第二章纸包装性能测试第四讲

1、纸包装测试内容与方法纸包装测试内容与方法 四、纸与纸板强度测试四、纸与纸板强度测试 1、拉伸性能 2、抗张强度 3、耐破度 4、戳穿强度 5、挺度 6、耐折度 7、撕裂度 一、拉伸性能测定 (1)抗张强度与伸长率 衡量纸张抵抗外力拉伸的能力指一定宽度 (15mm)的纸或纸板试样所能承受的最大抗张力，其单位是 kN/m；曾用单位kgf15mm (1kgf15mm0.6538kNm。 通常以裂断长(即一定宽度纸条在本身质量的重力作用下将纸 拉断时所需要的长度)表示；裂断长可以消除定量不同的影响 且便于与抗张强度比较。 式中 S一单位横截面的抗张强度，kNm2或kgfm2 Gp一试样的绝对抗张强度N

2、或kgf； A一试样的横截面积(宽厚)，m2或cm2 裂断长L（m)与抗张强度的关系： L=GpBG 式中 B-试样的宽度(m)， Gp一试样的绝对抗张强度(N) G-试样定量(gm2) 横断面的抗张强度 S=GpA 抗张指数(抗张因子)即：单位定量（ l00gm2 ）单位 宽度的抗张强度 式中X一抗张指数，N Gp一绝对抗张强度，N G一试样的定量，gm2 B试样宽度。 伸长率是试样受到张力至断裂时所增加的长度对 原试样长度的百分率，即 伸长率(L1-L0)Lo)100 100 BG G X p 式中 Lo一试样测试前的长度mm， L1一试样在断裂时的长度，mm。 伸长率是衡量纸与纸板韧性的

3、项指标伸长 率高则韧性好。 测定抗张强度采用抗张强度测定仪。目前应用 的测定仪器有摆锤式、扭力棒式、电感应式等。国内最常 用的是摆锤式抗张强度测定仪，即通常所说的sehopper拉 力试验机， Schopper拉力试验机 恒伸长式拉伸试验仪 水平式抗张力试验仪 用智能电子拉力试验机测定 a 仪器校准：注意仪器是否正常。 b实验步骤： 按GB450进行纸与纸板的试样采集。 按GB 453纸与纸板抗张强度的测定要求裁下试 样：在距边缘15mm以内一次性切取纵、横向试样，试 样宽度为15mm、25mm或50mm，允许偏差为0.1 0.2mm，最短长度为250mm。 按GB 10739进行纸与纸板的温

4、湿度处理。 打开电源，出现提示屏；按下“返回”键 ，出现主屏幕； 在提示屏的状态下，按除“复位”键以外 的键即可进入项目选择屏： 试验项目 1：拉伸试验 2：抗拉强度与伸长率 3：拉断力与伸长率 4：热封强度 5：撕裂 6：180o剥离 7：90 o剥离 按“试验”键，进入“抗拉强度与变形率”试验功 能界面； 按“下降”，“微动”，“停止”键，装夹试样； 按“试验”键，进行试验；试验自动完成，仪器自 动复位至“待机”状态， (9) 按“【】”键改变试样编号，重复步骤； 按“返回”键，返回主屏幕， P抗拉强度，又称 拉应力，Mpa d 试样厚度，mm R=F/b n式中：R抗张强度，KN/m n

5、 F拉断力，N n b试样宽度，mm 3数据处理：数据处理： P=F/(Bd) 式中：伸长率，% L试样被拉伸的长度，mm L0试样未拉伸时的长度，mm =（L-L0）/ L0100% （2） 抗压强 度 材料受压后至压溃时所能承受的最大压力。 由于大多数包装箱在运输、存贮过程中，往往要多层叠 放或堆放，保证被包装物品不受损害，就要求包装箱具有一定抗 压强度对于纸箱来讲，其抗压强度的大小，主要取决于其构成 材料的抗压性能，因此可以通过构成纸箱的纸板抗压强度的测试 去间接评价箱子的抗压强度其表示方法单位长度、单位面积上 的抗压力。 表征纸板抗压强度的特性指标主要有环压强度、平压强度、 边压强度等

