压敏胶粘制品残胶等级试验方法与流程

文档序号:12357714阅读:1093来源:国知局
压敏胶粘制品残胶等级试验方法与流程

本发明涉及检测方法技术领域,具体涉及压敏胶粘制品残胶等级试验方法,通过该方法确定压敏胶残胶的等级,从而确定压敏胶制品本身的黏基质量和压敏胶制品与被贴物之间的黏合质量以及该制品的应用范围。



背景技术:

压敏胶粘制品的粘合特性是由构成它的主要材料--压敏胶粘剂的粘合特性所决定。压敏胶粘制品在使用时只要将它的压敏胶粘剂层与干净的被粘表面接触,施加一定的压力,就会使压敏胶粘剂润湿被粘表面并把被贴物粘牢,即形成实用的胶接接头(或称胶接界面),并具有一定的胶接强度。正是由于压敏胶粘剂特殊的粘弹特性,才使它在适当的外力作用下产生粘性流动,从而实现与被贴物的紧密接触。但仅有这种紧密接触还不足以产生足够的粘合力,压敏胶粘剂还必须对被贴物表面有很好的润湿性能,使它与被贴物表面达到分子接近5×10-10m 以内的程度,产生分子之间的相互作用,这样才能具有足够的界面粘合力。目前,粘结材料技术领域中,对压敏胶粘剂及其压敏胶粘带的粘合性能还从液体对固体表面的润湿的角度加以分析。其中,润湿(Wetting)就是液体接触固体表面时达到分子接近的过程。液体对固体表面润湿作用的大小主要取决于液体-固体分子和液体-液体分子间吸引力的大小。当液体-固体之间分子吸引力大于液体本身分子间吸引力时,便产生润湿现象,反之则不能润湿。除此以外,本领域还通过对压敏胶粘剂本身的粘弹性质以及对被贴物表面的润湿性质来描述压敏胶粘制品对外压力敏感的粘合特性,从而形成了国际上普遍使用的剥离强度试验方法(GB/T2792-2014)、持粘性测试方法(GB/T4851-2014)。由于压敏胶粘制品在日常生活的应用十分广泛,如耐用产品电脑的(尤其是手提电脑)标签、空调室内机和电器产品的电磁炉需去除的可移除压敏胶标签、压力锅、电饭煲、电磁炉、微波炉等电器产品标签,几乎是有产品就有压敏胶标签,它传递着产品和制造商的信息。这些压敏胶标签随着产品进入了千家万户,当消费者启用产品时,或因产品需要清洗清洁时、或因经久时日的产品标签陈旧破损等情况,多数标签需要去除。当去除压敏胶标签之后,产品(标签的被贴物)残留有胶粘剂是消费者所无法接受的,尤其是应用于电器产品的压敏胶粘剂,因其具备耐温性能而使用了溶剂型胶粘剂,虽然溶剂型胶粘剂可以采用溶剂(如甲苯、乙酸乙酯等)去除,但是溶剂对于电器产品表面的伤害却不容忽视。

随着材料科学的发展和人们生活的提高,产品及其包装形式是多种多样,如多张湿纸巾的包装袋、婴幼儿卫生用品的包装袋、妇女卫生巾的包装袋、厨房里使用的除油污湿巾包装袋等等,其包装袋上面均贴有一张密封的可反复多次撕贴的压敏胶封口贴,这种压敏胶封口贴是否合格是以不得残留胶粘剂于被贴物上来评价的,然而目前并没有压敏胶封口贴残胶等级的试验方法。

现今,节约能源己成为国际性共识,可循环利用、可持续发展、绿色环保己成为各国的战略目标。随着工业自动化程度的深入,对于如饮料包装的塑料容器、桶装水容器、啤酒包装的玻璃容器等,其包装容器循环利用是战略目标的实现和制造商的期望。循环利用的容器必须去除旧的压敏胶标签,重新贴上新的标签。而去除旧标签就必须要求不残留胶粘剂于被贴物上;尤其是溶剂型的压敏胶粘剂,难以用水或苛性钠消毒水洗涤去除的胶粘剂。因此,对压敏胶制品残胶等级的试验和评价,更具有其实质意义。而对于应用于服装、袜子、鞋帽上的压敏胶标签,应用于家具、办公桌椅、汽车车身贴、汽车饰品上的压敏胶标签等等,不残留胶粘剂于被贴物上是消费者所期望的。

然而,纵观国际和中国现有技术,对于压敏胶粘制品粘贴于被贴物上经在合同规定的时间内或者消费者期望的时间内,或者至少一年及更长时间,当撕开或撤换或废弃标签时,不残留胶粘剂于被贴物上的试验方法或者试验标准目前还是本领域的空白点。



技术实现要素:

为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种压敏胶粘制品残胶等级试验方法,通过该试验方法确定压敏胶残胶的等级,从而确定压敏胶粘剂本身的黏基质量和压敏胶制品与被贴物之间的黏合质量以及该制品的应用范围。

