橡膠與金屬粘接性能試驗方法

橡膠與金屬粘接性能試驗方法介紹

—GB/T7760—2003《硫化橡膠或熱塑性橡膠與硬質(zhì)板材粘合的測定90°剝離法》

—GB/T7761—2003《橡膠與剛性材料粘合強度的測定－圓錐件法》1．概說

在一些橡膠制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,引進(jìn)了金屬或其它材料，例如在橡膠減震器中采用金屬骨架等。橡膠制品中應(yīng)用這些材料的主要目的是為了增加強度、控制變形,使制品具有適宜的剛度和尺寸穩(wěn)定性。。

橡膠與金屬粘接的制品中,產(chǎn)品性能除了與選用的材料有關(guān)外,還與粘接質(zhì)量的好壞關(guān)系很大。在實際使用中,有些制品就是因為粘接性能不好,而喪失了使用價值。因此,在這類產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)檢驗中,需要測定橡膠與金屬粘接性能,以便控制產(chǎn)品的質(zhì)量。

橡膠與金屬或其它材料的粘接,通常有兩種方法：

1)

橡膠直接與金屬的硫化粘接(熱硫化膠粘劑)

2)

采用膠粘劑進(jìn)行硫化橡膠與金屬或其它材料的粘接(冷粘合)。

在評價粘接質(zhì)量時常提到粘接力和強力兩個詞，所謂強力通常是指材料分子的內(nèi)聚力。所謂粘接力是指兩種材料由于表面的化學(xué)物理作用而產(chǎn)生的一種結(jié)合力,是一種界面行為。如果兩種材料粘接得好,有可能出現(xiàn)粘接力大于材料本身強力的現(xiàn)象,這是理想的粘接狀態(tài)。

常用評價橡膠與金屬粘接質(zhì)量的試驗方法

在橡膠與金屬粘接性能試驗中,根據(jù)粘接面的受力狀態(tài)不同，可分受正應(yīng)力的拉伸試驗,受剪應(yīng)力的剪切試驗,受線應(yīng)力的剝離試驗。相應(yīng)的現(xiàn)行試驗方法如下:

（1）GB/T7760—2003《硫化橡膠或熱塑性橡膠與硬質(zhì)板材粘合的測定90°剝離法》

（2）GB/T7761—2003《橡膠用錐形件測定與剛性材料的粘合強度》

（3）GB/T12830—1991《硫化橡膠與金屬粘合剪切強度測定方法—四板法》

（4）GB/T13936—1992《硫化橡膠與金屬粘接拉伸剪切強度測定方法》

（5）GB/T15254—1994《硫化橡膠與金屬粘接180゜剝離試驗》

3．GB/T7760—2003

《硫化橡膠或熱塑性橡膠與硬質(zhì)板材粘合的測定90°剝離法》介紹

3.1試驗原理及其適用性范圍

本方法規(guī)定了一種橡膠與硬質(zhì)板材90°剝離粘合強度的測定方法。試樣為一條橡膠(硫化橡膠或熱塑性橡膠)與一塊硬質(zhì)板材料粘合，以90°的剝離角剝離，測定橡膠與硬質(zhì)板材剝離時所需的力。橡膠與硬質(zhì)板材的90°剝離粘合強度是指試樣單位寬度上所能承受的最大剝離力。

試驗裝置

1—間隙約0.3mm2—連接螺絲3—與拉力機上夾具連接孔4—板材厚度5—橡膠條6—硬質(zhì)板材7—與拉力機下夾具連接3.2.2試樣

標(biāo)準(zhǔn)試樣是由厚度為6mm±0.1mm、寬度為25mm±0.1mm，總長度約為125mm橡膠條與硬質(zhì)板材粘合所組成。粘合面長度為25mm±0.1mm、寬度為25mm±0.1mm。試樣數(shù)量應(yīng)為4個。3.2.3試驗步驟

