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- 簡介:抗張強度的定義、重要性,恒速拉伸法的概述。
- 適用范圍:具體紙種和應用場景。
- 檢測項目:抗張強度、斷裂伸長率、抗張能量吸收的定義和作用。
- 參考標準:國際和國內標準,標準號和名稱。
- 檢測方法:步驟、樣品制備、環境調節、儀器使用。
- 相關儀器:設備類型、關鍵部件、精度要求。
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紙和紙板抗張強度檢測(恒速拉伸法,100mm/min)技術解析
簡介
紙和紙板的抗張強度是衡量其力學性能的核心指標之一,直接關系到材料在運輸、加工及使用過程中的耐用性和可靠性。恒速拉伸法(100mm/min)作為國際通用的檢測手段,通過模擬材料在實際受力環境下的拉伸行為,能夠精確測定抗張強度、斷裂伸長率等關鍵參數。該方法具有操作標準化、數據可比性強的特點,廣泛應用于造紙工業、包裝制造、印刷業等領域,為產品質量控制和工藝優化提供科學依據。
適用范圍
恒速拉伸法(100mm/min)適用于各類紙及紙板材料的抗張性能測試,具體包括:
- 包裝用紙板(如瓦楞紙板、箱板紙),評估其承載能力和抗破損性;
- 文化用紙(如印刷紙、書寫紙),分析其抗撕裂和耐折性;
- 特種紙(如濾紙、絕緣紙),驗證其在特殊環境下的力學穩定性;
- 工業用紙(如砂紙原紙、復合紙基),優化生產工藝參數。 該方法不適用于濕態紙品或具有顯著彈性的薄膜類材料。
檢測項目及簡介
- 抗張強度(Tensile Strength) 定義為單位截面積材料在拉伸斷裂前承受的最大力,單位為kN/m或MPa。該指標反映材料的極限承載能力,直接影響包裝抗壓性和印刷紙張的走紙穩定性。
- 斷裂伸長率(Elongation at Break) 材料斷裂時的伸長量與初始標距長度的百分比,表征材料的延展性和韌性。高伸長率紙板可緩沖外力沖擊,降低運輸破損風險。
- 抗張能量吸收(TEA, Tensile Energy Absorption) 材料斷裂前吸收的總能量,體現其抵抗動態沖擊的能力。TEA是評估瓦楞紙板耐摔性的重要參數。
- 抗張指數(Tensile Index) 抗張強度與定量的比值(單位:N·m/g),用于橫向比較不同定量紙品的力學性能。
檢測參考標準
- ISO 1924-1:2016 《紙和紙板—抗張強度的測定—第1部分:恒速拉伸法》 國際通用標準,規定試樣制備、測試條件及結果計算規則。
- GB/T 12914-2018 《紙和紙板 抗張強度的測定 恒速拉伸法》 中國國家標準,與ISO 1924-1技術等效,適用于國內質檢及企業內控。
- TAPPI T494 om-13 《紙和紙板抗張性能的標準測試方法》 北美造紙行業廣泛采用的標準,側重試樣夾持方式和數據校正細節。
檢測方法及流程
- 試樣制備 按標準裁切寬度15±0.1mm、長度≥250mm的縱向(MD)和橫向(CD)試樣各10條,確保邊緣無毛刺、無可見缺陷。
- 環境調節 試樣在溫度23±1℃、相對濕度50±2%環境中平衡24小時,消除溫濕度對纖維結合力的影響。
- 儀器設置 使用電子萬能材料試驗機,設置拉伸速度為100mm/min,夾距為180±1mm,校準力值傳感器和位移傳感器誤差≤±1%。
- 測試操作
- 將試樣垂直夾持于氣動夾具,避免預加載力;
- 啟動測試,記錄力-位移曲線至試樣斷裂;
- 重復測試至有效數據≥8組,剔除異常值。
- 數據處理 抗張強度計算:??=?max/(?×?)TS=Fmax?/(W×G) 其中,?maxFmax?為最大力值(N),?W為試樣寬度(m),?G為定量(g/m²)。
相關儀器及技術要點
- 電子拉力試驗機 核心設備需滿足0.5級精度,配備高靈敏度力傳感器(量程0.5-5000N)和光學編碼器位移測量系統。推薦品牌:Instron、MTS、Thwing-Albert。
- 氣動夾持系統 采用橡膠面夾具,夾持壓力可調(通常設定為0.5-0.7MPa),防止試樣打滑或邊緣損壞。
- 環境模擬箱 集成溫濕度控制模塊,確保測試全程符合ISO標準環境條件。
- 數據采集軟件 需具備實時曲線顯示、自動計算抗張指數和TEA的功能,支持EXCEL格式導出原始數據。
技術難點與質量控制
- 試樣夾持偏差 夾持不正會導致應力集中,需通過激光對中裝置確保試樣軸線與拉力方向重合。
- 速度敏感性 100mm/min的速度設定基于纖維松弛特性,速度偏差>±5%時,抗張強度結果可能偏移3%-8%。
- 邊緣效應控制 采用超聲波裁切刀或精密沖模,減少試樣邊緣微裂紋對測試結果的干擾。
- 數據歸一化處理 對非均質材料(如瓦楞紙板),需按GB/T 22817規定進行層間剝離后的單層測試。
結語
恒速拉伸法(100mm/min)通過標準化的力學加載模式,為紙和紙板行業提供了可靠的抗張性能評價體系。隨著高精度傳感器和智能算法的應用,該方法的檢測效率和數據準確性持續提升,未來將進一步與在線監測系統結合,實現從實驗室到生產線的全流程質量控制。
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導出
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