一种胶黏剂模拟测试装置及其测试方法与流程

1.本发明属于胶黏剂测试技术领域，可以应用于环氧胶、丙烯酸酯胶、聚氨酯胶、硅胶等常见的胶黏剂，特别适用于医用胶黏剂领域，更具体地，涉及一种胶黏剂模拟测试装置及其测试方法。


背景技术：

2.胶黏剂作为一种常见的辅料，在各种零件、器械或设备的组装中发挥着重要作用。但是对于需求者来说，如何在前期研发过程中判断胶黏剂的适用性，是一个比较棘手的问题。胶黏剂的性能由很多参数组成，例如密度、粘度、硬度、伸长率、剪切强度、拉伸强度、耐高温低温、耐水耐油耐有机溶剂耐氧化剂耐紫外线等等，如此多的参数进行综合考量，才能分析出胶黏剂的适用性。大部分的胶黏剂厂家所提供的参数有限，不可能做到全覆盖，因此很多时候需要使用者自行进行测试，又增加了使用者的判断难度。
3.在医疗器械领域，很多产品都需要进行灭菌，常见灭菌方式有环氧乙烷灭菌、辐照灭菌、戊二醛浸泡灭菌、高温蒸汽灭菌和过氧化氢等离子灭菌等，灭菌过程中，高温、辐射、紫外线、水、有机溶剂和强氧化剂等多种会对胶黏剂造成破坏的因素融合在一起，因此对胶黏剂的耐受性要求更高。光凭借粘接强度或者耐温上限这样独立的参数，很难判断胶黏剂能否在这种复杂环境中保持其粘接效果，因此厂家多数会采用真实的产品进行测试，在这个过程中会浪费大量的样品，成本高昂，费时费力。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种胶黏剂模拟测试装置及其测试方法，搭载可更换的粘接柱、粘接块和弹簧，可以模拟出不同基材或不同受力情况的粘接样品，并且可以整体放入溶剂、烘箱或灭菌仪器中，测试胶黏剂在复杂环境中的变化情况，从而更好判断胶黏剂的适用性。
5.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种胶黏剂模拟测试装置，包括：
6.基座，所述基座的一侧延伸出粘接柱安装台，所述基座的另一侧延伸出螺柱安装台；
7.所述粘接柱安装台设有能够与粘接柱的第一端匹配的卡槽，所述粘接柱装入所述卡槽后通过螺钉将所述卡槽的上盖固定；
8.所述螺柱安装台设有螺孔，螺柱的第一端插入所述螺孔并伸出所述螺柱安装台，所述螺柱的第二端通过旋钮调节所述螺柱的位置；
9.所述粘接柱的第二端伸出所述粘接柱安装台，所述粘接柱的第二端连接粘接块，所述粘接块通过弹簧连接所述螺柱的第一端。
10.在一些可选的实施方案中，所述粘接柱的第二端与所述粘接块的连接位置为平面。
11.在一些可选的实施方案中，所述粘接块为立方体。
12.在一些可选的实施方案中，所述粘接块为正方体。
13.在一些可选的实施方案中，所述粘接柱的第二端和所述粘接块通过粘接层粘接。
14.在一些可选的实施方案中，所述粘接块与所述弹簧连接的一端设置有第一挂钩，所述螺柱的第一端设置有第二挂钩，所述第一挂钩和所述第二挂钩分别连接所述弹簧两端的挂钩。
15.在一些可选的实施方案中，所述基座设置有用于读取所述弹簧形变量的标尺。
16.在一些可选的实施方案中，所述基座材质包括不锈钢或聚四氟乙烯。
17.按照本发明的另一方面，提供了一种基于上述任一项所述的胶黏剂模拟测试装置的测试方法，包括：
18.确定粘接柱和粘接块的形状和尺寸，将粘接柱和粘接块按照目标模拟方式进行粘接固化；
19.根据目标模拟方式确定弹簧的弹性系数和长度，粘接块通过弹簧和螺柱连接在一起；
20.转动旋钮，调整弹簧的拉伸状态获得预期的作用力，将卡槽用螺钉固定；
21.将胶黏剂模拟测试装置整体放置于实验环境中进行实验。
22.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
23.(1)该装置搭配可更换的粘接柱、粘接块及弹簧，可以模拟出不同受力情况、不同粘接基材及不同使用环境下胶黏剂的性能表现，并且可以整体放入溶剂、烘箱或灭菌仪器中，高效地测试测试胶黏剂在复杂环境中的实际性能，使胶黏剂研发人员或是使用人员能够高效低成本的进行测试，并且特别适用于需要灭菌的医疗器械领域。
24.(2)通过选择粘接柱类型和改变粘接方式，可以测试不同的受力类型，直线型粘接柱测试拉伸力和剥离力(如图4所示，需要补充一个钢链做连接件)，折线型粘接柱测试剪切力。
