剥离力试验仪(又称电子剥离试验机、剥离强度测试仪),是一种基于180°剥离力学测试原理,专用于测定胶粘带、复合膜、医用贴剂、无菌医疗器械包装及药品包装材料等各类胶粘制品与软包装材料剥离强度、离型力及拉伸性能的精密检测设备。
剥离力试验仪(又称电子剥离试验机、剥离强度测试仪),是一种基于180°剥离力学测试原理,专用于测定胶粘带、复合膜、医用贴剂、无菌医疗器械包装及药品包装材料等各类胶粘制品与软包装材料剥离强度、离型力及拉伸性能的精密检测设备。
在制药及医疗行业,该设备是确保医用胶带粘贴效果、医疗器械包装密封完整性以及药品包装复合膜层间结合强度的核心检测工具。医用胶带的剥离强度直接关系到产品在临床应用中的固定效果与患者使用体验;医疗器械包装的密封强度则直接影响产品在运输及储存过程中的无菌屏障有效性;药品包装复合膜的层间剥离强度则是评价复合工艺质量、确保药品包装阻隔性能的关键指标。该设备严格遵守GB/T 2792-2014《胶粘带剥离强度的试验方法》、YY/T 0148-2006《医用胶带 通用要求》、GB 8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》、YY/T 0681.2-2010《无菌医疗器械包装试验方法 第2部分:软性屏障材料的密封强度》(修改采用ASTM F88-2006)及YBB00102003-2015《剥离强度测定法》等相关标准,广泛用于医用胶带及医用敷贴生产、无菌医疗器械包装制造、药品包装材料加工、质检院所、食药检、海关、科研机构及大学院校等,是材料研发、过程质量控制及产品合规性验证的核心检测设备。
剥离力试验仪主要适用于以下领域的样品检测:
医用胶粘制品:适用于医用胶带、医用敷贴、创可贴、输液贴及经皮给药贴剂等产品的180°剥离强度测定。医用胶带包括氧化锌橡皮膏、弹性胶带、粘贴绷带等各类与体表或创面接触的产品。依据YY/T 0148-2006《医用胶带 通用要求》标准,粘贴胶带每1cm宽度所需的平均力应不小于1.0N。
无菌医疗器械包装:适用于无菌医疗器械包装(如纸塑袋、特卫强盖材包装、组合袋包装、服药袋等)的密封强度测试。依据YY/T 0681.2-2010《无菌医疗器械包装试验方法 第2部分:软性屏障材料的密封强度》标准(修改采用ASTM F88-2006),本试验可以对软性材料与刚性材料间的密封进行测试,测量密封试样所需的分离力,并能识别试样破坏的类型,如胶黏剂内聚破坏、界面破坏或材料破坏等。密封强度不仅用于评价剥离力和包装完整性,还能测量包装过程形成稳定密封的能力。
药品包装材料:适用于药用铝塑复合膜、药用复合袋、药用PVC硬片、泡罩包装等药品包装材料的热封强度及层间剥离强度检测。依据YBB00102003-2015《剥离强度测定法》,可对药用复合膜、袋内层与次内层剥离强度进行准确测试,适用于聚酯/铝/聚乙烯药用复合膜PE层与Al层、双向拉伸聚丙烯/真空镀铝流延聚丙烯药品包装用复合膜BOPP层与VMCPP层等多种复合结构的剥离强度测定,符合国家药包材标准要求。
胶粘带与离型材料:适用于各类压敏胶粘带(单面/双面)、不干胶标签、保护膜、离型纸及离型膜等产品的剥离强度及离型力测试。依据GB/T 2792-2014《胶粘带剥离强度的试验方法》,适用于胶粘带与不锈钢板180°剥离强度的测定,也适用于与其他材料如PVC、ABS、PE等的剥离检测。
软质复合塑料:适用于塑料复合在塑料或其他基材(如铝箔、纸、织物等)上的各种软质复合塑料材料剥离力的测定。依据GB 8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》,将规定宽度的试样在一定的速度下进行T型剥离,测定复合层与基材的平均剥离力。
