述测试板的厚度大于金属包装板的厚度，且与金属包装板的制作工艺相同。
进一步的，所述测试板为面积1cm2的矩形状，测试板的厚度大于5cm。
进一步的，所述拉头底面与测试板适配，拉头底面设有网格，每个网格的面积为0.25-1mm2。
进一步的，所述安装台顶面设有固定板，液压缸固定于固定板内侧，液压缸的输出端顶推块之间设有压力传感器。
进一步的，所述上座板两侧延伸至拉伸柱外侧，上座板底面与顶推块顶面为斜直面接触。
进一步的，所述粘接剂采用环氧树脂、氰基丙烯酸酯、双组份无溶剂环氧化物或者氧化物催化的聚酯胶黏剂，粘接剂的粘接力大于涂层的附着力。
一种测试方法，包括以下步骤：
S1：按照金属包装板的涂层涂覆工艺，将涂层涂覆在测试板表面，涂覆前，测试板顶面进行表面处理，使得测试板表面无可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、其他涂层或者外来杂物；
S2：涂层涂覆完成后，将测试板进行干燥，让涂层在测试板上形成附着力；
S3：干燥完成后的测试板安装固定于底座上，并在涂层上涂刷粘接剂，然后让拉头底面压紧于涂层上，将拉头及涂层周向溢出的粘接剂清理干净，等待粘接剂凝固；
S4：待粘接剂凝固后，将红外传感器调整到其发射的光刚好与拉头底面齐平且被拉头阻断；
S5：通过控制器控制液压缸动作，液压缸逐步推动两顶推块相对靠近，使得上座板高度上升，并带动拉伸柱上升，从而使得拉头对涂层产生拉拔力，随着拉伸柱不断的上升，拉头对涂层产生的拉拔力逐渐增大，直至达到涂层与测试板刚好脱离的状态，此时，拉头与下方测试板之间形成间隙，红外传感器的光接通，并将信号传输给控制器，控制器记录到此时传感器的读数，通过水平力转换为竖向力，得到拉开涂层的竖向拉拔力，并计算得到涂层的附着力。
进一步的，在S5中计算附着力时，通过拉头底面网格上附着的涂层片占有的网格数量，计算出被拉掉的涂层面积，再结合拉拔力，得到附着力。
进一步的，在测试附着力时，在测试板周向设置多个供热板，为测试附着力提供不同的测试温度，以便得到不同温度下，金属包装板涂层的附着力大小。
本发明具有的有益效果：
1、本发明中，通过拉拔力的不断增大，直至达到涂层与测试板刚好脱离的状态，此时，拉头与下方测试板之间刚好形成间隙，红外传感器的光接通，并将信号传输给控制器，控制器记录到此时传感器的读数，通过水平力转换为竖向力，得到拉开涂层的竖向拉拔力，再根据测试板的面积，计算得到涂层的具体附着力大小，便可以量化涂层附着力的大小，测试流程简单易操作，测试结果的准确性也较高。
2、粘接剂的粘接力强度远大于涂层附着力强度，这样在测试时，可以避免粘接力影响计算附着力，有效避开干扰因素，提高测试结果的准确性。
3、在拉头底面设有网格，通过最后被拉下的涂层占有网格的数量，可以计算处涂层的面积，在通过拉拔力除以拉头底面的涂层面积，便能得到更为准确的附着力。
4、测试板的厚度是大于原材料金属包装板的厚度，这样可以有效避免拉拔涂层时，测试板产生变形影响测试结果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为涂层脱离测试板后的结构示意图；
图3为图2中A处局部放大结构示意图；
图4为拉头扯掉部分涂层后底面的展示图。
附图标记：1-底座，2-测试板，3-涂层，4-固定板，5-液压缸，6-压力传感器，7-粘接剂，8-拉头，9-拉伸柱，10-上座板，11-发射端，12-顶推块，13-安装台，14-磁铁层，15-供热板，16-接收端，17-红外光，18-间隙，19-网格，20-被拉掉的涂层。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接 ，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置，包括底座1，所述底座1顶面设有与金属包装板相同材质的测试板2，测试板2上按照相同的工艺涂覆有涂层3，底座1两侧设有向外延伸的安装台13，两安装台13之间设有拉伸柱9，拉伸柱9下端连接有拉头8，拉头8底面与涂层3之间填充有粘接剂7，拉伸柱9顶面设有上座板10，两侧安装台13上滑动设有顶推块12且两顶推块12横向移动改变上座板10高度的顶推块12，顶推块12外侧设有液压缸5，液压缸5与顶推块12之间设有压力传感器6，安装台13内侧设有红外传感器，红外传感器发射的红外光17与拉头8底面齐平且被拉头8阻挡。
