橡膠涂層與金屬基材的附著力研究

金屬罐和聽經常用于貨物的密封包裝。在應用中需要對金屬進行表面改性，以防止產品與包裝相互作用。其中一種方式是使用水性分散劑，將其涂覆在金屬表面形成橡膠層。這種應用多見于食品和動物飼料的包裝。選用這種包裝的客戶需要關注橡膠在被涂覆的金屬上的附著力。

樣品制備

• 涂橡膠層(未知粘合劑，客戶提供)的薄鋼板兩組樣品(厚度1mm)
• 用不銹鋼支撐板板加固(厚度3毫米)
• 粘附體:鋁質粘附體，粘接面積78.5 mm2
• 膠粘劑: Scotch Weld DP 490，室溫固化>24小時
• 表面處理:用180級砂光紙手工砂光

實驗設計

• 共檢測36個樣本(每組18個)
• 每組切割10個樣品的橡膠涂層
• 設備:LUMiFrac粘附分析器

實驗條件

• 測量溫度:25°C
• 負載增加形式:負載線性增加，速度2 N/s
• 測試基座:TSU-M (17.09 g)

測試結果

失效模式

由失效模式可以觀察發現：未切割涂層的樣品在涂層被從基材拉開后，由于涂層本身的彈性特點，和涂層內聚力的影響，涂層粘結范圍周邊的涂層也被拉開，導致測試結果偏大，而在粘結范圍周邊環切涂層的樣品則不存在這種問題。

而測試樣品本身如果不是硬質的剛性材料，也會出現類似的問題。如下示意圖所示：

結論

• 利用LUMiFrac可以分析橡膠涂層在金屬基材的附著強度，同樣適用于相似類型的復合材料
• 基材的厚度應足以避免變形，否則要附加剛性的支撐板。
• 柔軟或厚的涂層導致更高的破裂強度。
• 建議參照DIN EN 4624:2016-08（色漆和清漆：粘附力拉脫試驗）對涂層進行環切，避免涂層厚度及形變造成的影響。