剥离力试验仪基于单轴拉伸测试原理进行设计。测试时,将试样装夹于上下夹具之间(或左右两个夹头之间),电机通过减速机及丝杠传动系统驱动动夹头以设定的恒定速度做相对运动,对试样施加轴向拉伸力。当试样受力后,力值作用于力值传感器,完成机电转换。通过位于动夹头上的高精度力值传感器和机器内置的位移传感器,采集试验过程中的力值变化和位移变化,从而计算出材料剥离强度与拉伸性能等相关指标。
180°剥离强度测试原理:用180°剥离方法施加应力,使胶粘带对被粘材料粘接处产生特定的破裂速率所需的力。将试样按规定宽度裁切后粘贴于标准试验板(通常为不锈钢板)上,经标准压辊在规定速度下滚压后,将试样自由端向上折180°夹持于上夹具中,试验板固定于下夹具中,以设定速度向上拉伸,使试样与试验板分离。剥离强度以试样单位宽度所受的平均剥离力表示,单位为N/cm或N/25mm。
T型剥离测试原理:将规定宽度的试样在一定的速度下进行T型剥离,测定复合层与基材的平均剥离力。测试时,将试样剥开部分的两端分别夹在试验机的上下夹具上,使试样剥开部分的纵轴与上下夹具中心连线重合,未剥开部分与拉伸方向呈T型,记录试样剥离过程中的力值曲线。
密封强度测试原理:对于软性屏障材料的密封强度测量,将热封后的试样两端分别夹持于上下夹具中,以设定速度进行剥离,测量密封区域分离所需的最大力值。试验过程中可识别试样破坏的类型,包括胶黏剂内聚破坏、界面破坏及材料破坏等。
剥离力试验仪的设计、制造和使用严格遵循以下国内外标准:
中国国家标准(GB)
GB/T 2792-2014《胶粘带剥离强度的试验方法》 :规定了胶粘带与被粘物180°剥离强度的测定方法,适用于单、双面压敏胶粘带与不锈钢板180°剥离强度的测定,也适用于与其他材料如PVC、ABS、PE等的剥离检测。试验原理是用180°剥离方法施加应力,使压敏胶粘带对被粘材料粘接处产生特定的破裂速率所需的力。标准规定的试验速度为300mm/min(即5mm/s),试样宽度为24mm(允许公差±0.5mm),试样长度约为300mm。试验前需将胶粘带样品在23±1℃、50±5%RH的标准环境条件下进行状态调节24h。剥离强度在规定的剥离条件下,使胶接试样分离时单位宽度所能承受的载荷,用kN/m表示。
GB 8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》 :规定了塑料复合在塑料或其他基材(如铝箔、纸、织物等)上的各种软质复合塑料材料剥离力的测定。原理为将规定宽度的试样在一定的速度下进行T型剥离,测定复合层与基材的平均剥离力。复合薄膜采用A法(宽度15.0±0.1mm,长度200mm),编织复合材料等采用B法。核心检测项目包括单位宽度剥离力的最大值与平均值、剥离过程中的破坏类型分析。
GB/T 17200-2008《橡胶塑料拉力、压力和弯曲试验机(恒速驱动)技术规范》 :规定了在恒定的驱动速度下工作的适用于橡胶、塑料和粘接材料试验用的拉伸试验系统的技术要求。将设备按测力精度分为0.5级、1级、2级、3级等不同等级,剥离试验机的测力精度通常达到读数的±0.5%(0.5级)。
GB/T 2790-1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法 挠性材料对刚性材料》 :适用于挠性材料与刚性材料粘接的180°剥离强度测定。
GB/T 2791-1995《胶粘剂T剥离强度试验方法 挠性材料对挠性材料》 :适用于挠性材料与挠性材料粘接的T型剥离强度测定。
GB/T 4850-2002《压敏胶粘带低速解卷强度的测定》 :适用于压敏胶粘带低速解卷强度的测定。
QB/T 2358-1998《塑料薄膜包装袋热合强度试验方法》 :规定了塑料薄膜包装袋热合强度的测定方法。
