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紙和紙板抗張強(qiáng)度測(cè)試方法
點(diǎn)擊次數(shù)：4625 發(fā)布時(shí)間：2012-8-30
紙和紙板抗張強(qiáng)度測(cè)試方法
作者：濟(jì)南辰馳儀器
抗張強(qiáng)度和伸長率的測(cè)定
抗張強(qiáng)度是指紙或紙板在一定條件下所能承受的zui大張力。通常以下面幾種方式表示
（1）抗張強(qiáng)度： 一定寬度的試樣斷裂時(shí)所承受的張力，以kN／m表示。
（2）裂斷長： 一定寬度的試樣由本身重量將其拉斷時(shí)的長度，以m表示。
紙和紙板的抗張強(qiáng)度受纖維的結(jié)合力和纖維本身的強(qiáng)度影響，而纖維的結(jié)合力是影響抗張強(qiáng)度的決定因素。抗張強(qiáng)度是很多紙種應(yīng)予測(cè)定的性能指標(biāo)，對(duì)于包裝紙和紙板尤為重要，是紙袋紙、包裝紙、紙繩紙．紗管紙、電纜紙等的重要指標(biāo)。
伸長率為紙條受張力至斷裂時(shí)所增加的長度對(duì)原試樣長度的百分率，伸長率是衡量紙張韌性的一項(xiàng)指際，其值越大越能減輕外力沖擊的破壞作用，對(duì)紙袋紙、包裝紙等都是重要的性能指標(biāo)。
（一）儀器
測(cè)定紙與紙扳用的抗張強(qiáng)度測(cè)定僅有擺錘式、扭力棒式、電感應(yīng)式等。近年在儀器的更新中出現(xiàn)了自動(dòng)記錄帶數(shù)字顯示測(cè)試結(jié)果的臺(tái)式抗張力測(cè)定儀（電子抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)）下面以濟(jì)南銘威檢測(cè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DLS-3型電子紙張抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)做介紹。
1．儀器結(jié)構(gòu)
（1）傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)
由電機(jī)通過同步輪、摩擦輪．蝸輪蝸桿系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)試樣下夾頭升降。使下夾頭下降、停止或上升。下夾頭的行程為600mm，待達(dá)上、下限位時(shí)均能自動(dòng)停機(jī)。變速范圍為0～500mm／min。
（2）抗張測(cè)量機(jī)構(gòu)
作用在下央頭上的牽引力，由試樣傳給上夾頭，再通過力值傳感器傳送給控制器。當(dāng)試樣被拉斷時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出zui大抗張力和平均抗張力數(shù)值。
（3）伸長測(cè)量機(jī)構(gòu)
實(shí)際上是指示上下夾頭在測(cè)定過程中的位移之差。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)一同帶動(dòng)光電編碼器，通過光電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出上下夾具的位移量，當(dāng)試樣被拉斷時(shí)儀器會(huì)記錄位移數(shù)值并計(jì)算出試樣的伸長值和伸長率。
（二）測(cè)量步騾
（1）切取寬15mm、長約250mm縱、橫方向的試樣至少各5條，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件進(jìn)行處理。
（2）調(diào)節(jié)儀器各部件，力值清零，下夾頭升至合適位置，夾距一般控制在180mm，若試樣較短，可用150或100mm夾距。