为解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:

压敏胶粘制品残胶等级试验方法,该试验方法包括以下步骤:

1)试验板的选择:以金属板、金属片、塑料板、塑料片中的一种作为试验板;

2)设定试验板参数:试验板的表面张力为32-50mN/m;试验板的尺寸≥150mm×35mm;试验板的厚度为≥50μm;

3)制作组合件:将待测试的压敏胶试件粘贴于上述试验板上形成组合件;

4)组合件处理:将上述组合件分别在高于30℃、湿度大于60%的恒温恒湿箱或温度低于-30℃的恒温恒湿箱中放置、或在高于30℃、湿度大于60%的恒温恒湿箱和温度低于-30℃的恒温恒湿箱中交替放置;

5)剥离实验:将经过步骤4)处理后的组合件中的试件从试验板上剥离。

作为进一步的方案,本发明所述的试验板为不锈钢板,该不锈钢板表面光亮,符合GB/T3280-2007规定的06cr19Ni10材质。

作为进一步的方案,本发明所述的试验板为表面光滑的塑料板或塑料片。

作为进一步的方案,本发明所述的试验板的表面张力通过涂布化学物质和/或电晕放电的方式进行调节。

作为进一步的方案,本发明所述的步骤3)中将待测试的压敏胶试件粘贴于试验板的过程如下:采用表面包覆有橡胶的圆柱形的钢质压辊,通过手动或机动的方式进行粘贴,粘贴的质量以压敏胶试件粘贴后没有气泡和虚贴现象为合格;其中钢质压辊的直径为60-200mm,宽度为45-500mm,表面没有凹凸偏差。

作为进一步的方案,本发明所述的压敏胶试件为长条形,粘贴的过程中将压敏胶试件的粘胶面对折粘贴成10-30mm长的折叠端,将远离折叠端的压敏胶试件的另一端粘贴在试验板的一端使压敏胶试件自然地置于试验板的上方,然后用手动或机械方式将压敏胶试件粘贴在试验板上。

作为进一步的方案,本发明所述的长条形的压敏胶试件的尺寸为:宽35mm,长125mm。

作为进一步的方案,本发明所述的步骤4)组合件的处理过程中,放置于66℃,相对湿度80%的恒湿恒温箱内,并分别以放置24h、48h、72h、96h作为时间梯度;然后将组合件放置于-30℃的恒湿恒温箱内,分别以放置24h、48h、72h、96h作为时间梯度。

作为进一步的方案,本发明所述的步骤5)剥离中,剥离的速度控制为5-50mm/s,剥离角度大于90°。优选的所述剥离角度为100°至150°

作为进一步的方案,本发明所述的所述试验板的表面张力分别以32mN/m、34mN/m、36mN/m、38mN/m、40mN/m、42mN/m、44mN/m、46mN/m、48mN/m、50mN/m作为压敏胶粘制品残胶等级。

作为进一步的方案,本发明所述的试验板的残胶试验等级,用一系列表面张力试验板,且其参数逐渐增加的方式进行试验,直至试件恰好不残留胶粘剂于试验板上,该试验板的表面张力等级即为该试样的不残胶等级。

相比现有技术,本发明的有益效果在于:

1.本发明所述的压敏胶粘制品残胶等级试验方法通过设定试验板的表面张力来试验和评估未知的压敏胶制品的黏基力;同时,通过设定试验板的表面张力来试验和评估未知的压敏胶制品的内聚力;以黏基力和内聚力,推导出压敏胶粘制品的残胶等级;

2.本发明所述的压敏胶粘制品残胶等级试验方法通过压敏胶粘制品的残胶等级,可以确认压敏胶粘制品本身的黏基能力和与被贴物的粘合质量,并确定此类压敏胶粘制品是否适用于与试验板表面张力相同(或相近)的被贴物上;可以预判和确认该制品和被贴物在未来的常温环境下,包括半年、一年、一年半、二年的时期内的残胶等级;或者预判和确认该制品和被贴物在未来的-30℃环境下,包括半年、一年、一年半、二年的时期内的残胶等级;或者预判和确认该制品和被贴物在未来的25℃至-30℃循环交替的环境下,包括半年、一年、一年半、二年的时期内的残胶等级;

3.本发明所述的压敏胶粘制品残胶等级试验方法所述的等级是以试验板的表面张力mN/m(dyne)的变量方式来表述。用一系列表面张力试验板,且其参数逐渐增加的方式进行试验,直至恰好不残留胶粘剂于试验板上,该试验板的表面张力等级即为该试样的不残胶等级;该试验方法规范、可复制,直观、简洁、明晰;

4.本发明所述的压敏胶粘制品残胶等级试验方法填补了目前压敏胶粘制品的残胶等级测试的空白。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为剥离速度与待测的试件的剥离强度曲线图;