医药行业标准(YY/T)
YY/T 0148-2006《医用胶带 通用要求》 :医药行业标准,由济南医疗器械质量监督检验中心归口,适用于各类与体表或创面接触的医用胶带(包括粘贴敷料)的通用要求。标准第5.2.2条明确规定:按附录B中第B.3章试验时,粘贴胶带每1cm宽度所需的平均力应不小于1.0N。试验前应将粘贴胶带卷或粘贴胶带片进行状态调节24h,剥离速度为270~330mm/min。用滚子向试样粘贴部分施加压力,以约60cm/min的速度沿试样长度方向滚压四次,在标准大气压下停放10min后进行测试。
YY/T 0681.2-2010《无菌医疗器械包装试验方法 第2部分:软性屏障材料的密封强度》 :医药行业标准,于2010年12月27日发布,2012年6月1日正式实施,由全国医用输液器具标准化技术委员会归口,山东省医疗器械产品质量检验中心起草。该标准修改采用ASTM F88-2006,包括了软性屏障材料密封强度的测量。本试验可以对软性材料与刚性材料间的密封进行试验,符合本试验方法的密封样品可来自于任何渠道,可以在实验室形成,也可以来自于商品。本试验方法可测量密封试样所需的分离力,还能识别试样破坏的类型。
药包材标准(YBB)
YBB00102003-2015《剥离强度测定法》 :国家药品包装容器(材料)标准,由国家食品药品监督管理总局发布,适用于药品包装用复合膜、袋内层与次内层剥离强度的测定。依据该标准,可对聚酯/铝/聚乙烯药用复合膜、袋的PE层与Al层剥离强度、双向拉伸聚丙烯/低密度聚乙烯药品包装用复合膜、袋的BOPP层和LDPE层剥离强度、聚酯/低密度聚乙烯药品包装用复合膜、袋的PET层与LDPE层剥离强度等多种复合结构进行准确测试。
国际标准
ASTM F88/F88M《软性屏障材料密封强度的标准试验方法》 :国际通用的密封强度测定标准,涵盖了柔性屏障材料中密封强度的测量。试验可在柔性材料和另一种柔性材料、刚性材料或半刚性材料之间的密封件上进行,测量分离包含密封件的材料试条所需的力。
ASTM D3330/D3330M《压敏胶带剥离附着力的标准试验方法》 :美国材料与试验协会制定的国际通用标准,涵盖了评估单面胶带、双面胶带以及粘性转移胶带粘附性的各种方法,试验方法A用于测量单面胶带以180°角剥离时的粘附力。
ASTM E4《试验机力值校准的标准规程》 :规定了试验机力值校准的通用方法。
ASTM D882《塑料薄板抗拉特性的标准试验方法》 :规定了塑料薄板拉伸性能的测定方法。
ISO 29862:2007《粘胶带 抗剥离粘附性能的测定》 :国际标准,GB/T 2792-2014修改采用该标准。
剥离力试验仪普遍具备以下技术特征:
高精度测控系统:采用PLC控制系统或微电脑控制,配合精密滚珠丝杠传动系统,确保测试的稳定性和高精度。力值测试范围0~10N(其他量程可选30N、50N、100N、200N等),精度达0.5% F.S.,力值分辨率0.01N,位移精度0.001mm,行程300mm。试验速度在1~500mm/min范围内无级调速,可任意设定。设备符合GB/T 17200-2008标准要求,测力精度通常达到读数的±0.5%(0.5级)。
智能化操作平台:配备7英寸HMI人机界面触摸屏,菜单显示,操作直观、简便。多个试验项目集成于一体,可完成剥离、离型力、拉伸强度、形变等多种力学性能测试。实时显示试验过程中的测试数据、测试结果以及力-位移曲线。支持中英文双语界面。
精密传动机构:采用卧式结构或立式结构设计,精密丝杠传动系统拖动负载夹头,有效提高了位移精度。整机由拖动电机、主机壳、微电脑控制器、微型打印机等组成。设有标准USB接口或RS232接口,方便连接电脑,可配合专业软件实现试验曲线实时显示与数据深度分析,支持成组统计分析、曲线叠加对比等高级功能。
