TWI515420B - 用以測試黏著劑為主的材料之動態回應和耐衝擊性之方法及裝置 - Google Patents

Description

用以測試黏著劑為主的材料之動態回應和耐衝擊性之方法及裝置 發明領域

本發明係有關用以測試一有黏性強度的材料耐抗重複低衝擊能量之動態回應和耐衝擊性的方法及裝置。

發明背景

動態回應和耐衝擊性測試係為一種用來測量一測試樣品遭受重複低衝擊能量的黏性強度之方法。典型地，在該動態回應和耐衝擊性測試中，該黏著劑對抗由一墜球所引起之沿該接合或黏著劑與瓷磚介面來產生重複且低拉伸應力的重複低衝擊能量所造成之黏著失效或解離的耐抗性將會被決定。因此，其係為一種在一動態拉伸應力情況下的黏著性測量。此測試可在不同的情況下進行以決定該測試樣品的性質。黏著測試會被特定地進行來附加於工業標準和顧客說明書。

一般而言，用於水泥接合黏著劑的拉伸黏性強度測試以及於分散和反應樹脂黏劑的剪切強度測試係依據靜態測試情況，一普遍獲報的問題是解離化黏性失效，該黏著劑的困擾係會使一在一瓷磚系統中的瓷磚層於安裝之後會在一段時間週期內解離。此等過早地失效會有一重大的成本衝擊。

一瓷磚系統的成功有賴於其初始的黏著接合程度，以及該黏著劑層容忍各種形式之應力的能力，假若該黏著劑係被良好地塗敷且瓷磚有被良好地鋪設。橫向變形測試係可用於黏著劑的分級來決定該黏著劑被彎曲時的固有靜態可撓性。但是，該橫向變形測試並不能提供該黏著劑與瓷磚層黏著的性能，以及該瓷磚層與襯底黏著劑之間當在使用情況下譬如有交通承載而受到動態衝擊負載時的相容性。因此，黏性失效乃可見於瓷磚系統中，儘管該等黏著劑和瓷磚層皆符合工業標準。過早的失效會被看到，縱然在安裝瓷磚時有嚴格的品質管制。

各種不同的其它測試對於評估黏著劑在靜態情況下的性能是有限的，且缺乏動態情況的涵蓋性。雖然已存有浸水、加熱熟化和冷凍融化循環等之模擬方法，但這些會受制於環境變質條件。除了冷凍融化循環之外，浸水和加熱熟化將會導致該黏著劑的劣化，且可能在該瓷磚和襯底黏著劑之間造成可觀的介面應力。

故，利用進一步的增補，本發明的測試方法和裝置能夠藉由評估一大範圍的情況以及各種不同類型的黏著性材料而來區別可較佳地容忍由衝擊載壓所產生之應力的黏著劑。

於此所請求的標的內容並不限於會解決任何缺點或只能在如上所述之環境中操作的實施例。而是，此等背景係僅被提供用來說明一舉例的技術領域，其中有些所述的實施例可能被實施。

發明概要

在本發明之一實施例中係為一種用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的方法，該測試樣品係使用該黏著劑將該樣品之一第一表面搭接於該樣品之一第二表面，並將該第一表面夾固於一裝置而來備妥者。該方法包含如下步驟：使一具有一預定質量的重物由一預定高度循環掉落於該測試樣品上，藉一追踪機構來追踪該測試樣品的循環掉落之一重複值並檢測該樣品之一解離破壞，其中使該具有預定質量的重物由該預定高度循環掉落於該測試樣品上更包含如下步驟：藉由一輸送機構接收該重物，由該預定高度釋放該重物使其自由落至該測試樣品上；藉該輸送機構收回該重物並容許該重物由該高度自由掉落於該測試樣品上，直到該解離破壞發生。