图2为压敏胶试件在外力作用下从试验板上剥离的示意图;

其中各附图标记为:1、基材;2、压敏胶层;3、试验板。

具体实施方式

本发明所述的压敏胶粘制品残胶等级试验方法,该试验方法包括以下步骤:

1)试验板的选择:以金属板、金属片、塑料板、塑料片中的一种作为试验板;

2)设定试验板参数:试验板的表面张力为32-50mN/m;试验板的尺寸≥150mm×35mm;试验板的厚度为≥50μm;

3)制作组合件:将待测试的压敏胶试件粘贴于上述试验板上形成组合件;

4)组合件处理:将上述组合件分别在高于30℃、湿度大于60%的恒温恒湿箱放置;或温度低于-30℃的恒温恒湿箱中放置;或在高于30℃、湿度大于60%的恒温恒湿箱和温度低于-30℃的恒温恒湿箱中交替放置;

5)剥离实验:将经过步骤4)处理后的组合件中的试件从试验板上剥离。

为了进一步明白解释本发明,在此引用GB/T 14216-2008/ISO 8296:2003《塑料膜和片润湿张力的测定》中的内容:

3.用一系列表面张力逐渐增加的混合溶液涂覆于薄膜表面,直至混合溶液恰好使薄膜表面润湿,此时该混合液的表面张力就近似地作为试样的表面润湿张力;

7.2在灯光下观察混合液所形成的液体薄膜,并记录下液体薄膜从连续状态分散至小液滴的时间;如果液体薄膜持续的时间超过2s,则用更大表面张力的混合液在一个新的样品上重复试验,直至液体薄膜持续的时间接近2s;如果液体薄膜持续少于2s,则用更低表面张力的溶液来试验使之可以接近2s。

本发明“残胶”和“残留胶粘剂”是指残余或残留胶粘剂于被贴物上或者被粘物上。

本发明所涉及的“试验板”相当于压敏胶制品在实际应用中粘结的被贴物。在本发明中,试验板可以选自金属板/金属片,具体可以列举出来的例如抛光铜片、抛光铁片、抛光铝片、或者是符合GB/T3280-2007规定的06cr19Ni10材质的不锈钢板,也可以选择塑料薄膜、塑料片、塑料板材等中的一种,具体可以列举的塑料材质可以是表面张力为30-32mN/m的聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、三氟氯乙烯(CTFE)中的一种,或者是表面张力为34-36mN/m的SURLYN离子聚合物、乙缩醛、ABS、聚苯乙烯(PS)、塑化聚氯乙烯(PVCP)、聚丙烯酸酯、尼龙-12中的一种,或者是表面张力为38-40mN/m的聚氨基甲酸酯(PU)、尼龙-6、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯醇(PVA)、硬质聚氯乙烯(PVC-r)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、聚酰亚胺、聚偏二氯乙烯(PVDC)中的一种,或者是表面张力为42-44mN/m的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、Polyester聚酯中的一种,或者是表面张力为46-48mN/m的聚碳酸酯(PC)、聚苯醚(PP0)、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚醚砜(PES)等中的一种。

本发明中所涉及的“压敏胶制品”或“压敏胶试件”是指在基材上涂布压敏胶粘剂形成的制品(例如各种压敏胶标签、压敏胶封口贴、医药用创口贴、各类药用压敏胶、PU手术薄膜等);其中压敏胶粘剂几乎可以包括任何类型的压敏粘合剂,例如,丙烯酸类粘合剂、有机硅型粘合剂、橡胶型粘合剂、聚氨酯型粘合剂以及其他类型的粘合剂。压敏胶粘合剂组合物中可以包括诸多添加剂材料,例如增粘剂、抗氧化剂、稳定剂,进一步地,可以根据功能性需要,并且不影响粘合剂基本性质的功能性组合的组合物,如抗菌剂、抗炎剂、止痛剂、麻醉剂等等,均属于压敏胶制品和本发明所述的压敏胶试件的适用范围。