专用测试工装:配备180°剥离试验工装,可选配90°剥离试验工装、T型剥离夹具及浮辊剥离夹具。配置标准压辊(直径约84mm、宽度约45mm,包覆橡胶硬度为邵氏A 80°±5°,质量为2000g±50g)及标准不锈钢试验板(125mm×50mm×1.1mm,06Cr19Ni10材质)。设有安全保护罩,为操作人员提供有效的安全防护。
安全保护机制:配置限位保护及自动保护功能,系统自带过载保护、紧急断电保护,保证了操作及运行安全。支持其他个性化测试定制,满足客户特殊测试需求。
数据输出功能:配备微型静音打印机,方便打印测试数据。支持N、kgf、lbf等多种单位自由选择切换,试验结束后可自动打印单位数据。可选配计算机软件,实现数据深度分析。
| 项目 | 技术参数 |
|---|---|
| 测试范围 | 0~10 N(其他量程可选) |
| 精度 | 0.5% F.S. |
| 力值分辨率 | 0.01 N |
| 测试速度 | 1~500 mm/min(无级调速) |
| 位移精度 | 0.001 mm |
| 行程 | 300 mm |
| 控制系统 | PLC控制系统 |
| 显示系统 | 7英寸HMI人机界面触摸屏 |
| 数据输出 | 微型静音打印机、USB接口 |
| 电源 | AC 220V 50Hz |
剥离力试验仪的使用应遵循标准化操作流程。以下以医用胶带180°剥离测试和无菌医疗器械包装密封强度测试为例进行说明:
1. 试样制备与状态调节
医用胶带180°剥离测试(YY/T 0148-2006):试验前将粘贴胶带卷或粘贴胶带片在温度23±2℃、相对湿度50±5%的标准环境条件下进行状态调节24h。对于条状试样,试验前将胶带卷以约30cm/s的速度展开,裁取约400mm长的试片后立即试验。如果供试材料宽度不足25mm,则用整个宽度;如果供试材料宽度大于25mm,则在25mm的试样宽度上进行。用丙酮擦拭不锈钢板表面4次,晾置10min。在制备试样前,先撕去外面3~5层的胶粘带,再把胶粘带与清洗后的不锈钢试验板粘接,使试样的两边平行于钢板的两个长边。用压辊在自重下以约300mm/min的速度在试样上来回滚压三次(试样与试验板粘合处不允许有气泡存在)。试样制备后应在试验环境下停放10min后进行试验。
无菌医疗器械包装密封强度测试(YY/T 0681.2/ASTM F88):推荐采用15mm宽试样,其他也有25mm与1英寸(25.4mm)的要求,长度建议超过150mm。密封样品可来自于任何渠道,可以在实验室形成,也可以来自于商品。
2. 测试前准备
检查仪器水平,确认夹具清洁无损伤。开启电源预热,仪器自检。在触摸屏上选择对应的测试项目(如180°剥离强度测试、密封强度测试或T型剥离测试),设置测试速度(GB/T 2792-2014标准规定300mm/min,YY/T 0148-2006医用胶带剥离速度为270~330mm/min),输入样品信息等参数。
3. 仪器校准
使用经计量溯源的标准砝码对力值传感器进行多点校准(通常覆盖测量范围0~10N或0~200N)。将砝码悬挂于传感器上,通过仪器校准程序调整显示值,使其与标准砝码的质量值一致。示值误差应在±0.5% F.S.以内,仪器符合GB/T 17200的技术规范要求。依据JJG 139-2014《拉力、压力和万能试验机检定规程》进行定期校准。使用标准量块对位移测量系统进行校准。若长期未使用或更换传感器,需按设备说明书进行零点校准(空载状态下点击校准按钮,系统自动归零)。
4. 试样安装
180°剥离测试:将试样自由端对折180°,并从试验板上剥开粘合面约25mm。被粘材料(试验板)夹在下夹持器上,试样自由端夹在上夹持器中。应使剥离面与试验机力线保持一致,确保试样与拉伸方向垂直,夹持居中,避免偏斜。