在本發明的另一實施例中係為一種用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的裝置，該測試樣品係使用該黏著劑將該樣品之一第一表面搭接於該樣品之一第二表面，並將該第一表面夾固於該裝置而來備妥者。該裝置包含一輸送機構，一計數機構，一追踪機構及一導管。該輸送機構包含用以使一具有一預定質量之重物由一預定高度循環掉落至該測試樣品上的裝置。該計數機構包含用以追踪該循環掉落之重複值的裝置。該追踪機構包含用以檢測該測試樣品之解離破壞的裝置，而該導管包含可容該重物從該測試樣品之所述高度自由掉落直到該解離破壞發生的裝置。該輸送機構更包含用以接收該重物，由該預定高度釋放該重物使其自由掉落至該樣品上，及收回該重物的裝置。

本發明係由完整描述於後並示於所附圖式中的若干新穎特徵和構件等之組合所構成，應請瞭解各種不同的細節變化乃可被完成而不超出本發明的範圍或犧牲本發明的任何優點。

圖式簡單說明

為進一步闡明本發明之某些實施例的不同態樣，本發明之一更詳細的描述將會參照其之特定實施例來被提供，該等實施例係被示於所附圖式中。應請瞭解該等圖式係僅示出本發明的典型實施例，因此不應被視為其範圍的限制。藉由所附圖式本發明將可被更加具體且詳細地描述和說明，其中：

第1A圖示出一用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的裝置安排。

第1B圖示出一用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的裝置組構。

第2圖係為一流程圖示出一用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的方法。

第3圖係為一流程圖示出一用以將一具有預定質量之重物由一預定高度掉落至一測試樣品上的方法。

第4圖係為一流程圖示出一用以藉一輸送機構收回該重物的方法。

第5圖係為一流程圖示出一用以藉一追踪機構檢測該測試樣品之黏著失效的方法。

較佳實施例之詳細說明

本發明的實施例係有關一種用以測試一黏著劑為主的材料之動態回應和耐衝擊性的方法及裝置。以下，本說明書將會依據本發明的較佳實施例來描述本發明。但，應請瞭解限制本發明之較佳實施例的描述係僅為便於本發明的討論，且係被考量不超出所附的申請專利範圍。

本發明描述一種方法和一種裝置，其係能藉使用不同類型的黏著劑將一測試樣品之一第一表面搭接於該測試樣品之一第二表面，並將該第一表面夾固於該測試裝置，而來測試一黏著劑為主的材料的動態回應和耐衝擊性。

首先請一起參閱第1A和1B圖。第1A圖示出一用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的裝置安排，而第1B圖示出一用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的裝置組構。該用以測試一黏著劑為主的材料譬如以水泥為主的黏著劑之耐衝擊性的裝置安排包含一輸送機構102，一導管104，一測試樣品106，一追踪機構108和一計數機構110。

該裝置係被一交流電齒輪馬達1驅動，其會利用電能和磁流的組合。故不需要燃料來操作該馬達，如在許多引擎中所見者。一馬達速度控制器9會控制該交流電齒輪馬達1的速度。該馬達速度控制器9的速度係取決於被送至該交流電齒輪馬達1的平均電壓。此對一使用者是易見的，因其會自動地產生並可預先程式化，而該使用者將只要觀察該速度的平均效果是否已可見。

一可程式化的邏輯控制器2係為一種微處理器式的系統，而會被用來自動化該裝置的機電程序。該可程式化邏輯控制器2能致使多個輸入和輸出設施來控制該裝置的操作。該裝置係經由一啟動按鈕5、停止按鈕6及一重設按鈕7來操作。該等按鈕會在該可程式化邏輯控制器2中被預先程式化，而使當啟動按鈕被按壓時，該測試將會持續地進行直到一解離破壞被該追踪機構108檢知且該操作自動地終結為止。該停止按鈕6和重設按鈕7二者皆可供該裝置的手動操作。該整個測試的操作係可藉按壓該停止按鈕6和重設按鈕7而以人力終止。

該計數機構110可由一數位計數器8所構成，其係用來追踪該重物掉落於該測試樣品上直到解離破壞被檢知的計算數目。必須利用該重設按鈕是在當須要重新啟動該整個測試之時。一旦該重設按鈕7被按壓，即表示該測試要再重新啟動，故該數位計數器8將會自動地重設為程式化的起始點，其在大部份情況下可以為0，而掉落計數將會重複進行歷經一連續的循環。

