一种薄膜材料热变形测试方法以及测试装置与流程

本发明涉及薄膜材料热变形测试技术领域，尤其涉及一种薄膜材料热变形测试方法以及测试装置。

背景技术：

高分子材料在一定温度范围内可以保持既定的形状，但当温度在软化点附近时，则分子链会发生变化，进而会产生变形。对高分子材料施加一定的负荷，以一定的速度升温，当达到规定形变时所对应的温度，是衡量高分子材料耐热性优劣的一种量度，也就是常用的热变形温度测试方法。另一种衡量高分子材料耐热性能的方法为维卡软化温度，是指将热塑性塑料放于液体传热介质中，在一定的负荷和一定的等速升温条件下，试样被1平方毫米的压针头压入1毫米时的温度，对应的国标是gb/t1633-2000。无论是热变形温度还是维卡软化点测试，此两种方法均仅能够衡量薄膜材料的热变形温度，无法衡量薄膜材料的变形量。

在薄膜产品中，通常为多层覆合产品，根据覆合的材料种类、次数、所用覆合胶的种类等设定产品加工覆合的工艺。得知材料的耐热温度，可以在工艺设置上有所指导。但加工中，材料在进给方向以及其法向上的变形量，则影响加工后产品的质量，如薄膜材料热变形过大，会导致覆合时的褶皱、变形等等，因此为保证加工后产品的质量，还需要知道其受热后的变形量，所以有必要开发一种测试装置以及测试方法来进行薄膜材料的热变形测试。

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薄膜材料热变形测试方法以及测试装置，用于测量薄膜材料的变形量。

根据本发明的一个方向，提供一种薄膜材料热变形测试方法，包括以下步骤：

s1，提供一待切薄膜，在所述待切薄膜的边缘之内进行切割以形成两互相垂直的切割线，从而制得薄膜样品，两所述切割线的交点到各所述切割线端点的距离相等，切割后所述薄膜样品的中部具有四个顶角；

s2，将所述薄膜样品放入烘箱中，升高温度至t，放置时间t后，将所述薄膜样品取出；

s3，将所述步骤s2中取出的所述薄膜样品放置于一水平面，使所述薄膜样品的边缘与所述水平面贴合，测量各所述顶角的顶点与所述水平面之间的垂直距离。

在其中一些实施例中，所述步骤s1包括以下步骤：

s11，提供所述待切薄膜以及一切割模具，所述切割模具的边缘之内具有两互相垂直的切割槽，所述切割槽穿透所述切割模具，两所述切割槽的交点到各所述切割槽端点的距离相等；

s12，将所述待切薄膜置于一平面与所述切割模具之间，以使得两所述切割槽与所述待切薄膜边缘之内的区域相对，并使所述切割线与所述待切薄膜纵向或横向的夹角为45°；

s13，将刀片插入所述切割槽，沿所述切割槽移动刀片，从而在所述待切薄膜上形成两所述切割线，制得所述薄膜样品。

在其中一些实施例中，所述薄膜样品呈正方形，其边长不小于100mm，所述切割线端点与所述薄膜样品边缘的距离为3mm~7mm。

在其中一些实施例中，所述步骤s2中，60℃≤t≤230℃，5min≤t≤15min。

在其中一些实施例中，所述步骤s3包括以下步骤：

s31，提供一呈回字形的压紧板，所述压紧板的内框呈正方形，所述压紧板的内框边长小于所述薄膜样品的边长，所述压紧板内框对角线的长度不小于所述薄膜样品的所述切割线的长度；

s32，将所述步骤s2中取出的所述薄膜样品放置于所述水平面与所述压紧板之间，从而所述薄膜样品的边缘被压紧在所述压紧板与所述水平面之间，并使得所述薄膜样品的所述切割线处于所述压紧板的内框之内；