25.(3)该装置配套不同材质的粘接柱和粘接块，例如不锈钢、铝合金、实木、聚乙烯(pp)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma,亚克力)等，可以测试胶黏剂在不同基材上的粘接性能。用户也可以根据自己的实际产品，方便的制作特定材质的粘接柱或粘接块。
26.(4)通过选用不同强度的弹簧并旋转螺柱调整弹簧的拉伸状态，可以调节粘接面所受力的大小，其计算公式为f(弹簧拉力)＝k(弹簧的弹性系数)x(弹簧形变量)，其中弹簧型变量x可以通过基座中部下方的标尺读出。
27.(5)装置可以由不锈钢或聚四氟乙烯(ptfe，特氟龙)材质构成，可以长期进行湿热、干热、等离子、辐照、戊二醛或环氧乙烷灭菌，也能够耐受各类弱酸、弱碱、油、盐或有机溶剂(强酸强碱等特殊溶剂除外)，便于模拟特殊的实验环境。
28.(6)装置可以根据需要设置多组试验通道，可同时模拟多种实验条件，例如同时测试剪切力、拉伸力及剥离力下胶黏剂的状态，也可以使用多种不同基材的粘接块进行试验，从而在一次实验中获得多组数据，提升实验的效率。
附图说明
29.图1是本发明实施例提供的一种装置结构图；
30.图2是本发明实施例提供的一种使用本装置模拟拉伸力示意图；
31.图3是本发明实施例提供的一种使用本装置模拟剪切力示意图；
32.图4是本发明实施例提供的一种使用本装置模拟剥离力示意图；
33.图5是本发明实施例提供的一种线型粘接柱和折线型粘接柱，其中，(a)表示直线型粘接柱，(b)表示折线型粘接柱；
34.图6是本发明实施例提供的一种模拟剪切力示意图；
35.图7是本发明实施例提供的一种模拟剪切力示意图；
36.图8是本发明实施例提供的一种模拟拉伸力示意图；
37.图9是本发明实施例提供的一种模拟拉伸力示意图；
38.其中，1-螺钉；2-卡槽；3-旋钮；4-螺柱；5-基座；6-直线型粘接柱；7-折线型粘接柱；8-粘接块；9-弹簧；10-第一挂钩；11-第二挂钩；12-粘接面；13-钢链；14-不锈钢折线型粘接柱；15-玻璃粘接块；16-不锈钢直线型粘接柱；17-亚克力粘接块；18-刻度。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.此外，在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
44.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语
在本技术中的具体含义。
45.实施例一
46.如图1所示是本发明实施例提供的一种胶黏剂模拟测试装置的结构示意图，在图1示例性的给出了三组通道，但是本发明不局限于三组，可以根据实际需要确定通道数量，图1中装置的粘接柱、粘接块8和基座5的形状和尺寸仅作为示例，图1中的装置包括：
47.基座5，基座5的一侧延伸出粘接柱安装台，基座的另一侧延伸出螺柱安装台；
48.粘接柱安装台设有能够与粘接柱的第一端匹配的卡槽2，粘接柱装入卡槽后通过螺钉1将卡槽的上盖固定；
49.螺柱安装台设有螺孔，螺柱4的第一端插入螺孔并伸出螺柱安装台，螺柱的第二端通过旋钮3调节螺柱的位置；
50.粘接柱的第二端伸出粘接柱安装台，粘接柱的第二端连接粘接块8，粘接块8通过弹簧9连接螺柱4的第一端。
51.其中，粘接柱和粘接块的形状不限于图示中的形状，还可以圆柱体或其他带有平面的形状。
52.其中，粘接柱的第二端和粘接块8通过粘接层粘接。
53.其中，粘接柱的第二端和粘接块8通过胶水粘接。
54.其中，粘接块8与弹簧9连接的一端设置有第一挂钩10，螺柱4的第一端设置有第二挂钩11，第一挂钩10和第二挂钩11分别连接弹簧9两端的挂钩。
55.其中，基座5设置有用于读取弹簧形变量的标尺18。
56.其中，基座材质包括不锈钢或聚四氟乙烯。
57.如图1所示，装置的主体部分呈现“凹”字形状的基座，基座的左侧是可以搭载粘接柱的卡槽，其上盖部分可以通过长螺钉进行固定。基座的右侧有螺孔，可以插入长螺柱，螺柱可以通过旋钮来调节其位置。基座的中部是试验区，在此区域内设置了三组试验通道，每组通道由粘接柱、粘接块、弹簧和长螺柱组成，粘接柱是宽和高均为1cm的异型柱体，粘接块是长宽高均为1cm的正方体，并在一个表面附带挂钩。粘接柱和粘接块通过胶水粘接在一起，粘接块通过弹簧和长螺柱连接在一起。使用时，选择合适的粘接柱、粘接块和弹簧，在粘接柱和粘接块之间施胶，完成固化后调整弹簧的拉伸状态获得预期的作用力，将卡槽用螺钉固定，完成装置的设置。然后就可以将该装置放入实验环境中，例如灭菌柜，溶剂池，紫外线老化箱或者烘箱中，从而模拟测试胶黏剂在复杂环境中的实际性能。
