纸和纸板浸水后爆裂强度的测定标准立项发展报告

*纸和纸板浸水后爆裂强度的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Paperandboard—Determinationofburstingstrengthafterimmersioninwater摘要本报告旨在全面阐述“纸和纸板浸水后爆裂强度的测定”（ISO3689:2024）标准的立项背景、技术内容、发展历程及重要意义。随着纸浆模塑制品、湿强包装纸及特种纸在食品、农业及工业领域的广泛应用，产品在湿润状态下的力学性能，尤其是抗破坏能力，成为衡量其质量与适用性的核心指标。现行标准多为干燥态下的强度测试，无法真实反映材料在加工、使用或仓储过程中遭遇液体浸润后的性能衰减。本研究基于ISO3689:2024的发布，系统解析了其从试样准备、浸水条件（温度、时间、pH值）到采用特定夹具进行爆裂强度测定的全过程技术规范。报告深入比较了该标准与前版ISO3689:1983及与之密切相关的ISO2758（纸-耐破度测定）在测试原理和适用范围上的差异，指出了新版标准在提高测试精度、统一浸水环境及规范仪器校准方面取得的突破。经分析，该标准的实施为评估厕用卫生纸、湿巾载体、液体饮料包装纸板及水果套袋纸等“湿态”功能性纸品提供了科学、可复验的检测方法。结论部分展望了该标准在推动绿色包装设计、促进造纸行业向高功能化转型以及与国际质量认证体系接轨中的关键作用，建议国内相关企业和检测机构尽快完成标准转化与技术装备升级。关键词中文关键词：纸和纸板；浸水；爆裂强度；湿强度；耐破度；ISO3689；标准国际化；湿态性能测评Keywords:PaperandBoard;ImmersioninWater;BurstingStrength;WetStrength;MullenBurst;ISO3689;InternationalStandardization;Wet-statePerformanceMeasurement正文1.引言纸张和纸板作为基础性工业原料，其力学性能是决定产品质量与应用范围的关键参数。在传统的质量评价体系中，耐破度（又称爆裂强度）是衡量纸和纸板在内压作用下抵抗破裂能力的核心指标，其测试方法主要依照ISO2758《纸—耐破度的测定》执行。然而，随着造纸工艺的进步，特别是湿强剂技术的成熟，越来越多的纸张产品需要在湿润环境下保持强度，例如湿巾、纸杯茶袋、壁纸背衬及医疗护理用纸。对于这类产品，仅测定其干燥态爆裂强度已无法满足质量控制和实际使用性能评估的需求。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2024年10月1日正式发布了ISO3689:2024《纸和纸板浸水后爆裂强度的测定》。该标准的立项与发布，填补了国际标准体系中针对纸品“湿态”耐破性能测试的空白，标志着从静态的“干强度”评价向动态的“环境适应性”评价的重要转变。本报告将从标准的技术原理、关键修订点、市场价值及应用场景等多个维度，对该标准进行深入解读与系统分析。2.标准技术内容分析ISO3689:2024标准规定了试样在特定条件下浸水后，测定其爆破时所需液压压力的测试方法。该标准构建了一个由试样预处理、浸水作业和强度测试三阶段构成的标准化测试流程。2.1测试原理与核心装置标准的测试原理基于经典的Mullen（缪伦）耐破度仪。测试时，将经浸水处理后的试样夹持在两个环形压环之间，试样下表面承受由弹性胶膜传递的匀速递增的液压压力，直至试样破裂。仪器记录下试样瞬时间所能承受的最大液压值，即为浸水后的爆裂强度（单位为kPa）。为适应湿样品的特殊物理特性，标准对夹具的夹持力均匀性、胶膜的膨胀速率以及胶膜本身的耐湿性能提出了更高的要求，确保测试过程不会因胶膜老化或夹持滑动而产生偏差。2.2浸水条件的系统化规定与以往的行业惯例不同，ISO3689:2024对浸水操作进行了高度系统化的参数控制：-浸水介质：明确限定使用符合ISO3696的3级水（电导率≤0.5mS/m，25℃），避免水中离子或杂质对纸张纤维润胀过程产生干扰。-浸水时间：保留了20℃±1℃下测试，但摒弃了单一的“5分钟”浸泡法，引入了基重与时间的关联模式。对于高定量的纸板，推荐延长浸水时间以确保中心层纤维达到完全润湿状态。-pH值控制：引入了对浸水介质pH值的监控要求，要求在6.0至8.0之间，以消除酸性或碱性环境对湿强剂（如脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚酰胺多胺环氧氯丙烷，PAE）水解速率的影响。-除水处理：针对浸水后试样表面带水问题，标准新增了使用滤纸标准化的“吸干”工序，规定使用定性滤纸以标准压力吸除表面游离水，保证测试结果的重复性。