該導管104可為一對抵該測試樣品106的垂向導管，或其亦可為水平地斜傾而在該斜傾導管的邊緣有一彎曲部份。該導管可由一透明壓克力管10所構成。該有一預定質量的重物將會從一預定高度經由該導管掉落於該測試樣品106上。該掉落重物的質量和掉落高度係依據該測試樣品的類型及厚度來決定。藉著預定該質量或高度，乃意指一熟習該技術者將能夠確定適合於一有效測試參數的質量或高度。

該測試樣品106包含瓷磚或石磚，其會受到規則的動態或衝擊負載。該瓷磚或石磚類型的測試樣品會被使用一固定於該裝置的瓷磚肘夾3夾緊於該裝置。該瓷磚肘夾3具有一受限的夾緊範圍。此將會使過大的力不致被產生於該等測試樣品尤其是瓷磚的表面上，其可能會由於外部因素而非被該掉落重物的質量撞擊來造成破壞。

該測試裝置的追踪機構108係埋設在緊鄰該測試樣品處。該追踪機構108可由一連接於一計數器的電子觸發開關所構成，或為一電子計數反應裝置譬如一具有一內建計數器的感測器。該追踪機構108係連接於該可程式化邏輯控制器2。該可程式化邏輯控制器2在解離破壞發生時會自動地產生追踪回應。該可程式化邏輯控制器2會由追踪機構譬如一感測器接收該追踪回應，並依據一儲存於該控制器中的程式來造成決定以處理該回應。然後該可程式化邏輯控制器2會產生一自動輸出至該裝置來執行一根據該情況的特定功能。該操作會依據當有一解離破壞被檢知時所產生的追踪回應輸出而終止。當解離破壞尚未被該追踪機構108檢測到時，該測試循環會持續地重複。

該測試裝置的輸送機構102可由一用以升高該掉落重物的磁鐵4所構成，或為一套設於滾輪上的輸送帶，其係較適用於一斜傾或下傾的狀況，或為一鏈條輸送器或一機械臂輸送器。可升高一掉落重物的磁性輸送器會提供鐵質物體譬如滾珠軸承的有效控制。磁性輸送器係利用磁鐵來造成升高該掉落重物所須的運動。一納持器譬如一滾珠軸承 納持器11將會在該掉落的重物例如滾珠軸承由一預定高度掉落時圍納著它。該輸送機構102可被以一機械捕接器譬如一壓縮捕接器來替代。或者，該測試裝置可被以人力操作，其中該掉落重物在打擊到測試樣品之後會被以人力拾起，且然後該重物會被以循環的情況由一預定高度丟落來達到如上的相同測試狀況。

現請參閱第2圖。第2圖為一流程圖示出一種用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的方法。該方法200可供測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上的動態回應和耐衝擊性，該測試樣品係使用該黏著劑將該測試樣品之一第一表面搭接於該樣品之一第二表面，並將該第一表面夾固於一裝置來備妥者，該方法200包含以下步驟：使一具有一預定質量的重物由一預定高度循環地掉落於該測試樣品上(202)，追踪該循環掉落的重複值(204)，及藉由一追踪機構來檢測該測試樣品之一解離破壞(206)，其中使該具有預定質量的重物由預定高度循環掉落於該測試樣品上更包含以下步驟：藉由一輸送機構接收該重物(302)，由該預定高度釋放該重物使其自由掉落於該測試樣品上(304)，藉由該輸送機構收回重物(306)，及容許該重物由該測試樣品的所述高度自由掉落，直到該解離破壞發生(308)。

該測試方法的原理係會使該測試樣品具言之即該瓷磚黏著劑和黏接表面等遭受伸張衝擊負載來模擬主要由交通譬如人腳和輕車移動所產生的使用負載狀況。此係可藉一 重物連續地掉落於該延伸搭接的測試樣品背面上直到解離破壞發生之循環撞擊來達成。