压敏胶制品,所述基材大致可分为纸类和膜类基材,而大多数纸类基材抗拉伸破坏能力较差,易撕烂或者变形;而膜类基材也有一定的抗拉伸局限性,在外力的作用下容易发生形变,因此,本发明所述的裁取压敏胶试件尺寸时,必须考虑其基材厚度、胶粘剂的剥离强度以及基材的抗拉伸强度;目前常用的压敏胶粘剂的粘性大多在3-25N/英寸左右。纸类基材的抗拉伸强度一般在5-45N/cm之间,如美纹纸胶带基材的抗拉伸强度在30N/cm-40N/cm左右;铝箔胶带基材的抗拉伸强度在25N/cm-40N/cm左右;而膜类基材的抗拉伸强度一般在15-55N/cm之间,如封箱胶带的BOPP薄膜本身抗拉伸强度在25-45N/cm左右;PE基材类的胶带抗拉伸强度一般在15N/cm-30N/cm。因此,综合一些常用的压敏胶制品的剥离强度和基材的拉伸强度,再结合现有技术压敏胶制品拉伸性能试验方法(GB 7753-1987)中,实验结果的拉伸强度公式σ=F/B(其中σ为拉伸强度,kN/m;F为压敏胶试件断裂过程的最大拉力,N;B为压敏胶试件初始宽度,mm)。因此,本发明将压敏胶黏制品的压敏胶试件裁取成长条形,并根据被测试的压敏胶黏制品的抗拉伸强度和剥离强度,在必要时可以对基材的厚度进行补强,在压敏胶试件的面材上方附加压敏胶黏带增加压敏胶试件的抗拉伸强度。本发明所述的压敏胶试件宽度为35mm;为了方便测试,在压敏胶试件长度方向将一端胶粘面对折粘贴成约12mm长的折叠层,并保证压敏胶试件与试验板的有效粘接长度在100-150mm,优选的方案是100-135mm,最优选的有效粘接长度是100mm,并且要求试验板的长度大于压敏胶试件。该折叠层可以粘贴成10mm,20mm,或者30-50mm,为方便测试而折叠,不影响本发明试验方法和试验效果。

在压敏胶制品中,压敏胶粘剂本身的粘弹性质以及对被贴物表面很好的润湿性质,才赋予压敏胶粘制品对外压力敏感的粘合特性。本发明在研究中发现,对于压敏胶制品的这种粘合特性和是否残留胶粘剂于被贴物上,通过基材黏胶面的表面张力、黏基力、实用粘合性能、内聚强度,尤其是,该压敏胶黏制品使用时所贴的被贴物的表面自由能等,需要加以定量地表征;要达到不残留胶粘剂于被贴物上,这些性能之间必须满足下列关系式:

SBT>K>A>C>SFT

其中:SBT表示基材的表面张力(substrate tension);K表示基材与压敏胶粘剂的黏基力;A压敏胶制品与被粘物之间的粘合力;C表示压敏胶制品胶层的内聚力;SFT表示被贴物的表面张力(surface tension)。

在上述关系式中,“黏基力K(keying)”具体是指胶粘剂与基材或胶粘剂与底涂剂及底涂剂与基材之间的黏合力。一个合格的压敏胶制品在进行剥离强度测试中发生完全的胶层与基材脱开的概率甚低,同时,黏基力是由胶粘剂与基材或胶粘剂与底涂剂及底涂剂与基材之间的黏合强度来表征,由此可见,基材或者涂覆于基材上面的底涂剂的表面自由能大小是决定压敏胶制品黏基力大小的重要条件。在现有技术中,对己形成为压敏胶制品,其黏基力大小无法用测试来表征,在本发明研究中发现,压敏胶制品的黏基力需要用基材(和/或底涂剂)的表面张力mN/m(dyne)来表征。不残留胶粘剂于被贴物上的产品,黏基力必须大于粘合力。

在本发明的研究中进一步发现,压敏胶制品的粘合力,即剥离强度的大小除了由胶粘剂本身设计的粘合力、内聚力、初粘力所决定之外,同时不可避免地,重要的因素是受被贴物(即本发明的具有额定表面张力的试验板的表面张力)的影响。同一张压敏胶粘制品,在具有50mN/m的试验板上进行剥离强度试验所得出的力是25N/英寸,而在具有32mN/m的试验板上进行剥离强度试验所得出的力是5N/英寸;由此可见,压敏胶制品的粘合力大小受诸多因素影响,尤其是受被贴物表面润湿张力的影响和制约;同时,压敏胶粘制品黏基力大小除了受基材(和/或底涂剂)的表面能的影响,同时不可避免地重要因素是受被贴物(即本发明的具有额定表面张力的试验板)的影响;被贴物的表面张力越大,相对的该黏基力越小,被贴物的表面张力越小,相对的该黏基力越大。在上述关系式中,粘合力(adhesion)A具体是指压敏胶粘制品对被贴物的黏合力,一般采用压敏胶黏带对标准试验板(GB/T2792-2014)的90°或180°剥离强度进行评价;因此,粘合力一般也称为剥离强度。由于剥离强度直接反映了胶粘带对被贴物粘合作用的大小,因此,它几乎是所有胶黏带都必须评价的指标;除了特殊用途之外,一般胶黏带的剥离强度就能反映胶黏带的粘合性能。

在本发明的研究中发现,当测试剥离强度时,如果发生胶层以拆层的形式向试验板转移或拉丝的现象,说明胶层的内聚强度差,残留胶粘剂于被粘物上的概率也大大提高;因此判定压敏胶制品的粘合强度大小的方法可以用标准的钢板进行剥离强度试验,但是,对于需要做残胶评估或预后判断,就需要将胶黏制品直接粘贴在被贴物上,模拟使用环境,然后以一定的速率和角度将压敏胶黏带剥离,考察将胶黏带剥离时的难易程度以及被贴物残留的胶粘剂多少和类型,来评价该制品的实用黏合力和残胶等级。