6、. 测试仪器 压缩试验仪有弹簧式和传感器式两种。 （1）弹簧板式压缩试验仪 （2）48型压缩试验仪 （3）YQ-Z-40A型压缩试验仪 （4）短距压缩试验仪 （5）瓦楞芯槽纹仪 A 环压强度试验(简称RCT) 纸板环压强度是指将一定尺寸的试样，插在试样座内 形成圆形，在两测量板之间进行压缩，压溃前所能承 受的最大的力。其试验设备： 内盘直径根据试样 的厚度不同而有不 同的规格。 2仪器校准与实验步骤仪器校准与实验步骤： （1）仪器校准：测量环压强度时，采用环压 取样器取出试样，要求长边的不平行度小于 0.015mm。试样放在环压座内，中心盘应根据 试样厚度选用； （2）实验步骤： 试样准备 a

7、.沿纸样的纵、横向用专用的冲刀切取宽为 12.7mm、长为152mm的试样各10片，测量出 厚度，并置标准温、湿度条件下处理至平衡 b将试样分别插入所需一定厚度的试样座内 。 c试验项目的选择 仪器设定四种试验项目，通过操作面板上的 的“试验选择”键进行选择 “环压试验”、 d设置试样定量 测试 a.按“上”或“下”键，至上下压板间距离适 当时按“停”键设置下压板初始位置。 b.将装好试样的试样座放入压缩试验仪下压板 的中心位置，试样两端接口对向操作者。 c按“测试”键，仪器自动完成一次工作循 环。 测试数据的提取 a.提取一组试验完毕，重复按动“提取”键， 可提取显示每次试验的测试数据。 b

8、.按“平均值”或“标准偏差”键，可提取显 示一组试验数据的平均值和标准偏差。 数据删除 a.一次试验完毕后，按“删除”键，可删除当 次试验数据。 b.一组试验后，按“提取”键，找到欲删除的 试验数据，再按“删除”键，可删除任意一次 的试验数据。 打印输出 按“打印”键，可对该组试验数据进行打印 输出. 数据处理： 152 F R 比环压强度:单位定量（100g/m2)的环压强度 式中： Rd比环压强度，Nm/g； R环压强度，N/m； W试样定量，g/m2。 100 W R Rd 瓦楞纸板剥离强度（粘合强度）测定瓦楞纸板剥离强度（粘合强度）测定 测试原理：将针形附件插入瓦楞纸板试样的楞峰和面纸

9、 之间，然后对插有试样的针形附件施加压力，使其做相 对运动，直至被分离部分分开。 （1） 试样准备 a.用瓦楞纸板边压（粘合）试样取样器切取 25mm80mm瓦楞纸板样品，并置标准温、湿度 条件下处理至平衡。 b.按下图插针 c.按下图把试样放在 剥离强度试验架上。 d.把剥离强度试验架放在压缩试验仪下压板的 中心位置上。 （2）试验项目的选择。通过操作面板上的的 “试验选择”键进行选择“粘合强度” （3）测试（同环压强度） （4）测试数据的提取（同环压强度） （5）删除和打印输出（同环压强度） (3)纸和纸板耐折度的测定 纸与纸板的耐折度是指被测的试样受一定的张力，经一 定角度往复地折叠次数

10、，按纵向试样测得的是纵向耐折度，按横向 试样测试的是横向耐折度。一般纵向比横向耐折度要高些，这是由 于纤维的排列及纵向纤维结合力大的原故但也有反常现象，这牵 涉到纸与纸板的挠性及流动性耐折度是一种变相的抗张强度检验 ，其结果受到纸张挠曲性能的影响很大。 纸与纸板在使用过程中需要承受多次折叠，如用白纸板 、箱纸板等制作不同规格的大小箱盒时，要求经受折叠时而不易断 裂。 纸和纸板耐折度的测定纸和纸板耐折度的测定 瓦楞纸箱成型后，箱身和摇盏的压痕部位都需要折曲，箱身 的四条压痕线一般与瓦楞方向平行(有些异型箱局部压痕与瓦 楞方向呈45o)在钉箱时，要向压痕凹面折曲90o，有时达180o ，而摇盖的压

