包装测试技术实验报告

包装测试技术实验报告 学号： 姓名： 实验时间： 实验一 纸与纸板的环压强度实验指导书 一、实验目的 1了解环压强度测试的目的及纸与纸板环压强度对相关包装制品性能的影响； 2. 了解和掌握纸与纸板环形压缩试验的原理及过程。 3. 学习使用电子式压缩试验仪、环压专用取样器、纸张定量测定标准试样取样 器、天平、 厚度测定仪等仪器设备的使用方法。 4. 了解测试设备的结构及测试系统的组成； 5. 掌握测试数据的处理 二、实验设备及实验材料 设备： 电子式压缩试验仪(YQZ40B)、环压专用取样器、环压中心盘、 纸张定量测定标准试样取样器(YQZ45)、天平(TG328B)、 厚度测定仪（YQZ10）或游标卡尺、千分尺。 材料： 不同定量、厚度的箱纸板、瓦楞原纸或其它替代性纸张。 三、实验原理 将试样以环形受压，增加了纸的刚度，同时模拟瓦楞纸箱受压弯鼓变形时， 其面纸及芯纸受压情况；研究纸及纸板的纵横比问题。 电子式压缩试验仪(YQZ40B)是由机械传动和电子测控系统共同组成的机电 一体化的试验装置。由于机械系统的传动与变速作用，使仪器上压板获得稳定 的匀速下降运动，从而对置于下压板上的试样施加逐渐增大的压力。下压板的 底部安装一个力传感器，当试样受力后，传感器也同样受到大小相等的力的作 用，传感器内部应变体上的力敏元件可将变形力转换为电压信号并输出，从而 实现试样所受压力值的测量。 1上压板2被测试样3下压板4力传感器 四、实验步骤 1准备材料(不同定量、厚度的箱纸板、瓦楞原纸)。 2定量试验(GB/T 451.2-2002)。 从整幅纸上沿横向均匀切取5片100100mm的试样(或定 量取样器规定的取样面积(圆形)恒温恒湿处理后，用1/1000天平秤其每片重量 （或将5片秤重 再除以5） 。 注意定量幅间差(WmaxWmin)的大小。定量换算为g/m2。 3环压试验 （1）沿箱纸板、瓦楞原纸的纵横向各取152.412.7mm纸条各10片(作好纵横向 标记)并测纸板厚度。 （2）在环压试验座上,按纸板的厚度选择适当直径的中心圆,以保证沟槽的宽度 与相应试样的厚度尺寸一致。从试样座的试样入口处轻轻插入试样，要使试样 的下边与环压试样试验座的底完全接触。 （3）在放入试样时要使试样正面朝同心圆或反面朝同心圆各一半，以避免正反 的压应力差别造成试验结果的偏差。 （4）将装好试样的试样座放在压缩仪下压板的中心位置上，注意试样两端接口 朝向应统一面向操作者。 （5）开动压缩仪，使上压板向下移动(12.5 2.5mm/s)直至试样被压溃，停止 仪器。然后使电机反转而使上压板返回原位，记录仪器读数(N)。 （6）从试样座中取出被压溃的样品,插入另一试样，进行下一试验。 4.记录测试结果，收集所有其他各组的实验数据，挑选其中10组数据进行分析 5.误差分析及测试结果的表达 分析测试结果是否服从正态分布，用基于不确定 度的表达方式表示测量结果 五实验结果分析 环压强度：R= 152F 式中 R-压环强度，KN/m; F-试样压溃时读取的力值，N； 152-试样的长度， mm; 实验数据如下表： W=200/（单位：N） F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 640.7 634.0 627.8 616.7 559.0 573.8 463.5 449.8 422.7 411.6 539.94 表 1 由公式环压强度R=F/152计算得：（单位： KN/m） R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 4.96 4.22 4.17 4.13 4.05 3.78 3.68 3.05 2.78 2.71 3.375 表 2 由公式环压强度指数R d=1000R/W得：（单位：Nm/） Rd1 Rd2 Rd3 Rd4 Rd5 Rd6 Rd7 Rd8 Rd9 Rd10 d 20.25 21.10 20.85 20.65 18.40 18.90 15.25 13.90 13.55 14.80 17.765 表 3 样本标准偏差S= 1-0375.-964375.24375.