把試樣地裝入夾具中。試樣的剝離面朝向試驗者。把橡膠的自由端裝入夾具中。然后開啟拉力驗機，速度為50mm/min，直至試樣完全被分離，記錄最大剝離力。

如果試驗在其他溫度下進(jìn)行，必須將試樣在溫度控制箱中保持足夠長的時間，以確保試樣達(dá)到所需溫度。

試驗時也可使用自動繪圖裝置，對試樣的剝離過程進(jìn)行記錄。

3.2.4結(jié)果表示

剝離粘合強度（單位為N/mm）,由最大剝離力（單位N）除以示試樣寬度（單位為mm）計算得出。

試驗結(jié)果以平均值、最大值、最小值表示，并列出試樣破壞類型。

用以下代號表述破壞類型。

R—橡膠破壞；

RC—橡膠與粘合劑層間破壞；

CP—粘合劑層與底膠間破壞（如使用底膠）；

PS—底膠與板材間破壞；

CS—粘合劑層與板材間破壞；

D—對于無粘合劑試樣破壞直接發(fā)生在橡膠與板材間的粘合面；

S—板材破壞。

試驗結(jié)果將四個試樣破壞類型全部表示出（如3個“R”，1個“RC”）。

由此可見,在試驗報告中說明粘接試樣的破壞類型是很重要的。如有兩種粘接情況,測試所得時粘接強度相同，一種試樣是粘附破壞,而另一種試樣是被粘材料破壞。實際上是產(chǎn)生被粘材料破壞的粘接性能要比另一種粘接性能要好。因此,通過對粘接面破壞類型的分析,對確定進(jìn)一步提高粘接強度的方向也是很重要的。

