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紙和紙板抗張強(qiáng)度測(cè)試方法
點(diǎn)擊次數(shù):4743 發(fā)布時(shí)間:2012-8-30
紙和紙板抗張強(qiáng)度測(cè)試方法
作者:濟(jì)南辰馳儀器
抗張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的測(cè)定
抗張強(qiáng)度是指紙或紙板在一定條件下所能承受的zui大張力。通常以下面幾種方式表示
(1)抗張強(qiáng)度: 一定寬度的試樣斷裂時(shí)所承受的張力,以kN/m表示。
(2)裂斷長(zhǎng): 一定寬度的試樣由本身重量將其拉斷時(shí)的長(zhǎng)度,以m表示。
紙和紙板的抗張強(qiáng)度受纖維的結(jié)合力和纖維本身的強(qiáng)度影響,而纖維的結(jié)合力是影響抗張強(qiáng)度的決定因素。抗張強(qiáng)度是很多紙種應(yīng)予測(cè)定的性能指標(biāo),對(duì)于包裝紙和紙板尤為重要,是紙袋紙、包裝紙、紙繩紙.紗管紙、電纜紙等的重要指標(biāo)。
伸長(zhǎng)率為紙條受張力至斷裂時(shí)所增加的長(zhǎng)度對(duì)原試樣長(zhǎng)度的百分率,伸長(zhǎng)率是衡量紙張韌性的一項(xiàng)指際,其值越大越能減輕外力沖擊的破壞作用,對(duì)紙袋紙、包裝紙等都是重要的性能指標(biāo)。
(一)儀器
測(cè)定紙與紙扳用的抗張強(qiáng)度測(cè)定僅有擺錘式、扭力棒式、電感應(yīng)式等。近年在儀器的更新中出現(xiàn)了自動(dòng)記錄帶數(shù)字顯示測(cè)試結(jié)果的臺(tái)式抗張力測(cè)定儀(電子抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī))下面以濟(jì)南銘威檢測(cè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DLS-3型電子紙張抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)做介紹。
1.儀器結(jié)構(gòu)
(1)傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)
由電機(jī)通過(guò)同步輪、摩擦輪.蝸輪蝸桿系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)試樣下夾頭升降。使下夾頭下降、停止或上升。下夾頭的行程為600mm,待達(dá)上、下限位時(shí)均能自動(dòng)停機(jī)。變速范圍為0~500mm/min。
(2)抗張測(cè)量機(jī)構(gòu)
作用在下央頭上的牽引力,由試樣傳給上夾頭,再通過(guò)力值傳感器傳送給控制器。當(dāng)試樣被拉斷時(shí),控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出zui大抗張力和平均抗張力數(shù)值。
(3)伸長(zhǎng)測(cè)量機(jī)構(gòu)
實(shí)際上是指示上下夾頭在測(cè)定過(guò)程中的位移之差。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)一同帶動(dòng)光電編碼器,通過(guò)光電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)角度,控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出上下夾具的位移量,當(dāng)試樣被拉斷時(shí)儀器會(huì)記錄位移數(shù)值并計(jì)算出試樣的伸長(zhǎng)值和伸長(zhǎng)率。
(二)測(cè)量步騾
(1)切取寬15mm、長(zhǎng)約250mm縱、橫方向的試樣至少各5條,按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件進(jìn)行處理。
(2)調(diào)節(jié)儀器各部件,力值清零,下夾頭升至合適位置,夾距一般控制在180mm,若試樣較短,可用150或100mm夾距。
(3)分別按縱、橫向?qū)⒓垪l夾在上夾頭上(可同時(shí)夾10條,紙板應(yīng)逐條加入)。調(diào)節(jié)試樣至平行,擰緊.上夾頭,松開(kāi)上夾頭固定螺絲,取一條紙樣于下夾生內(nèi),用手輕輕拉直,然后夾緊下夾頭。根據(jù)試樣強(qiáng)度的情況,選擇適當(dāng)?shù)闹仨?,調(diào)節(jié)下夾頭下降速度,待下降速度能在20土5秒使試樣斷裂時(shí),即可進(jìn)行正式測(cè)定。讀取試樣斷裂時(shí)的抗張強(qiáng)度至三位有效數(shù)字,伸長(zhǎng)率準(zhǔn)確至0.2%。紙條若在夾頭內(nèi)部或距夾口10mm以內(nèi)斷裂時(shí),該數(shù)據(jù)應(yīng)棄去不計(jì)。
