Способ измерения сопротивления отслаиванию в бумажном соединении, в котором сцепление обеспечивается адгезией, и устройство для измерения сопротивления отслаиванию

 

Способ и устройство предназначены для измерения сопротивления отслаиванию в адгезионном соединении. Образец, состоящий из двух кусков картонного листа, не имеющих адгезионной связи на концах, помещается в зажимные механизмы, которые установлены на скользящих блоках. Один из механизмов тянется вручную или с помощью пневматических средств. Второй механизм имеет демпфер. Скользящий указатель по удлинению пружины, прикрепленной к второму зажимному механизму, определяет усилие, при котором происходит расслаивание. 2 с. и 19 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройству и способу для измерения сопротивления отслаиванию в бумажном соединении, сцепление в котором обеспечивается посредством адгезии. Структуры такого типа в целом обеспечивают возможность проведения с малыми затратами точного и повторяемого измерения сопротивления отслаиванию адгезионного соединения.

В системах, предназначенных для испытаний адгезионного сцепления, известно использование устройства, которое обеспечивает возможность проведения испытаний прочности адгезионного сцепления на растяжение. Примеры таких известных систем для испытаний на растяжение раскрыты в патентах США N 4893513 на имя Schroeder и др., и N 5201230 на имя Sakakibara. Хотя эти устройства для испытаний на растяжение обеспечивают возможность измерения предела прочности на растяжение, необходимого для того, чтобы растянуть адгезионное сцепление, эти испытательные устройства не позволяют адекватно измерить усилие, прилагаемое для "отслаивания" бумажных элементов, которые адгезионно связаны друг с другом. Важно знать усилие "отслаивания" соединения с тем чтобы более адекватно определить силу сцепления между склеенными бумажными элементами. Кроме того, эти испытательные устройства непозволительно дороги ввиду сложности их конструкции. Поэтому большим преимуществом обладала бы система для испытаний адгезионного сцепления, которая вместо измерения предела прочности на растяжение позволяла бы без больших затрат измерять сопротивление отслаиванию.

Также известно использование устройства для испытаний сопротивления отслаиванию в системах для испытаний клеевого сцепления. Примеры таких устройств для определения сопротивления отслаиванию раскрыты в патентах США N 3850033 на имя Schmitt и N 4080825 на имя Liebrenz и др. Хотя эти испытательные устройства и позволяют измерить сопротивление отслаиванию клеевого сцепления, в них используются двигатели. Следовательно, надежность системы определяется двигателем. Если двигатель выходит из строя, система не может быть приведена в действие. Кроме того, эти испытательные устройства непозволительно дороги ввиду сложности их конструкции. Поэтому все же большим преимуществом обладало бы устройство для испытаний клеевого сцепления, которое позволит без больших затрат определить сопротивление отслаиванию и при этом избежать использования моторизованных средств.

Из вышеизложенного очевидно, что в этой области техники имеется необходимость в устройстве для испытаний адгезионного сцепления, которое было бы недорогим за счет простоты его деталей и уникальности конструкции и которое обеспечило бы возможность проведения измерения сопротивления отслаиванию адгезионного сцепления, но в то же время позволило бы избежать использования моторизованной системы. Цель этого изобретения заключается в выполнении этих и других требований, предъявляемых в этой области техники, способом, который будет более очевиден для квалифицированных специалистов при рассмотрении приведенного ниже описания.