3.4影影響響測測評評粘粘接接性性能能的的因因素素橡膠膠粘粘接接破破壞壞是是一一種種非非常常復(fù)復(fù)雜雜的的力力學(xué)學(xué)現(xiàn)現(xiàn)象象，，關(guān)關(guān)于于橡橡膠膠粘粘接接的的拉拉伸伸或或剝剝離離破破壞壞的的理理論論眾眾說說紛紛紜紜，，但但無無論論是是分分子子取取向向理理論論、、缺缺陷陷統(tǒng)統(tǒng)計計理理論論，，還還是是交交聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)理理論論都都只只是是把把復(fù)復(fù)雜雜的的問問題題進(jìn)進(jìn)行行了了簡簡化化和和理理想想化化處處理理。。一一種種最最簡簡單單而而實實用用的的方方法法是是通通過過簡簡化化處處理理，，建建立立““標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試試樣樣””的的破破壞壞模模型型，，采采用用橡橡膠膠物物理理試試驗驗方方法法來來評評價價橡橡膠膠與與金金屬屬粘粘接接質(zhì)質(zhì)量量。。橡橡膠膠與與金金屬屬粘粘合合組組件件中中的的粘粘合合結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)是是很很復(fù)復(fù)雜雜的的，，粘粘接接質(zhì)質(zhì)量量受受金金屬屬類類型型及及其其表表面面處處理理狀狀況況、、粘粘合合劑劑、、打打底底膠膠漿漿和和彈彈性性體體的的組組份份、、填填料料的的類類型型和和用用量量以以及及硫硫化化體體系系等等因因素素的的影影響響。。一一旦旦選選定定了了試試驗驗方方法法，，影影響響測測評評粘粘接接性性能能結(jié)結(jié)果果的的因因素素除除了了橡橡膠膠、、膠膠粘粘劑劑和和金金屬屬材材料料的的本本身身的的性性能能之之外外，，還還與與試試件件的的制制作作與與試試驗驗過過程程有有關(guān)關(guān)。。即即：：試件件制制作作和和試試驗驗方方法法的的影影響響3.4.1試試件件制制作作的的影影響響試樣樣的的粘粘接接質(zhì)質(zhì)量量與與制制作作工工藝藝有有很很大大的的關(guān)關(guān)系系。。這這里里所所指指的的制制作作工工藝藝含含金屬屬表表面面處處理理方方法法、、粘粘接接試試件件制制作作方方式式和和條條件件有有關(guān)關(guān)。。金金屬屬表表面面處處理理方方法法的的影影響響在在粘粘接接制制件件中中獲獲得得最最佳佳的的粘粘接接強強度度的的重重要要條條件件之之一一是是金金屬屬表表面面的的有有效效處處理理。。表表面面處處理理方方法法有有兩兩類類:物物理理方方法法和和化化學(xué)學(xué)方方法法。。從從處處理理的的方方式式看看有有，，表表面面清清洗洗、、用用水水溶溶性性清清潔潔劑劑清清洗洗、、機機械械處處理理和和溶溶劑劑處處理理。。3.4.2橡膠膠與與金金屬屬粘粘接接試試件件制制作作方方式式的的影影響響橡膠膠與與金金屬屬粘粘接接試試件件制制作作方方式式有有模模壓壓法法、、傳傳遞遞模模壓壓法法、、注注壓壓法法等等，，不不同同的的制制作作方方式式同同類類試試樣樣的的同同種種試試驗驗所所取取得得的的試試驗驗的的結(jié)結(jié)果果也也不不相相同同。。例例如如模模壓壓法法是是目目前前國國內(nèi)內(nèi)生生產(chǎn)產(chǎn)橡橡膠膠制制品品廣廣泛泛采采用用的的一一種種方方法法，，經(jīng)經(jīng)研研究究證證明明某某些些橡橡膠膠膠膠料料與與金金屬屬的的熱熱硫硫化化粘粘合合體體在在不不同同方方向向的的粘粘合合強強度度差差異異較較大大。。經(jīng)經(jīng)對對剝剝離離粘粘合合強強度度的的方方向向性性差差異異與與膠膠料料在在模模腔腔內(nèi)內(nèi)的的流流動動方方向向的的依依賴賴關(guān)關(guān)系系所所作作的的研研究究說說明明，，兩兩者者相相關(guān)關(guān)。。相關(guān)關(guān)。。