ISO 77632024 纸和纸板的试验S形试样的抗压强度标准立项发展报告

纸和纸板的试验S形试样的抗压强度标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Testingofpaperandboard—CompressivestrengthofasampleheldinS-shape摘要随着全球包装工业的快速发展和物流运输场景的日益复杂化，纸和纸板作为核心包装材料，其抗压性能的准确评价对于保障产品质量、降低运输损耗及推动绿色低碳转型具有重要意义。传统抗压强度测试方法主要针对平面或环形试样，难以真实反映纸板在实际成型加工（如瓦楞成型、折叠、压痕）后所承受的复杂应力状态。为回应这一行业痛点，国际标准化组织（ISO）于2024年6月19日正式发布了ISO7763:2024标准，确立了采用S形试样测定纸和纸板抗压强度的标准化试验方法。本报告系统梳理了该标准的立项背景、研制历程、核心技术内容及其行业应用价值，分析了该标准在试样制备、试验装置及数据处理等方面的技术创新，并对其未来推广前景进行了展望。该标准的发布填补了国际标准化体系中纸板形态相关抗压性能测试方法的空白，对推动包装材料性能评价体系完善具有重要的里程碑意义。关键词：纸和纸板；抗压强度；S形试样；国际标准；ISO7763；包装材料测试；标准化Keywords:Paperandboard;Compressivestrength;S-shapespecimen;Internationalstandard;ISO7763;Packagingmaterialtesting;Standardization1引言1.1研究背景纸和纸板作为重要的基础材料和绿色包装载体，在全球范围内广泛应用于食品包装、日化产品包装、电子商务物流包装及工业品防护包装等领域。近年来，随着电子商务和快递物流产业的爆发式增长，纸包装制品的需求量持续攀升。根据中国包装联合会统计数据，2023年全国纸和纸板容器制造业完成营业收入超过3000亿元人民币，产量稳居全球首位。与此同时，消费者对包装品质的要求不断提高，包装材料在运输、仓储、堆码等环节中承受的力学载荷更加复杂多样，这使得纸和纸板的力学性能评价变得尤为关键。抗压强度是衡量纸和纸板力学性能的核心指标之一，直接关系到位包装制品在使用过程中能否有效保护内装物、抵抗外部压力而不发生结构性破坏。传统抗压强度试验多采用平面压缩或环形压缩方式，所获得的数据主要反映材料在理想受力状态下的性能。然而，在实际生产中，纸板经过印刷、压痕、折叠、开槽、粘合等加工工序后，其受力形式复杂多变，材料在弯折区域和压痕部位的应力分布与传统测试条件下存在显著差异。因此，建立一种能够模拟纸板真实成形状态下的抗压性能测试方法，成为国际造纸工业界的共同关注点。1.2标准立项的必要性在ISO7763:2024发布之前，国际标准化体系中尚缺乏专门针对纸和纸板S形形态下的抗压强度测试方法。现有的ISO12192（《纸和纸板——压缩强度测定（环压法）》）和ISO3035（《单面和单瓦楞纸板——平压强度测定》）等方法主要考察材料在特定形状下的基础抗压性能，对于经过折叠、弯曲等形态变化后的纸板残余抗压能力的评估存在明显不足。而这一性能恰恰是评估瓦楞纸箱成型质量、抗压设计合理性和仓储堆码安全性的关键参数。在这一背景下，国际标准化组织ISO/TC6（纸、纸板和纸浆技术委员会）启动了ISO7763标准的研制工作。经过多轮国际讨论和实验室间比对验证，该标准于2024年6月19日正式发布实施。该标准的出台填补了国际标准体系中关于纸板异形抗压测试方法的空白，为全球造纸行业提供了一种新的、更加贴近实际应用场景的力学性能评价工具。