本实施例中，如图1所示，将与金属包装板相同材质的测试板2顶面按照相同的工艺及参数涂覆上相应厚度的涂层3材料，然后进行干燥，让涂层3与测试板2之间产生附着力，然后将粘接剂7均匀涂刷在涂层3表面，通过改变两顶推块12相对位移的方向，让拉头8下移压紧在粘接剂7上，清理掉周向溢出的粘接力，避免影响后续附着力的测试准确度，待粘接剂7完全凝固后，调整红外传感器的位置，红外传感器是具有发射端11和接收端16，发射端11安装于左侧安装台13内侧，接收端16安装于右侧安装台13内侧，为了便于红外传感器位置的调整，可以在安装台13内侧固定磁铁层14，红外传感器的发射端11、接收端16均固定有铁板，通过磁铁层14吸附铁板便能将红外传感器固定在安装台13内侧，安装台13距离测试板2具有一定的间距，红外传感器的发射端11和接收端16在调节后需要处于同一水平面，这样可确保发射的红外光17是水平的，可以通过水平尺来进行检测，红外传感器位置调整后，使得红外传感器发射的光与拉头8底面齐平，且发出的红外光17需要被拉头8阻断，即红外光17刚好与拉头8底面处于水平，拉头8是现有技术，也被叫做涂层3粘接头；带红外传感器的位置调整完成后，通过控制器控制两液压缸5推动两顶推块12相对移动，使得上座板10高度上升，从而通过拉伸柱9带动拉头8上移，对涂层3产生拉拔力，随着两顶推块12不断的相对靠近，对涂层3产生向上的拉拔力逐渐增大，直至达到涂层3与测试板2刚好脱离的状态，如图2和图3所示，此时，拉头8与下方测试板2之间形成间隙18，红外传感器发射的红外光17接通，并将信号传输给控制器，控制器记录到此时传感器的读数，通过水平力转换为竖向力，得到拉开涂层3的竖向拉拔力，再根据测试板2的面积，计算得到涂层3的具体附着力大小，便可以量化涂层3附着力的大小，测试流程简单易操作，测试结果的准确性也较高。
实施例2
优选的，所述测试板2的厚度大于金属包装板的厚度，且与金属包装板的制作工艺相同。优选的，所述测试板2为面积1cm2的矩形状，测试板2的厚度大于5cm。
本实施例中，原材料的金属包装一般是用于罐头等的包装材料，其厚度较薄，在进行附着力测试时，竖向的拉拔力使其容易变形，得到的拉拔力不准确，最后计算的附着力也不准确，因而，本方案采用的测试板2厚度大于5cm，这样涂层3在受拉时，测试板2具有较好竖向抗拉能力，不易产生变形，测试板2的面积也较小，采用的是1cm2的矩形状，这样可以让拉头8能最大面积的将涂层3与测试板2脱离，如果采用面积较大的测试板2，由于涂覆工艺及测试板2本身表面的不平整，会造成不同区域涂层3的附着力有所区别，这样涂层3脱离时，会比较散乱，造成后期计算涂层3脱离面积大小时数据不准确，不易计算。涂层3在涂覆到测试板2上的涂覆工艺与原材料的金属包装板的涂覆工艺完全一样，这样可以确保测试板2上所测得的附着力能准确反应原材料金属包装板上涂层3的附着力。
实施例3
优选的，所述拉头8底面与测试板2适配，拉头8底面设有网格19，每个网格19的面积为0.25-1mm2。具体的，如图4所示，在拉头8底面蚀刻有若干网格19，构成网格19的线条具有一定的深度，形成的线条槽结构，可以在线条槽内填充有带颜色的涂料，每个网格19的面积较小，若干网格19可以增强粘接剂7与拉头8之间的粘接强度，再者就是涂层3从测试板2上拔掉后，涂层3会粘接在拉头8底面的粘接层上，构成粘接层的粘接剂7凝固后具有可以显现出拉头8底面涂料的颜色，具有一定的透明度，由于该粘接剂7的折射率，使得红外光17也是不能直线穿过粘接层，因而在涂层3未与测试板2脱离时，红外传感器发射红外光17依然是被阻断的，通过放大扫描拉头8底面带颜色的网格19，可以在电脑中模拟出涂层3在网格19中投影所占网格19的多少，每个网格19的面积一定，而且由于网格19的面积很小，基本就是点状，这样通过电脑计算涂层3所占网格19的数量便能得到被拉掉的涂层20面积大小，需要说明的是，某些网格19未被拉掉的涂层20完全占有的，由于每个网格19的面积很小，都可以考虑成被拉掉的涂层20占有，这样计算出的涂层3面积出现的误差基本忽略不计，然后在通过压力传感器6测得的水平力转换得到的竖向拉拔力，拉拔力除以拉头8底面的涂层3面积便能得单位面积内的附着力，由于该面积是通过被拉掉的涂层20面来进行计算的，与现有采用测试板2上的涂层3面积来计算的结果相对比，本方案得到的附着力数据更为准确，更有利于涂层3检测领域的发展，更好的了解涂层3的性能。
优选的，所述安装台13顶面设有固定板4，液压缸5固定于固定板4内侧，液压缸5的输出端顶推块12之间设有压力传感器6。
