用于测试胶带密封强度的测试装置和方法与流程

本申请要求2014年5月27日提交的美国临时申请No.62/003,122的权益，在此将该美国临时申请通过援引的方式整体并入。

技术领域

本公开总体上涉及用于测试胶带对基底的密封强度的装置和方法，更具体地涉及用于测试护套胶带对用于建筑结构的护套产品例如房屋包装物的密封强度的装置和方法。

背景技术：

护套胶带(sheathing tape)广泛用于建筑工业中，以将住宅包装物的片材固定在一起、密封泡沫绝缘层中的接头、修复包括蒸汽阻挡层的建筑材料中的撕裂和撕破、提高结构的能量效率以及用于其它类似目的。如果护套胶带例如沿着房屋或其他结构的外壁上的房屋包装物的缝线失效，则水和空气可能穿透由房屋包装物形成的屏障并到达墙壁，从而造成源自模具、木头腐烂的显著的损坏风险和其它与水分相关的问题以及能量损失。

鉴于可以用作护套胶带的基底的房屋包装物和其他建筑材料的种类并且每一种材料都具有其自身的独特物理特性，给定护套胶带的性能(即粘附强度)可以根据护套胶带要粘附至的特定基底而变化。为此，期望具有一种用于在受控的设定中测试各种胶带-基底组合的密封强度的装置和方法。

技术实现要素：

在本公开的一个方面，一种用于测试胶带对基底的粘附密封强度的测试装置包括：限定腔室的本体，该腔室具有与腔室流体连通的第一端口；平台，平台密封地附接到所述腔室并具有穿过平台的细长开口或多个开口作为所述腔室的第二端口；以及可移除地安装到所述平台的框架。框架限定了围绕第二端口的周边，并且当框架安装到平台时，框架利用不透流体的密封件将下方的测试基底抵靠着平台紧固。

在前述实施方式的另一方面，测试装置包括联接至第一端口的调节器，用于将气体引入腔室中。在另一方面，测试装置包括将框架可移除地安装到平台的一个或多个紧固件。在另一个实施方式中，测试装置包括与腔室流体连通的压力计。在另一个实施方式中，测试装置包括与腔室流体连通的气体流量计。

在前述实施方式的另一方面，平台包括密封件，该密封件定位成在框架安装到平台时建立与测试基底的不透流体的密封。在另一方面，限定腔室的主体与框架相反地位于平台的下方，并且第一端口用作流体的入口。在另一方面，限定腔室的主体安装到框架的与其安置在平台上的下表面相反的上表面，并且第一端口用作流体的出口。在前述实施方式的另一方面，测试装置包括第二主体，第二主体密封地安装到框架的与安置在平台上的下表面相反的上表面，从而限定上部腔室；其中上部腔室包括第三端口。在前面几个实施方式的另一方面，腔室和/或上部腔室包括压力传感器。

在本公开的另一方面，一种用于测试胶带对基底的粘附密封强度的方法包括提供胶带测试装置，该胶带测试装置包括：限定腔室的本体，所述腔室具有与所述腔室流体连通的第一端口；平台，所述平台密封地附接到所述腔室并具有穿过所述平台的细长开口或多个开口作为所述腔室的第二端口；以及可移除地安装到所述平台的框架，其中所述框架限定了围绕所述第二端口的周边，并且当所述框架安装到所述平台时，所述框架利用不透流体的密封件将下方的测试基底固定在所述平台上。该方法还包括：提供测试基底，所述测试基底具有穿过其中的开口，所述测试基底的开口在覆盖所述平台中的细长开口或多个开口的位置处大致匹配所述平台中的细长开口或多个开口以及粘附到所述测试基底的一段粘附胶带，以限定测试密封件；将所述测试基底固定在所述框架与所述胶带测试装置的所述平台之间；允许流体使用所述第一端口流入或流出所述测试装置的所述腔室；以及监测所述测试密封件。

