申请/专利权人：中国石油化工股份有限公司;北京燕山石化高科技术有限责任公司

申请日：2017-08-16

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109406317B

主分类号：G01N3/32

分类号：G01N3/32

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.03.26#实质审查的生效;2019.03.01#公开

摘要：本发明涉及强度测试装置领域，公开了一种薄膜纵向撕裂强度的测试装置和一种薄膜纵向撕裂强度的测试方法。所述测试装置包括：i基座1；ii与所述基座垂直并固定在所述基座1上的试验架2；iii固定于试验架2上部的用于固定薄膜试样的固定夹3；iv固定于试验架2上的水平的平台4；以及v放置于平台4上的砝码5。采用本发明提供的技术方案，不必预计算对薄膜所施载荷的大小，只需准确测量薄膜受到瞬时撕裂力时的撕裂长度，能够表征薄膜在瞬时性外力作用下薄膜纵向撕裂的现象，并且对于软质和硬质薄膜均适用，装置结构简单，测试方法简单易行。

主权项：1.一种薄膜纵向撕裂强度的测试方法，其特征在于，所述测试方法在薄膜纵向撕裂强度的测试装置中进行，包括以下步骤：（a）将薄膜试样夹到固定夹（3）上，钳口夹于标记A处，使试样另一端自由垂落，薄膜试样长轴方向竖直；（b）将薄膜试样下端的左右两膜条沿标记C处横线分别系到砝码（5）的上端；（c）同时且瞬间将两砝码向相反的方向推下平台，两砝码离开平台的时间差不超过0.5s，砝码落下后摆幅不超过10°；（d）测量薄膜试样从标记B处向上撕开的长度，以cm计；其中，标记A、B和C处均为薄膜试样上的位置，所述标记A处为钳口夹住的位置，所述标记B处为纵向撕裂的起始位置，所述标记C处为固定到砝码上端的位置；该测试装置包括：（i）基座（1）；（ii）与所述基座（1）垂直并固定在所述基座（1）上的试验架（2）；（iii）固定于试验架（2）上部的用于固定薄膜试样的固定夹（3）；（iv）固定于试验架（2）上的水平的平台（4）；以及（v）放置于平台（4）上的砝码（5）。