（3）分別按縱、橫向?qū)⒓垪l夾在上夾頭上（可同時(shí)夾10條，紙板應(yīng)逐條加入）。調(diào)節(jié)試樣至平行，擰緊．上夾頭，松開上夾頭固定螺絲，取一條紙樣于下夾生內(nèi)，用手輕輕拉直，然后夾緊下夾頭。根據(jù)試樣強(qiáng)度的情況，選擇適當(dāng)?shù)闹仨?，調(diào)節(jié)下夾頭下降速度，待下降速度能在20土5秒使試樣斷裂時(shí)，即可進(jìn)行正式測(cè)定。讀取試樣斷裂時(shí)的抗張強(qiáng)度至三位有效數(shù)字，伸長率準(zhǔn)確至0.2％。紙條若在夾頭內(nèi)部或距夾口10mm以內(nèi)斷裂時(shí)，該數(shù)據(jù)應(yīng)棄去不計(jì)。
根據(jù)特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)定厚紙板的抗張強(qiáng)度時(shí)，采用的寬度為50mm（若采用15mm寬度時(shí)，其結(jié)果應(yīng)乘以3.3），夾距為100mm。
（三）附錄（計(jì)算公式）
1．抗張強(qiáng)度
當(dāng)試樣斷裂時(shí)，由儀器上指示的數(shù)值計(jì)算，以kN／m表示。
式中 S—抗張強(qiáng)度，kN/m；
---平均抗張力，N；
LW ---試驗(yàn)紙條的寬度，mm。
結(jié)果取三位有效數(shù)字。
2．裂斷長
式中 LB---裂斷長，km；
---平均抗張力，N；
S ---抗張強(qiáng)度，kN/m；
G ---定量，g/m2；
LW ---試樣寬度，mm；
L1 ---夾子間初始長度，mm；
m---夾子間紙條的平均質(zhì)量，mg。
若試樣的定量波動(dòng)較大和度要求較高時(shí)，可由測(cè)定抗張強(qiáng)度的紙條本身的重量換算裂斷長
3．抗張指數(shù)
（1）抗張強(qiáng)度： 一定寬度的試樣斷裂時(shí)所承受的張力，以kN／m表示。
（2）裂斷長： 一定寬度的試樣由本身重量將其拉斷時(shí)的長度，以m表示。
紙和紙板的抗張強(qiáng)度受纖維的結(jié)合力和纖維本身的強(qiáng)度影響，而纖維的結(jié)合力是影響抗張強(qiáng)度的決定因素。抗張強(qiáng)度是很多紙種應(yīng)予測(cè)定的性能指標(biāo)，對(duì)于包裝紙和紙板尤為重要，是紙袋紙、包裝紙、紙繩紙．紗管紙、電纜紙等的重要指標(biāo)。
伸長率為紙條受張力至斷裂時(shí)所增加的長度對(duì)原試樣長度的百分率，伸長率是衡量紙張韌性的一項(xiàng)指際，其值越大越能減輕外力沖擊的破壞作用，對(duì)紙袋紙、包裝紙等都是重要的性能指標(biāo)。
（一）儀器
測(cè)定紙與紙扳用的抗張強(qiáng)度測(cè)定僅有擺錘式、扭力棒式、電感應(yīng)式等。近年在儀器的更新中出現(xiàn)了自動(dòng)記錄帶數(shù)字顯示測(cè)試結(jié)果的臺(tái)式抗張力測(cè)定儀（電子抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)）下面以濟(jì)南銘威檢測(cè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DLS-3型電子紙張抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)做介紹。
1．儀器結(jié)構(gòu)
（1）傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)
由電機(jī)通過同步輪、摩擦輪．蝸輪蝸桿系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)試樣下夾頭升降。使下夾頭下降、停止或上升。下夾頭的行程為600mm，待達(dá)上、下限位時(shí)均能自動(dòng)停機(jī)。變速范圍為0～500mm／min。
（2）抗張測(cè)量機(jī)構(gòu)