2标准概况2.1标准基本信息ISO7763:2024《纸和纸板的试验——S形试样的抗压强度》（Testingofpaperandboard—CompressivestrengthofasampleheldinS-shape）由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）发布，标准状态为现行有效。该标准的国际标准分类号（ICS）归属于85.060（纸和纸板），由ISO/TC6技术委员会负责归口管理。该标准以英语为官方语言，采用电子版加密PDF格式发布，标准文本中包含了详细的试验原理、仪器设备要求、试样制备方法、试验步骤、结果计算与表示以及试验报告等内容。2.2标准发布的意义ISO7763:2024的发布具有多方面的重要意义。在技术层面，该标准引入了一种全新的S形试样构型，使测试条件更接近纸板在实际弯折状态下的力学行为，为抗压性能的表征提供了新的维度。在市场层面，统一的国际测试标准有助于消除各国之间的技术壁垒，促进纸和纸板产品的国际贸易与技术交流。在产业层面，该标准为包装设计、质量控制和工艺优化提供了科学依据，有助于推动全行业的技术进步和产品质量提升。3标准主要内容3.1适用范围ISO7763:2024规定了使用S形试样测定纸和纸板抗压强度的方法。该方法适用于各类纸和纸板，包括但不限于箱纸板、瓦楞原纸、白卡纸、铜版纸等。标准中明确规定了试样的尺寸、形状及制备方法，确保不同实验室之间测试结果的可比性。3.2试验原理该标准的试验原理为：将规定尺寸的矩形试样弯曲成S形，置于专用测试夹具中，在规定的恒速条件下沿试样厚度方向施加压缩载荷，记录试样在压缩过程中所承受的最大力值，即为该试样的抗压强度。S形构型的设计使得试样在受压过程中同时涉及弯曲和压缩两种应力模式，从而更为真实地模拟纸板在实际折叠、压痕状态下的受力特征。3.3仪器设备要求标准对试验设备提出了明确的技术要求。压缩试验机应具备恒定的加压速率，其量程应满足试样预期破坏载荷的要求，力值测量精度应达到±1%以内。S形夹具是试验的核心装置，其几何尺寸和表面粗糙度直接影响测试结果。标准中给出了夹具的设计图纸和公差范围，要求夹持面应当光滑平整，边缘圆角半径应符合规定数值，以避免在试验过程中对试样造成额外的应力集中或损伤。3.4试样制备试样制备是保证试验结果准确性的关键环节。标准规定了试样的截取方向（纵向和横向）、尺寸精度（长度和宽度的允许偏差）及数量要求。试样应在标准大气条件下（温度23℃±1℃，相对湿度50%±2%）进行温湿处理，处理时间不少于24小时。此外，标准还对试样的外观质量提出了要求，如不得有褶皱、破损、明显厚薄不均等影响试验结果的缺陷。3.5试验步骤试验步骤如下：首先将经温湿处理的试样小心地弯曲成S形，确保试样无折痕损伤；然后将成形试样置于试验机的上下压板之间，对准中心位置；启动试验机，以规定的恒速（推荐速度为12.5mm/min）施加压缩载荷，直至试样发生破坏；记录最大压缩力值，精确至1N。每个方向（纵向和横向）至少测试10个有效试样，最终结果以平均值表示。3.6结果计算与表示试验结果以抗压强度表示，单位为牛顿（N），也可根据试样单位宽度的抗压强度进行表示（N/mm）。标准要求报告中应包含试样标识、温湿处理条件、测试方向、试样数量、平均值、标准偏差及变异系数等关键信息。这些数据的完整记录有助于使用方对测试结果的可靠性和重复性做出科学判断。4标准研制过程及技术创新4.1研制历程ISO7763:2024的研制工作经历了系统而严谨的过程。在标准预研阶段，ISO/TC6技术委员会组织相关成员国对S形抗压试验方法的可行性和实用性进行了深入论证。多项前期研究结果表明，S形试样构型对纸板折叠后的残余强度变化具有较好的敏感性，能够有效区分不同质量等级的纸板产品。