s33，测量各所述顶角的顶点与所述水平面之间的垂直距离。

在其中一些实施例中，所述步骤s33中，使用移动式组合尺测量各所述顶角的顶点与所述水平面之间的垂直距离。

在其中一些实施例中，所述压紧板内框边长比所述薄膜样品的边长小1%~10%。

根据本发明的另一个方面，提供一种薄膜材料热变形测试装置，包括：

切割模具，所述切割模具的边缘之内具有两互相垂直的切割槽，所述切割槽穿透所述切割模具，两所述切割槽的交点到各所述切割槽端点的距离相等；以及

压紧板，所述压紧板呈回字形，所述压紧板的内框呈正方形，所述切割槽的长度不超过所述压紧板内框对角线的长度。

在其中一些实施例中，所述切割模具呈正方形，其边长为95mm~105mm，所述切割模具的厚度为0.5mm~10mm，所述切割槽的宽度为0.3mm~0.8mm。

在其中一些实施例中，所述压紧板内框的边长小于所述切割模具的边长。

相比现有技术，本发明能够定量地测量薄膜材料在横向以及纵向的变形量，从而可利用测得的数据对薄膜制备工艺进行改善；本发明的测试方法简单，重复性好。

附图说明

图1为经过切割后的薄膜样品的一个实施例的示意图；

图2为切割模具的一个实施例的示意图；

图3为压紧板的一个实施例的示意图；

图4为薄膜样品设置在压紧板与水平面之间的剖面示意图，图中压紧板以及薄膜样品未完全示出；

图中：

100、薄膜样品；101、切割线；110、第一顶角；120、第二顶角；130、第三顶角；140、第四顶角；

200、切割模具；201、切割槽；

300、压紧板；

400、移动式组合尺；

600、水平面。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明提供一种薄膜材料热变形测试方法，包括以下步骤：

s1，提供一待切薄膜，在待切薄膜的边缘之内进行切割以形成两互相垂直的切割线101，从而制得薄膜样品100，两切割线101的交点到各切割线101端点的距离相等，切割后薄膜样品100的中部具有四个顶角，依次记为第一顶角110、第二顶角120、第三顶角130和第四顶角140，如图1所示；

s2，将薄膜样品100放入烘箱中，升高温度至t，放置时间t后，将薄膜样品100取出，薄膜样品100在烘箱中受热收缩时，顶角向上翘起；

s3，将步骤s2中取出的薄膜样品100放置于一水平面600，使薄膜样品100的边缘与水平面600贴合，测量各顶角的顶点与水平面600之间的垂直距离，以该距离表征薄膜的热变形量。

本发明的待切薄膜可以是方形或其他形状，只需保证两切割线101的四个端点位于一正方形的四个顶点上，且该正方形处于待切薄膜的边缘之内即可。

薄膜在各个方向上的热变形性能可能不同，因此各个顶角的翘起高度也可能不相同，例如，在薄膜的长度方向（即纵向（md））和宽度方向（即横向（td））上，可以用纵向上相对的两顶角的顶点的翘起高度表征薄膜在纵向的热变形量，用横向上相对的两顶角的顶点的翘起高度表征薄膜在横向的热变形量。

在一些实施例中，为了保证切割准确且快捷，步骤s1包括以下步骤：

s11，提供待切薄膜以及切割模具200，如图2所示，切割模具200的边缘之内具有两互相垂直的切割槽201，切割槽201穿透切割模具200，两切割槽201的交点到各切割槽201端点的距离相等；

s12，将待切薄膜置于一平面与切割模具200之间，以使得两切割槽201与待切薄膜边缘之内的区域相对；

s13，将刀片插入切割槽201，沿切割槽201移动刀片，从而在待切薄膜上形成两相交的切割线101，制得薄膜样品100,并使所述切割线与101所述待切薄膜纵向或横向的夹角为45°。

本发明所说的两切割槽201与待切薄膜边缘之内的区域相对是指，当待切薄膜与切割模具200对齐时，切割槽201的端部不超出待切薄膜的边缘，因此切割时，待切薄膜的边缘不会被切割。

使所述切割线与101所述待切薄膜纵向或横向的夹角为45°，即可使得薄膜样品上两组相对的顶角对应的方向分别与薄膜样品的纵向或横向对应，即可表征出薄膜在横向和纵向上的热变形量。

采用本发明提供的切割模具200对待切薄膜进行切割时，在切割槽201的限位下，刀片可以准确地沿着对角线进行切割，切割后形成的两切割线101满足测量的要求。本领域技术人员可以理解的是，用刀片进行切割时，需要用力切割，以将待切薄膜穿透。