作用在下央頭上的牽引力，由試樣傳給上夾頭，再通過力值傳感器傳送給控制器。當(dāng)試樣被拉斷時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出zui大抗張力和平均抗張力數(shù)值。
（3）伸長測(cè)量機(jī)構(gòu)
實(shí)際上是指示上下夾頭在測(cè)定過程中的位移之差。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)一同帶動(dòng)光電編碼器，通過光電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出上下夾具的位移量，當(dāng)試樣被拉斷時(shí)儀器會(huì)記錄位移數(shù)值并計(jì)算出試樣的伸長值和伸長率。
（二）測(cè)量步騾
（1）切取寬15mm、長約250mm縱、橫方向的試樣至少各5條，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件進(jìn)行處理。
（2）調(diào)節(jié)儀器各部件，力值清零，下夾頭升至合適位置，夾距一般控制在180mm，若試樣較短，可用150或100mm夾距。
（3）分別按縱、橫向?qū)⒓垪l夾在上夾頭上（可同時(shí)夾10條，紙板應(yīng)逐條加入）。調(diào)節(jié)試樣至平行，擰緊．上夾頭，松開上夾頭固定螺絲，取一條紙樣于下夾生內(nèi)，用手輕輕拉直，然后夾緊下夾頭。根據(jù)試樣強(qiáng)度的情況，選擇適當(dāng)?shù)闹仨?，調(diào)節(jié)下夾頭下降速度，待下降速度能在20土5秒使試樣斷裂時(shí)，即可進(jìn)行正式測(cè)定。讀取試樣斷裂時(shí)的抗張強(qiáng)度至三位有效數(shù)字，伸長率準(zhǔn)確至0.2％。紙條若在夾頭內(nèi)部或距夾口10mm以內(nèi)斷裂時(shí)，該數(shù)據(jù)應(yīng)棄去不計(jì)。
根據(jù)特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)定厚紙板的抗張強(qiáng)度時(shí)，采用的寬度為50mm（若采用15mm寬度時(shí)，其結(jié)果應(yīng)乘以3.3），夾距為100mm。
（三）附錄（計(jì)算公式）
1．抗張強(qiáng)度
當(dāng)試樣斷裂時(shí)，由儀器上指示的數(shù)值計(jì)算，以kN／m表示。
式中 S—抗張強(qiáng)度，kN/m；
---平均抗張力，N；
LW ---試驗(yàn)紙條的寬度，mm。
結(jié)果取三位有效數(shù)字。
2．裂斷長
式中 LB---裂斷長，km；
---平均抗張力，N；
S ---抗張強(qiáng)度，kN/m；
G ---定量，g/m2；
LW ---試樣寬度，mm；
L1 ---夾子間初始長度，mm；
m---夾子間紙條的平均質(zhì)量，mg。
若試樣的定量波動(dòng)較大和度要求較高時(shí)，可由測(cè)定抗張強(qiáng)度的紙條本身的重量換算裂斷長
3．抗張指數(shù)
式中 Y —抗張指數(shù)，N·m／g ；
S —抗張強(qiáng)度，k N／m；
G —定量，g／m2。
4．伸長率
式中 ξ---伸長率，%；
Δl ---伸長，mm；
l ---試樣斷裂時(shí)試樣夾間距離，mm；
l0 ---試樣夾之間的起始長度，mm。
5.抗張能量吸收的測(cè)定
破裂功是紙張強(qiáng)度和伸長率的綜合性函數(shù)，是紙張強(qiáng)韌性能的一項(xiàng)指標(biāo)。其數(shù)值等于紙張?jiān)诶箯堊饔孟聫拈_始到斷裂時(shí)所吸收的總能量，即外力對(duì)紙張所做的功，以J表示。紙張單位面積所吸收的能量稱為抗張能量吸收，以J／m2表示。