11、痕线与瓦楞方向垂直，使用过程中，向压痕的 凹凸面都要多次折曲(最大角度为270)很容易造成破坏。 常用的测定耐折度的仪器有三种，schopper式耐折度测定 仪(180o)；MIT式耐折度测定仪(135o)；IFRANK耐折度仪 用用MIT耐折度试验方法测定纸和纸板耐折度耐折度试验方法测定纸和纸板耐折度 MIT耐折度耐折度纸张耐折度是指试样在一定张力下所承受往复 135的双折次数，以往复折叠的双折次数来表示。 此仪器是测定厚度在1mm以下的纸张和纸板及其它片状材料 耐折叠疲劳强度的仪器。它根据试样在特定条件下，被往复 折叠，并记录试样被折断时的最多折叠次数的要求设计而成 ，采用了电子计数器，计

12、数准确可靠。其结构由下述几部分 组成：（见图2） 传动部分：由电机通过联轴器和蜗杆轴连接，经蜗轮蜗杆 变速，减速到175转/分。再通过偏心轮滑块机构和装在滑板 一侧的齿条，啮合摆动轴上的小齿轮，产生下夹头的左右摆 动。其摆动次数为175次/分。 上夹头部分：用左右旋螺丝推动钳口夹紧试样，以张力弹 簧对试样施加张力。张力大小根据实验需要，由张力杆调节 ，其值由张力标尺指示出来。 下夹头部分：下夹头的主要作用是夹持试样，并对试样进 行反复折叠，旋动夹持手柄推动活动夹紧块，试样即被夹持 在左右钳口之间，左右钳口间留有一定的间隙，此间隙决定 被夹持试样的最大厚度。 偏心滑块机构（视频） 2实验步骤实验

13、步骤： 按GB 450进行纸与纸板的试样采集。 按GB/T 2679.5纸和纸板耐折度的测定要求裁下试样： 切取宽为150.1mm，长度不小于140mm的纵、横向至少各 10条。 按GB 10739进行纸与纸板的温湿度处理。 打开电源，计数器清零；压下张力杆，张力采用1kg（9.8N ）档，旋紧制动螺钉； 将试样夹在夹纸器上，旋开制动螺钉，使纸张受张力； 计数器依次按下“ON”，“1”，“”，“”键（此步 骤用于四川长江厂生产的型号为YQZ31的仪器）； 开动机器，计数器开始计数，当试样被折断时，计 数器自动停止计数，记录折叠次数，关闭机器，计数 器清零。 数据处理：计算各测定值的双折次数平均

14、值 FRANK卧式耐折度仪卧式耐折度仪 瓦楞纸板耐折度仪测试法瓦楞纸板耐折度仪测试法 影响耐折度的因素 相对湿度：由低湿向高湿变化时，耐折度随之增大，到一 定湿度后达到最大值，然后耐折度随湿度增加而下降。 温度：由于温度升高，使折叠区纸张内部纤维强度下降， 瓦楞原纸及箱纸的质量。 粘合剂的初始粘度和粘接力是影响烘干后粘结面的柔韧性 和纸板耐折度的关键。 制箱过程中的压痕效果，如上下压辊中心线的偏移，使压 痕处厚薄不均，或由于上下辊相比对距离调节不当，使瓦 楞压板受力过小或过大，造成压痕处过厚或过博，都会影 响纸箱的耐折性能。 仪器张力。 仪器的折叠刀片以及夹口。 (4)(4)纸和纸板撕裂度的测

15、定纸和纸板撕裂度的测定 纸和纸板的撕裂度是指已被切口的试样继续撕开一定距离所 需的力，又称为内撕裂度。此外还有一种边撕裂度，它实际 上是将预先设有切口的试样，从纸的边沿开始撕裂一定长度 所需要的力。 内撕裂度表现的是撕开固定距离所需的力，单位为mN或gf (1gf=9.807mN) 边撕裂度是指沿纸的一边，被在同一平面内的力撕开时所需 的力，单位为N。 纸和纸板撕裂度的测定纸和纸板撕裂度的测定 撕裂纸与纸板所做的功包括两部分，即把纤维拉开所做的功 和把纤维拉断所做的功。纤维长度是影响纸与纸板撕裂的一 项重要因素。纤维长度增加则撕裂度提高，因为增加纤维长 度。就是增加拉开纤维所做的功。 内撕裂度