3.4.3本本方方法法試試樣樣制制備備應(yīng)應(yīng)注注意意的的問問題題可以以采采用用兩兩種種模模具具制制備備試試樣樣。。一一種種用用于于制制備備多多個個試試樣樣，，另另一一種種用用于于制制備備單單個個試試樣樣。。當(dāng)當(dāng)試試樣樣使使用用一一種種橡橡膠膠和和一一種種粘粘合合劑劑時時可可使使用用多多試試樣樣的的模模具具。。模模腔腔與與試試樣樣長長度度方方向向上上平平行行的的尺尺寸寸為為125mm。。模模具具的的橫橫向向尺尺寸寸取取決決于于每每次次制制樣樣的的數(shù)數(shù)量量。?？伎紤]慮到到所所用用板板材材的的厚厚度度變變化化，，給給橡橡膠膠在在模模腔腔留留出出6mm±±0.05mm的的深深度度空空間間，，所所以以模模腔腔深深度度（（即即與與試試樣樣平平面面垂垂直直的的方方向向））也也同同樣樣是是可可根根據(jù)據(jù)板板材材厚厚度度變變化化的的。。除除非非試試樣樣的的寬寬度度不不適適合合模模具具的的尺尺寸寸，，否否則則在在制制備備同同一一種種試試樣樣時時，，應(yīng)應(yīng)使使用用上上述述的的模模具具。。當(dāng)當(dāng)使使用用未未硫硫化化橡橡膠膠或或熱熱塑塑性性橡橡膠膠制制樣樣時時，，可可從從一一塊塊足足夠夠厚厚的的膠膠片片上上直直接接裁裁下下與與模模具具大大小小相相應(yīng)應(yīng)的的膠膠條條（（長長125mm，，寬寬度度由由試試樣樣數(shù)數(shù)量量定定））。。其其厚厚度度應(yīng)應(yīng)能能保保證證在在制制備備試試樣樣過過程程中中橡橡膠膠與與底底板板之之間間具具有有適適宜宜的的最最大大壓壓力力。。在制樣過過程中，，須注意意保持粘粘合面的的干凈，，避免灰灰塵、濕濕氣、和和外界物物質(zhì)對粘粘接面的的污染。。粘粘合合劑的使使用應(yīng)按按照其說說明書進(jìn)進(jìn)行。可可使用溶溶劑或用用粘合劑劑說明書書中要求求的方法法，對被被粘合材材料的表表面進(jìn)行行處理。。用用粘合劑劑粘合試試樣時。。把組件件放入模模具中，，板材在在底層。。若同時時制備多多個試樣樣時，應(yīng)應(yīng)使試樣樣間保持持約3mm間隔隔，以便便粘合后后取樣。。特別注意意，應(yīng)用用壓敏膠膠粘帶把把板材的的兩端隔隔離，以以使粘合合有效面面積能滿滿足規(guī)定定。在在試樣樣尚未完完全冷確確前，把把試樣從從模具中中取出時時要十分分小心，，應(yīng)避免免試樣粘粘合面由由于受到到應(yīng)力作作用而影影響試驗驗結(jié)果。。當(dāng)當(dāng)同同時制備備多個試試樣時，，就需要要把試樣樣分割開開，分割割可用剪剪刀、刀刀片或其其他適宜宜工具。。為使膠膠條的邊邊緣和硬硬材的邊邊緣對齊齊，可用用皮帶沙沙輪打磨磨。但需需注意防防止打磨磨時橡膠膠過熱，，試樣寬寬度不能能減少到到超過規(guī)規(guī)定范圍圍。粘粘合每每件試樣樣時，都都應(yīng)使粘粘接部位位長25mm±±0.1mm、、寬25mm±±0.1mm盡盡可能在在硬質(zhì)板板材中央央的范圍圍內(nèi)。這這也是剝剝離角視視作900的必要條條件之一一.3.4.3試試驗過過程的影影響不同試驗驗方法的的試驗過過程，不不同程度度地影響響試驗的的結(jié)果，，這也是是試驗方方法中需需要引入入“不確確定度””的原因因之一。。以下僅僅對2003年年后發(fā)布布的新標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)作一一試驗過過程的影影響說明明。3.4.3.1方法的的適用性性本方法不不適用于于硬質(zhì)橡橡膠與金金屬的粘粘接質(zhì)量量評價。。此時的的剝離角角與方法法原設(shè)計計軟質(zhì)膠膠的剝離離角已有有了較大大的區(qū)別別。3.4.3.2試驗驗過程應(yīng)應(yīng)注意的的問題在加載之之前，先先用鋒利利的刀片片把橡膠膠從板材材上剝下下1.5mm。。

