纸和纸板触笔接触法第1部分表面粗糙度的测定标准立项发展报告

标题：纸和纸板触针接触法第1部分：表面粗糙度的测定标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Paperandboard—Styluscontactmethod—Part1:Determinationofsurfaceroughness摘要关键词纸和纸板；表面粗糙度；触针接触法（触笔法）；国际标准；ISO24118-1；印刷适性；质量控制；标准化发展KeywordsPaperandboard;Surfaceroughness;Styluscontactmethod;Internationalstandard;ISO24118-1;Printability;Qualitycontrol;Standardizationdevelopment正文一、引言：产业需求驱动的标准演进纸和纸板作为信息传播与商品包装的基石材料，其表面性能直接决定了最终产品的使用体验与商业价值。在高速印刷、精密涂布及高端包装场景中，表面粗糙度是一项至关重要的物理参数。过高的粗糙度会导致油墨渗透不均、图文清晰度下降；过低的粗糙度则可能引发纸张滑移或油墨附着力不足。传统的纸面粗糙度测量方法，如本特森（Bendtsen）或帕克印刷表面仪（PPS）等气动测量法，虽然应用广泛，但在面对某些特殊涂层纸、压纹纸或再生纤维纸时，其测量结果易受空气泄漏及纸页匀度影响，且难以真实反映材料在高压接触下的微观形貌。光学非接触法虽具有快速、无损等优点，但对材料颜色、光泽度及表面污染物的敏感性限制了其在复杂工况下的通用性。鉴于此，引入机械触针接触法作为表面粗糙度的测定手段显得尤为重要。触针法通过精密的金刚石触针沿材料表面进行物理扫描，能够直接捕捉微米乃至亚微米级别的轮廓信息，其原理类似于传统机械加工领域中的表面形貌测量。该方法具有物理意义明确、受环境干扰小、测量结果稳定可靠的特点。ISO24118-1:2023标准的立项，正是为了应对全球造纸及印刷行业对高精度、高重复性且具有通用技术语言的质量检测需求，推动从“宏观气动法”向“微观形貌法”的技术升级。二、标准技术内容解析ISO24118-1:2023《纸和纸板触针接触法第1部分：表面粗糙度的测定》由国际标准化组织（ISO）发布，是ISO24118系列标准的第一部分。该标准构建了一套完整、严谨的测量系统规范。1.基本原理与试验仪器标准明确规定了触针法测量表面粗糙度的核心原理：即利用具有固定尖端曲率半径（通常为2微米或5微米）的金刚石触针，在恒定测量力（通常为1mN至2mN）作用下，沿纸板表面以恒定速度进行直线轨迹的机械接触扫描。通过电感或压电传感器将触针的垂直位移转换为电信号，经放大、滤波后，数字化记录为轮廓曲线。仪器需具备符合ISO3274规定的高精度导轨系统和隔振平台，以确保扫描轨迹的平直性和抗干扰性。标准同时对触针磨损、测量力偏差提出了校准要求，确保仪器在生命周期内的稳定性。2.抽样、制备与环境条件为消除纸页本身的不均匀性及环境因素对结果的干扰，标准对试样准备提出了严格要求。试样应在标准温湿度条件下（23°C±1°C，50%±2%RH）进行至少24小时的预处理。测试区域应避免褶皱、水渍、划痕等明显缺陷。标准规定了试样的测试面积、取样长度（λc）和评定长度（ln），通常采用多个平行样品的多次测量取平均值作为最终结果，以此表征样品表面粗糙度的统计特性。3.参数定义与计算标准主要采用轮廓算术平均偏差（Ra）作为表面粗糙度的评定参数。Ra是指在取样长度内，被测轮廓上各点至中线距离的绝对值的算术平均值。