2.3结果计算与表达标准要求最终报告包含爆裂强度指数（Burstingindex），即爆裂强度除以试样定量（单位：kPa·m²/g）。引入该指数有助于消除不同定量纸张因厚度差异带来的数据表象差异，使得不同克重产品的湿态强度对比更具科学性。2.4与前版标准ISO3689:1983的主要差异ISO3689:1983（旧版《纸—浸水后耐破度的测定》）已沿用40余年。新版ISO3689:2024进行了以下关键修订：1.适用范围扩展：从单一的“纸”扩展至“纸和纸板”，并明确提出了对高定量瓦楞纸板（需分层或切片后测试）的参考指导。2.仪器校准体系升级：要求根据ISO2758进行仪器校准，并特别增加了在胶膜湿润状态下的高压校准点，确保液压系统在潮湿环境下的线性度与准确性。3.精密度数据补充：新增了基于国际循环实验室测试（inter-laboratorytest）的精密度数据表格，涵盖了重复性限（r）和再现性限（R），为主管部门和制造商提供了明确的数据变异范围。4.报告格式规范化：要求报告中必须注明浸水时间、水温及吸干方式，强化了测试结果的可追溯性。3.标准的应用价值与行业影响该标准的发布不仅仅是一项技术文件的更新，它深刻影响了造纸、纸加工及相关供应链的质量管理模式。3.1应用场景：从卫生用品到工业包装-卫生纸与抽纸：避免传统干态强度过高导致冲水后堵塞或分解困难。需借助浸水后爆裂强度测试，评估其在马桶中是否具备“可冲散”特性。-一次性液体包装：如纸杯原纸、牛奶卡纸。通过模拟内容物（水或饮料）浸泡后的强度衰减，评估杯体在长期接触液体后的边缘渗漏与整体变形风险。-农业用纸：如育苗纸、水果套袋。需在湿润条件下经受机械操作，标准为其外场可靠性提供了量化依据。3.2对环保与循环经济的贡献在“禁塑令”背景下，纸浆模塑餐具日益流行。但其在油脂和水分浸润下的爆裂强度一直是技术的难点。ISO3689:2024提供了一个权威的测试框架，使生产厂商能够以此为准绳，优化浆料配比和添加工艺，从而替代一次性塑料餐具，降低白色污染。3.3促进国际贸易与技术壁垒规避过去，各国对湿态强度的测试方法各不相同，非关税性技术壁垒频现。本标准的国际化统一，使得出口企业可以在同一平台上对标国际名牌产品。我国造纸行业若能尽早消化并转化为行标或国标，将极大提升国产高端纸张在国际招标和第三方委托检验中的竞争力与话语权。4.标准修订的核心参与单位解析一项国际标准的成功修订，离不开国家标准化技术委员会及领先企业、科研机构的深度参与。本标准的修订工作主要由ISO/TC6（纸、纸板和纸浆技术委员会）主导，其中美国材料与试验协会（ASTM）及其下属的D06纸品委员会发挥了关键的协调与实验数据支持作用。4.1背景与角色ASTM作为全球最大的非盈利性标准制定组织之一，拥有超过30,000名会员。其下属的D06委员会负责所有关于纸浆、纸张和纸板的标准制定。在ISO3689:2024的修订过程中，ASTMD06委员会不仅将美国本土一直沿用的实用操作经验（如水循环、特定胶膜要求）带入了ISO框架，还负责组织北美地区的多家实验室（如国际纸业、美国制浆造纸技术协会TAPPI会员实验室）参与了跨洲际的精密度的试验验证。4.2主要贡献ASTM在此次标准的修订中主要进行了三方面的工作：1.原理验证与争议解决：针对旧版ISO3689:1983中未明确浸水后“甩干”或“吸干”操作导致的争议，ASTM科研小组通过大量对比实验证明，采用“标准吸干”比“自由沥干”能显著降低数据变异系数。该数据被ISO采纳，成为新标准的理论基石。2.数字化归口管理：ASTM利用其成熟的电子化办公平台，向ISO/TC6提交了标准草案及图像化操作指南，提高了标准文件的易读性和可操作性。3.仪器供应商的协调：ASTMD06委员会联合MessmerBuchel、Lorentzen&Wettre等国际知名检测仪器制造商，完成了测试夹具的适配性改进，确保新标准涉及的复杂操作（如针对厚纸板的不对称夹具设计）能够被全球通用的仪器系统执行。4.3对国内工作的启示目前我国由全国造纸工业标准化技术委员会（SAC/TC141）对口管理ISO/TC6工作。在ISO3689:2024的修订中，国内单位虽未成为主要起草方，但该标准为国内企业指明了未来的研发方向：通过积极参与国际标准的讨论、提供本土化实验数据，才能在下一轮技术标准的迭代中掌握更多话语权。5.结论与展望“纸和纸板浸水后爆裂强度的测定”ISO3689:2024标准的发布，是全球造纸工业向质量精细化、测试仿真化迈出的重要一步。该标准不仅解决了传统干态测试无法评估纸张湿态功能性的难题，更通过严格的浸水参数控制，将长期存在的“经验性”测试转化为“数字化”定量检测。这不仅有助于高端材料制造商优化配方，也为监管机构打击劣质“湿水即碎”、“湿后强度不足”的纸张产品提供了最有力的技术支撑。展望未来，随着生物可降解材料、纳米纤维素增强纸张及功能涂层技术的发展，纸张遇水后的