上述关系式中的内聚力C(cohesion)是指压敏胶制品胶层的内聚强度,也称内聚力。在现有技术中,压敏胶制品的内聚强度,被等同或接近于持久性或持粘性强度,通常以持粘性测试方法(GB/T4851-2014)予以表征。内聚力或内聚强度是压敏胶黏剂除黏合性能和初黏性能之外的又一重要力学性能,材料在受到外力作用时都会产生形变甚至破坏,所谓材料的内聚力,就是材料本身抵抗外力作用的能力。这种能力是由胶粘剂体系中的分子结构和分子量大小决定的,体系中分子间的交联越充分和越大的分子量,制品的胶层内聚能力越大,剪切蠕变保持力时间越长,但它对黏基力和被贴界面的润湿能力不一定越强,同时,黏合力也不一定越大;体系中分子间的交联概率越低和越小的分子量,制品的胶层内聚能力越小,剪切蠕变保持力时间越短,但它对黏基力和被贴界面的润湿能力不一定越弱,同时,黏合力也不一定越小,尤其是快速黏合力;这是因为内聚强度的评价是基于对胶层(黏弹体)内聚能力的评价。就如本发明先前所讨论,在实践中在进行剥离强度测试或进行持粘性试验时,发生胶层以拆层形式出现部分胶粘剂在试验板上、部分胶粘剂保留在基材上的胶层内聚破坏,这是因为试验板(即被贴物)的表面张力大于制品(或试样)的内聚力。由此可见,本发明所述的C>SFT的理论对于评价压敏胶粘制品及其残胶等级试验方法是有益的。

上述关系式中被贴物表面张力(surface tension)SFT:压敏胶制品在现实的应用领域是非常复杂的,尤其是被贴物的表面能是多种多样的,所以要评估和试验压敏胶制品在实际应用中是否残留胶黏剂于被贴物上,需要从实际应用中的被贴物的表面张力大小进行界定。本发明所述的试验板就是从实际应用中的被贴物(参见表1)的表面张力大小进行定额的表征。本发明为了更全面细化实际应用中被贴物表面能的多种多样,所以设置了32-50mN/m的试验板等级。本发明的试验方法通过上述公式加以验证,符合公式的要求。

表1:应用领域常用被贴物材料的表面张力

本发明所述的试验板,其厚度设定不仅要考虑试样对该试验板的剥离强度,还要考虑试验板本身的抗拉伸破坏能力,一般试验板的抗拉伸撕裂能力要选择大于被试样基材的抗拉伸撕裂能力;根据试样的剥离强度,来设定试验板的厚度,如试样的剥离强度大,试验板的厚度相应增厚,以适应因试样的快速剥离所需的抗撕裂能力,本发明所述试验板的厚度可选择50μm-5000μm;优选地100μm-800μm;或者选择厚度为200μm;对于剥离强度在6-8N/英寸的试样,最佳的厚度为125μm。

将试样粘贴于表面张力逐级增加的试验板形成组合件,经过①66℃和相对湿度80%的恒温恒湿试验机24h、或48h、或72h、或96h试验;或者②-30℃的低温试验机24h、或48h、或72h、或96h试验;或者③66℃和相对湿度80%的恒温恒湿和-30℃的低温的循环试验机24h、或48h、或72h、或96h试验;将组合件移出试验机放置于常温环境2小时,以5-50mm/s的速率剥离试件,目视观察试验板,如果试验板上没有胶粘剂残留,则用更高一级(如从32mN/m至34mN/m,以此类推)的试验板试验,直至试验板上残留有胶粘剂,此时试验板的低一级的表面张力读数为该试样的残胶等级。

本发明所述的试验板表面张力为32-50mN/m,是根据应用领域常用的表面张力系数设定,如果32mN/m试验板上残留有胶粘剂,即视为该试样残胶等级<32mN/m;如果50mN/m试验板上没有残留胶粘剂,即视为该试样残胶等级≥50mN/m;当然,随着行业纵深发展以及标准的细化,试验板表面张力可以继续细化,如30、28、26、24mN/m,和52、54、56、58mN/m等;

作为进一步的方案,本发明所述的试验板的残胶试验等级,用一系列表面张力参数逐级增加(或减少)的试验板进行试验,直至恰好不残留胶粘剂于试验板上,该试验板的表面张力参数即为该试样的不残胶等级。