此外，根据测试需求，标准也推荐了轮廓最大高度（Rz）、轮廓峰顶线到谷底线的垂直距离（Rt）等辅助参数，以便对表面形貌的不同特征进行多维描述。标准详细提供了参数的计算公式、滤波器的选择（高斯滤波器）以及截止波长的设定原则，确保了数据处理的标准化。4.测试报告标准严格规定了测试报告应包含的信息：包括引用标准（ISO24118-1）、样品标识、测量方向（如纵向或横向）、触针尖端半径、测量力、取样长度、平均值及标准差、以及与标准条件的任何偏离。这种结构化的报告格式极大地提升了结果的可追溯性和跨实验室间的可比性。三、标准的行业影响与应用价值1.提升质量控制精度：对于特种纸（如热敏纸、标签纸、数码印刷纸）、液体包装纸板、石膏板护面纸等对表面轮廓敏感的产品，触针法提供了比传统气动法更精细的评价手段。标准化的测量流程有助于生产环节即时调整压光、涂布工艺参数，实现“零缺陷”质量管理。2.促进国际贸易与技术交流：在进出口贸易中，因检测方法差异导致的争议屡见不鲜。ISO24118-1的发布实施为全球买家与供应商提供了统一的“技术语言”。依据该标准出具的检测报告可作为信用证L/C或合同中的技术履约依据，有助于规避贸易壁垒，降低仲裁成本。3.引导研发与技术创新：在新材料开发（如纳米纤维素涂层、生物基阻隔材料）过程中，标准提供了精确的表面微观结构表征手段。研发人员可以通过Ra、Rz等参数定量关联材料表面化学处理效果、印刷适性与最终使用性能，从而加速产品迭代。四、介绍主要参与单位：国际标准化组织印刷技术委员会（ISO/TC130）尽管ISO24118-1:2023的标准编号隶属于ISO/TC6“纸、纸板和纸浆”技术委员会的工作范畴，但其技术思路和测试需求与印刷行业密切相关。该标准的制定过程中，国际标准化组织印刷技术委员会（ISO/TC130）提供了关键的技术支持与跨领域协同。ISO/TC130成立于1969年，其秘书处由德国标准化协会（DIN）承担。该委员会负责印刷、出版和相关领域的技术标准化工作，涵盖印前、印刷、印后加工、印刷机械以及耗材（包括纸张、油墨、胶辊等）的测试方法。ISO/TC130汇聚了全球顶级的印刷设备制造商（如海德堡、曼罗兰）、油墨化工企业、包装巨头以及顶尖科研机构。在本次标准立项中，ISO/TC130下属的“印刷适性与媒体（PrintabilityandMedia）”工作组（通常为WG2）发挥了重要作用。该工作组长期致力于研究纸张/纸板表面性能（如粗糙度、光泽度、表面能）对印刷墨层转移、网点还原及色域覆盖率的影响。工作组中的专家通过大量的比对试验发现，传统的本特森法在估算“触针式压印”过程中的油墨填充深度时存在局限性。他们积极推动将源于工业工程领域的触针轮廓测量技术引入造纸行业的国际标准体系，并协调了纸张采样规范与印刷适性评价指标的接口。可以说，ISO/TC130的深度参与确保了ISO24118-1不仅在“测”的层面精确，更在“用”的层面贴合印刷工业的实际需求。这种跨技术委员会的合作模式，也成为现代标准化工作中“需求驱动、交叉融合”的典型案例。结论综上所述，ISO24118-1:2023《纸和纸板触针接触法第1部分：表面粗糙度的测定》标准的发布，标志着纸和纸板表面性能检测领域迈入了一个高精度、高重复性的全新时代。该标准通过一套严谨统一的方法论，有效解决了传统检测技术在精密测量中的不足，不仅为造纸企业的质量内控提供了可靠工具，更为全球范围内的技术贸易与科研合作扫清了障碍。随着印刷技术向更高分辨率（如1200dpi以上）、更窄色域容差以及全数字化生产流程的演进，对纸张表面微观形貌的精确控制需求将进一步增强。