該測試係為一種用以判定黏接於一瓷磚黏著劑的瓷磚層對抗由一連續撞擊重物所致生之動態黏著應力造成的解離破壞之阻抗性的方法。該測試包含兩片瓷磚，第一片瓷磚的背面會使用不同的黏著劑搭接於第二片瓷磚的頂面。該第一片瓷磚的第一面之一曝露端係被牢固地夾緊，而另一端會遭受一撞擊負載。所造成的撞擊能量係由在一預定高度上的重物質量來算出，其將會被依據瓷磚和黏著劑的種類，及將該測試樣品裝設於該測試裝置的方法，而針對不同的鋪設瓷磚系統來指配規定。產生於該搭接的測試樣品之曝露端背面上的撞擊能量會造成該等瓷磚與黏著劑介面之間的動態黏著應力。該種黏著劑的性能及該測試樣品的強固性係由會造成解離破壞之該連續重物掉落的循環撞擊數次來判定。

現請一起參閱第3和4圖。第3圖係為一流程圖示出使一具有預定質量的重物由一預定高度掉落於一黏接的測試樣品上之方法，而第4圖為一流程圖示出一用以經由一輸送機構收回該重物的方法。該具有一預定質量的重物被由一預定高度掉落乃包含以下步驟：藉一輸送機構接收該重物(302)。然後，該重物會被由該預定高度釋放而自由掉落於該測試樣品上(304)。該掉落的重物會經由該輸送機構收回(306)。該掉落的重物會被容許從該預定高度自由地掉落於該測試樣品上，直到在該測試樣品上檢測出解離破壞為止 (308)。打擊到該黏接的測試樣品之掉落重物將會被收集(402)，並自動地被送回至該輸送機構上(404)。

現請參閱第5圖。第5圖係為一流程圖示出一種用以藉一追踪機構來檢測該測試樣品之黏著失效的方法。該黏接的測試樣品之黏著失效係為該重物被連續地掉落歷經一重複循環的結果已被藉一追踪機構檢知，所述的追踪機構係由一電子觸發開關或一感測器所構成，其將會感測並鑑定該黏接的測試樣品之狀況。當一黏著失效被發現於該黏接的測試樣品上時，該掉落測試將會被終止(506)，且該重物掉落的循環重複數次將會被記錄以決定該測試樣品的失效點。

該測試樣品即該瓷磚系統的成功有賴於其初始的黏著程度，以及該黏著劑層可忍受各種應力而令該黏著劑絲毫無損並使瓷磚類的測試樣品之瓷磚會良好鋪貼的能力。

該測試裝置和方法係可用於評估該襯底的黏著劑與瓷磚層之間的相容性。已知該解離破壞可能會因該瓷磚的第一表面和第二表面層之間的相容性不佳而發生，其係普遍見於一層合結構系統中。本發明中所採的方法係可更容易來決定不同黏著劑種類的品質和強固性。又，該以電驅動的裝置係為一種取代燃料引擎的較佳選擇，因為其可更乾淨且較低廉地操作。

本發明亦可被以其它的特定形式實施而不超出其主要的特徵。所描述的實施例在各方面皆僅被視為舉例說明而非限制性的。因此，本發明的範圍係由所附之申請專利範 圍而非以上描述來表示。所有在該等申請專利範圍之實質意義和等效範圍內的變化皆被包含於其範疇內。