根據(jù)特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,測(cè)定厚紙板的抗張強(qiáng)度時(shí),采用的寬度為50mm(若采用15mm寬度時(shí),其結(jié)果應(yīng)乘以3.3),夾距為100mm。
(三)附錄(計(jì)算公式)
1.抗張強(qiáng)度
當(dāng)試樣斷裂時(shí),由儀器上指示的數(shù)值計(jì)算,以kN/m表示。
式中 S—抗張強(qiáng)度,kN/m;
---平均抗張力,N;
LW ---試驗(yàn)紙條的寬度,mm。
結(jié)果取三位有效數(shù)字。
2.裂斷長(zhǎng)
式中 LB---裂斷長(zhǎng),km;
---平均抗張力,N;
S ---抗張強(qiáng)度,kN/m;
G ---定量,g/m2;
LW ---試樣寬度,mm;
L1 ---夾子間初始長(zhǎng)度,mm;
m---夾子間紙條的平均質(zhì)量,mg。
若試樣的定量波動(dòng)較大和度要求較高時(shí),可由測(cè)定抗張強(qiáng)度的紙條本身的重量換算裂斷長(zhǎng)
3.抗張指數(shù)
(1)抗張強(qiáng)度: 一定寬度的試樣斷裂時(shí)所承受的張力,以kN/m表示。
(2)裂斷長(zhǎng): 一定寬度的試樣由本身重量將其拉斷時(shí)的長(zhǎng)度,以m表示。
紙和紙板的抗張強(qiáng)度受纖維的結(jié)合力和纖維本身的強(qiáng)度影響,而纖維的結(jié)合力是影響抗張強(qiáng)度的決定因素。抗張強(qiáng)度是很多紙種應(yīng)予測(cè)定的性能指標(biāo),對(duì)于包裝紙和紙板尤為重要,是紙袋紙、包裝紙、紙繩紙.紗管紙、電纜紙等的重要指標(biāo)。
伸長(zhǎng)率為紙條受張力至斷裂時(shí)所增加的長(zhǎng)度對(duì)原試樣長(zhǎng)度的百分率,伸長(zhǎng)率是衡量紙張韌性的一項(xiàng)指際,其值越大越能減輕外力沖擊的破壞作用,對(duì)紙袋紙、包裝紙等都是重要的性能指標(biāo)。
(一)儀器
測(cè)定紙與紙扳用的抗張強(qiáng)度測(cè)定僅有擺錘式、扭力棒式、電感應(yīng)式等。近年在儀器的更新中出現(xiàn)了自動(dòng)記錄帶數(shù)字顯示測(cè)試結(jié)果的臺(tái)式抗張力測(cè)定儀(電子抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī))下面以濟(jì)南銘威檢測(cè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DLS-3型電子紙張抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)做介紹。
1.儀器結(jié)構(gòu)
(1)傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)
由電機(jī)通過(guò)同步輪、摩擦輪.蝸輪蝸桿系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)試樣下夾頭升降。使下夾頭下降、停止或上升。下夾頭的行程為600mm,待達(dá)上、下限位時(shí)均能自動(dòng)停機(jī)。變速范圍為0~500mm/min。
(2)抗張測(cè)量機(jī)構(gòu)
作用在下央頭上的牽引力,由試樣傳給上夾頭,再通過(guò)力值傳感器傳送給控制器。當(dāng)試樣被拉斷時(shí),控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出zui大抗張力和平均抗張力數(shù)值。
(3)伸長(zhǎng)測(cè)量機(jī)構(gòu)
實(shí)際上是指示上下夾頭在測(cè)定過(guò)程中的位移之差。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)一同帶動(dòng)光電編碼器,通過(guò)光電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)角度,控制器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出上下夾具的位移量,當(dāng)試樣被拉斷時(shí)儀器會(huì)記錄位移數(shù)值并計(jì)算出試樣的伸長(zhǎng)值和伸長(zhǎng)率。
(二)測(cè)量步騾
(1)切取寬15mm、長(zhǎng)約250mm縱、橫方向的試樣至少各5條,按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件進(jìn)行處理。
(2)調(diào)節(jié)儀器各部件,力值清零,下夾頭升至合適位置,夾距一般控制在180mm,若試樣較短,可用150或100mm夾距。