优选的，所述上座板10两侧延伸至拉伸柱9外侧，上座板10底面与顶推块12顶面为斜直面接触。
具体的，固定板4主要用于固定液压缸5，液压缸5输出端与顶推块12外侧壁之间夹设有应变式压力传感器6，应变式传感器可以粘接在顶推块12外侧壁，通过液压缸5连接控制器，便能实时控制液压缸5施加多大的水平推力，压力传感器6也能实时反应出水平推力的大小。顶推块12顶面与上座板10底面的接触面为斜直面接触，这样水平力作用到顶推块12上后，可以通过力学平衡关系，水平力转换成竖向力，即竖向的拉拔力，水平力可以直接通过压力传感器6得到，那么转换后也可以直接得到准确的竖向力，这样可以通过较小的水平力得到较大的竖向力。
优选的，所述粘接剂7采用环氧树脂、氰基丙烯酸酯、双组份无溶剂环氧化物或者氧化物催化的聚酯胶黏剂，粘接剂7的粘接力大于涂层3的附着力。具体的，粘接剂7的粘接力强度远大于涂层3附着力的设计强度，这样在测试时，可以避免涂层3脱离测试板2前拉头8与粘接剂7之间脱离，避免粘接层的粘接力影响附着力的计算，有效避开干扰因素，提高测试结果的准确性。
实施例4
一种测试方法，包括以下步骤：
S1：按照金属包装板的涂层3涂覆工艺，将涂层3涂覆在测试板2表面，涂覆前，测试板2顶面进行表面处理，使得测试板2表面无可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、其他涂层3或者外来杂物；
S2：涂层3涂覆完成后，将测试板2进行干燥，让涂层3在测试板2上形成附着力；
S3：干燥完成后的测试板2安装固定于底座1上，并在涂层3上涂刷粘接剂7，然后让拉头8底面压紧于涂层3上，将拉头8及涂层3周向溢出的粘接剂7清理干净，等待粘接剂7凝固；
S4：待粘接剂7凝固后，将红外传感器调整到其发射的光刚好与拉头8底面齐平且被拉头8阻断；
S5：通过控制器控制液压缸5动作，液压缸5逐步推动两顶推块12相对靠近，使得上座板10高度上升，并带动拉伸柱9上升，从而使得拉头8对涂层3产生拉拔力，随着拉伸柱9不断的上升，拉头8对涂层3产生的拉拔力逐渐增大，直至达到涂层3与测试板2刚好脱离的状态，此时，拉头8与下方测试板2之间形成间隙18，红外传感器发射的红外光路接通，并将信号传输给控制器，控制器记录到此时传感器的读数，通过水平力转换为竖向力，得到拉开涂层3的竖向拉拔力，并计算得到涂层3的附着力。
优选的，在S5中计算附着力时，通过拉头8底面网格19上附着的涂层3片占有的网格19数量，计算出被拉掉的涂层20面积，再结合拉拔力，得到附着力。
优选的，在测试附着力时，在测试板2周向设置多个供热板15，供热板15高度低于红外传感器发出的红外光17，供热板15为测试附着力提供不同的测试温度，以便得到不同温度下，金属包装板涂层3的附着力大小。具体的，在测试板2周向或者底部均可以设置供热板15，供热板15可以提供一定的热能，模拟不同温度下，检测涂层3的附着力，为金属包装板的应用提供更多的数据。
本实施例中，首先按照金属包装板的涂层3涂覆工艺，将涂层3涂覆在测试板2表面，涂层3的厚度与原材料金属包装板上的涂层3厚度一致，除了测试板2本身的厚度参数外，测试板2上涂层3其余的参数均与原材料金属包装板上的一致，涂覆前，测试板2顶面进行表面处理，使得测试板2表面无可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、其他涂层3或者外来杂物，避免影响涂层3的附着力大小；待涂层3涂覆完成后，将测试板2在一定温度下进行干燥，干燥的环境与金属包装板的干燥环境相同，最大程度的让涂层3在测试板2上形成的附着力与在金属包装板上的相同；干燥完成后的测试板2安装固定于底座1上，底座1也是固定在指定位置，然后在涂层3上涂刷粘接剂7，调节顶推块12的位置，让拉头8底面压紧于涂层3上，将拉头8及涂层3周向溢出的粘接剂7清理干净，等待粘接剂7凝固；待粘接剂7凝固后，将红外传感器调整到其发射的光刚好与拉头8底面齐平且被拉头8阻断的位置；最后通过控制器控制液压缸5动作，液压缸5逐步推动两顶推块12相对靠近，使得上座板10高度上升，并带动拉伸柱9上升，从而使得拉头8对涂层3产生拉拔力，随着拉伸柱9不断的上升，拉头8对涂层3产生的拉拔力逐渐增大，直至达到涂层3与测试板2刚好脱离的状态，此时，拉头8与下方测试板2之间形成间隙18，红外传感器的发射端11发射的红外光17被对向接收端16所接受，此时，红外传感器产生接通信号并将信号传输给控制器，控制器记录到此时传感器的读数，通过水平力转换为竖向力，得到拉开涂层3的竖向拉拔力，通过拉头8底面附着的涂层3片投影占有的网格19数量，准确计算出被拉掉的涂层20面积，再结合拉拔力，得到附着力，通过拉拔力除以被拉掉的涂层20面积，便能得到准确的单位面积涂层3的附着力。