优选地，切割槽201的宽度稍微大于刀片的厚度，以使得刀片可以沿切割槽201顺畅移动，且不易在切割槽201内左右晃动。

在一些实施例中，薄膜样品100呈正方形，其边长不小于100mm，切割线101端点与薄膜样品100边缘的距离l1为3mm~7mm。

在一些实施例中，切割模具200呈正方形，切割模板200为钢板，切割模具200的边长为95mm~105mm，切割模具200的厚度为0.5mm~10mm，优选地，为2.5mm~10mm；切割槽201的宽度为0.3mm~0.8mm，切割槽201端点与切割模具200边缘的距离l2为3mm~7mm。

在一些实施例中，步骤s2中，60℃≤t≤230℃，5min≤t≤15min。

在一些实施例中，步骤s2中，烘箱为强制对流烘箱。

在一些实施例中，步骤s3包括以下步骤：

s31，提供一呈回字形的压紧板300，如图3所示，压紧板300的内框呈正方形，压紧板300的内框边长小于薄膜样品100的边长，从而压紧板300可覆盖薄膜样品100的边缘，压紧板300内框对角线的长度不小于薄膜样品100的切割线101的长度，从而压紧板300覆盖薄膜样品100的边缘时，不覆盖薄膜样品100的两切割线101；

s32，将步骤s2中取出的薄膜样品100放置于水平面600与压紧板300之间，从而薄膜样品100的边缘被压紧在压紧板300与水平面600之间，并使得薄膜样品100的切割线101处于压紧板300的内框之内，如图4所示；

s33，测量各顶角的顶点与水平面600之间的垂直距离。

在一些实施例中，步骤s33中，使用移动式组合尺400测量各顶角的顶点与水平面之600间的垂直距离，如图4所示。

在一些实施例中，压紧板300内框边长比薄膜样品100的边长小1%~10%。

在一些实施例中，压紧板300的外框边长为120mm~150mm。

本发明还提供一种薄膜热变形测试装置，包括切割模具200以及压紧板300。

切割模具200的边缘之内具有两互相垂直的切割槽201，切割槽201穿透切割模具200，两切割槽201的交点到各切割槽201端点的距离相等。压紧板300呈回字形，且压紧板300的内框呈正方形。切割槽201的长度不超过压紧板300内框对角线的长度。

在一些实施例中，切割模具200呈正方形，其材料为钢板，切割模具200的边长为95mm~105mm，切割模具200的厚度为0.5mm~10mm，优选地为2.5mm~10mm，切割槽201的宽度为0.3mm~0.8mm，切割槽201端点与切割模具200边缘的距离l2为3mm~7mm。

在一些实施例中，压紧板300的外框边长为120mm~150mm。

在一些实施例中，压紧板300内框的边长小于切割模具200的边长。

【实施例1】

（1）将pet薄膜裁切为边长110mm的正方形薄膜样品100；

（2）将薄膜样品100置于一平面与切割模具200之间，尽量保证薄膜样品100与切割模具200的中心对齐，然后将美工刀插入切割槽201，用力切割薄膜样品100，直至薄膜样品100被划成四个三角形区域，按照顺时针分别标记为第一区域、第二区域、第三区域、第四区域，其中第一区域和第三区域沿薄膜的纵向（md），第二区域和第四区域沿薄膜的横向（td），切割好的薄膜样品边缘光滑无毛刺；

（3）将薄膜样品100放入100℃的烘箱中，10min后取出，将取出的薄膜样品100放置于一水平面上，然后将压紧300覆盖于薄膜样品100上，使得薄膜样品100的边缘被压紧，然后将移动式组合尺400的直尺端垂直设置在水平面上，然后将移动式组合尺400的水平端移动到第一区域的顶角处，记录第一区域顶角的顶点的翘起高度，同理，依次测量并记录第二区域、第三区域以及第四区域顶角的顶点的翘起高度，测量结果见表1。

【实施例2】

将实施例1中的pet薄膜替换为bopet（双向拉伸pet）薄膜，其他步骤与实施例1相同。

【实施例3】

将实施例1中的pet薄膜替换为pet基金属复合薄膜，其他步骤与实施例1相同

表1、

【重复性验证】

参照实施例1的方法，再次进行3次测量实验，测量结果记录如表2。

表2

在md方向上的标准偏差为0.06，在td方向上的标准偏差为0.08，可见本发明的测试重复性好。

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。