試驗驗過程中中，當(dāng)橡橡膠將被被撕裂時時,可暫暫停試驗驗,并用用小刀將將橡膠與與板材分分割開。。割口應(yīng)應(yīng)緊貼板板材。4.4.3.3拉力力試驗機機的夾具具夾具的設(shè)設(shè)計應(yīng)使使夾具能能與拉力力機的上上夾具連連接,并并且在整整個試驗驗過程中中，能使使引起剝剝離的拉拉力方向向始終同同（橡膠膠/硬質(zhì)質(zhì)板材））粘合面面基本保保持垂直直，也就就是與固固定面保保持90°角。。夾具的的間隙過過大或前前后移位位都將影影響試驗驗的結(jié)果果。3.4.3.4試樣樣粘接板板材的厚厚度硬質(zhì)板材材需要有有一定厚厚度，以以避免試試驗過程程中板材材變形。。金屬板板材可用用1.5mm±±0.1mm，，如使用用塑料板板或其他他板材時時可能需需要厚一一些。板板材寬度度為25mm±±0.1mm，，長度為為60mm±±1mm。下下例為為板材厚厚度對試試驗結(jié)果果的影響響,這里里試樣板板材為PVC板板與再生生橡膠用用雙組份份聚氨酯酯膠粘劑劑在室溫溫下粘接接，其中中1#PVC板板為3.0mm厚、2#PVC板板為5.6mm厚。試試樣粘接接后在室室溫停放放24小小時后試試驗。試試驗室環(huán)環(huán)境溫度度23℃℃停放3小時。。試驗結(jié)結(jié)果如表表1、表表2示。試驗結(jié)果果。表1（（試驗記記錄）1#2#試樣寬度mm最大剝離力N剝離強度N/mm破壞類型試樣寬度mm最大剝離力N剝離強度N/mm破壞類型25.01084.3R25.01194.8R25.01174.7R25.01255.0R25.01355.4R25.01204.8R25.01255.0R25.01275.1R3.5試試驗的的其他應(yīng)應(yīng)用形式式可以采用用本方法法來檢驗驗粘合的的粘彈性性特性，，此時可可使用其其他加載載速度。。在此種種應(yīng)用情情況下，，推薦采采用以對對數(shù)規(guī)律律增加剝剝離速度度。對對于同同一個粘粘合系統(tǒng)統(tǒng)來說,為了更更好的了了解粘合合劑的粘粘彈性特特征,可可將試驗驗在多個個速度和和多個溫溫度下進(jìn)進(jìn)行。包包括試樣樣從內(nèi)聚聚破壞到到粘附破破壞的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變。3.6本本標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)與ISO813:1997的主主要差異異本標(biāo)準(zhǔn)等等效采用用ISO813:1997《硫化化橡膠或或熱塑性性橡膠與與硬質(zhì)板板材料粘粘合強度度得測定定—90°剝離離法》主主要差差異為———本本標(biāo)準(zhǔn)的的試驗結(jié)結(jié)果以平平均值，，最大值值與最小小值表示示，而ISO813:1997中中無明確確規(guī)定。?！緲?biāo)標(biāo)準(zhǔn)試驗驗結(jié)果中中的破壞壞類型用用四個試試樣的破破壞類型型一起表表示（如如“3個個R；1個CP”），，而ISO813:1997中無無明確規(guī)規(guī)定。———本本標(biāo)準(zhǔn)刪刪除了ISO813：1997中的參參考件附附錄B參參考文獻(xiàn)獻(xiàn)3.7本本標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)與GB/T7760-1987《《硫化橡橡膠與金金屬粘合合的測定定單單板法》》的主要要差異為為——被粘粘材料不不同。GB/T7760-1987中規(guī)規(guī)定了被被粘材料料為金屬屬與硫化化橡膠，，而本標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中將將硫化橡橡膠改為為硫化橡橡膠或熱熱塑性橡橡膠；將將金屬改改為硬質(zhì)質(zhì)板材，，并且板板材的厚厚度是可可根據(jù)情情況作適適當(dāng)變化化，只要要保證板板材在試試驗過程程中不發(fā)發(fā)生變形形?！獖A夾具有所所不同。。由于硬硬質(zhì)材料料的厚度度是可變變的，所所以本標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中夾夾具的試試樣夾持持部分有有所變化化。———試樣樣破壞形形式的表表示有所所改變。。