破裂功是包裝紙和紙袋紙的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。過去表示紙張抗破損性能好壞都用抗張強(qiáng)度、耐破度指標(biāo)表示，但這些指標(biāo)并不能確切地反映紙張?jiān)谑芡饬_擊后而破裂的動(dòng)態(tài)狀況。實(shí)際上，往往抗張強(qiáng)度、耐破度大的紙張，在使用時(shí)其破損率不一定就低；而伸長率大的紙張即使其抗張強(qiáng)度、耐破度差一點(diǎn)，其破損率反倒小一些。以水泥裝袋運(yùn)搬為例，在此過程中，要受到一定沖擊力；當(dāng)紙袋紙的伸長率較高、柔韌性較好時(shí)，就能夠較多地吸收這種沖擊時(shí)的應(yīng)力，而使之迅速向周圍環(huán)境擴(kuò)散，因而就不易破損：而伸長率較小，柔韌性較差的紙袋紙，在受到外界沖擊力時(shí)，應(yīng)力不易迅速擴(kuò)散而集中在受力點(diǎn)，因而就容易破損。所以，對(duì)這類紙張僅要求抗張強(qiáng)度、耐破度幾項(xiàng)指標(biāo)是不行的，尚須引入反映紙張強(qiáng)韌性即破裂功這項(xiàng)性能指標(biāo)，才能更確切地指示出紙張的抗沖擊能力。
測(cè)定破裂功可采用專門設(shè)計(jì)的應(yīng)力一應(yīng)變儀，它可以通過自動(dòng)積分器直接將破裂功計(jì)算出來。但為了簡便起見，目前國內(nèi)外多在拉力儀上進(jìn)行測(cè)定，通常采用自動(dòng)記錄的電感式抗張儀或其他有自動(dòng)記錄的抗張儀。
破裂功之值，即應(yīng)力—應(yīng)變曲線下邊的面積。求此面積，可用作圖方法或通過積分器求得．但實(shí)際上，許多國家通常用紙張斷裂時(shí)的拉力和伸長的乘積（拉伸積）乘以系數(shù)來近似表示。有的國家則不考慮系數(shù)，直接用拉伸積表示，在一定條件下，作為相對(duì)比較，仍能起到控制生產(chǎn)的目的。破裂功系數(shù)k之值，對(duì)通過實(shí)驗(yàn)而求得，其方法是，先在拉力儀上求得試樣拉伸過程中的應(yīng)力—應(yīng)變曲線，并計(jì)算曲線下面的面積A（破裂功）：再由試樣斷裂的抗張力F和伸長值ξ求出試樣的拉伸積。在進(jìn)行破裂功研究時(shí)，聯(lián)邦德國測(cè)得的破裂功系數(shù)，橫向kc＝0.72，縱向km＝0.62。
輕工業(yè)部造紙研究所于1972年到1973年曾對(duì)全國用木漿生產(chǎn)紙袋紙的17個(gè)機(jī)臺(tái)進(jìn)行361次測(cè)定，由破裂功和拉伸積導(dǎo)出的平均破裂功系數(shù)，kc＝0.682，km＝0.582，與聯(lián)邦德國采用的系數(shù)接近。
（1）抗張能量吸收
抗張能量吸收是指紙張裂斷時(shí)的單位面積所吸收的能量，其值依下式計(jì)算：
式中 E—抗張能量吸收，J/m2；
k---破裂功系數(shù)；
---抗張力，N；
ξ—伸長，m；
LW—試樣寬度，m；
L0—試樣起始長度，m。
（2）抗張能量吸收指數(shù)
由抗張能量吸收除以定量可求得!其值按下式計(jì)算：
抗張能量吸收指數(shù)的單位為J／g。
按縱橫向至少各取5個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)定，分別以縱、橫向所有測(cè)定值的算術(shù)平均值計(jì)算抗張能量吸收和抗張能量吸收指數(shù)，并報(bào)出zui大值和zui小值。計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字。
S —抗張強(qiáng)度，k N／m；
G —定量，g／m2。
4．伸長率
式中 ξ---伸長率，%；
Δl ---伸長，mm；
l ---試樣斷裂時(shí)試樣夾間距離，mm；
l0 ---試樣夾之間的起始長度，mm。
5.抗張能量吸收的測(cè)定