-041-n 220i2i R =0.6714 样本算术平均值的标准偏差： 21.0674.nS 用基于不确定度的表达方式则纸板的环压强度 21.037R 五、问答题 1瓦楞原纸箱纸板的纵横比大小是多少? 为什么箱纸板的纵横比值小于瓦 楞原纸的纵横比值? 一般情況下，纸箱的长宽比在11.8的范围內，长宽比对抗压强度的影响仅 为5%。其中纸箱的长宽比RL1.21.5時，纸箱的抗压强度最高。纸箱的长宽 比为21時，其抗压强度下降约20% 2纸板厚度与RCT的关系? 在一定条件下，增加纸板的厚度就减少了纸板的厚度。如结合力的提高超 过了因为厚度的影响，环压强度就增加；或结合力的提高弥补不了厚度减少对 环压强度的损失时，环压强度降低。 实验二 瓦楞纸板边压强度的检测(ECT) 一、 实验目的 1了解边压强度测试的目的及纸与纸板边压强度对相关包装制品性能的影响； 2. 了解和掌握纸与纸板边压强度试验的原理及过程。 二、实验设备及实验材料 1仪器及工作原理 (1)仪器 电子式压缩试验仪、边压强度取样器。 金属导板：两块抛光的长方形砧板，其规格为 1002020mm。用于夹持 试样，使之垂直于压板。 三、实验原理 将长方形的瓦楞纸板立于压板间(槽纹垂直压板)，运动压板，使试样承受不断 增长的压缩力至被压溃，由试样所承受的最大压缩力，求得试样的边压强度。 四、实验步骤 1. 切取长 l 00 土 0.5mm， 宽 25 土 0.5mm 的试样，其瓦楞槽纹要垂直于 长边。置试样于仪器的下压板中心位置，并用金属导板夹持(其槽纹与压板垂直)。 启动仪器，使上压板以 12.5土 2.5mmmin 的速度下降，待上压板负荷至 50N 时将导板去掉，继续加压至压溃，读取最大负荷时的压缩力，准确至 1N。 更换试样，按同样程序进行十次检测。在检测时若试样倾斜或面板裂开，应废 弃重做。 2结果计算 试样的边压强度按下式计算： R= LF 式中：R-垂直边缘抗压强度，KN/m； F-试样压溃时读取的力值，N； L-试样长边的尺寸，mm. 以所有检测值的算术平均值表示结果，并报出最大值和最小值 计算结果准确 至 10Nm。 3.误差分析及测试结果的表达 分析测试结果是否服从正态分布，用基于不确定度的表达方式表示测量结果 五实验结果分析 试样的边压强度按下式计算： ECT L310F LFECT310 式中 ECT边压强度， Nm； F最大压缩力， N； L试样长边尺寸， mm。 以所有检测值的算术平均值表示结果，并报出最大值和最小值 计算结果准确至10Nm。 纸板边压强度的数据如下表1 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 4216 4033 3939 3860 3872 3519 3380 3372 3339 3315 3684.5 表 1 样本标准偏差S= 1-05.3684-15.36845.3684-21-n 22210i2i R =334.72 样本算术平均值的标准偏差 84.10572.3nS 用基于不确定度的表达方式可得边压强度： 8.105.364R.ECT 五、思考题 1比较同质、同向、不同楞型瓦楞纸板的ECT大小。 V型楞在受压初期歪斜度较小，但超过最高点便迅速破坏；U型楞吸收的能 量较高，压力消除后，仍能恢复原状，富有弹性，但耐压强度不高。A型抗压强 度最高，但易受到损坏；B型强度较差，稳定性好；C型抗压力及稳定性居中。 2影响瓦楞纸板边压强度的原因有哪些。 瓦楞纸板边压强度取决与瓦楞纸板原纸的环压强度（包括箱纸板和瓦楞芯 纸）和瓦楞纸板的粘合强度，边压强度与粘合强度并不是简单的正比关系，过 高的粘合强度反而会降低纸板的性能，所以提升瓦楞纸板边压强度主要要提升 原纸的环压强度，但是由于受价格因素制约，提升箱纸板的性能会导致成本上 升较多，而提升瓦楞芯纸的性能不但可以较好的提高纸板边压强度，而带来的 成本上升相对较少，是一个不错的方法。 实验三 纸及纸板的耐破度实验 一、实验目的 1了解和掌握纸及纸板耐破度试验的原理及过程。 2学习使用缪伦(Mullen)式耐破度仪等仪器设备的使用方法。 二、实验设备及实验材料 设备： 缪伦(Mullen)式耐破度仪。 