В этом изобретении указанные требования выполняются посредством создания устройства для измерения сопротивления отслаиванию адгезионного соединения, содержащего картонное средство, имеющее первую и вторую стороны, включающие в себя адгезионное соединение, расположенное фактически между первой и второй сторонами, основание, средство для приложения усилия, оперативно подсоединенное к одному концу основания, первое зажимное средство, оперативно подсоединенное к другому концу средства для приложения усилия и первой стороне картонного средства, направляющее средство, оперативно подсоединенное к основанию и первому зажимному средству, второе зажимное средство, оперативно подсоединенное к второй, стороне картонного средства и к направляющему средству, средство индикации сопротивления отслаиванию, оперативно подсоединенное к направляющему средству и "расположенное фактически между первым и вторым зажимными средствами, и средство для линейного поступательного движения, оперативно подсоединенное к второму зажимному средству для отслаивания первой и второй сторон картонного средства друг от друга вдоль адгезионного соединения для определения сопротивления отслаиванию этого адгезионного соединения.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления конструкции средство приложения усилия представляет собой пружину или цепь. Кроме того, направляющее средство представляет собой линейный рельс. Помимо этого, средство индикации сопротивления отслаиванию представляет собой указатель с градуированной шкалой. Наконец, средство для линейного поступательного движения может представлять собой средство, приводимое в действие вручную, либо пневматический или гидравлический поршень.

В другом предпочтительном варианте осуществления конструкции устройство обеспечивает возможность точного измерения сопротивления отслаиванию адгезионного соединения простым и повторяемым способом.

Предпочтительное устройство для испытаний адгезионного соединения на сопротивление отслаиванию, выполненное согласно этому изобретению, позволяет получить следующие преимущества: малый вес, легкость сборки и ремонта, прекрасные характеристики в отношении проведения измерения сопротивления отслаиванию, хорошую стабильность, хорошую долговечность и прекрасную экономичность. Фактически во многих из предпочтительных вариантов осуществления конструкции эти факторы - малый вес, легкость сборки и ремонта, прекрасные характеристики в отношении проведения измерения сопротивления отслаиванию и прекрасная экономичность, оптимизированы до такой степени, что они значительно выше тех, которые обеспечивались в известных устройствах для испытаний адгезионных соединений на прочность.

На фиг.1 представлено устройство для измерения сопротивления отслаиванию в адгезионном соединении; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 4 - другой вариант осуществления конструкции предлагаемого устройства; на фиг. 5 - то же, вид сбоку; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 7 - еще один вариант осуществления конструкции предлагаемого устройства.

На фиг. 1 представлено устройство 2 для измерения сопротивления отслаиванию в адгезионном соединении между двумя кусками картона, связанными между собой посредством адгезии. Устройство 2, в частности, включает в себя основание 4, амортизатор 6, пружину 24, зажимной механизм 34, линейный рельс 42, указатель 44, градуированную шкалу 48 и зажимной механизм 51. При этом амортизатор 6 жестко прикреплен к основанию 4 посредством обычного кронштейна 8 с помощью обычных средств крепления 9 и 10. Другой конец амортизатора 6 прикреплен к кронштейну 30 с помощью обычных средств крепления 28 и 32.

Кронштейн 12 жестко крепится к основанию 4 с помощью крепежных средств 14. Пружина 24 крепится к кронштейну 12 посредством использования болта 20 с проушиной. Другой конец пружины 24 зацепляется за кронштейн 30. Болт 20 с проушиной может быть использован для регулировки усилия, оказываемого пружиной 24. Кронштейн 12 также может быть установлен в месте, обозначенном позицией 16, с тем чтобы могла быть использована пружина с меньшей жесткостью (K).

Кронштейн 26 жестко прикреплен к основанию 4 с помощью Обычных, крепежных средств 27. Кронштейн 26 жестко крепится к зажимному механизму 34 с помощью крепежных средств 37.

Механизм 34 включает в себя опорную пластину 36, зажимную пластину 38 и винт с накатанной головкой 40. Винт 40 располагается таким образом, что зажимная пластина 38 входит в соприкосновение с опорной пластиной 36. Зажимной механизм 34 с возможностью скольжения крепится к линейному рельсу 42 посредством скользящего блока (фиг. 2).

Вблизи от зажимного механизма 34 расположен скользящий указатель 44, на котором находится стрелка 46. Скользящий указатель 44 с обеспечением возможности скольжения прикреплен к рельсу 42 с помощью скользящего блока 45 (фиг. 2). Вблизи от стрелки 46 располагается градуированная шкала 48, которая позволяет измерить усилие отслаивания в фунтах (фунт-сила).