密封强度测试:将密封试样两端分别夹持于上下夹具中,确保密封区域位于夹具之间,夹持居中,避免偏斜。试验机选择180°剥离试验功能,设定试验速度300mm/min(标准允许200~300mm/min)。
T型剥离测试:将试样剥开部分的两端分别夹于上下夹具中,使试样剥开部分的纵轴与上、下夹具中心连线重合,未剥开部分与拉伸方向呈T型。
5. 执行测试
启动测试程序,夹具以设定速度运动,使试样分离。仪器实时记录力-位移曲线,有效剥离粘合面长度约100mm。在记录曲线中,曲线起始段和终止段不计入试验结果,在取值范围内等分读取不少于10个测定值,计算剥离强度的算术平均值。
医用胶带检测时,观测第一个25mm长度处施加的作用力,每30mm观测一次作用力,取六次读数的平均值。对另外4个试样重复进行试验,计算5个试样的平均值。系统自动计算峰值力值及平均剥离力值。
6. 结果判定
医用胶带剥离强度(YY/T 0148-2006):粘贴胶带每1cm宽度所需的平均力应不小于1.0N。
无菌医疗器械包装密封强度(YY/T 0681.2):依据标准进行判定,同时记录试样破坏类型(如胶黏剂内聚破坏、界面破坏或材料破坏等)。包装的密封强度应满足其下限要求,但出于便于打开的考虑,经常希望对密封强度给出上限要求,最大密封力是重要信息。
胶粘带、复合薄膜及药品包装材料的剥离强度:依据相应产品标准或企业内控标准进行判定。
7. 测试结束
夹具自动回位,取下样品,清理测试区域,打印或保存测试结果。
日常清洁:每次测试后,用软布清洁夹具、传感器及测试台面,去除可能残留的胶粘剂或碎屑。用化学试剂对标准试验板进行清洗等处理时,必须远离设备,单独进行该项作业,避免化学试剂损坏设备。避免使用腐蚀性清洁剂。
夹具检查:定期检查夹具夹持面有无磨损、变形,确保夹持牢固。清理夹具表面残留的胶粘剂。每次使用前和使用结束之后,请务必对设备进行清洁。
运动部件保养:定期检查传动皮带或丝杠是否有异响、卡滞。每月对运动部件(如滚珠丝杠、导柱)加注少量专用润滑脂,保持清洁并按需添加,避免过量吸附灰尘。定期检查传动系统的紧固情况,防止部件松动影响测试精度。
传感器保护:避免超量程使用,严禁对力值传感器施加冲击载荷,防止传感器过载损坏。设备应正确接地之后才能使用。
试验板维护:标准试验板在使用过程中如有永*性污染或伤痕时,应及时更换。试验板表面用粒度为P280的耐水砂纸打磨后,用清洗剂清洗,然后用干净的脱脂纱布擦干,反复清洗三次以上,直至板的工作面经目视检查达到清洁为止。
环境管理:仪器应置于清洁、干燥、无振动的环境中,避免阳光直射和温度剧烈波动。建议环境温度控制在10~30℃,相对湿度≤80%。确保机器放置于稳定、水平且远离震动源的位置。试样状态调节及测试环境应遵循GB/T 2918或相应材料标准的要求。
定期校准:试验机在正常使用条件下其示值误差校验一次的有效期为一年。建议每年进行一次全面校准,由具备资质的计量机构执行。使用中如对测量结果产生疑问,应及时进行校准验证。对于经调修后合格的试验机,检定周期不超过6个月。
1. 校准方法
力值校准:使用经计量溯源的标准砝码,对力值传感器进行多点校准(通常覆盖测量范围0~10N或0~200N)。将砝码悬挂于传感器上,通过仪器校准程序调整显示值,使其与标准砝码的质量值一致。示值误差应在±0.5% F.S.以内,仪器符合GB/T 17200的技术规范要求。依据JJG 139-2014《拉力、压力和万能试验机检定规程》进行定期校准,确保力值误差在允许范围内。若长期未使用或更换传感器,需按设备说明书进行零点校准(空载状态下点击校准按钮,系统自动归零),确保力值测量准确。