材料： 不同定量、厚度的箱纸板、瓦楞原纸或其它替代性纸张。 三、实验原理 1仪器及工作原理 目前常用的为缪伦(Mullen)式耐破度仪，分油压和气压两种。油压耐破度仪是 以甘油为压力传递介质。气压耐破度仪是以压缩空气为压力源传递压力。 （1）仪器结构 纸与纸板所用耐破度仪的结构基本相同。其组成包括压紧机构、传动加压 机构和指示机构 三部分。 试样的压紧采用凸轮杠杆机构。在上、下压环的接触面上刻有 V 形同心槽， 以压紧试样。压紧杠杆一般仪器采用人工操作，新型仪器采用压缩空气或液压 装置自动压紧试样。 由电机通过皮带或联轴器驱使蜗杆、蜗轮和齿轮系统运动，并通过离合器 带动蜗杆轴作正反旋转，使带有皮碗的活塞在油缸内作往复达动，从而通道油 介质对试样进行加压和泄压。 指示机构为一与油缸相通的双针压力表。加压时 压力表指针随油缸的压力增加而转动。试样破裂后，油缸泄压，表的主针即退 至零点副针仍停留在破裂时所达到的压力值位置上。我室耐破仪的指示系统 由压力传感器、/D 转换器和光电显示器等组成。 （2）工作原理 仪器是根据压力传递的原理设计的。开动电机，驱使活塞运动，对介质施 加压力，通过橡胶膜将压力传递到压环中间的试祥，使之逐渐凸起，直至破裂， 试样破裂时所能承受的最大压力即为试样的耐破度。 四、实验步骤 1.实验步骤： （1）切取 7070mm 的试样（纸板试样为 100100mm）10 张。 （2）将试样置于压环间，并夹紧。 3）启动；由于压力的逐渐增加，试样破裂。 （4）记录数值。 （5）提起上压环，取出破裂的试样，放入新的试样，进行下一个检测，正、反 面各做五次。 2结果计算 (1）耐破度 试样破裂时，压力表指示的数值耐破度。 （2）耐破指数 由耐破度除以定量而求得，以 kPa.m2/g 表示。 以所有检测值的算术平均值表 示结果，并报出最大值和最小值。计算结果取两位有效数字。 3.误差分析及测试结果的表达 分析测试结果是否服从正态分布，用基于不确定度的表达方式表示测量结果 五实验结果分析 （1）耐破度 试样破裂时，压力表指示的数值耐破度。 （2）耐破指数 由耐破度除以定量而求得，以kPa.m2/g 表示。 以所有检测值的算术平均值表示结果，并报出最大值和最小值。计算结果取两位有 效数字。 纸板耐破度实验数据如表 1 正/Kpa 1306 1274 1250 1244 1168 反/Kpa 1250 1210 1201 1136 1132 表 1 样本平均值 1.271068124502736612025. X .1. 样本标准偏差S= 101.27-3.2741.273061-n0i2i X =58.2 样本算术平均值的标准偏差： 4.1802.5nS 用基于不确定度的表达方式得 耐破度 A.27XP 五、思考题： 1.耐破度测定仪的结构有哪几部分组成？压力是如何传递的？ 答：a、由四部分组成： 1 夹紧机构 1.1手动试样夹紧机构：由手轮带动螺杆，可使上夹环上下运动，当上夹环 向下运动使试样夹紧时，夹紧杆通过静压活塞对加压座内的油液产生压力，而 压力则通过高压软管传递给压力表，此时压力表的反映的单位压力值即为作用 在纸样上的夹紧力。 1.2气动试样夹紧机构：压缩空气通过对气缸膜的加压，使上压环下降将试 样牢固夹持在上、下压环之间。 2 动力传递及加压机构：由电动机转动直接带动丝杠转动使活塞直线运动， 从而使活塞在油缸内前进和后退，活塞推进时单位时间内输出的油液即为送油 量。 3 指示机构：压纸座缸体内的压力通过传感器，将压力转换成随其大小而 变化的电信号，经过显示仪的放大、转换等处理，将压力用数字形式显示出来。 4 排气及加油机构：阀体上方与油杯连接，油杯顶部有一按钮，旋松按钮 即打开油杯芯中部阀门，此时油杯内的油液通过阀体，高压油管流向压纸座缸 体，以补充油缸内油液的损耗和不足，同时可以用手反复向下按胶膜，使内部 残存空气通过油杯芯中气孔向外排出，加完油后拧紧螺钉。 b、压力的传递是根据帕斯卡定律：加在密闭液体上的压强能够按照原来的 大小，由液体向各个方向传递。在仪器密封的油缸和压纸座的容腔内，装满甲 基硅油作为压力传递的介质，当电机带动活塞匀速前进时，胶膜受到硅油的加 压而突起；此时夹持在胶膜上方，被上下夹盘固定住的试样，均匀受力，直到 试样破裂。