在前述实施方式的另一方面，该方法还包括沿着所述一段粘附胶带的边缘向测试基底应用故障检测剂。故障检测剂可以包括染料、洗涤剂、一片材料或多片材料中的一种或多种。在另一个实施方式中，允许流体流入腔室包括选择目标压力并添加流体直到达到目标压力。在另一个实施方式中，允许流体流入腔室包括选择第一目标压力和第二目标压力，并且添加流体直到达到第一目标压力，并且此后以增量的方式增加进入腔室的流体的流量，直到达到第二目标压力。在另一个实施方式中，允许流体流入腔室包括逐渐地、连续地增加进入腔室的流体的流量，直到测试密封件发生故障，并且记录压力值。

在所述方法的先前实施方式的另一方面中，监测所述测试密封件包括由用户视觉观察一个或多个故障点，所述故障点可作为所述测试基底与一段粘附胶带之间的气泡或流体从腔室的泄漏而被检测到。在所公开的方法的另一方面，测试基底是房屋包装物，并且胶带是护套胶带。在所公开的方法的另一方面，该方法还包括在目标压力下保持恒定的流体流量一段选定的时长。

通过结合附图考虑以下详细描述，本发明的上述和其它特征、其性质和各种优点将更加明显。

附图说明

图1是本文公开的测试装置处于打开位置时的前视透视图。

图2是图1的测试装置处于关闭位置时的局部立体图。

图3是横向于图1的测试装置的纵向轴线的横截面图。

图4-图7是示出用于制备与图1的测试装置一起使用的测试件的过程的一部分的透视图。

图8是图1的测试装置的替代实施方式的前视透视图，其具有限定室的出口的多个开口。

图9是本文公开的测试装置的另一实施方式的横向于纵向轴线的横截面图。

具体实施方式

以下详细描述将说明本发明的一般原理，其示例在附图中另外示出。在附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。

本文使用的“流体”是指任何液体、悬浮液、胶体、气体、等离子体或其组合。

参照图1至图3，用于测试测试样品102(图2)的测试装置100包括具有以下部件的基座110：限定腔室112的主体111；平台114；多个腿115；以及多个可释放的紧固件132。测试装置100还包括通过所述多个可释放的紧固件132可释放地安装到基座110的平台114的框架120(或盖)，以将测试样品102固定在平台114上。腿115支撑基座110，并且可以联接到平台114的下侧、联接到主体111或联接到基座110的另一部分。基座110还可以具有壳体(未示出)，壳体围绕基座110。在图1中，测试装置100处于打开位置，设定为接收测试样品。

再次参照图1和图3，主体111大致定位在平台114的下方，并且主体111与平台114之间的界面被密封，以防止处于压力下的流体在主体111与平台114之间穿过并且从腔室112逸出。限定在主体111的内部中的腔室112包括与腔室112流体连通的入口118(或取决于测试装置如何操作，包括出口118)。入口118允许诸如空气之类的流体通过入口118并进入腔室112。测试装置还可以包括各种监测和/或控制装置，如图1所示。这些监测/控制装置可以包括但不限于：调节器122，其可以用于控制通过入口118的流体流量；可用于监测流体流量或测量引入腔室112的流体量的计量器124；用于监测和/或记录腔室112内的流体压力的压力计126；以及定时器(未示出)。监测/控制装置可以可移除地或不可移除地联接到基部110。除了入口118和平台114中的开口116之外，腔室112还可以具有任何数量的入口和出口，以容纳诸如调节器122、计量器124，压力计126和/或与室112流体连通的其它特征。然而，除了入口118和开口116之外的每个入口和出口都是可关闭的、可密封的或能够以其他方式配置成使得腔室112和所有相关联的部件建立起封闭的、不透流体的系统(除入口118和开口116外)，从而限定从入口118进入腔室112并通过平台114中的开口116流出的流体流动路径。

参照图1，平台114是大致平坦的表面，并且可以定位在基部110的上侧。平台114还可以沿着基部110的任何侧部定位。平台114可以包括大致沿着平台114的周边定位的密封件或垫圈128。当测试装置100处于关闭位置时，测试样品102定位在平台114和框架120之间，并且测试样品102的周边在密封件128与框架120之间被压缩，使得密封件128限定了平台114与测试样品102之间的主密封表面。当测试装置100处于关闭位置时，密封件128建立起平台114与测试样品102之间的不透流体的密封部144。密封件128可以与平台114和/或基座110成一体，或者密封件128可以附接到平台114和/或基座110。框架120还可以包括围绕框架120的周边定位的补充性的密封件或垫圈130。当测试装置处于闭合位置时，补充性的密封件130可以与测试样品102的背向平台114的一侧形成不透流体的密封。平台114(和相应的框架120)可以是大体矩形的形状，或者可以具有任何其他方便的形状，例如正方形、圆形、椭圆形、多边形或其他形状，只要测试样品102可以固定在测试装置100内即可。当测试装置100闭合时，平台114的外周边可以与或可以不与框架120的外周边大体一致。例如，平台114的外周边可以进一步从框架120的外周边沿一个或所有方向延伸，而不影响测试装置100的功能性。