全文数据：一种薄膜纵向撕裂强度的测试装置和方法技术领域本发明涉及强度测试装置领域，具体地，涉及一种薄膜纵向撕裂强度的测试装置和一种薄膜纵向撕裂强度的测试方法。背景技术地膜产品的主要作用就是保湿保墒，其突出的性能要求是纵向撕裂性能好。地膜材料的纵向撕裂破坏是在膜受到外力作用下一般是受到风的影响，由膜材料上的初始小洞、裂缝或其他缺陷等引发，再迅速扩大并导致膜材料整体破坏的过程。目前，现有技术对薄膜撕裂性能的测试方法主要有裤形撕裂法、埃尔门多夫法和直角撕裂法。裤形撕裂法是对试样长轴方向上切口所形成的两“裤腿”进行拉伸，测试所需平均力来计算撕裂强度，但是此方法需要拉伸速度恒定，无法表征薄膜在瞬时性外力作用下薄膜纵向撕裂的现象；埃尔门多夫法利用规定的摆锤对有切口试样进行撕裂，显示所消耗能量来计算耐撕裂性，但是此方法受限于摆锤质量，只能测试软质薄膜，对硬质地膜测试无能为力；直角撕裂法通过对具备直角口外形的试样施加拉伸载荷使其撕裂，测定试样的撕裂负荷或撕裂强度，但是此方法试样不含预切口，试样外形设计和撕裂外力模拟与实际情况相差较大，很少有人使用。因此，开发一种薄膜纵向撕裂强度的测试装置是非常必要的。发明内容本发明的目的是为了克服现有技术中无法测试薄膜的纵向撕裂强度，提供了一种薄膜纵向撕裂强度的测试装置，该测试装置包括：i基座；ii与所述基座垂直并固定在所述基座上的试验架；iii固定于试验架上部的用于固定薄膜试样的固定夹；iv固定于试验架上的水平的平台；以及v放置于平台上的砝码。本发明还提供了一种薄膜纵向撕裂强度的测试方法，其中，所述测试方法包括以下步骤：a将薄膜试样夹到固定夹上，钳口夹于标记A处，使试样另一端自由垂落，薄膜试样长轴方向竖直；b将薄膜试样下端的左右两膜条沿标记C处横线分别系到砝码的上端；c同时且瞬间将两砝码向相反的方向推下平台，两砝码离开平台的时间差不超过0.5s，砝码落下后摆幅不超过10°；d测量薄膜试样从标记B处向上撕开的长度，以cm计；其中，标记A、B和C处均为薄膜试样上的位置，所述标记A处为钳口夹住的位置，所述标记B处为纵向撕裂的起始位置，所述标记C处为固定到砝码上端的位置。采用本发明提供的技术方案，不必预计算对薄膜所施载荷的大小，只需准确测量薄膜受到瞬时撕裂力时的撕裂长度，能够表征薄膜在瞬时性外力作用下薄膜纵向撕裂的现象，并且对于软质和硬质薄膜均适用，装置结构简单，测试方法简单易行，适合大批量的薄膜纵向撕裂强度试验，尤其适用于超薄地膜，具有很强的使用价值。本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是本发明提供的薄膜纵向撕裂强度的测试装置的结构示意图；图2是进行纵向撕裂强度测试的薄膜试样的示意图；图3是固定了薄膜试样的薄膜纵向撕裂强度的测试装置的示意图；图4是砝码推下平台后的测试装置示意图。附图标记说明1基座2试验架3固定夹4平台5砝码具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词“上、下、左、右、前、后”通常是根据本发明提供的薄膜纵向撕裂强度的测试装置在正常使用情况下定义的，并与图1-4中所示的上下左右方向一致，“前”指的是纸面外，“后”指的是纸面里。本发明提供了一种薄膜纵向撕裂强度的测试装置，其中，该测试装置包括：i基座1；ii与所述基座1垂直并固定在所述基座1上的试验架2；iii固定于试验架2上部的用于固定薄膜试样的固定夹3；iv固定于试验架2上的水平的平台4；以及v放置于平台4上的砝码5。在本发明中，所述基座1是为整个测试装置提供固定的作用，保证整个测试装置在使用或未使用的状态下都可以保持竖直而不发生倾斜或倾覆。所述基座1的材质和尺寸大小以及形状没有特别的限定，只要能够完成上述作用即可。在本发明中，所述试验架2是为整个测试装置提供支撑和连接的作用。所述试验架2的材质没有特别的限定，只要足够牢固即可。所述试验架2的尺寸没有特别的限定，可以根据具体要测试的薄膜试样的大小进行确定。根据本发明，所述试验架2固定于所述基座1上之后，从试验架2的顶端到基座1的上表面的距离即为整个测试装置的高度。在本发明中，所述测试装置的高度没有特别的限定，可以根据具体要测试的薄膜试样的大小进行确定，例如，所述测试装置的高度可以为0.5米以上，优选为0.8m以上，优选为1.5m以上，优选为1.8m以上，所述测试装置的高度的上限值可以为5m以下，优选为4.5m以下，优选为4m以下，优选为3.5m以下，优选为3m以下，优选为2.5m以下，优选为2m以下。所述测试装置的高度最优选为2-5m。在本发明中，所述用于固定薄膜的固定夹3固定于试验架2上的方式没有特别的限定，只要能够使固定夹3的钳口不能旋转即可。另外，“固定夹3固定于试验架2的上部”中的“上部”没有特别的限定，只是为了说明固定夹3的相对位置，固定夹3的位置可以由试验架2的高度、平台4的高度以及需要测试的薄膜试样的长度进行确定，例如，固定夹3的高度不能高于试验架2的高度，固定夹3的高度不能低于平台4的高度，固定夹3的下端与平台4的上端之间的距离不能大于薄膜试样的长度。