Стопор 64 обычного типа жестко крепится к основанию 4 с помощью крепежного средства 66. Кронштейн 64 используется для стопорения движения скользящего указателя 44 по рельсу 42 в переднем направлении.

Вблизи от скользящего указателя 44 располагается другой зажимной механизм 51. Зажимной механизм 51 по конструкции подобен зажимному механизму 34. В частности, зажимной механизм включает в себя опорную пластину 50, зажимную пластину 52, крепежные средства 53 и винт с накатанной головкой 54. Как и в случае зажимного механизма 34, для соединения опорной пластины 50 с зажимным механизмом 51 используются крепежные средства 53. Винт 54 используется для удержания зажимной пластины 52 у опорной пластины 50. Рукоятка 56 используется для скольжения зажимного механизма 51 вдоль рельса 42 посредством использования скользящего блока 55 (фиг. 2).

Наконец, для жесткого крепления рельса 42 к основанию 4 используется крепежное средство 58. Для жесткого крепления ограждения 60 к основанию 4 используются крепежные средства 62. Предпочтительно, чтобы ограждение 60 конструировалось из какого-либо приемлемого прозрачного полимерного материала, например плексигласа.

На фиг. 2 показано, что рукоятка 56 жестко прикреплена к зажимному механизму 51 с помощью крепежных средств 57.

На фиг. 3 показано взаимное расположение амортизатора 6, кронштейна 30, зажимных механизмов 34 и 51 и рельса 42.

В течение работы устройства 2 испытуемый образец, который состоит из двух кусков картона с находящимся между ними адгезионным соединителем, помещается в зажимные механизмы 34 и 51. Два куска картона адгезионно связаны таким образом, что они располагаются параллельно друг другу, при этом концы картона не имеют адгезионной связи, так что эти концы могут оттягиваться друг от друга для определения сопротивления отслаиванию в адгезионных соединениях между двумя кусками картона.

В частности, один конец картонного образца располагается между опорной пластиной 36 и зажимной пластиной 38 зажимного механизма 34. Винт с накатанной головкой 40 поворачивается таким образом, чтобы зажимная пластина 38 прижималась к опорной пластине 36 и чтобы конец картонного образца зажимался в зажимном механизме 34. Другой конец картонного образца подобным же образом зажимается между опорной пластиной 50 и зажимной пластиной 52 зажимного механизма 51.

Зажимной механизм 34 удерживается пружиной 24, а зажимной механизм 51 тянется вручную с тем, чтобы разделить образец в месте адгезионного соединения для определения сопротивления отслаиванию этого соединения.

Зажимные механизмы 34 и 51 устанавливаются на скользящих блоках соответственно 41 и 55 вдоль рельса 42. Этим обеспечивается точная соосность зажимных механизмов 34 и 5.1, когда испытуемые образцы оттягиваются друг от друга, что важно для точности и повторяемости физического процесса.

Точность также повышается за счет низкого коэффициента трения рельса 42. Однородность результатов испытаний также повышается при надлежащей установке испытуемых образцов в зажимных механизмах 34 и 51. Геометрия зажимных пластин 38 и 52 по отношению к опорным пластинам соответственно 36 и 50 такова, что образец каждый раз вставляется на максимальное фиксированное расстояние. Зажимные механизмы 34 и 51 зажаты, когда винты с накатанными головками соответственно 40 и 54 затянуты. Работающая на сжатие пружина (не показана) внутри каждого зажимного механизма 34 и 51, разжимает зажимной механизм 34и 51 при ослаблении винтов соответственно 40 и 54.

Движение удерживаемого пружиной зажимного механизма 34 демпфируется амортизатором 6. При этом амортизатор 6 смягчает колебания, вызываемые небольшими изменениями усилия, когда происходит расслаивание образца, и замедляет возврат зажимного механизма 34 после разделения образца.