仍然参照图1，平台116具有开口116，开口116延伸穿过平台114并形成腔室112的第二开口。开口116定位在平台114的由密封件128完全限界的区域内。如图1和图3所示，开口116限定腔室112的出口，使得经由入口118引入腔室112的加压流体(例如空气)可经由开口116逸出或流出腔室112。开口116可以是跨平台114的很长一段部分(例如平台114的长度的至少约25％、至少约50％或至少约75％)延伸的细长开口，例如窄狭缝。开口116的长度可以取决于平台的长度，并且可以是小于平台长度的任何长度，但是不应该延伸到密封件128或延伸到密封件128下方。在一些实施方式中，开口116是大约12英寸长并且居中地位于平台114上，其中平台114具有约18英寸的长度和约6英寸的宽度。根据平台114的尺寸，开口116可以更短或更长。开口116不是必须在平台114中居中，但为了确保适当的密封，开口116不应延伸到密封件128或延伸到密封件128下方(图1)。开口116可以具有比开口116的长度小得多的宽度。开口116的宽度可以是大约1/64英寸到大约1/2英寸(0.08cm到1.27cm)。在一些实施方式中，开口116的宽度可以大于1/2英寸(1.27cm)。在一些实施方式中，开口116的宽度可以是大约1/8英寸(0.32cm)。基部110和腔室112可以采用各种形状或形式中的任一种以限定上述平台114和开口116。

开口116在图1中示出为细长开口，但不限于此。如图8所示，“开口116”可以是以大致直线布置的多个开口156，或者可以是以选定图案(未示出)布置的多个开口。多个开口156可以是多个槽或孔。

往回参照图1至图3，测试装置100的框架120可移除地安装到平台114并且构造成将测试基底104(图2)固定于框架120与平台114之间、开口116上方，以在测试样品102与壳体110的平台114之间建立不透流体/气密的密封部144。框架120在框架120的中心部分中限定窗口142。窗口142在测试过程期间提供对测试样品102的观察。窗口142可以是敞开的或空的，并且可以具有小于平台114的尺寸和形状的形状和尺寸，使得窗口142不干扰在测试样品102与平台114之间形成密封。窗口142还可以具有透明的护罩或盖(未示出)。框架120被夹在平台114上，其中测试样品102设置在或夹在框架120与平台114之间。因此，框架120向测试样品102施加压力，以抵靠平台114、特别是抵靠如前所述的基部的密封件128形成不透流体的密封，同时通过窗口142提供测试样品102的无障碍观察。这有助于在测试期间视觉观察测试样品102。如前所述，框架120还可以包括在框架120的面向平台114的一侧上围绕框架120的周边定位的补充密封件130。补充密封件130可以有助于在装置100与测试样品102之间形成不透流体的密封。

参照图1至图2，测试装置100包括一个或多个可释放的紧固件132；当测试装置处于闭合位置时，紧固件132将框架120固定到平台114上。紧固件132向抵靠平台114安置的框架120施加压力，以加强和/或建立平台114与测试样品102之间的不透流体的密封/气密的密封。在所描绘的实施方式中，紧固件是夹具，但是紧固件132可以采取任何其他方便的形式，包括但不限于螺钉特征、系杆，磁性闭合件等。紧固件132可以定位在框架120、平台114、基座110的其它部分是，或这些位置的组合上。紧固件132可以牢固地联接到基座110或联接到一个或多个支架上，其中所述一个或多个支架联接至基座110。紧固件132可以包括具有手柄134和附接到基座110的锁136的夹具、以及附接到框架120的接收部分138。接收部分138可以具有被配置为接收锁136的形状，例如钩形。为了将测试装置100固定在闭合位置，每个锁136被接收在相关联的接收部分138中，并且相应的手柄134被降低到锁定位置，以将锁136固定在钩状接收部分138内。