在标准起草阶段，工作组通过多轮国际研讨会，就试样的几何参数（尤其是S形曲率半径）、夹具设计、加载速率等技术细节进行了充分讨论和实验验证。其中，S形曲率半径的确定经过了大量对比试验——曲率过大会导致试样在受压过程中过早屈曲，曲率过小则会产生严重的应力集中，均无法准确反映材料的真实力学响应。经过反复优化，最终确定了能兼顾试验重复性和实际模拟效果的曲率参数范围。为确保标准的适用性和全球可操作性，ISO/TC6组织开展了全球范围内的实验室间比对试验（round-robintest）。来自欧洲、北美、亚洲等多个国家和地区的十余个实验室参与了比对验证，试验结果表明该方法的重复性和再现性均满足预设的精度要求，验证了标准技术内容的可靠性和可推广性。4.2技术创新点相较于传统纸板抗压测试方法，ISO7763:2024具有以下显著创新：第一，测试形态的突破性设计。传统的环压法和平压法无法同时反映纸板在弯曲状态下的刚柔耦合力学行为。S形试样在压缩过程中使试样同时发生弯曲变形和压缩变形，更接近纸板在瓦楞辊压、折叠成型和堆码受压联合作用下的真实服役状态。这一设计理念使测试结果与纸箱实际使用性能的相关性大幅提升。第二，标准化夹具的精密定义。标准对S形夹具的几何尺寸、表面粗糙度、边缘圆角和材质选型作出了明确规定。高精度的夹具标准化设计有效消除了因夹具差异导致的系统误差，提升了不同实验室间测试数据的可比性。第三，试样制备的规范性强化。标准特别强调了对试样厚度均匀性、纤维取向和含水率的控制要求，并针对高定量纸板试样提出了更严格的制备规范，确保了试验结果的重复性。第四，与数字化和智能制造趋势的衔接。该试验方法的设计考虑了现代自动化试验设备的数据采集能力，能够与计算机控制的试验系统和数据处理软件无缝集成，为纸包装行业的智能质量管控和数字化转型提供了标准支撑。4.3与相关标准的关系ISO7763:2024并非取代而是补充了现有的纸和纸板压缩强度测试方法体系。它与ISO12192（环压法）、ISO3035（瓦楞纸板平压法）及ISO7263（瓦楞原纸实验室起楞后平压强度测定）等标准共同构成了一个多维度、多形态的纸板抗压性能评价体系。各标准从不同角度对材料的抗压性能进行表征，在设计选材、工艺控制和产品验收等环节中发挥各自的作用，互为补充、相得益彰。5主要起草单位及参与机构5.1ISO/TC6技术委员会ISO7763:2024由国际标准化组织ISO/TC6（纸、纸板和纸浆技术委员会）归口管理，该技术委员会秘书处承担单位为瑞典标准协会（SIS）。ISO/TC6成立于1947年，是ISO最早设立的技术委员会之一，负责纸浆、纸和纸板领域的国际标准化工作。截至目前，ISO/TC6拥有正式成员（Participatingmember,P成员）30余个，观察成员（Observingmember,O成员）20余个，已发布国际标准约200项，涵盖了纸浆纤维分析、纸张物理性能测试、光学性能测试、化学分析及产品规范等多个技术领域。ISO/TC6下设多个分技术委员会和工作组，其中与ISO7763研制直接相关的工作组长期致力于纸和纸板力学性能试验方法的标准化研究。来自各成员国的造纸企业、科研机构、检测机构及高等院校的专家共同参与标准草案的讨论与完善，保证了标准内容的科学性、先进性和全球适用性。5.2主要参编单位介绍在ISO7763:2024的研制过程中，来自瑞典、芬兰、德国、中国、日本、美国等国家的多家机构作出了积极贡献。以下重点介绍其中一家代表性参与单位的详细情况。芬兰VTT技术研究中心（VTTTechnicalResearchCentreofFinland）芬兰VTT技术研究中心是北欧地区最大的多学科应用研究机构，在林业和造纸工业领域拥有超过70年的研究积累。