二維柔性材料與液體之間貼附性的測試裝置及其制樣裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及二維柔性材料的性能測試領域，尤其涉及二維柔性材料（織物、 薄膜、柔性復合材料等）與液體之間的貼附性的測試裝置。
【背景技術】
[0002] 當表面存在液體時，二維柔性材料的貼附現象非常普遍，有時需避免或弱化，有時 則需加以利用。例如高溫或運動造成大量出汗、嬰兒或老人尿失禁、滲液傷口貼敷、人體代 謝使臥床病人的病號服與床褥潮濕、被雨水淋濕、游泳之后上岸等情況下，濕透的紡織品緊 貼著人體皮膚，使伸展、彎曲等動作受到很大程度的約束，不能活動自如，并帶來生理上以 及心理上的強烈不適感，此時應盡量減少貼附。又如敷于臉上的面膜、玻璃等材料上的貼 膜，則需要貼附操作容易進行，且貼附緊密、牢固。在此類情形下，垂直于接觸面的方向均存 在一個吸引力（貼附力）。二維柔性材料與液體兩者相接觸的界面是否容易分離（即二維 柔性材料與液體之間的貼附性）起著關鍵作用。容易分離的二維柔性材料難以隨液體貼附 于另一材料之上。因此，對二維柔性材料與液體之間貼附性的研宄至關重要。能評價兩者 之間貼附性強弱的測試裝置及測試方法有助于找出影響貼附性的主要因素以及貼附性與 二維柔性材料基本性能參數之間的關系規律，可用于指導開發與液體之間貼附性適宜的二 維柔性材料。
[0003] 與液體存在時二維柔性材料的貼附有關的研宄報道相當有限，有對濕面料從 平面中心拉離貼附平面的外觀形態模擬（Yamada等，Reproduction of the behavior of the wet cloths taking the atmospheric pressure into account， ACM Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques Conference， 2013. 7. 21-25)，有聯系主觀感受與客觀指標的面料舒適性預測模型（Ke等，顯汗條件下針 織面料主觀熱濕舒適性預測模型的建立，絲綢，2010,（9) :26-29)，對于產生貼附的具體原 因、影響貼附性的主要因素、貼附性與材料基本性能參數之間的關系等方面的研宄并不充 分。對于相關的性能評價，有測試粘合劑牢度或復合材料層合牢度的朝不同角度進行剝離 的方法與裝置，并非針對二維柔性材料與液體之間的貼附牢度；有Du Noily白金環等方法 測量硬質材料離開液面時所受的拉力，以液體的表面張力為研宄對象，不涉及二維柔性材 料；有利用紅外熱像儀測量濕面料水平靜置于保溫儀熱板時的溫度分布，計算貼附部分所 占的面積百分比來表達濕面料的貼附性（邢雷，服裝熱濕舒適性評價與研宄一一織物動態 熱濕舒適性評價與研宄，北京服裝學院，2008)，此法較為間接、近似，受操作手法影響較大， 且不能表征二維柔性材料在動態使用過程中的貼附性；有測試豎直方向夾持的濕面料與人 造皮膚之間貼附性的裝置和方法（紀峰等，CN 102707040 B，面料濕態貼體性快速客觀測試 裝置及方法，2012. 05. 22)，與面料的實際使用狀況較為接近，但未抓住貼附性研宄的重點， 即二維柔性材料與液體兩者之間的相互作用是主要因素，而人造皮膚的存在易成為干擾， 其性狀會對結果造成較大影響，另外，面料初始含液量無法控制，面料與人造皮膚初始貼合 的緊密程度難控制，織物夾持不規則，且液體在測試過程中易因重力作用而不斷流失，織物 與人造皮膚分離時的形態不規則，干擾因素多，不利于研宄面料貼附性的主要因素，且對某 些二維柔性材料并不適用，亦無監控和調溫功能。目前尚缺乏能夠針對性地合理評價二維 柔性材料與液體兩者之間貼附性的測試裝置與測試方法。
【發明內容】
[0004] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種二維柔性材料與液體之間貼附性的測 試裝置及其制樣裝置，用于評價織物、薄膜、柔性復合材料等二維柔性材料表面與液體之間 的貼附性。
[0005] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種二維柔性材料與液體之間 貼附性的測試裝置，包括試樣夾持系統、萬向關節、測力傳感器、升降機、透明液槽、測試臺； 所述升降機、測力傳感器、萬向關節、試樣夾持系統依次連接，透明液槽位于試樣夾持系統 正下方。透明液槽安裝在測試臺上。所述試樣夾持系統包括連接于所述萬向關節的透明錐 筒部分、透明圓筒部分、第一彈性膠圈、第二彈性膠圈；所述透明圓筒部分一端與所述透明 錐筒部分連接，另一端設置有試樣固定端，試樣固定端套有膠圈；所述透明圓筒部分中段設 置有一個平行于試樣固定端的隔層，隔層中心固定有水平泡；第一彈性膠圈、第二彈性膠圈 均套于透明圓筒部分上；透明錐筒部分和透明圓筒部分上具有氣孔。
[0006] 進一步地，所述裝置還包括側視攝像機和仰視攝像機；側視攝像機位于試樣夾持 系統及透明液槽的一側；仰視攝像機安裝在測試臺內，且位于透明液槽正下方。
[0007] 進一步地，所述裝置還包括溫度計，所述溫度計插在透明液槽內；透明液槽側壁具 有體積刻度、高度刻度，底面中部具有一圓形刻度。
[0008] 進一步地，所述測試臺內安裝有加熱裝置，加熱裝置位于透明液槽下方。