58.如图2所示是使用本发明装置模拟拉伸力示意图，此时可以选用直线型粘接柱6，在直线型粘接柱6和粘接块8之间施胶，完成固化后调整弹簧9的拉伸状态获得预期的作用力，将卡槽2用螺钉1固定，完成装置的设置。
59.然后就可以将该装置放入实验环境中，例如灭菌柜，溶剂池，紫外线老化箱或者烘箱中，从而模拟测试胶黏剂在复杂环境中的实际性能。
60.如图3所示是使用本发明装置模拟剪切力示意图，此时可以选用折线型粘接柱7，在折线型粘接柱7和粘接块8之间施胶，完成固化后调整弹簧9的拉伸状态获得预期的作用力，将卡槽2用螺钉1固定，完成装置的设置。
61.然后就可以将该装置放入实验环境中，例如灭菌柜，溶剂池，紫外线老化箱或者烘箱中，从而模拟测试胶黏剂在复杂环境中的实际性能。
62.如图4所示是使用本装置模拟剥离力示意图，此时可以选用直线型粘接柱6，在粘接块8挂钩处补充一个钢链13做连接件连接弹簧，在直线型粘接柱6和粘接块8之间施胶，完成固化后调整弹簧9的拉伸状态获得预期的作用力，将卡槽2用螺钉1固定，完成装置的设置。然后就可以将该装置放入实验环境中，例如灭菌柜，溶剂池，紫外线老化箱或者烘箱中，从而模拟测试胶黏剂在复杂环境中的实际性能。
63.如图5所示是本发明实施例提供的一种线型粘接柱和折线型粘接柱，其中，(a)表示线型粘接柱，(b)表示折线型粘接柱。
64.实施例二
65.某产品计划使用某环氧胶黏剂粘接光学镜头和不锈钢镜筒，需要进行等离子灭菌，粘接区域受到剪切力作用，作用力大约在50n，粘接面积约为2cm2。厂商需要验证该环氧胶黏剂是否适用。
66.第一步：如图6所示，选用不锈钢材质的折线型粘接柱14，搭配玻璃材质的粘接块15，按照剪切力模拟方式进行粘接固化，并将卡槽的上盖通过螺钉固定；
67.第二步：如图7所示，由于产品的粘接处剪切力大约在50n，粘接面12的面积约为2cm2，因此实际粘接强度应大于25n/cm2，粘接块和粘接柱之间的粘接面积为1cm2，因此选择剪切力为25n、30n和40n。选用弹性系数k为1000n/m，长度为5cm的弹簧，转动右侧的旋钮，使三组螺柱和粘接块之间的距离分别为7.5cm、8cm和9cm，然后将三根弹簧的两侧挂上挂钩，使弹簧呈拉伸状态，此时三根弹簧的形变量分别为2.5cm、3cm和4cm，弹簧作用力即为25n、30n和40n；
68.第三步：将装置整体放置于低温等离子灭菌柜中，按要求的参数进行灭菌。灭菌完成后取出，观察三组试验通道的粘接状态，判定模拟实验结果。
69.实施例2：
70.某产品需要粘接不锈钢和亚克力板，粘接区域受到拉伸力作用，作用力大约在30n，粘接面积约为10cm2。该产品需要在温度为60℃的热水中工作。该厂商需要从备选的紫外胶黏剂a、b或c三款挑选最适用的一款。
71.第一步：如图8所示，选用不锈钢材质的直线型粘接柱16，搭配亚克力材质的粘接块17，在三组试验通道上分别使用a、b和c三款胶黏剂按照拉伸力模拟方式进行粘接固化，并将卡槽的上盖通过螺钉固定；
72.第二步：如图9所示，由于产品的粘接处拉伸力大约在30n，粘接面12的面积约为10cm2，因此实际粘接强度应大于3n/cm2，粘接块和粘接柱之间的粘接面积为1cm2，因此选择试验剪切力为4n(考虑安全余量)。选用弹性系数k为200n/m，长度为5cm的弹簧，转动右侧的旋钮，使三组螺柱和粘接块之间的距离为7cm，然后将三根弹簧的两侧挂上挂钩，使弹簧呈拉伸状态，此时弹簧的形变量2cm，弹簧作用力即为4n；
73.第三步：将装置整体放置于60℃热水中，按要求的时间进行浸泡，浸泡完成后取出，观察三组试验通道的粘接状态，判定模拟实验结果。
74.需要指出，根据实施的需要，可将本技术中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
75.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以
限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。