破裂功是紙張強(qiáng)度和伸長率的綜合性函數(shù)，是紙張強(qiáng)韌性能的一項(xiàng)指標(biāo)。其數(shù)值等于紙張?jiān)诶箯堊饔孟聫拈_始到斷裂時(shí)所吸收的總能量，即外力對(duì)紙張所做的功，以J表示。紙張單位面積所吸收的能量稱為抗張能量吸收，以J／m2表示。
破裂功是包裝紙和紙袋紙的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。過去表示紙張抗破損性能好壞都用抗張強(qiáng)度、耐破度指標(biāo)表示，但這些指標(biāo)并不能確切地反映紙張?jiān)谑芡饬_擊后而破裂的動(dòng)態(tài)狀況。實(shí)際上，往往抗張強(qiáng)度、耐破度大的紙張，在使用時(shí)其破損率不一定就低；而伸長率大的紙張即使其抗張強(qiáng)度、耐破度差一點(diǎn)，其破損率反倒小一些。以水泥裝袋運(yùn)搬為例，在此過程中，要受到一定沖擊力；當(dāng)紙袋紙的伸長率較高、柔韌性較好時(shí)，就能夠較多地吸收這種沖擊時(shí)的應(yīng)力，而使之迅速向周圍環(huán)境擴(kuò)散，因而就不易破損：而伸長率較小，柔韌性較差的紙袋紙，在受到外界沖擊力時(shí)，應(yīng)力不易迅速擴(kuò)散而集中在受力點(diǎn)，因而就容易破損。所以，對(duì)這類紙張僅要求抗張強(qiáng)度、耐破度幾項(xiàng)指標(biāo)是不行的，尚須引入反映紙張強(qiáng)韌性即破裂功這項(xiàng)性能指標(biāo)，才能更確切地指示出紙張的抗沖擊能力。
測(cè)定破裂功可采用專門設(shè)計(jì)的應(yīng)力一應(yīng)變儀，它可以通過自動(dòng)積分器直接將破裂功計(jì)算出來。但為了簡便起見，目前國內(nèi)外多在拉力儀上進(jìn)行測(cè)定，通常采用自動(dòng)記錄的電感式抗張儀或其他有自動(dòng)記錄的抗張儀。
破裂功之值，即應(yīng)力—應(yīng)變曲線下邊的面積。求此面積，可用作圖方法或通過積分器求得．但實(shí)際上，許多國家通常用紙張斷裂時(shí)的拉力和伸長的乘積（拉伸積）乘以系數(shù)來近似表示。有的國家則不考慮系數(shù)，直接用拉伸積表示，在一定條件下，作為相對(duì)比較，仍能起到控制生產(chǎn)的目的。破裂功系數(shù)k之值，對(duì)通過實(shí)驗(yàn)而求得，其方法是，先在拉力儀上求得試樣拉伸過程中的應(yīng)力—應(yīng)變曲線，并計(jì)算曲線下面的面積A（破裂功）：再由試樣斷裂的抗張力F和伸長值ξ求出試樣的拉伸積。在進(jìn)行破裂功研究時(shí)，聯(lián)邦德國測(cè)得的破裂功系數(shù)，橫向kc＝0.72，縱向km＝0.62。
輕工業(yè)部造紙研究所于1972年到1973年曾對(duì)全國用木漿生產(chǎn)紙袋紙的17個(gè)機(jī)臺(tái)進(jìn)行361次測(cè)定，由破裂功和拉伸積導(dǎo)出的平均破裂功系數(shù)，kc＝0.682，km＝0.582，與聯(lián)邦德國采用的系數(shù)接近。
（1）抗張能量吸收
抗張能量吸收是指紙張裂斷時(shí)的單位面積所吸收的能量，其值依下式計(jì)算：
式中 E—抗張能量吸收，J/m2；
k---破裂功系數(shù)；
---抗張力，N；
ξ—伸長，m；
LW—試樣寬度，m；
L0—試樣起始長度，m。
（2）抗張能量吸收指數(shù)
由抗張能量吸收除以定量可求得!其值按下式計(jì)算：
抗張能量吸收指數(shù)的單位為J／g。
按縱橫向至少各取5個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)定，分別以縱、橫向所有測(cè)定值的算術(shù)平均值計(jì)算抗張能量吸收和抗張能量吸收指數(shù)，并報(bào)出zui大值和zui小值。計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字。
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