薄膜拉伸实验结果数据误差过大的原因分析

2019-12-19徐雷伍硕秋

商品与质量 2019年36期

徐雷伍硕秋

1.盐城市计量测试所江苏盐城 224007 2.盐城市生物工程职业技术学校江苏盐城 224049

随着人们生活质量的不断提升，各种功能性薄膜被广泛应用，如汽车遮阳膜，建筑玻璃膜，手机玻璃膜，包装膜等等[1]。（下文以汽车遮阳膜的力学实验举例代表）在国标中薄膜的力学性能研究是评判薄膜合格与否的重要方面。拉伸实验是研究材料力学性质最基本的实验。

1 我国目前汽车遮阳膜拉伸实验简介

我国目前薄膜类力学拉伸实验主要检测拉伸强度和拉伸生长率。主要流程为先制作规定尺寸的试样，有条件的再校准检测用拉力实验机，最后检验员按照标准步骤要求检测试样记录实验数据。整个实验流程有以下缺点：

（1）低效性，整个流程除了拉伸过程有设备自动化，其余均靠人工完成，整个流程耗时耗力。

（2）低稳定性，由于大部分过程为人工操作，鉴于薄膜试样极轻薄的特殊性，标准化难以得到控制，使得最终结果极不稳定。

2 薄膜力学检测数据偏差过大的原因分析

通过分析几百批次的汽车遮阳膜力学拉伸实验的检验过程及检测数据，笔者总结出以下几个误差原因。

2.1 制样原因

笔者走访过众多汽车遮阳膜生产厂家实验室及权威检验检测机构，他们的制样过程都为人工制样，且制样工具大部分都只是钢直尺配美工刀，好一点的可能用到相片切板。薄膜产品由于极轻极薄的特殊性，且规程试样要求在毫米精度。在人工制样中，不管是钢直尺还是相片切板，上面的最小刻度都只有1毫米。所以造成的结果就是不管人工多认真细致，薄膜试样的宽也不能切到绝对平行。笔者通过用0.02毫米精度游标卡尺去量薄膜两端宽度，误差超0.1mm的超90%。

再由于薄膜产品由于极薄的特点，如切样时刀口或尺子边稍微毛糙，再或者切板上有细小颗粒，都会造成薄膜出现切割口，在一定力时会直接撕断。这种撕扯断的情况在笔者实际实验时比例会占到3%。

2.2 实验设备原因

在走访的实验室中，实验室的拉力实验机一般1年左右检定一次，无法满足高强度生产实验需求。甚至有部分实验机拉力传感器为1000N甚至5000N的量程，由于汽车遮阳膜拉伸合格值为40N/25mm，且实验结果数据基本在200N/25mm以下，大牛拉小车对实验数误差影响也很大[2]。

实验室目前主流所用的夹具为金属螺栓夹具和金属弹簧夹具，这两种夹具主要利用夹紧力固定薄膜试样的位置。但是这种夹具不适合极轻薄的薄膜试样，目前走访实验室的拉力实验机都没有为薄膜试样所用夹具设计特殊的夹紧力方向、大小和作用点。造成的结果就是，当拉伸强度大于加载力时，薄膜易滑动；当拉伸强度小于加载力且拉伸强度又较大时薄膜又容易被金属夹具口撕扯断。

2.3 人员操作及测量方法原因

薄膜样品由于生产及包装过程都是成圈状态，所以在切割成样品之后，还是为会弯曲，不易完全放平。再加上夹载试样的夹具为拉伸实验通用夹具，不易放置薄膜试样。此外，夹具无试样位置限位，垂直度无法保证，因而大大影响实验结果的准确度。

人员对设备操作的水平高低也直接影响数据结果并产生一定的误差。笔者在走访实验室是，部分企业的检验员甚至仪器参数都设置或引用错误。

2.4 其他原因

薄膜的生产过程从使用各种厚度的、高透明的、坚韧的聚酯薄膜开始。通过加PVC玻璃纸基膜、加夹层、染色、抗静电处理、热封涂覆处理和金属喷镀、磁控溅射镀膜、复合等一系列工艺后流程完成。因此极薄的薄膜产品要想所有位置的材质厚度都是均匀一致，是非常困难的，如不能在成圈样品垂直方向的同一位置上取样，就会对力学实验的检测结果造成不稳定的影响。