16、是纸袋纸、包装纸与包装用纸板的重要检测项目对 于钞票和糖果包装纸来说，边撕裂度更有特定的意义。 常用的测试仪器有Elmerdorf式单撕裂度仪，Brech-lmset双撕 裂度仪(德国FRANK公司生产)以及专用边撕裂度仪。 Elmerdorf式单撕裂度仪测定纸和纸板撕裂度测定纸和纸板撕裂度 此仪器是根据功能原理设计，使扇形摆的重心升至某一高度 ，具有势能，然后释放，撕裂已预先切口的试样，消耗部分 能量，在刻度盘上即显示出撕裂试样所需的力。 仪器主要由基座（1）、支架（2）、指针（5）、扇形体（7 ）、夹纸器（9）、（12）等组成（见图3）。 测试 按GB 450进行纸与纸板的试样采集。 按G

17、B 455.1纸撕裂度的测定法和GB455.2纸 板撕裂度的测定法要求裁下试样：GB 455.1切取 的试样尺寸为（752mm）长（630.5mm）宽 要求按纵、横向至少各作5次试验；GB455.2切取试 样50mm63mm要求纵、横向至少各作5次试验。 为了使试验结果和读数尽可能的精确，测量范围应 在量程的20%80%之间，可采用多层。 按GB 10739进行纸与纸板的温湿度处理。 放入试样，然后按“夹样”键； 按冲刀 按“试验” 夹样试验循环 撕裂指数： n式中：X撕裂指数， mN.m2/g nG纸张的定量，g/m2 nFt被测试样撕裂度值，mN 影响撕裂度的因素 相对湿度，相对湿度对于一

18、般强度性质 的影响，都是湿度提高而强度随之有所 降低，而撕裂度恰恰是随相对湿度增大 面增大的，在相对湿度65%时撕裂度，要 比相对湿度50%时高12 仪器精度：刻度值的准确度，摆轴摩擦 大小，指针的摩擦大小，切刀所切刀口的 情况等都有显著影响一般总体误差小于 1%。 不同层数撕裂：描图纸和打浆35min的 硫酸盐浆手抄片的紧度高，纤维内结合力 强，在撕裂的方向上和撕裂的层数上，都 是沿着直线撕裂的，基本上不受撕裂层数 的影响 打浆的硫酸盐浆手抄片试样在1层到10层进 行试验时，发现层数少，撕裂度值低，随 层数的增加，撕裂度增加. 撕裂作用半径：根据测定结果，撕裂作 用半径104mm比107mm

19、所测得的结果约大 15，所以使用撕裂作用半径为107mm的 仪器时，测定结果应加以补正。 （5）纸和纸板挺度的测定）纸和纸板挺度的测定 挺度是衡量纸与纸板抵抗弯曲的强度性能，也表明其柔软或 挺硬的性质。 纸张挺度是纸张在一定的条件下弯曲一端夹紧的规定尺寸的 试样至15角时的力矩。（国标定义） 常用挺度仪 Clark挺度仪、Taber挺度仪、Gurley挺度仪、瑞典卧式挺度仪和 法国共振挺度仪 Taber挺度仪 Taber挺度仪根据力矩对转轴中心平衡原理设计。一片被 垂直夹住的试样的自由端，在设定条件下被弯曲15角 所需的力矩即为该试样的挺度，单位为gfm（国际标准 以N或mN）表示。 Tabe