如上述所讨论,本发明所述的压敏胶粘制品残胶等级的试验方法,可以确认压敏胶粘制品本身的黏基能力和与被贴物的粘合质量,并确定此类压敏胶粘制品是否适用于与试验板表面张力相同(或相近)的被贴物上。并且通过高温高湿、-30℃低温、和高温高湿与-30℃低温循环交替,三种模拟自然环境试验,可以预判和确认该制品和被贴物在未来的常温环境下,包括半年、一年、一年半、二年的时期内的残胶等级;或者预判和确认该制品和被贴物在未来的-30℃环境下,包括半年、一年、一年半、二年的时期内的残胶等级;或者预判和确认该制品和被贴物在未来的25℃至-30℃循环交替的环境下,包括半年、一年、一年半、二年的时期内的残胶等级;当然,对于模拟自然环境试验方法,还可以有各种各样的模拟方式,如盐雾试验、大气压试验、干燥环境试验、砂尘暴试验等等;

本发明所述的压敏胶黏制品残胶等级试验方法,通过先前讨论的组合件,模拟使用环境的老化试验之后进行剥离,剥离的速率控制为5-50mm/s,且是逐渐递增的方式。

本领域技术人员在做剥离强度测试时,可以发现剥离速度的变化不仅影响所测得的数值,而且还会引起剥离破坏类型的改变。在非常广泛的剥离速度变化中,低速剥离时,压敏胶粘剂主要表现为黏性流动的行为,胶层内聚力低于粘接界面的黏合力;随着剥离速度的增加,压敏胶的弹性成分增加,故所测得的剥离强度值迅速增大(图1曲线AB段),直至出现第一个极大值(图1曲线B点),B点以后,剥离速度开始超过压敏胶分子的松弛速度,因而在胶接界面上出现应力集中,使界面黏合力开始低于胶层的内聚力,并从胶层内聚破坏过渡到界面黏合破坏。随着界面应力集中的增加,剥离强度逐渐下降(图1曲线BC段),当全部转化为界面黏合破坏后,剥离强度出现稳定阶段,然后稍稍增加(图1曲线CD段),并出现第二个极大值(图1D点)。剥离速度继续增大,剥离强度逐渐下降。当剥离速度增大到E点后,出现有规律的颠簸并发出刺耳的声音,拉力试验机记录的剥离曲线图也出现有规律的上下振荡,破坏类型也出现界面黏合破坏和胶层内聚破坏有规律的交替变化。这就是所谓的“黏-滑”剥离(“stick-stip”peel)现象。剥离强度随剥离速度变化曲线上的两个过渡,即从胶层内聚破坏向界面黏合破坏的过渡(图1曲线BC段)以及从平隐的剥离阶段向“黏-滑”剥离阶段的过渡(图1曲线DE段),都是由压敏胶黏剂的黏弹性行为所决定的。本发明所述的AB段的所述的5mm/s速率,逐渐递增至所述的BC段的所述的30-40mm/s速率,速率继续递增至所述DE段的所述的50mm/s。本发明所述的剥离速率的逐渐递增是为了从低速率的胶层内聚破坏向粘接界面的黏合破坏,以及界面黏合破坏和胶层内聚破坏有规律的交替变化,从而求证试样的残胶等级。

本发明所述压敏胶黏制品残胶试验方法在剥离中,剥离的角度大于90°。压敏胶黏带及其制品在受到外力作用时都会产生形变甚至破坏,现有技术中以剪切和剥离的测试方法,都是对压敏胶制品重要的力学性能的评价。剪切的测试等同于保持力或者持粘力测试,是在试样的垂直方向加载一定重量的法码的方式评价制品胶接接头的持久性;剥离强度测试是以180°或90°剥离的方式评价制品的黏合强度;本发明所述的残胶试验所述的剥离的角度大于90°,大于90°的剥离角度能使胶层内聚力破坏和黏接界面破坏的力最大化,而内聚和界面破坏程度就是试样残胶等级的表征。如图2所示,压敏胶试件(包括基材1和压敏胶层2)在外力作用下从试验板3上剥离的示意图中,为了检验压敏胶黏制品胶层内聚能力和黏接界面黏合能力,将试样粘贴于所述额定张力试验板,通过快速剥离,且剥离步骤中,剥离的角度为100°至150°,可以实现本发明残胶试验方法的目的。

本发明上述的试验方法对所述压敏胶制品残胶等级试验可以含盖压敏胶制品及其压敏胶带,下列为本发明的部分实施例。

实施例1-实施例9

上述实施例1-实施例9分别按照以下方法进行试验:

压敏胶粘制品残胶等级试验方法,该试验方法包括以下步骤:

1)试验板的选择;

2)设定试验板参数:试验板的表面张力为32-50mN/m;试验板的尺寸≥150mm×35mm;试验板的厚度为≥50μm;

3)制作组合件:将待测试的压敏胶试件与试验板采用表面包覆有橡胶的圆柱形的钢质压辊,通过手动或机动的方式进行粘贴,粘贴的质量以压敏胶试件粘贴后没有气泡和虚贴现象为合格;其中钢质压辊的直径为100mm,宽度为200mm,表面没有凹凸偏差;压敏胶试件为长条形,粘贴的过程中将压敏胶试件的粘胶面对折粘贴成12mm长的折叠端,将远离折叠端的压敏胶试件的另一端粘贴在试验板的一端使压敏胶试件自然地置于试验板的上方,然后用手动或机械方式将压敏胶试件粘贴在试验板;

