[发明专利]用于膜的撕裂分析的设备

说明书

本文描述了一种用于进行撕裂测试的系统和方法。该系统可以包括配置为保持膜样本的第一部分的固定夹紧站和联接到致动器的可移动夹具，该可移动夹具可以配置为保持膜样本的第二部分。可移动夹具可以配置为在远离固定夹紧站的方向上移动，以撕裂膜样本。该系统可以包括配置为在固定夹紧站和可移动夹具之间的位置处切割膜样本的纵切机刀片。该系统可以包括联接到固定夹紧站和可移动夹具中的一个的测压元件。测压元件可以配置为测量与膜样本的撕裂相关联的力。致动器可以配置为沿着轨迹操纵可移动夹具。

技术领域

本发明涉及一种用于材料膜或薄片的撕裂分析的设备。

背景技术

表征材料的物理性质有助于分析和改进材料生产中采用的化学配方，也有助于分析和改进材料的制造过程。表征物理特性也可以帮助消费者确定适合他们特定使用情况的最佳产品，以及帮助研究人员为特定应用开发新的解决方案。

材料的一个有用的物理特性是确定材料的撕裂强度。撕裂测试提供了对材料抗撕裂能力的洞察。例如，撕裂测试可以用于确定薄膜的撕裂特性，因为薄膜通常用于包装应用。撕裂测试也可以用于确定聚合物样品(如粘合剂、板材、地毯纤维、非织造纤维等)以及非聚合物样品(如纸、布、箔等)的撕裂性能。材料对于预期目的的适用性可能取决于材料承受撕裂或屈服于撕裂的能力。在这种情况下，材料的化学和物理特性会影响材料的抗撕裂性。撕裂测试通常涉及在一片膜上进行切割，然后沿着切口撕裂膜。测量和分析使撕裂扩展所需的力，以确定材料的抗撕裂性。美国测试和材料学会(ASTM)有一套在世界范围内广泛使用的用于表征材料的标准。撕裂测试是在塑料行业中经常进行的一种流行的测试。目前，撕裂测试使用两种方法进行：Elmendorf测试和Trouser测试。在这两种方法中，预切割样本，并且撕裂从预切割的狭缝扩展。测试测量了使撕裂扩展穿过样本所需的平均力。

在Elmendorf测试中，用户将样本放在撕裂测试仪上，一边用摆锤固定，并且另一边用固定构件固定。将样本预切割成具有一个狭缝，以开始撕裂。使用者松开摆锤，并且在重力的作用下，摆锤摆动通过一个弧形，将样本从预切割的狭缝撕裂。摆锤造成的能量损失由刻度尺上的指针来表示，该刻度尺与撕裂膜所需的平均力相关。Elmendorf测试是一种手动测试，基于摆锤中储存的势能(即测试基于摆锤的重量)；没有机动装备用于产生运动。Elmendorf测试建议，待测量的膜的撕裂强度应该在摆锤的重量的20％至80％内。因此，摆锤的重量必须基于待测试的膜的强度来改变。这通常包括改变摆锤上的重量(如盘重)。

Trouser测试是一种不常用的评估样本抗撕裂性的方法。在Trouser测试中，将样本预切割成具有特定尺寸的狭缝，形成由该狭缝分开的两条腿。该测试器包含夹紧样本的第一腿的固定夹持器和夹紧样本的第二腿的可移动夹持器。为了开始测试，一个机构移动可移动夹持器，以沿预切割的狭缝在水平方向上以均匀的速度撕裂膜。通过计算测试返回的力与位移曲线下的面积来测量平均力。在Trouser测试中，撕裂方向限于水平方向。附加地，在Elmendorf测试和Trouser测试中，要求人类操作员准备样品，并且在装备中装载和卸载膜，以及移除测试过的膜。

因此，仍然需要一种自动化仪器来进行撕裂测试，并且在撕裂薄片或膜的过程中分析力分布。

发明内容

已经确定，通过使用根据本公开的用于膜的撕裂分析的设备，撕裂分析过程是自动化的，并且从测试中收集的数据得到改善。

根据一个实施例，一种用于进行撕裂测试的系统可以包括：固定夹紧站，其配置为保持膜样本的第一部分；可移动夹具，其联接到致动器，该可移动夹具配置为保持膜样本的第二部分，其中该可移动夹具配置为在远离固定夹紧站的方向上移动以撕裂膜样本；纵切机刀片，其配置为在固定夹紧站和可移动夹具之间的位置处切割膜样本；以及测压元件，其联接到固定夹紧站或可移动夹具中的一个的测压元件，该测压元件配置为测量与膜样本的撕裂相关联的力。致动器可以配置为沿着轨迹操纵可移动夹具。