20、r挺度仪是衡量纸与纸板抗弯曲强度的专用仪器。仪 器主要由测量部分和传动部分组成 2实验步骤 a.切取长70lmm，宽38.00.1mm的试样，纵横向各不少于5条。 b.先调节仪器水平，再调节角度盘，使摆的中心刻度，角度盘的零 点及负荷盘零点重合，然后调整灵敏度，当测定范围09.810-3 焦耳时，移动摆至15o角，然后放松，这时摆的自由摆动不得少于 20次，角度盘转速用秒表及角变尺测定，要求在20020度分， 力度盘指示精度用专用杠杆测定，相对应的数值误差应小于3%(国 外为5%)。 c.将试样的一端垂直地夹于固定夹上，另一端插于仪器下面的两小 辊之间，然后用固定螺丝 把试样固定，注意要使试样

21、与摆的中心刻线重合调节左右两 个 调 节 螺 钉 把 试 样 和 两 小 辊 之 间 的 距 离 之 和 调 节 成 0.330.03mm(当圆辊接触试样后，反旋1/4圈)。 d按动左右开关，角度盘转动，至摆的中心线刻度与角度盘 上15o刻线重合时，立即关闭开关，记录摆的中心刻线所指的力 度盘刻度值。按试样的不同挺度，通过更换重铊选择测定范围 ，使试样在负荷度盘上所测定的读数在20至70之间， (如试样 挺度过大或弯曲至15o角时折裂，可弯曲至7.5o角，测定结果乘2 可得出一个近似值，要在报告中注明)， 3数据处理挺度S(mN.m)按下式计算: S=nR 式中 R一向正反面弯曲试样至15o角

22、时,在刻 度0100范围内的实际刻读数。 n-对应于不同人档重铊的分度值。 分别以纵横向所有测定值的算术平均值 ，最大值和最小值作为测定结果。 (6)(6)纸板与瓦楞纸板耐破度的测定纸板与瓦楞纸板耐破度的测定 包装物品在运输和存放过程中常常会受到外力的挤压或硬物顶撞以 及内部被包装物的冲击，此时我们用抗张强度或其它强度指标来评 价纸或纸板耐顶撞的能力显然是不适宜的为了科学地评价这个特 性，引入了耐破度这一指标 当纸板承受垂直于纸板面的压力时，纸板开始变形，随着压力的 增大，变形也相应增大，直至纸板破裂因此，把纸与纸板在单位 面积上所能承受的均匀增大的最大压力称为耐破度，单位为Pa，曾 用kgf

23、cm2(kgfcm2=98.07kPa)耐破度的大小受纤维间结合力 和纤维平均长度的影响另外，耐破度是抗张强度和伸长率的 复合函敷，其应力大部分是在纸张破裂时，横跨纸幅的压力差 所形成的一种张力。由于各个方向的变形大体相等，因而产生 了纸张中的均衡应力由于纸张纵向伸长率较小，受压力后成 为纵向张力，因此试样的裂纹一般与纸张的纵向垂直耐破度 与抗张强度的关系可用下式表示： BurR=2T 式中 Bur-耐破度 R一破裂时的弯曲半径， T一每单位宽纸样的纵向抗张强度 耐破度是纸袋纸、包装纸及纸板的一项重要性能，因为这类 纸与纸板在使用过程中要受到耐破度检验过程中相似的应力 DCP-NPY1200D

24、CP-NPY1200型电脑测控耐破度仪测定耐破度型电脑测控耐破度仪测定耐破度 （1 1）实验原理与仪器结构）实验原理与仪器结构 本仪器是将试样放在上下夹环之间，气压推动上夹环下压， 试样破裂时能自动返回；下夹环上有胶膜，传动加压机构通 过油缸活塞将甘油压入胶膜，使试样受压，直至破裂，油液 自动返回卸压。而电控部分采用集成电路和可控硅技术，完 成对试样的自动测试，试样破裂时的最大压力在数码显示窗 上显示出来。 2实验步骤实验步骤： 开机预热30分钟； 按下除复位键以外的任代号键，仪器进入 工作状态。 开空压机，打开气源，向上拉起调压阀钮 ，调节调压阀（逆时针为降低），主机上压 力表显示0.3MP