现在参考图2，测试装置100示出为处于闭合位置，其中测试样品102固定在测试装置100中。测试样品102包括形状与平台的形状大体上一致的测试基底104和测试基底104中的狭缝206、以及粘附胶带108的条，粘附胶带108粘附到测试基底104以覆盖狭缝206，从而密封狭缝206并形成测试密封件150。在操作中，测试装置100在其中接纳测试样品102，如图2所示。测试样品102可以被定位成使得基底104侧面向平台114，并且粘附胶带108的条向外背向平台114。在一些实施方式中，测试样品102可以被定位成使得粘附胶带108的条基本上覆盖平台114中的开口116。通过由框架120和紧固件132对平台114施加压力，使测试样品102相对于平台114建立了不透流体的密封(图1)。进入测试装置100的流体流被用于沿着测试基底104的狭缝206(在其与粘附胶带108的条相反的一侧)对测试样品102施加流体压力，从而测试粘附胶带108与测试基底104之间的密封件150在密封强度。密封强度是指测试密封件150承受流体的施加的力/压力并防止流体在胶带108与基底104之间泄漏的能力。

尽管流入测试装置100并进入腔室112的流体可以经由平台114的开口116自由地逸出腔室112，但是测试样品102与平台114之间的不透流体的密封件144防止流动超出由平台114和测试样品102的底表面限定和限界的空间。因此，只要测试密封件150保持就位，则测试样品102防止流体从腔室112流出。因此，当流体通过腔室112的入口118流入系统时，在腔室112内积聚起压力，所述压力可以例如用压力计126监测。来自腔室112内的流体量的压力对测试样品102的底侧施加力，从而沿着测试基底104的开口106对测试密封件150施加应力。通过设计，测试密封件150弱于不透流体/气密的密封件144，使得粘附胶带108与测试基底104之间的粘合剂失效可以被观察和量化。

测试装置100可以与各种测试基底组合以用于测试各种粘附胶带，从而有助于在多种胶带-基底组合进行可重复的“苹果对苹果式(同类比较)”密封强度比较。测试装置、粘附胶带和基底可以在各种环境中即温度、湿度和紫外光暴露的组合下进行测试。

在准备使用测试装置100测试测试样品102时，必须准备测试样品102。参考图2，测试样品102包括选择用于测试的测试基底104和粘附胶带108。测试基底104可以是任何片状材料，例如房屋包装物、纸、塑料、金属箔、木材、聚合物或其它合适的材料。粘附胶带108可以是任何粘附胶带，包括护套胶带、管道胶带、遮蔽胶带、电气胶带或任何其他压敏的或其它的胶带，这些胶带将粘附到测试基底104以建立测试样品102的测试密封件150。为了避免测试中的复杂性，测试基底104和粘附胶带108应当选择为使得基底104和胶带108的未破损部分各自能够容纳和抵抗在测试期间施加的流体力。例如，测试基底104和胶带108不应该包含孔或其它容易促进加压流体穿过其中传输的缺陷。

现在参照图4至图6，用于制备测试样品的过程200如下：选择测试基底104；将测试基底104减小到具有匹配测试装置100的平台114的适当尺寸的测试件201，这可以包括提供用于从测试基底切割测试件201的模板210，如图4所示；将测试件201放置在平台114上，保持或夹持到没有图1中所示的框架120的平台；以及通过将刀片216插入平台中的开口116(图1)中来切割测试件201，如图5所示，并且使刀片移动开口116的长度，如图6所示，从而在测试件201中形成狭缝206。在过程200中，狭缝206的尺寸和形状与平台114的开口116大致相似，使得其符合开口116的尺寸和形状。如果开口116是多个开口或孔，如图8所示，则该步骤可以根据需要重复多次，并根据需要进行修改，以使测试件中的开口与所述多个开口或孔匹配，或者具有一旦测试件通过框架固定到平台114便与所述多个开口对准的形状。在一个实施方式中，可以提供与平台114中的所述多个开口或孔的构型相匹配的模具，并且该方法包括将模具压靠在测试件上以在其中形成多个开口。