4)组合件处理:将上述组合件分别在高于30℃、湿度大于60%的恒温恒湿箱和温度低于-30℃的恒温箱中交替放置;

5)剥离实验:将经过步骤4)处理后的组合件常温放置2h,固定组合件中的试验板,用手将试件从试验板上以120°左右的角度剥离;

其中压敏胶试件为某电器的电磁炉的可移除压敏胶标签,该电磁炉的可移除压敏胶标签的压敏胶粘剂为聚丙烯酸,基材为合成纸;试验板的选择、试验板的参数的设置、试验条件以及剥离速度的设置参见表2。

表2:实施例1-实施例9

通过上述实施例1-9,发现该电磁炉的可移除压敏胶标签在实施例9、8,7的实验板上经过所述剥离之后,均发生不同程度胶层内聚破坏和残留胶粘剂于试验板上,尤以9、8例为甚;实施例6-1未发现胶层破坏和胶粘剂残留,因此判定,试样(或称制品)残胶等级≤42mN/m,可以满足于42mN/m的被贴表面(电磁炉)而不残留胶粘剂。

实施例10-实施例19

压敏胶粘制品残胶等级的试验方法,该试验方法包括以下步骤:

1)试验板的选择:以光滑聚酯板作为试验板,

2)设定试验板参数:通过表面涂覆化学物质(如涂覆不同剂量的硅油或者非极性乳液来降低表面张力;涂覆极性乳液的方式调节试验板的表面张力为32mN/m(实施例10)、34mN/m(实施例11)、36mN/m(实施例12)、38mN/m(实施例13)、40mN/m(实施例14)、42mN/m(实施例15)、44mN/m(实施例16)、46mN/m(实施例17)、48mN/m(实施例18)、50mN/m(实施例19)作为压敏胶粘制品残胶等级梯度试验;试验板的尺寸为160mm×50mm;试验板的厚度为1000μm;

3)制作组合件:将应用于某电器的能效标签,采用表面包覆有橡胶的圆柱形的钢质压辊,通过手动或机动的方式粘贴于试验板上,粘贴的质量以粘贴后没有气泡和虚贴现象为合格;其中钢质压辊的直径为100mm,宽度为200mm,表面没有凹凸偏差;将能效标签裁剪为长条形,有效粘接长度是100mm;粘贴的过程中将压敏胶试件的粘胶面对折粘贴成12mm长的折叠端,将远离折叠端的压敏胶试件的另一端粘贴在试验板的一端使压敏胶试件自然地置于试验板的上方,然后用手动或机械方式将压敏胶试件粘贴在试验板;

4)组合件处理:将上述组合件在66℃,相对湿度80%的恒温恒湿环境中放置96小时;

5)剥离实验:将经过步骤4)处理后的组合件常温放置2h,固定组合件中的试验板,用手将试件从试验板上以120°左右的角度和25mm/s的速度从试验板上剥离。

通过上述实施例,发现实施例14-19,即是40mN/m、42mN/m、44mN/m、46mN/m、48mN/m、50mN/m的试样均有不同程度的胶层内聚破坏和残留胶粘剂于试验板上,尤以15-19实施例为甚;实施例10-13未发现胶层破坏和胶粘剂残留,因此判定,试样(或称制品)残胶等级≤38mN/m,可以满足等于或小于38mN/m的被贴表面,并且在粘贴后的2年时期内不残留胶粘剂于被粘物表面。

以下应用实施例1-3是对本发明所述的压敏胶粘制品残胶等级的试验方法进行验证。

应用实施例1

用于卫生巾包装袋的可反复撕贴的密封压敏胶标签,试样经剥离强度测试(按照GB/T2792-2014进行)为6N/英寸;试样经拉伸强度测试和拉长率性能试验分别为90-140N/m2和35-70%;并以此二项指标确定了试验板的厚度及其抗撕裂强度的下限。试验步骤1)取表面张力分别为38mN/m,40mN/m,42mN/m,44mN/m,46mN/m,48mN/m的PET塑料片各三张作为试验板;试验板的尺寸为:厚125μm,宽80mm,长200mm;步骤2)将试样裁剪成150×35mm长条形,18件。将试样的长度方向粘胶面对折粘贴成25mm长的折叠端,将远离折叠端的压敏胶试件的另一端粘贴在步骤1)的试验板的一端使压敏胶试件自然地置于试验板的上方,然后用直径为60mm、宽度为45mm的表面包覆有橡胶的圆柱形钢质压辊手动滚压三次,将试件粘贴在试验板上形成组合件,目视确认不存在气泡和虚贴现象;步骤3)将组合件放置于66℃和相对湿度80%的恒温恒湿和-30℃的低温的循环试验机中48h;将组合件从试验机中移出,放置于实验室环境2h;步骤4)将组合件固定于水平台上,用手拉住试件折叠端,以5-50mm/s的速率、且以120°左右的角度剥离试件;步骤5)目视和手摸试验板,观察试验板是否残留胶粘剂。