处理芯片锁住最大压力值，通过液晶屏显示该压力值，此压力值即 为本次试样的耐破度。 2.耐破度值和耐破度指数是什么关系？ 答：在造纸和纸包装行业中，耐破度用在纸和纸板、瓦楞纸板等，常用国 际单位单位为kPa，耐破度指数用在纸和纸板，常用单位为kPam/g。 将纸或 纸板的耐破度除以其定量就是耐破度指数了。 3.耐破度仪的校准分为哪几部分？分别如何进行校准？ 答：示值准确度的检验 采用模拟压力试验检验法。将标准测力计的高精度传感器接入耐破 仪的油缸室内，让检测系统和被测系统同时工作，共同监测油缸内压力的变化。 用手动转动电视，使油缸活塞往前推。这时，两系统的示值均指示出油缸内的 压力。以检测系统示值为依据，在被测系统上读数，计算压力示值误差和示值 重复性相对误差。 零点相对漂移与标定值相对漂移的检验 一般情况，耐破度仪电路自动数据处理系统都设有自动消零等功能， 将零点相对漂移与标定值相对漂移产生的误差自动消除，故该项可不检验。 分辨力的的检验 在示值准确度检验时，观测检测系统在压力变化 1kPa 时,被测系统 应有 1kPa 的压力变化，否则该项不符合。 测量系统密封性检验 在上下夹盘间夹一坚硬的金属平板，将压力调至量程上限值，观察 压力在 1min 内下降值，记录该值，并计算下降百分比。 送油速度检验 在上下夹盘孔内橡胶模注满清水，上面覆盖一橡胶模，橡胶模上再 盖上一块金属平板并夹紧。用胶管将量筒和油缸室连接上，按正常测量时开动 电机，记录电机从开始到停止的时间和泵出液的体积，计算 1min 泵出液的体积， 该值即为送油速度。 橡胶模阻力的检验 分别用 10mm 和 18mm 的专用高度规跨放于下夹盘测量孔上，用手转 动电机，让橡胶模缓慢凸起，分别读取在 10mm 和 18mm 时的压力值。 试样夹盘系统夹持力大小的检验 操作控制系统功能检验 参考仪器说明书，按正常操作设置和调试仪器，并测试多个试样， 观察整个过程仪器控制系统功能是否正常。 实验四 瓦楞纸板戳穿强度实验 一、实验目的 1了解和掌握瓦楞纸板戳穿强度试验的原理及过程。 2学习使用戳穿强度测试仪等仪器设备的使用方法。 二、实验设备及实验材料 设备： QD-3007 型戳穿仪一台；附加:A.B.C.D 档一盒; 220V 交流电源; 裁纸刀,瓦楞 纸板若干张; 材料：瓦楞纸板按正反面、横向纵向各2张依次准备好。 三、实验原理 纸板戳穿强度是指用规定形状的戳穿头穿过试样所消耗的功，以 J 表示。 纸板在制成纸箱或其它容器后，在使用或搬运过程中难免要遭到冲撞作用，为 抵抗这种作用，使之免受破坏，要求纸板应具有足够的抗冲击强度。对纸扳抗 冲击性能的检测，通常在戳穿强度仪上进行。该仪器是利用一个装有戳穿头的 摆,以其戳穿纸板前后的位觖变化来测定纸板抵抗戳穿的能力,将戳穿瞬间的力 通过传感器输入到电脑系统,得出所做的最大的功,单位是 J。仪器结构由机座 带有戳穿头和重锤的摆传感器、电脑系统组成。 1仪器及工作原理 （1）仪器结构 包括座体、摆、夹持装置和指示装置等。 座体： 支持仪器整体。 摆： 由弧形摆臂、摆轴、手柄、戳穿头组成。戳穿头为正三角棱锥形，高 25 士 0.7mm，棱边圆角的半径为 1.5mm。戳穿头安装在 90 度的圆弧形探臂上， 通过摆的运动由戳穿头冲击纸扳而进行戳穿。 夹持装置：其上有两块水平的上、下夹板，有效面积不小于 175175mm。 夹板中间各有一个边长为 100 士 2mm 的等边三角形的孔，上、下夹板的孔应 相重合。测试时，试样夹于两夹板间，施于上、下夹板间的力不小于 250N(25kg),但最大不能大于 l 000N(100kg)。 指示装置：包括刻度盘和数字显示仪。 刻度盘分度值： A 度盘：0-6J 分度值：0.05J B 度盘：0-12J 分度值：0.1J C 度盘：0-24J 分度值：0.2J D 度盘：0-48J 分度值：0.2 J （2）工作原理 置摆于一定位置而具有位能，释放摆，其位能转变成动能而摆动。用其戳 穿头冲击试样而使之被戳穿。戳穿过程的总能量消耗即代表试样的戳穿强度， 其值等于摆在开始和运动结束时的位能差。 四、实验步骤 戳穿强度的试验方法是将所取试样分别以正、反面纵向和正、反面横向依 次放