在本发明中，所述固定夹3的下端距离基座上表面的高度可以在较大范围内变动，可以根据整个测试装置的高度进行确定，例如，所述高度可以为0.4米以上，优选为0.8m以上，优选为1.5m以上，优选为1.8m以上，所述测试装置的高度的上限值可以为5m以下，优选为4.5m以下，优选为4m以下，优选为3.5m以下，优选为3m以下，优选为2.5m以下，优选为2m以下。所述固定夹3的下端距离地面的高度最优选为1.7-4.5m。在本发明中，所述固定夹3装有能牢固地夹住薄膜试样而不打滑的钳口，钳口水平且钳口的上下两边相互平行，钳口不能旋转。所述钳口的种类和材质可以为本领域的常规选择，例如可以为平钳口，材质可以为金属。所述钳口的宽度没有特别的限定，可以根据薄膜试样的尺寸进行选择，例如可以为5cm以上，优选为8cm以上，优选为10cm以上，优选为12cm以上，优选为15cm以上，优选为20cm以上；优选为40cm以下，优选为38cm以下，优选为35cm以下，优选为32cm以下，优选为30cm以下，最优选为25-30cm。所述钳口的宽度为本领域的常规含义，通常指的是夹持端面的宽度。根据本发明，所述平台4的作用包括两个，一个作用是为平台上的砝码提供支撑，另一个作用是当砝码推下平台之后为薄膜试样的膜条提供支撑作用。所述平台4的厚度上下两个平面的距离没有特别的限定，只要能够实现上述两个作用即可。所述平台4的上表面与所述固定夹3的下端的距离可以为0.35m以上，优选为0.5m以上，优选为1m以上，优选为1.5m以上，优选为4m以下，优选为3.5m以下，优选为3m以下，优选为2.5m以下，最优选为0.35-4m。在本发明中，所述平台4左右宽度没有特别的限定，只要能起到上述作用即可。所述左右宽度指的是砝码外边缘的距离。砝码外边缘指的是距离平台4的边缘更近的砝码边缘。其中，左右宽度可以根据进行测试的薄膜试样的尺寸进行确定，左右宽度一方面不能太大，否则薄膜试样的纵向撕裂长度太长，撕裂口有可能直接到钳口的位置，另一方面也不能太小，否则薄膜试样的纵向撕裂长度太短，或者根本无法撕裂，这两种情况下都无法对薄膜的纵向撕裂强度进行有效表征，根据一种优选的实施方式，所述平台4的左右宽度为0.2m以上，优选为0.4m以上，优选为0.5m以上，优选为0.8m以上，优选为1m以下，优选为0.9m以下。根据一种优选的实施方式，所述平台4的左右宽度为0.2-1m，更优选为0.2-0.4m。在本发明中，所述平台4的前后宽度没有特别的限定，只要能够放得下砝码且能够保砝码5的位置与所述固定夹3同处一个竖直平面上。所述平台4的前后宽度可以为0.1m以上，优选为0.15m以上，优选为0.2m以上，优选为0.25m以上，可以为1m以下，可以为0.8m以下，可以为0.7m以下，可以为0.5m以下，可以为0.4m以下，可以为0.3m以下。在本发明中，所述砝码5的位置优选与所述固定夹3同处一个竖直平面上，两个砝码外边缘的距离与平台4的左右宽度相等，且与平台4的边缘平齐。在本发明中，所述平台4的左右边缘优选倒角，平台及其倒角的表面平滑，以减少砝码运动过程中的阻力以及减少卡顿。所述倒角的角度没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如可以为30°、45°或60°。由于平台边缘倒角，所以砝码与平台边缘平齐可以理解为与平台倒角的边缘平齐。根据本发明，所述砝码5的质量可以在较大范围内变动，为了方便测试以及减少误差，所述砝码5优选为100-300g的砝码。优选的，所述砝码的个数为2。另外需要说明的是，本发明的砝码的作用是测试过程中固定并牵引薄膜试样的下端两膜条，所以本发明中的砝码除了可以为常规含义上的砝码，也可以为任何能起到上述固定和牵引作用的物体，上述物体的体积尽可能小，并可以看作质点。根据本发明一种优选的实施方式，为了方便测试不同需求尺寸的薄膜试样，平台4和固定夹可以上下滑动。此处所说的上下滑动指的是为了适应不同试样的尺寸进行的滑动。在测试同一批次或某一个薄膜试样的过程中，固定夹3和平台4的位置一经确定，不能再移动。根据本发明，所述测试装置的薄膜试样可以根据以下方法制备得到：1裁剪薄膜，其长轴方向为机械加工方向；2在距试样长轴一端依次作横线标记，称为标记A、标记B、标记C；3用锋利的刀片或其他合适的工具从标记B处中间位置向标记C沿长轴方向划开薄膜至薄膜边缘的中间位置；其中，标记A、B和C处均为薄膜试样上的位置，所述标记A处为钳口夹住的位置，所述标记B处为纵向撕裂的起始位置，所述标记C处为固定到砝码上端的位置。根据本发明，所述测试装置的薄膜试样的种类没有特别的限定，可以将任何需要测试纵向撕裂强度的薄膜制备薄膜试样。所述薄膜试样的制备方法也没有特别的限定，可以根据测试装置的尺寸选择合适的薄膜试样的尺寸。