1‧‧‧交流電齒輪馬達

2‧‧‧可程式化邏輯控制器

3‧‧‧瓷磚肘夾

4‧‧‧磁鐵

5‧‧‧啟動按鈕

6‧‧‧停止按鈕

7‧‧‧重設按鈕

8‧‧‧數位計數器

9‧‧‧馬達速度控制器

10‧‧‧透明壓克力管

11‧‧‧滾珠軸承納持器

100‧‧‧測試裝置

102‧‧‧輸送機構

104‧‧‧導管

106‧‧‧測試樣品

108‧‧‧追踪機構

110‧‧‧計數機構

200‧‧‧測試方法

202,204,206,302,304,306,308,402,404,502,504,506,508‧‧‧各步驟

300‧‧‧掉落方法

400‧‧‧收回方法

500‧‧‧檢測方法

第1A圖示出一用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的裝置安排。

第1B圖示出一用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的裝置組構。

第2圖係為一流程圖示出一用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的方法。

第3圖係為一流程圖示出一用以將一具有預定質量之重物由一預定高度掉落至一測試樣品上的方法。

第4圖係為一流程圖示出一用以藉一輸送機構收回該重物的方法。

第5圖係為一流程圖示出一用以藉一追踪機構檢測該測試樣品之黏著失效的方法。

100‧‧‧測試裝置

102‧‧‧輸送機構

104‧‧‧導管

106‧‧‧測試樣品

108‧‧‧追踪機構

110‧‧‧計數機構

Claims (12)

1. 一種用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的方法，該測試樣品係使用該黏著劑將該測試樣品之一第一表面搭接於該測試樣品之一第二表面並將該第一表面夾固於一裝置來製備者，該方法包含以下步驟：使一具有一預定質量的重物由一預定高度循環掉落於該測試樣品上；追踪該循環掉落之一重複值；及藉由一追踪機構來檢測該測試樣品之一解離破壞(debonding failure)；其中使該具有預定質量的重物由該預定高度循環掉落於該測試樣品上更包含以下步驟：藉由一輸送機構接收該重物；從該預定高度釋放該重物使其自由掉落於該測試樣品上；藉由該輸送機構收回該重物；及容許該重物從該測試樣品的所述高度自由掉落，直到該解離破壞發生。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中藉由一輸送機構收回該重物更包含以下步驟：收集撞擊該測試樣品的重物；及將該重物送回該輸送機構中。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中藉由該追踪機構檢 測該測試樣品的解離破壞更包含以下步驟：鑑定該測試樣品；且若該解離破壞被查知於該測試樣品中，則終止該循環掉落；及記錄該重複值以決定一失效點。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中追踪該循環掉落之一重複值更包含增加該重複值直到該解離破壞發生。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該輸送機構係由一磁性輸送器，一帶式滾輪輸送器其係較適用於斜傾和下傾的狀況，一鏈條輸送器或一機械捕接器所構成。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該追踪機構係埋設在緊鄰於該測試樣品處，而由一電磁感測器例如一連接於一計數器的電子觸發開關，或一電子計數反應裝置例如一具有一內建計數器的感測器所構成。
7. 一種用以測試一黏著劑為主的材料在一測試樣品上之動態回應和耐衝擊性的裝置，該測試樣品係使用該黏著劑將該測試樣品之一第一表面搭接於該測試樣品之一第二表面並將該第一表面夾固於該裝置來製備者，該裝置包含：一輸送機構；一計數機構；一追踪機構；及一導管；其特徵在於： 該輸送機構包含可使一具有一預定質量的重物由一預定高度循環掉落於該測試樣品上的裝置；該計數機構包含可追踪該循環掉落之一重複值的裝置；該追踪機構包含可檢測該測試樣品之一解離破壞的裝置；及該導管包含可容許該重物從該測試樣品之所述高度自由掉落直到該解離破壞發生的裝置；其特徵更在於該輸送機構包含如下功能的裝置：接收該重物；從該預定高度釋放該重物使其自由掉落於該測試樣品上；及收回該重物。
8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該輸送機構更包含如下功能的裝置：收集撞擊該測試樣品的重物；及將該重物送回該輸送機構中。
9. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該追踪機構更包含如下功能的裝置：鑑定該測試樣品；且若該解離破壞被查知於該測試樣品上，則終止該循環掉落；及記錄該重複值以決定一失效點。
10. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該計數機更包含可 增加該重複值直到該解離破壞發生的裝置。
11. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該輸送機構係由一磁性輸送器，一帶式滾輪輸送器其係較適用於斜傾和下傾的狀況，一鏈條輸送器或一機械捕接器所構成。
12. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中該追踪機構係埋設在緊鄰於該測試樣品處，而由一電磁感測器例如一連接於一計數器的電子觸發開關，或一電子計數反應裝置例如一具有一內建計數器的感測器所構成。