———試樣數(shù)數(shù)量由不不應(yīng)少于于5個變變?yōu)?個個?！獙τ谟谠嚇拥牡闹苽湟惨草^原先先更為詳詳細(xì)?！颈緲?biāo)準(zhǔn)還還允許試試驗在高高于或低低于常溫溫的環(huán)境境中進(jìn)行行?！鲈黾恿烁礁戒汚對對粘接性性能的粘粘彈性的的分析。。4.GB/T7761—2003

《橡橡膠與剛剛性材料料粘合強強度的測測定－圓圓錐件法法》4.1試試驗驗原理與與適用范范圍本試驗原原理是測測定由圓圓柱形橡橡膠粘接接兩個圓圓錐形剛剛性體所所組成的的標(biāo)準(zhǔn)試試樣產(chǎn)生生破壞所所需的力力，是一一種測定定硫化橡橡膠對剛剛性材料料靜態(tài)粘粘合強度度方法。。由于試試樣的幾幾何形狀狀特殊，，應(yīng)力集集中于圓圓錐件頂頂端，在在大多數(shù)數(shù)情況下下試樣的的破壞發(fā)發(fā)生在橡橡膠和圓圓錐件界界面之間間。在一些粘粘合件的的粘合支支撐件的的橫截面面很小，，盡管其其模量很很高但剛剛度很低低，如橡橡膠和金金屬絲、、簾線或或薄片的的粘合不不適于使使用本方方法來評評價粘接接質(zhì)量。。4.2試試驗方方法介紹紹4.2.1試試驗裝置置拉力試驗驗機與配配置的夾夾具。4.2.2試試樣形狀和尺尺寸見圖圖1，剛剛性體圓圓柱形部部分和橡橡膠圓柱柱的直徑徑應(yīng)為25±0.5mm,剛剛性體圓圓錐端面面間的距距離應(yīng)為為12±±1mm,圓錐錐頂點的的半角應(yīng)應(yīng)為45±1°°，而頂頂尖的球球半徑不不大于0.8mm。至少要制制備和測測試3個個試樣。。4.2.3試試驗步驟驟將試樣裝裝到拉伸伸試驗機機的夾具具上，小小心對中中和調(diào)整整試樣，，以致測測試時拉拉力對稱稱地分布布于橫截截面上。。夾具以以50mm/min±±5mm/min的的恒速分分離而施施以拉力力，直至至式樣斷斷裂并記記錄最大大力值，，并檢查查破壞的的表面4.2.4試試驗結(jié)果果表示試樣產(chǎn)生生破壞所所需要的的力即為為粘合力力，以牛牛頓表示示。取全全部測試試值的平平均值、、最大值值和最小小值作為為測試的的試樣結(jié)結(jié)果紀(jì)錄錄粘合破破壞的類類型4.3試試驗的的注意事事項：4.3.1粘粘接用剛剛性件4.3.1.1粘接接剛性件件的材質(zhì)質(zhì)和尺寸寸如果對剛剛性件材材料的技技術(shù)要求求沒有做做出規(guī)定定，應(yīng)使使用低碳碳鋼棒材材制作，，且錐形形面要經(jīng)經(jīng)過噴沙沙處理。。

本標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)規(guī)定了每每個剛性性件的圓圓柱部分分長度應(yīng)應(yīng)不小于于5mm，且應(yīng)應(yīng)加工成成便于和和試驗機機上的夾夾具相匹匹配，而而沒有規(guī)規(guī)定整個個剛性件件的總長長度。推推薦采用用ASTMD429中的的推薦值值23.4±0.5mm（標(biāo)標(biāo)稱值23.5±0.5mm）。4.3.1.2剛性性件的重重復(fù)使用用粘合用的的剛性件件可以重重復(fù)使用用,剛性性件通常?？梢圆刹扇∪紵裏蚧瘜W(xué)學(xué)清理的的方法進(jìn)進(jìn)行維護(hù)護(hù)，也可可采用機機械或化化學(xué)的表表面處理理技術(shù)，，用以重重新獲得得一個清清潔的粘粘合表面面。錐形形尖端的的銳利程程度在維維護(hù)過程程中可能能會降低低，這將將影響測測試結(jié)果果的重現(xiàn)現(xiàn)性，必必須小心心從事以以使重新新形成錐錐形銳