根据本发明，使用所述测试装置的具体测试方法可以包括以下步骤：a将薄膜试样夹到固定夹3上，钳口夹于标记A处，使试样另一端自由垂落，薄膜试样长轴方向竖直；b将薄膜试样下端的左右两膜条沿标记C处横线分别系到两个砝码上端；c同时且瞬间将两砝码向相反的方向推下平台，两砝码离开平台的时间差不超过0.5s，砝码落下后摆幅不超过10°；所述瞬间指的是速度尽可能大，具体数值没有特别限定，例如可以大于5ms。d测量薄膜试样从标记B处向上撕开的长度，以cm计。其中，步骤d中薄膜试样撕裂痕迹距试样中轴的最大偏移量不超过2mm；其中，标记A、B和C处均为薄膜试样上的位置，所述标记A处为钳口夹住的位置，所述标记B处为纵向撕裂的起始位置，所述标记C处为固定到砝码上端的位置。其中，A处的位置与固定夹3的钳口的下端平齐。另外，平台4的高度距离地面的高度，下同需要满足以下要求：薄膜试样A处固定于固定夹3，薄膜试样的C处固定于平台4的左右两个砝码上端，此时砝码5应该在平台4上，且砝码5的外边缘与平台4的左右外边缘平齐如有倒角则与左右倒角的外边缘平齐，同时砝码5不能悬在半空，此时薄膜试样在A和B之间没有撕裂。或者可以理解为，根据平台4的高度选择合适的薄膜试样进行测试，薄膜试样的尺寸与平台4的高度相匹配，薄膜试样与平台4之间的位置满足上述要求。此外，为了比较不同批次或种类的薄膜试样或者同一批次不同位置薄膜试样的纵向撕裂性能，进行测试的薄膜试样的制备方法应当相同，这样的结果进行比较才会有意义。根据一种优选的实施方式，所述测试装置的薄膜试样通过包含以下步骤的方法制备得到：1裁剪薄膜，使得到的试样形状为矩形，尺寸为160×20cm，其长轴方向为机械加工方向，薄膜的厚度为5±1μm；2在距试样长轴一端10cm处、110cm处、140cm处分别作横线标记，如图2所示，称为标记A、标记B、标记C；3用锋利的刀片或其他合适的工具从标记B处中间位置向标记C沿长轴方向划开薄膜至薄膜边缘的中间位置；切口应光滑无刻痕。根据本发明，使用所述测试装置的具体测试方法可以包括以下步骤：a将薄膜试样夹到固定夹3上，钳口夹于标记A处，使试样另一端自由垂落，薄膜试样长轴方向竖直；b将薄膜试样下端的左右两膜条沿标记C处横线分别系到两个砝码上端；c同时且瞬间将两砝码向相反的方向推下平台，两砝码离开平台的时间差不超过0.5s，砝码落下后摆幅不超过10°；所述瞬间指的是速度尽可能大，具体数值没有特别限定，例如可以大于5ms。d测量薄膜试样从标记B处向上撕开的长度，以cm计。其中，步骤d中薄膜试样撕裂痕迹距试样中轴的最大偏移量不超过2mm。在本发明中，每个批次的薄膜试样进行4次纵向撕裂强度的测试，取平均值作为薄膜试样的纵向撕裂强度的测试结果。薄膜试样的撕开长度越小，纵向撕裂强度越高。以下根据图1描述本发明提供的薄膜纵向撕裂强度的测试装置的一种具体的实施方式。如图1所示，所述测试装置包括：i基座1；ii与所述基座1垂直并固定在所述基座1上的试验架2，基座1和试验架2的总高度为2.0m；iii固定于试验架2上部的用于固定薄膜试样的固定夹3，所述固定夹3装有能牢固地夹住薄膜试样而不打滑的钳口，钳口水平且钳口的上下两边相互平行，钳口水平且钳口的上下两边相互平行，钳口不能旋转，所述固定夹3的下端距离地面的高度为1.7m，所述钳口的宽度为25cm；iv固定于试验架2上的水平的平台4，所述平台4的上表面与所述固定夹3的下端的距离为1m，平台4的左右宽度为30cm，平台4的前后宽度为20cm；平台4的左右边缘倒角，且平台及其倒角的表面平滑；v两个放置于平台4上的200g砝码，砝码所处的位置与固定夹3同处一个竖直面上，两砝码外边缘相距28cm且与平台边缘平齐。使用天津石化公司生产的超薄地膜LLDPE专用料DFDA9020制备薄膜。具体过程为：将上述专用料DFDA9020使用双层双色地膜机组购自汕头金明公司的产品进行地膜吹塑，地膜宽度设置为900mm，膜厚度设置为5μm，上述两个参数稳定1h后取样作为进行测试的试样。将上述过程得到的薄膜进行薄膜试样的制备：1裁剪薄膜，使得到的试样形状为矩形，尺寸为160×20cm，其长轴方向为机械加工方向，薄膜的厚度为5μm；2如图2所示，在距试样长轴一端10cm处、110cm处、140cm处分别作横线标记，称为标记A、标记B、标记C；3用锋利的刀片或其他合适的工具从标记B处中间位置向标记C沿长轴方向划开薄膜至薄膜边缘的中间位置；切口应光滑无刻痕。薄膜纵向撕裂强度的测试方法包括以下步骤：a如图3所示，将薄膜试样夹到固定夹3上，钳口夹于标记A处，使试样另一端自由垂落，薄膜试样长轴方向竖直；b将薄膜试样下端的左右两膜条沿标记C处横线分别系到两个砝码上端；c同时以10ms的速度将两砝码向相反的方向推下平台，两砝码离开平台的时间差不超过0.5s，砝码落下后摆幅不超过10°，砝码推下之后的状态如图4所示；d测量薄膜试样从标记B处向上撕开的长度，以cm计。其中，步骤d中薄膜试样撕裂痕迹距试样中轴的最大偏移量不超过2mm。测试结果列于表1中。表1以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