试验结果显示:48dyne试验板少量残留胶粘剂,而38mN/m,40mN/m,42mN/m,44mN/m,46mN/m均未发现胶粘剂残留。

依据上述试验结果判定:试样(或称制品)应用于≤46mN/m的被贴物上,在自然环境(包括-30至40℃)1年的应用期限内,不残留胶粘剂于被贴物上。

应用实施例2:

用于可水洗移除啤酒瓶上的透明压敏胶标签,试样经剥离强度测试(GB/T2792-2014)为6N/英寸;试样经拉伸强度测试和拉长率性能试验分别为90-140N/m2和35-70%;并以此二项指标确定了试验板的厚度及其抗撕裂强度的下限。试验步骤1)取表面张力分别为40mN/m,42mN/m,44mN/m,46mN/m,48dyne的PET塑料片各三张作为试验板;试验板的尺寸为:厚150μm,宽80mm,长200mm;步骤2)将试样裁剪成160×35mm长条形,18件;将试样的长度方向粘胶面对折粘贴成25mm长的折叠端,将远离折叠端的压敏胶试件的另一端粘贴在步骤1)的试验板的一端使压敏胶试件自然地置于试验板的上方,然后用直径为60mm、宽度为45mm的表面包覆有橡胶的圆柱形钢质压辊手动滚压三次,将试件粘贴在试验板上形成组合件,目视确认不存在气泡和虚贴现象;步骤3)将组合件放置于45℃和相对湿度80%的恒温恒湿和-30℃的低温的循环试验机中96h;将组合件从试验机中移出,放置于实验室环境2h;步骤4)将组合件固定于水平台上,用手拉住试件折叠端,以5-50mm/s的速率、且以120°左右的角度剥离试件;步骤5)目视和手摸试验板,观察试验板是否残留胶粘剂。

试验结果显示:46mN/m和48mN/m试验板均有不同程度残留胶粘剂,而40mN/m,42mN/m,44mN/m,均未发现胶粘剂残留。

依据试验结果判定:试样(或称制品)应用于≤44mN/m的被贴物上,在自然环境(包括-30至40℃)1年的应用期限内,不残留胶粘剂于被贴物上。

附注:该试样具有在65℃环境下薄膜面材产生不可逆转的卷曲特性,而又要在冰箱保鲜存放的需求,故在老化试验中选择-30℃和45℃及相对湿度80%的试验环境,但试验时间在行业及其科学界至今没有相关标准,故本实施例以试验96h折算为1年的折充办法。

应用实施例3:

用于电器产品上的能效标识压敏胶标签,试样经剥离强度测试(GB/T2792-2014)为14N/英寸;试样经拉伸强度测试和拉长率性能试验分别为100-270N/m2和80-160%;并以此二项指标确定了试验板的厚度及其抗撕裂强度。试验步骤1)取表面张力分别为42mN/m的玻璃板,44mN/m的不锈钢板,46dyne的聚碳酸酯(PC)板,48mN/m的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)板、50mN/m聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)板各三张作为试验板;试验板的尺寸为:厚5mm,宽100mm,长250mm;步骤2)将试样裁剪成180×35mm长条形,18件。将试样的长度方向粘胶面对折粘贴成30mm长的折叠端,将远离折叠端的压敏胶试件的另一端粘贴在步骤1)的试验板的一端使压敏胶试件自然地置于试验板的上方,然后用直径为60mm、宽度为45mm的表面包覆有橡胶的圆柱形钢质压辊手动滚压三次,将试件粘贴在试验板上形成组合件,目视确认不存在气泡和虚贴现象;步骤3)将组合件放置于66℃和相对湿度80%的恒温恒湿试验机中96h;将组合件从试验机中移出,放置于实验室环境2h;步骤4)将组合件固定于具有40°的斜坡台下面,斜坡台下面的净空不少于50CM,用夹具夹住试件折叠端,使夹住试样的夹具直(形成90°+斜坡40°,等于130°),用手拉住夹具,以5-50mm/s的速率、且以130°左右的角度剥离试件;步骤5)目视和手摸试验板,观察试验板是否残留胶粘剂。

试验结果显示:50dyne试验板少量残留胶粘剂,而42mN/m,44mN/m,46mN/m、48mN/m均未发现胶粘剂残留。

依据试验结果判定:试样(或称制品)应用于≤48mN/m的被贴物上,在自然环境中2年期限内,不残留胶粘剂于被贴物上。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

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