Удлинение пружины 24, прикрепленной к зажимному механизму 34 является мерой усилия, действующего на образец, когда образец расслаивается или разделяется. Скользящий указатель 44 регистрирует максимальное перемещение удерживаемого пружиной зажимного механизма 34. Градуированная шкала 48 переводит положение стрелки 46 в единицы силы, а именно, в фунты-силы. "Пределы" измерения устанавливаются жесткостью пружины 24. "Ноль" при измерении определяется начальным натяжением пружины 24 и может регулироваться посредством винта 20 с проушиной и крепежной детали 22. Все компоненты инструмента, а именно, основание 4, зажимные механизмы 34 и 50, монтажные кронштейны 8, 12, 16, 26 и 30, а также рельс 42 выполнены из алюминия.

Что касается фиг. 4 и 5, тона них представлен другой вариант осуществления конструкции устройства 100 для определения сопротивления отслаиванию в адгезионном соединении между двумя картонными листами, которые связаны между собой посредством адгезии. Устройство 100 сконструировано фактически так же, что и устройство 2 согласно фиг. 1 - 3. Однако устройство 100 также включает в себя, в частности, основание 104, удлинение 105, средство крепления 106, удлинение 107, средство крепления 108, прорезь 109, приводной шток 110, кронштейн 112 (не показан), средство крепления 114 (не показано) средство крепления 116, приводное средство 118, регулятор 120 потока, индикатор 121 скорости потока и клапан 122 для впуска воздуха.

В частности, кронштейн 105 представляет собой удлинение зажимного механизма 51. Кронштейн 105 жестко крепится к удлинению 107 с помощью средства крепления 106. Удлинение 107 жестко крепится к приводному штоку 110 с помощью крепежного средства 108. Удлинение 107 проходит через основание 104 вдоль обычной прорези 109, полученной посредством механической обработки. Приводное устройство 118 жестко крепится к устройству 100 с помощью кронштейна 112 и к средствам крепления 116. Кронштейн 112 жестко прикреплен к основанию 4 с помощью средства крепления 114.

Воздушное регулировочное устройство 120 жестко прикреплено к приводному устройству 118 с помощью крепежных средств (не показаны). Воздушное регулировочное устройство 120 включает в себя индикатор 121 скорости воздушного потока. На другом конце приводного устройства 118 расположен клапан 122 для впуска воздуха.

На фиг. 6 показана соосность различных деталей устройства 100. В частности, на фиг. 6 показана соосность амортизатора 6, кронштейна 30, зажимных механизмов 34 и 51, рельса 42, основания 104, кронштейна 105, средства 106 крепления, приводного устройства 118, регулятора 120 потока и клапана 122 для впуска воздуха. Наконец, основание 104, кронштейн 105, удлинение 107 и кронштейн 112 предпочтительно выполняются из алюминия.

Работа устройства 100 фактически подобна работе устройства 2. Однако, если оператор устройства 2 резко толкает или дергает зажимной механизм 51 при проведении испытания на устройстве 2, вместо того, чтобы применять равномерное, приемлемо медленное (продолжительностью более 1/4 с) толкающее движение, могут быть получены ошибочные результаты. Чрезмерно быстрое толкающее движение может привести к получению ошибочного заниженного значения при испытаниях, поскольку система пружина/масса в удерживаемом пружиной механизме 34 (фиг. 1) не будет иметь времени для отклонения к уравновешенной величине, характеризующей фактическое усилие пружины. Кроме того, может быть получено ошибочное завышенное значение, поскольку скользящий указатель 44 (фиг. 1), который должен регистрировать максимальное перемещение удерживаемого пружиной зажимного механизма 34, перемещается настолько быстро, что он "забегает" за точку максимального перемещения.

Для того, чтобы исключить какое-либо влияние различных методик проведения испытаний разными операторами, может быть применен вариант осуществления конструкции, приведенный на фиг. 4 - 6. Зажимной механизм, который первоначально был сконструирован так, чтобы его можно было тянуть вручную, а именно, зажимной механизм 51, также может перемещаться посредством использования пневматического или гидравлического цилиндра 118. При этом скорость тяги при испытаниях может регулироваться и фиксироваться на желаемом постоянном значении. Причем пневматический или гидравлический цилиндр 118 запитывается от клапана 122 подачи воздуха. Скорость потока при подаче воздуха может регулироваться посредством регулятора 120 потока и индикатора 121 скорости потока. Величина давления подаваемого воздуха регулируется таким образом, чтобы усилие, создаваемое цилиндром 118, было более чем достаточным для того, чтобы разделить какой-либо испытуемый образец. Устанавливается такая скорость потока, чтобы получить желаемую скорость хода цилиндра. Приводимый в действие вручную клапан 122 на линии подачи воздуха может быть открыт для перемещения цилиндра и проведения тягового испытания.