25、a，不许超过0.5Mpa，按下调 压阀旋钮，压力值被锁定。 试样定量的设置： 按GB 450进行纸与纸板的试样采集。 按国标要求裁下试样：GB/T 15391989纸板 耐破度的测定法的试样尺寸为100mm100mm， 正、反面各10个；GB/T 6545瓦楞纸板耐破强度的 测定法的试样尺寸要求比仪器的夹环大，也是正 、反面各10个； 按GB 10739进行纸与纸板的预处理。 装试样于上、下夹环之间，； 按“测试”键，仪器自动完成一次工作循环； 更换试样进行下一次试验，直到一组试验完毕。 （3）测试数据的提取、删除和打印输出）测试数据的提取、删除和打印输出 提取 a.一组试验完毕，重复按动“提

26、取”键，可提取显示 每次试验的测试数据及该组数据中的最大值和最小 值。 b.按“平均值”、“变异系数”或“耐破指数”键， 可提取显示一组试验数据的平均值、变异系数及耐 破度指数。 打印。按“打印”即可打印输出，其符号表示为： W定量，Pi单次的耐破度，Pmax/Pmin耐破度的最 大值和最小值， V变异系数，X耐破指数。 4数据处理：数据处理： 耐破指数： X=P/W 式中：X耐破指数，kPam2/g P平均耐破度，kPa W试样的定量，g/m2 内存数据的清除 按“复位”键，系统重新进行初始化， 清除全部内存数据。 按“内存清除键”可以清除全部测试数 据，但保留定量值。 （7）纸和纸板戳穿强

27、度的测定 戳穿强度是指纸板被一个三角锥体由高处落下时产生的动能戳 穿时，纸板的抵抗能力。由于纸板所制成的包装箱在使用当中 ，常常被尖硬的物体突然撞击而损坏为了模拟这种破坏，人 们设计了许多种试验仪器它与耐破度的区别在于耐破度是均 匀地施加压力而把试样顶破，从物理意义上讲是静态强度，而 戳穿强度是突然施加一个撞击力于纸板把纸板戳穿，属于动态 强度因此，对于某些材料，戳穿强度显得更有实际意义 戳穿强度是以总能量的损失来表示的，单位为kgf m，国际标准单位为J，在实际测试中也有用G E 单位表示的，其换算关系为: lkgfcm=0.098J lkgfm=9.8J 1GE单位00298J 下面以BK

28、-52型戳穿度仪为例，介绍戳穿度测试 方法 BK-52型戳穿度仪 测试纸和纸板耐戳 穿强度 测试步骤： a切取175X175mm试样10片，标记正、反面后置 于标准湿、温度条件下处理至平衡 b.检查指针指示“O”位，当摆上安装适当的陪重后 ，将摆抬起初水平位置，用半圆形定位器将摆锁定， 将指针按到尽可能左的位置，移动锁定器释放摆，观 察指针是否指示在刻度盘零位，若不指示，摆动刻度 盘使指针指示零位戳穿头后部的铅套的组合，应松 紧适度 c.将试样置于夹板三角孔的正中间，若夹紧力不够 ，可以转动夹板下面立柱上的滚花螺母来增加夹紧力 d调整摆锤，当需要时，附加重铊以选择适当的功 的范围，这样将使所得

29、试验结果保持在2080范围 内 e.将指针拔向最高值位置，防摩擦环套在三角锥 体头后面，轻轻释放摆臂，摆体自由落下，戳穿试 样三角锥戳穿头通过试样时，铅套便卡在试样的 孔内，保持孔处于开启状态，这样摆便没有摩擦力 的制动作用 f.摆停止后，从刻度盘上读取指针指示的能量值， 即为试样的戳穿强度。 g.提起摆体手柄，使摆体复位，拨回指针，松开 加压装置，取出巳试验过的试样，准备下一试验 h以所有测试值(包括正反面、纵横向)的算 术平均值报告结果 注意事项： a.仪器空载时，不得随意释放摆体，以免 损坏试样夹具及摆杆 b.试验结束后，应使摆体固定 c.在使用带防护罩的戳穿度仪时，一定要 将护罩牢固地安装在仪器上，以免误伤人体 影响因素 在试验过程中，试样在受如撞击的初期瞬间，经受拉 伸作用，产生动态张力，当试样破裂后，戳穿头深入 ，从而又使试样受到撕裂的作用。