权利要求：1.一种薄膜纵向撕裂强度的测试装置，其特征在于，该测试装置包括：i基座1；ii与所述基座1垂直并固定在所述基座1上的试验架2；iii固定于试验架2上部的用于固定薄膜试样的固定夹3；iv固定于试验架2上的水平的平台4；以及v放置于平台4上的砝码5。2.根据权利要求1所述的测试装置，其中，所述测试装置的高度为0.5-5m。3.根据权利要求1所述的测试装置，其中，所述固定夹3装有能牢固地夹住薄膜试样而不打滑的钳口，钳口水平且钳口的上下两边相互平行，钳口不能旋转；优选地，所述钳口的宽度为5-40cm。4.根据权利要求1所述的测试装置，其中，所述固定夹3的下端距离地面的高度为0.4-5m。5.根据权利要求1所述的测试装置，其中，所述平台4的上表面与所述固定夹3的下端的距离为0.35-4m；优选地，所述平台4的左右宽度为0.2-1m，平台4的前后宽度为10cm以上。6.根据权利要求1所述的测试装置，其中，所述砝码5的位置与所述固定夹3同处一个竖直平面上；优选地，砝码5的外边缘的距离与平台4的左右宽度相等，且与平台4的边缘平齐。7.根据权利要求1所述的测试装置，其中，所述平台4的左右边缘倒角，平台及其倒角的表面平滑。8.根据权利要求1所述的测试装置，其中，所述砝码5是质量为100-300g的砝码；优选地，所述砝码5的个数为2。9.根据权利要求1所述的测试装置，其中，该测试装置包括：i基座1；ii与所述基座1垂直并固定在所述基座1上的试验架2，基座1和试验架2的总高度为2.0m；iii固定于试验架2上部的用于固定薄膜试样的固定夹3，所述固定夹3装有能牢固地夹住薄膜试样而不打滑的钳口，钳口水平且钳口的上下两边相互平行，钳口水平且钳口的上下两边相互平行，钳口不能旋转，所述固定夹3的下端距离地面的高度为1.7m，所述钳口的宽度为25cm；iv固定于试验架2上的水平的平台4，所述平台4的上表面与所述固定夹3的下端的距离为1m，平台4的左右宽度为30cm，平台4的前后宽度为20cm；平台4的左右边缘倒角，且平台及其倒角的表面平滑；v两个放置于平台4上的200g砝码，砝码所处的位置与固定夹3同处一个竖直面上，两砝码外边缘相距28cm且与平台边缘平齐。10.一种薄膜纵向撕裂强度的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：a将薄膜试样夹到固定夹3上，钳口夹于标记A处，使试样另一端自由垂落，薄膜试样长轴方向竖直；b将薄膜试样下端的左右两膜条沿标记C处横线分别系到砝码5的上端；c同时且瞬间将两砝码向相反的方向推下平台，两砝码离开平台的时间差不超过0.5s，砝码落下后摆幅不超过10°；d测量薄膜试样从标记B处向上撕开的长度，以cm计；其中，标记A、B和C处均为薄膜试样上的位置，所述标记A处为钳口夹住的位置，所述标记B处为纵向撕裂的起始位置，所述标记C处为固定到砝码上端的位置。

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