Наконец, на фиг. 7 представлен еще один вариант устройства 150, предназначенного для измерения сопротивления отслаиванию в адгезионном соединении между двумя листами картона, которые сцеплены между собой посредством адгезии. При этом устройство 150 сконструировано фактически таким же, что и устройства 2 и 100. Однако устройство 150 также включает в себя основание 152, тормозное устройство 154, удлинение 156, цепь 158, механизм 160 зажима цепи, лоток 162 для цепи и средство 164 укрепления.

Работа устройства 150 происходит фактически точно так же, как и устройств 2 и 100. В частности, испытуемый образец прочно удерживается в зажимных устройствах 34 и 51. Зажимное устройство 34 жестко прикреплено к цепи 158 с помощью механизма 160. Тяговое воздействие к зажимному механизму 51 прилагается вручную либо механическими средствами с тем, чтобы произвести разделение образца и таким образом провести испытания. Зажимные механизмы 34 и 51 установлены на скользящих блоках, которые обсуждались ранее применительно к фиг. 1 - 6. Этим обеспечивается точное выравнивание зажимных механизмов 34 и 51, сохраняемое при приложении к испытуемому образцу тягового усилия, что важно для обеспечения точности и повторяемости физических испытаний.

Точность испытаний также повышается за счет низкого коэффициента трения рельса 42 (фактическое значение результатов испытаний уменьшается за счет силы трения, которая сдерживает свободное поступательное перемещение нагруженного цепью зажимного механизма 34).

На однородность результатов испытаний также влияет и то, каким образом испытуемые образцы устанавливаются в зажимных механизмах 34 и 51, а именно, геометрия зажимных механизмов такова, что образец каждый раз вводится на максимальное, фиксированное расстояние. Зажимные механизмы 34 и 51 зажаты, когда винты с накатанной головкой соответственно 40 и 54 затянуты. Работающая на сжатие пружина (не показана), находящаяся внутри каждого зажимного механизма 34 и 51, разжимает каждый зажимной механизм 34 и 51, когда винты соответственно 40 и 54 ослаблены.

Обычное, действующее в одном направлении тормозное устройство 154 замедляет возврат нагруженного цепью зажимного механизма 34 после того, как образец разделен. Стопор 166 удерживает зажимной механизм 34 от захождения за нижний предел. Нагрузка при испытаниях, выдерживаемая образцом, равна сочетанию веса нижнего зажимного механизма 34 и длины подвешенной цепи 158.

Скользящий указатель 44 регистрирует максимальное перемещение нижнего зажимного механизма 34 в верхнем направлении, а градуированная шкала 48 преобразует положение стрелки 46 в единицы силы, а именно в фунты=силы.

"Диапазон" измерения устанавливается размером (или весом на единицу длины) цепи 158. "Ноль" при измерении соответствует сочетанию веса нижнего зажимного механизма 34 и длины цепи 158, свисающей с зажимного механизма 34, когда этот механизм 34 находится в своем самом нижнем положении. Преимущество устройства 150 заключается в том, что его тарировка (для данного размера цепи) не может быть изменена. Основание 152 и лоток 162 предпочтительно выполняются из алюминия.

При дальнейшем упрощении устройства 150 из него могут быть исключены указатель 44, стойка 4 и зажимной механизм 51. В таком случае единственной важной деталью будет нижний зажимной механизм 34, который крепится к цепи 158, с другим концом образца, захватываемым рукой оператора. При этом испытуемый образец поднимается до тех пор, пока вес цепи 158, которая поднимается с лотка 162, не определит сопротивление отслаиванию клеевого контура. Цепь 158 может иметь цветовое кодирование или иные указатели с тем, чтобы при наблюдении во время ее подъема можно было бы определить максимальное усилие.