模板210通常匹配测试装置100的平台114的形状和尺寸，并且包括敞开的窗口212，窗口212比待测试的粘附胶带的宽度宽并且比平台中的开口116的长度长。窗口212用于将测试区域214跟踪到测试件201上。测试区域214帮助用户将粘附胶带适当地放置到测试件201上，如下面将解释的。

因此，一旦测试样品104完成，狭缝206(或多个开口)便能够定位在测试装置100上，其中狭缝106(或多个开口)与平台114中的开口116的位置(或多个开口156，见图8)大致对齐并匹配。在另一个实施方式中，代替狭缝206，测试基底可以具有适于匹配平台中的开口的开口，例如以线条或其它图案化或随机的排列布置在测试区域内的一系列孔。

测试件201此时准备好接收粘附到测试区域214的粘附胶带108的条。在图7中，用户通过将粘附胶带108小心地定位在测试区域214内而将粘附胶带108的条粘附到测试件201上。胶带108被施加在单层中以覆盖狭缝206，从而确保测试基底104材料保持平直和展开/未弯曲。如果粘附胶带108包含压敏粘合剂，则应当对胶带108施加统一的压力，以确保胶带108和测试基底104之间的完全和统一的粘合。粘附胶带108的条的长度通常可以比狭缝206的长度长，使得粘附胶带108的条完全覆盖狭缝206。在一个实施方式中，粘附胶带108的尺寸设定为使其延伸超过狭缝206的两端至少约一英寸。为了在测试密封强度时的一致性，该过程应包括对将粘附胶带108粘附到测试基底104的压力的施加标准，例如但不限于PSTC 101准则。通过遵循PSTC 101准则，该过程包括将一磅的辊碾过粘附胶带的长度。另外，可以采用其它装置例如橡胶滚轴、小部件、扩展器等将胶带粘附到测试件。在一个实施方式中，橡胶滚轴与固定在其上的一磅重量保持在45度角，并且沿着粘附胶带的长度移动一次或多次。在将粘附胶带108应用到具有狭缝206的测试件201之后，该组合称为测试样品102。

测试装置100的测试测试样品102的密封强度的操作包括：在框架120从平台114移除的情况下，将测试样品102放置在平台114上，其中狭缝206与平台114中的开口116基本对齐。测试样品102被定位在平台上，其中胶带侧向上背向平台114，如图2所示。降低框架120以将测试样品102夹在框架120和平台114之间，并且将紧固件132移动到其闭合位置以将框架120保持就位，从而将测试装置100固定在闭合位置。不透流体或气密的密封件144——其对于用于测试过程的流体是合适的——因此建立在测试样品102和平台114之间。这种不透流体/气密的密封件144的强度应当大于测试密封件150的预期强度，使得在向系统施加压力时，测试密封件150将在密封件144之前失效。

随着测试样品102被定位并固定在测试装置100中，测试密封件150的测试可以开始。允许流体通过入口118通常以受控的方式流入腔室112。在一个实施方式中，可以使用泵来提供空气流，并且流率可以由调节器122控制并且由空气流量计124监测。在另一个实施方式中，可以使用除空气之外的流体，例如氮气、二氧化碳或水。

测试样品102与平台114之间的不透流体/气密的密封件144防止流体流动超过由平台114和测试样品102的底表面限定和限界的空间。随着流体通过腔室112的入口118流入系统，在腔室112内积聚起压力，该压力可以例如用压力计126监测。来自腔室112内的流体量的压力向测试样品102的下侧施加力，从而沿着测试基底104的开口106对测试密封件150施加应力。通过设计，测试密封件150比不透流体/气密的密封件144弱，使得可以观察和量化粘附胶带108与测试衬底104之间的粘合剂失效。

在测试过程期间，监测测试样品102沿着测试密封件150的故障点的发生和/或测试密封件150的重大故障。“故障点”被定义为：1)测试基底104与粘附胶带108的长度之间的空气(或其它可应用的流体)的气泡，或2)测试密封件150中的泄漏，其允许空气(或其它可应用的流体)从测试基底104与粘附胶带108的长度之间流出。“重大故障”被定义为发生在：1)腔室112内的压力显著下降时，或2)通过入口118的流体流量的增加不导致腔室112内的压力增加时。可以在建立特定压力的气流的预定持续时间完成时、在其一部分期间或者连续地通过一些或全部测试过程来监测测试样品102的故障点和/或重大故障。