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）顶面设有与金属包装板相同材质的测试板（2），测试板（2）上按照相同的工艺涂覆有涂层（3），底座（1）两侧设有向外延伸的安装台（13），两安装台（13）之间设有拉伸柱（9），拉伸柱（9）下端连接有拉头（8），拉头（8）底面与涂层（3）之间填充有粘接剂（7），拉伸柱（9）顶面设有上座板（10），两侧安装台（13）上滑动设有顶推块（12）且两顶推块（12）横向移动改变上座板（10）高度的顶推块（12），顶推块（12）外侧设有液压缸（5），液压缸（5）与顶推块（12）之间设有压力传感器（6），安装台（13）内侧设有红外传感器，红外传感器发射的光与拉头（8）底面齐平且被拉头（8）阻挡；所述测试板（2）的厚度大于金属包装板的厚度，且与金属包装板的制作工艺相同；所述拉头（8）底面与测试板（2）适配，拉头（8）底面设有网格（19），每个网格（19）的面积为0.25-1mm2；所述上座板（10）两侧延伸至拉伸柱（9）外侧，上座板（10）底面与顶推块（12）顶面为斜直面接触。
2.根据权利要求1所述的一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置，其特征在于，所述测试板（2）为面积1cm2的矩形状，测试板（2）的厚度大于5cm。
3.根据权利要求1所述的一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置，其特征在于，所述安装台（13）顶面设有固定板（4），液压缸（5）固定于固定板（4）内侧，液压缸（5）的输出端顶推块（12）之间设有压力传感器（6）。
4.根据权利要求1所述的一种金属包装板表面涂层的附着力测试装置，其特征在于，所述粘接剂（7）采用环氧树脂、氰基丙烯酸酯、双组份无溶剂环氧化物或者氧化物催化的聚酯胶黏剂，粘接剂（7）的粘接力大于涂层（3）的附着力。
5.一种用于上述权利要求1-4任意一项所述测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照金属包装板的涂层（3）涂覆工艺，将涂层（3）涂覆在测试板（2）表面，涂覆前，测试板（2）顶面进行表面处理，使得测试板（2）表面无可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、其他涂层（3）或者外来杂物；
S2：涂层（3）涂覆完成后，将测试板（2）进行干燥，让涂层（3）在测试板（2）上形成附着力；
S3：在干燥完成后的测试板（2）涂层（3）上涂刷粘接剂（7），然后让拉头（8）底面压紧于涂层（3）上，将拉头（8）及涂层（3）周向溢出的粘接剂（7）清理干净，等待粘接剂（7）凝固；
S4：待粘接剂（7）凝固后，将红外传感器调整到其发射的光刚好与拉头（8）底面齐平且被拉头（8）阻断；
S5：通过控制器控制液压缸动作，液压缸（5）逐步推动两顶推块（12）相对靠近，使得上座板（10）高度上升，并带动拉伸柱（9）上升，从而使得拉头（8）对涂层（3）产生拉拔力，随着拉伸柱（9）不断的上升，拉头（8）对涂层（3）产生的拉拔力逐渐增大，直至达到涂层（3）与测试板（2）刚好脱离的状态，此时，拉头（8）与下方测试板（2）之间形成间隙（18），红外传感器的光接通，并将信号传输给控制器，控制器记录到此时传感器的读数，通过水平力转换为竖向力，得到拉开涂层（3）的竖向拉拔力，并计算得到涂层（3）的附着力。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，在S5中计算附着力时，通过拉头（8）底面网格（19）上附着的涂层（3）片占有的网格（19）数量，计算出被拉掉的涂层（20）面积，再结合拉拔力，得到附着力。
7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，在测试附着力时，在测试板（2）周向设置多个供热板（15），为测试附着力提供不同的测试温度，以便得到不同温度下，金属包装板涂层（3）的附着力大小。
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