[0009] 一種用于上述測試裝置的制樣裝置，所述制樣裝置包括鐵磁性空心圓臺、第一支 撐臺、第二支撐臺、磁環、環箍器；所述磁環緊密套于鐵磁性空心圓臺外側，所述第一支撐 臺、第二支撐臺置于鐵磁性空心圓臺下方；所述環箍器包括直徑大于試樣固定端直徑的中 心圓筒、套于所述中心圓筒外的活動圈環、沿圓周均勻排列的彈性細桿，所述彈性細桿一端 固定于中心圓筒下端，另一端連接于活動圈環。
[0010] 本實用新型的有益效果在于：
[0011] (1)能夠從主要因素出發，針對性地評價二維柔性材料與液體兩者之間的貼附性， 不受所貼附的第三種材料的性狀等干擾因素影響；
[0012] (2)水平貼附并分離的方法具有相應的理論模型支撐，測試結果穩定，再現性好， 測試過程中液體流失少，測試操作簡便；
[0013] (3) -次測試可獲得特征曲線、多個重要指標、整個過程的數據表、動態視頻，信息 量大，評價全面可靠；
[0014] (4)對測試過程與結果實行監控和無效判別，剔除不良數據；
[0015] (5)適應性廣，適用于測試薄膜、機織物、針織物、非織造布、編織物等各種二維柔 性材料與某液體之間的貼附性，根據不同需求可有多種不同測試條件，可供科學研宄的實 驗分析，亦可供產品質量、功能的工業化檢測。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型的測試裝置主體結構示意圖；
[0017] 圖2是本實用新型的試樣夾持系統中位于下部并可固定試樣的透明圓筒部分卸 下并倒置后的結構示意圖；
[0018] 圖3~圖5是本實用新型中利用制樣裝置將試樣裝載于透明圓筒部分的過程示意 圖；其中，圖3為該過程中制樣裝置的擺放示意圖，圖4為該過程中試樣擺放與固定的示意 圖，圖5為該過程裝載完畢的示意圖；
[0019] 圖6a-e是本實用新型的各個測試步驟中試樣與液體的關系示意圖；
[0020] 圖7是試樣對液體的貼附性典型曲線及指標；
[0021] 圖8是四種不同面料分別測試5個樣品所得的貼附距離-貼附力曲線，括號中的 數字表示標準偏差占平均值的百分比（前者為最大貼附力的百分比、后者為最大貼附距離 的百分比）。
[0022] 圖中：1-試樣夾持系統，101-試樣，102-透明圓筒部分，103-試樣固定端，104-膠 圈，105-隔層，106-水平泡，107-鐵磁性空心圓臺，108a-第一支撐臺、108b-第二支撐臺， 109-磁環，IlOa-第一彈性膠圈、IlOb-第二彈性膠圈，111-試樣測試面，112-環箍器；2-萬 向關節；3-測力傳感器；4-升降機；51-側視攝像機，52-仰視攝像機；6-透明液槽，61-液 體，62-液橋，63-溫度計；7-測試臺，71-加熱裝置，72-內置空間。
【具體實施方式】
[0023] 為了便于理解，下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應當理解，這些實 施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，對本實用新型 所作的各種等效變化或修改同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0024] 本實用新型的實施方式涉及一種二維柔性材料與液體之間貼附性的測試裝置，如 圖1所示，包括試樣夾持系統1、萬向關節2、測力傳感器3、升降機4、透明液槽6、測試臺7。 所述升降機4、測力傳感器3、萬向關節2、試樣夾持系統1依次連接，透明液槽6位于試樣夾 持系統1正下方；試樣夾持系統1用于對二維柔性材料試樣101進行圓周夾持；試樣夾持 系統1上接萬向關節2,使試樣101的水平或傾斜度可調；測力傳感器3裝于萬向關節2上 方，使試樣101在測量過程中所受的拉力實時可測；升降機4連接于測力傳感器3上方，控 制試樣101以某一速度作勻速上升或勻速下降運動，亦可使試樣101停留于某一高度；透明 液槽6位于試樣夾持系統1正下方，內盛大量液體61 ;測試臺7用于放置所述各個部件，具 有放置仰視攝像機52以及加熱裝置71的內置空間72。本實用新型可以通過單次測試可獲 得特征曲線、多個重要指標、整個過程的數據表等結果。信息量大，評價全面。
[0025] 所述試樣夾持系統1包括連接于所述萬向關節2的透明錐筒部分、透明圓筒部分 102、第一彈性膠圈110a、第二彈性膠圈IlOb ;如圖2所示，所述透明圓筒部分102兩端開 放，一端與所述透明錐筒部分連接，一般兩者之間可以通過螺紋連接，使得所述透明圓筒部 分102可靈活裝卸，另一端設置有試樣固定端103,試樣固定端103套有膠圈104,膠圈104 的外徑不大于試樣固定端103 (Φ = 70mm，但不限于此）；所述透明圓筒部分102中段設置 有一個平行于試樣固定端103的隔層105,隔層105中心固定有水平泡106 ;第一彈性膠圈 110a、第二彈性膠圈IlOb通過環箍器112將試樣箍扎于透明圓筒部分102上，使試樣測試 面i n呈平整的圓形而不滑脫。透明錐筒部分和透明圓筒部分1〇2上具有氣孔，可使試樣的 兩側均與大氣相連，排除氣壓差對測試結果的影響。試樣沿水平方向鋪展并圓周夾持，測試 過程中液體流失少，測試操作簡便，并能方便地與相應的理論模型建立聯系，更有利于對貼 附性進行深入研宄。在試樣101上升過程中，根據體系自由能最小化和界面最小化原理，不 同