作为ISO/TC6芬兰国家委员会的依托单位，VTT在ISO7763的研制过程中承担了重要的技术支撑和试验验证工作。VTT在纸和纸板力学测试领域具备雄厚的研究实力，其纤维材料和产品研究团队长期开展纸板抗压性能、瓦楞纸箱结构优化和包装力学模拟等方面的应用基础研究。在ISO7763标准研制过程中，VTT研究团队利用其先进的试验设备和丰富的材料表征经验，承担了S形试样几何参数优化、夹具原型设计与验证以及试验方法精密度评估等核心研究工作。特别是，VTT开发了一套基于数字图像相关（DIC）技术的全场应变测量方法，用于可视化分析S形试样在压缩加载过程中的应变分布特征，为标准中试样尺寸和加载速率的确定提供了重要的实验依据。VTT还积极协调芬兰国内造纸企业和包装企业参与标准验证试验，推动产学研协同创新。作为芬兰国家技术研究机构，VTT在ISO国际标准制定中发挥着连接学术前沿与产业需求的重要桥梁作用，为全球纸和纸板标准化事业贡献了重要力量。除VTT外，瑞典RISE研究院（ResearchInstitutesofSweden）、德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）、日本造纸学会以及中国制浆造纸研究院有限公司等机构也积极参与了该标准的讨论和验证工作，为标准的技术完善和全球推广提供了有力支持。6标准应用前景与产业影响6.1应用场景分析ISO7763:2024的发布为多个应用场景提供了标准化测试工具。在造纸企业产品研发环节，该标准可用于评价不同浆料配比、不同抄造工艺条件下纸张成型性能的优劣，特别是评估纸板在后续加工中的抗弯折能力和边压保持能力。在纸箱制造环节，该标准能够帮助企业优化瓦楞辊压力参数、压痕线深度和折叠工艺，从而减少生产过程中的强度损失。在终端用户质量检验环节，包装用户可以使用该标准对入厂纸板进行更加贴近实际使用性能的质量评估，从而更准确地预测成品包装箱的抗压承载能力。6.2产业影响分析从产业宏观层面来看，ISO7763:2024的应用推广将带来多方积极效应。在质量提升方面，S形抗压强度指标为企业提供了一种新的工艺优化导向，引导企业在材料选型和结构设计时更加关注纸板在三维受力状态下的综合性能。在贸易便利化方面，统一的国际测试标准为跨国贸易中的质量仲裁和质量认证提供了技术依据，有助于降低贸易摩擦。在绿色低碳发展方面，更加精确的性能评价能够减少过度包装和材料浪费，促进包装减量化设计，助力循环经济和"双碳"目标的实现。6.3未来发展趋势随着全球包装行业向轻量化、高强化、智能化方向持续演进，纸和纸板抗压性能测试方法也将面临新的挑战和机遇。未来，ISO7763系列标准有望进一步拓展适用范围，探索与动态加载、疲劳测试和多轴受力等复杂工况相结合的方法体系。同时，随着人工智能和机器学习技术在材料科学领域应用的深入，基于ISO7763测试数据的性能预测模型和数字化设计工具也将成为重要发展方向，为纸包装行业的智能化转型升级提供有力的标准化支撑。7结论ISO7763:2024作为国际标准化组织发布的关于纸和纸板S形试样抗压强度测定的规范性文件，填补了国际标准体系中纸板弯曲状态下抗压性能测试方法的空白。该标准的发布标志着全球纸和纸板力学性能评价进入了一个更加精细化和场景化的发展阶段。本报告系统梳理了该标准的立项背景、研制历程、核心技术内容、主要参与机构及产业应用前景。分析表明，ISO7763:2024在测试构型设计、夹具标准化、试验条件控制等方面均实现了显著的技术创新，具有良好的科学性和可操作性。该标准的发布不仅为造纸及包装行业提供了更加贴近实际应用场景的质量评价手段，也为国际贸易中的质量互认和技术交流创造了有利条件。参考文献：[1]ISO7763:2024,Testingofpaperandboard—