速度校准:使用秒表和位移测量工具,测量夹具在一定时间内的实际移动距离,计算实际速度,确保其与设定值误差在允许范围内。标准试验速度为300mm/min(对应5mm/s),最大误差应≤2%。
位移精度校准:使用标准量块对位移测量系统进行校准。
零点校准:空载状态下运行仪器,检查零点是否稳定,确保示值归零准确。
2. 校准周期
建议周期为12个月,由具备资质的计量机构执行全面校准。试验机在正常使用条件下其示值误差校验一次的有效期为一年。
期间核查:可每月使用标准砝码进行力值快速核查,确保仪器持续处于正常工作状态。
特殊情形:仪器经过维修、更换传感器或夹具、搬运或对测试结果产生疑问时,应及时进行校准。对于经调修后合格的试验机,检定周期不超过6个月。
故障一:测试结果重复性差。
排除:检查试样制备是否标准化(粘贴方式、压辊滚压次数、停放时间等);确认试样安装是否每次一致;检查夹具是否清洁、有无磨损;检查仪器是否在校准有效期内;确保测试环境条件(温度、湿度)一致。力值示值误差应在测试值的±1%以内。曲线AB、CD部分不计入试验结果。
故障二:力值显示异常或为零。
排除:检查力值传感器连接线是否松动;确认测试前是否执行了清零操作;检查零点漂移(空载归零是否稳定);检查是否超量程使用导致传感器损坏。可用0.3级标准测力仪校准,用软件进行标定,使误差≤±0.5%。
故障三:夹具运动卡顿或异响。
排除:立即停止使用。检查传动皮带或丝杠是否有异响、卡滞;检查丝杆和导轨是否有异物或缺乏润滑,进行清洁和润滑。每月对运动部件加注少量专用润滑脂。如问题依旧,可能涉及机械部件磨损,需联系专业维修。
故障四:剥离过程中试样打滑。
排除:清洁夹具夹持面,去除残留胶粘剂;检查夹具弹簧是否松动,适当调整夹紧力;确保试样与夹具接触面积足够。最常遇到的是胶带试样在剥离时打滑,多是因为夹具表面粘性不足或胶带与夹具接触面积过小,通过在夹具表面粘贴防滑胶垫、调整胶带夹持长度可有效解决。
故障五:剥离曲线异常波动。
排除:检查试样是否粘贴均匀,有无气泡或褶皱;检查压辊滚压次数是否符合标准;检查试验速度是否稳定。曲线出现锯齿状波动,若排除设备故障,可能是传动部件润滑不足或剥离速度不稳定,及时润滑传动部件并校准速度传感器后,曲线可恢复平稳。在记录曲线中,曲线起始段和终止段不计入试验结果。
故障六:仪器无法启动或触摸屏无响应。
排除:检查电源连接;检查电源线接触是否良好;检查急停开关是否处于拧起状态;检查机器插座上的保险丝是否烧断。尝试重启仪器。若触摸屏失灵,可能是内部连接问题或屏幕故障,需联系厂家技术支持。
故障七:微型打印机不工作。
排除:检查打印机连接线;检查打印纸是否用尽或卡纸;重启仪器和打印机。
重要提示:以上内容基于通用技术规范和行业标准。在实际应用中,应严格遵守YY/T 0148-2006《医用胶带 通用要求》、GB/T 2792-2014《胶粘带剥离强度的试验方法》、GB 8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》、YY/T 0681.2-2010《无菌医疗器械包装试验方法 第2部分:软性屏障材料的密封强度》、YBB00102003-2015《剥离强度测定法》及ASTM F88等相关标准的版本规定,并建立相应的标准操作规程。剥离试验的试样制备、粘贴方式、压辊滚压次数及停放时间是影响测试结果的关键因素,应严格按照标准要求执行。用力值读数范围在满量程的15%至85%之间的适宜的测力仪器进行测试,可确保测量精度。所有测试仪器需处于有效的校准状态,并由经过培训的人员操作。测试结果的判定需严格依据产品对应的质量标准或企业内部标准。
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