往回参照图2和图3，用肉眼难以检测到故障点。因此，在将流体应用到腔室112中之前，可以将故障检测剂146应用到测试样品102，例如使用滴管(ED)来应用，以使测试过程期间更容易看到或以其他方式检测到故障点。故障检测剂146可以是沿着测试密封件150的外周边148应用到测试基底104的视觉辅助，例如包含染料(例如孔雀石绿)的液体。故障检测剂146可以是洗涤剂或洗涤剂溶液，或者还包括诸如标准碗碟洗涤剂之类的洗涤剂，这种洗涤剂如果受到来自测试密封件150泄漏形式的故障点的空气流，则将容易形成气泡。在一个实施方式中，故障检测剂146是89％的水、1％的染料和10％的碗碟洗涤剂(按体积计)。

在另一个实施方式中，故障检测可以通过在测试密封件150的外周边148上放置一片材料或多片材料来实现，使得泄漏将使一片或多片材料移动、沙沙作响地移动或分散。为了防止一片或多片材料被环境条件错误地移动，如图3所示，测试装置100可以可选地包括抵靠框架120的外表面密封地安置的盖158，以限定第二腔室160。可以通过在其间包括密封构件159来增强密封。

在上述实施方式中，流体被引入图3的腔室112中，以向测试密封件150施加压力，但是测试装置不限于此。在另一个实施方式中，如图9所示，测试装置101’通过利用与上部腔室158流体连通的端口160从上部腔室158移除流体来操作，这在腔室158内产生较低的压力并且通过利用平台114中的开口116(或多个开口)向测试件施加压力而使更高的环境压力作用在测试密封件上。这里，腔室158存在于平台114上方，并且更具体地，安装到框架120的与坐落在平台114上的表面相反的表面。可选地，下部腔室112也可以存在并且引入附加装置以控制施加到测试密封件的压力，而不是施加到相对的腔室158的环境压力。存在上部腔室158和下部腔室112两者的优点是能够将压力传感器添加到腔室158、112中的一个或多个中，以检测指示测试密封件的故障的任何压力变化。

使用这些基本原理，测试装置100可以结合到多种测试协议中的任一种中，以测试给定的基底104-粘附胶带108组合的强度并且在各种类型的应力下相比较地评估各种组合的密封强度。在一个实施方式中，进入腔室112的空气流入速率可以连续地增加，直到检测到测试密封件150的重大故障，并且监测和记录实现重大故障所需的压力。在另一个实施方式中，测试装置100可以无限期地保持在预定的目标压力下(或者基于通过/失败而直到预定最大时间周期)，并且在重大故障和/的指定数量的故障点之前所经历的时长被监测和记录。

在另一个实施方式中，预先确定一系列以增量的方式增大的目标压力，并且流入腔室112的空气周期性地从一个目标压力增大到下一个目标压力，其中在每个目标压力下，压力保持恒定一段设定的时间区间，并且监测和记录在该压力下的故障点的数量。然后重复该过程，直到出现重大故障。合适的预定目标压力包括例如约0.10psi、0.25psi、0.50psi、0.75psi、1.0psi、1.5psi、2.0psi、3.0psi和4.0psi。用于保持给定压力的合适时间区间包括例如约三十秒、约一分钟或约两分钟，或某个其它预定时间限制。

通过使用所公开的装置和方法，能够在商业应用之前定量且定性地评估特定的护套胶带-基底组合的有效性，以预测给定的胶带-基底组合对特定用途的适用性，从而减小护套胶带故障以及可归因于这种故障的问题发生的可能性。

在附图中示出并在上面描述的本发明的实施方式是可以在所附权利要求的范围内实现的众多实施方式的示例。能够想到的是，通过利用所公开的方法的优点，可以建立用于测试胶带的密封强度的测试装置和方法的众多其他构型。然而，从以上内容公布的专利的范围将仅由所附权利要求的范围限制。