Наряду с тем, что было раскрыто в приведенном выше описании, для квалифицированных специалистов будут очевидны и многие другие отличительные признаки, модификации или усовершенствования. Причем такие отличительные признаки, модификации или усовершенствования следует считать частью этого изобретения, объем которого определен приведенной ниже формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ измерения сопротивления отслаиванию адгезионного соединения, расположенного между двумя картонными листами, отличающийся тем, что он содержит следующие стадии, в которых зажимают первый конец картонного листового средства в первом зажимном средстве, зажимают второй конец картонного листового средства во втором зажимном средстве, перемещают второе зажимное средство поступательно с помощью средства для линейного перемещения, прикладывают усилие к первому зажимному средству с помощью средства для приложения усилия, регулируют усилие средства для линейного поступательного движения с помощью средства для демпфирования усилия, отслаивают друг от друга первый и второй концы картонного листового средства с тем, чтобы разрушить упомянутое адгезионное соединение, демпфируют возвратную силу первого зажимного средства и измеряют сопротивление отслаиванию в адгезионном соединении с помощью средства индикации сопротивления отслаиванию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при поступательном движении зажимного средства дополнительно осуществляют вручную поступательное движение второго зажимного средства.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при поступательном движении зажимного средства дополнительно осуществляют пневматически поступательное движение второго зажимного средства.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при поступательном движении зажимного средства дополнительно осуществляют гидравлически поступательное движение второго зажимного средства.

5. Устройство для измерения сопротивления отслаиванию в адгезионном соединении, содержащее картонное средство, имеющее первую и вторую стороны, между которыми расположено адгезионное соединение, основание, зажимные средства, средство для приложения усилия и средство для линейного перемещения, отличающееся тем, что к одному концу средства приложения усилия подсоединено основание, первое зажимное средство подсоединено к другому концу средства для приложения усилия и к первой стороне картонного средства, направляющее средство подсоединено к основанию и к первому зажимному средству, второе зажимное средство подсоединено к второй стороне картонного средства и к направляющему средству, средство для индикации сопротивления отслаиванию подсоединено к направляющему средству и расположено между первым и вторым зажимными средствами, а средство для линейного перемещения подсоединено к второму зажимному средству для отслаивания первой и второй стороны картонного средства друг от друга вдоль адгезионного соединения.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство для приложения усилия дополнительно содержит пружинное средство.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство для приложения усилия дополнительно содержит груз.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что грузом является цепь.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средство для демпфирования усилия, подсоединенное к основанию и к первому зажимному средству.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средством для демпфирования усилия является амортизатор.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средством для демпфирования усилия является тормозное устройство.

12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что картонное средство содержит первый и второй картонные листы, расположенные параллельно друг другу, и адгезионное соединение, расположенное между ними, причем концы картонных листов не имеют адгезионной связи.

13. Устройство по п.5, отличающееся тем, что первое зажимное средство состоит из средства скольжения, опорной пластины, подсоединенной к средству скольжения, зажимной пластины, подсоединенной к средству скольжения, крепежного средства, подсоединенного к опорной пластине и к зажимной пластине.

14. Устройство по п.5, отличающееся тем, что второе зажимное средство состоит из средства скольжения, опорной пластины, подсоединенной к средству скольжения, зажимной пластины, подсоединенной к средству скольжения, средства крепления, подсоединенного к опорной пластине и к зажимной пластине.

15. Устройство по п.6, отличающееся тем, что пружинным средством является средство регулирования усилия пружины.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что средством регулирования является болт с проушиной.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что направляющим средством является рельс.

18. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средство индикации сопротивления отслаиванию состоит из скользящего указателя, градуированной шкалы, расположенной вблизи от скользящего указателя.

19. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что средством для линейного поступательного движения является ручное средство поступательного движения.

20. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что средством для линейного поступательного движения является пневматическое средство поступательного движения.

21. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что средством для линейного поступательного движения является гидравлическое средство поступательного движения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7