(3)分別按縱、橫向?qū)⒓垪l夾在上夾頭上(可同時(shí)夾10條,紙板應(yīng)逐條加入)。調(diào)節(jié)試樣至平行,擰緊.上夾頭,松開(kāi)上夾頭固定螺絲,取一條紙樣于下夾生內(nèi),用手輕輕拉直,然后夾緊下夾頭。根據(jù)試樣強(qiáng)度的情況,選擇適當(dāng)?shù)闹仨?,調(diào)節(jié)下夾頭下降速度,待下降速度能在20土5秒使試樣斷裂時(shí),即可進(jìn)行正式測(cè)定。讀取試樣斷裂時(shí)的抗張強(qiáng)度至三位有效數(shù)字,伸長(zhǎng)率準(zhǔn)確至0.2%。紙條若在夾頭內(nèi)部或距夾口10mm以內(nèi)斷裂時(shí),該數(shù)據(jù)應(yīng)棄去不計(jì)。
根據(jù)特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,測(cè)定厚紙板的抗張強(qiáng)度時(shí),采用的寬度為50mm(若采用15mm寬度時(shí),其結(jié)果應(yīng)乘以3.3),夾距為100mm。
(三)附錄(計(jì)算公式)
1.抗張強(qiáng)度
當(dāng)試樣斷裂時(shí),由儀器上指示的數(shù)值計(jì)算,以kN/m表示。
式中 S—抗張強(qiáng)度,kN/m;
---平均抗張力,N;
LW ---試驗(yàn)紙條的寬度,mm。
結(jié)果取三位有效數(shù)字。
2.裂斷長(zhǎng)
式中 LB---裂斷長(zhǎng),km;
---平均抗張力,N;
S ---抗張強(qiáng)度,kN/m;
G ---定量,g/m2;
LW ---試樣寬度,mm;
L1 ---夾子間初始長(zhǎng)度,mm;
m---夾子間紙條的平均質(zhì)量,mg。
若試樣的定量波動(dòng)較大和度要求較高時(shí),可由測(cè)定抗張強(qiáng)度的紙條本身的重量換算裂斷長(zhǎng)
3.抗張指數(shù)
式中 Y —抗張指數(shù),N·m/g ;
S —抗張強(qiáng)度,k N/m;
G —定量,g/m2。
4.伸長(zhǎng)率
式中 ξ---伸長(zhǎng)率,%;
Δl ---伸長(zhǎng),mm;
l ---試樣斷裂時(shí)試樣夾間距離,mm;
l0 ---試樣夾之間的起始長(zhǎng)度,mm。
5.抗張能量吸收的測(cè)定
破裂功是紙張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的綜合性函數(shù),是紙張強(qiáng)韌性能的一項(xiàng)指標(biāo)。其數(shù)值等于紙張?jiān)诶箯堊饔孟聫拈_(kāi)始到斷裂時(shí)所吸收的總能量,即外力對(duì)紙張所做的功,以J表示。紙張單位面積所吸收的能量稱為抗張能量吸收,以J/m2表示。
破裂功是包裝紙和紙袋紙的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。過(guò)去表示紙張抗破損性能好壞都用抗張強(qiáng)度、耐破度指標(biāo)表示,但這些指標(biāo)并不能確切地反映紙張?jiān)谑芡饬_擊后而破裂的動(dòng)態(tài)狀況。實(shí)際上,往往抗張強(qiáng)度、耐破度大的紙張,在使用時(shí)其破損率不一定就低;而伸長(zhǎng)率大的紙張即使其抗張強(qiáng)度、耐破度差一點(diǎn),其破損率反倒小一些。以水泥裝袋運(yùn)搬為例,在此過(guò)程中,要受到一定沖擊力;當(dāng)紙袋紙的伸長(zhǎng)率較高、柔韌性較好時(shí),就能夠較多地吸收這種沖擊時(shí)的應(yīng)力,而使之迅速向周?chē)h(huán)境擴(kuò)散,因而就不易破損:而伸長(zhǎng)率較小,柔韌性較差的紙袋紙,在受到外界沖擊力時(shí),應(yīng)力不易迅速擴(kuò)散而集中在受力點(diǎn),因而就容易破損。所以,對(duì)這類(lèi)紙張僅要求抗張強(qiáng)度、耐破度幾項(xiàng)指標(biāo)是不行的,尚須引入反映紙張強(qiáng)韌性即破裂功這項(xiàng)性能指標(biāo),才能更確切地指示出紙張的抗沖擊能力。
測(cè)定破裂功可采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的應(yīng)力一應(yīng)變儀,它可以通過(guò)自動(dòng)積分器直接將破裂功計(jì)算出來(lái)。但為了簡(jiǎn)便起見(jiàn),目前國(guó)內(nèi)外多在拉力儀上進(jìn)行測(cè)定,通常采用自動(dòng)記錄的電感式抗張儀或其他有自動(dòng)記錄的抗張儀。
破裂功之值,即應(yīng)力—應(yīng)變曲線下邊的面積。求此面積,可用作圖方法或通過(guò)積分器求得.但實(shí)際上,許多國(guó)家通常用紙張斷裂時(shí)的拉力和伸長(zhǎng)的乘積(拉伸積)乘以系數(shù)來(lái)近似表示。有的國(guó)家則不考慮系數(shù),直接用拉伸積表示,在一定條件下,作為相對(duì)比較,仍能起到控制生產(chǎn)的目的。破裂功系數(shù)k之值,對(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)而求得,其方法是,先在拉力儀上求得試樣拉伸過(guò)程中的應(yīng)力—應(yīng)變曲線,并計(jì)算曲線下面的面積A(破裂功):再由試樣斷裂的抗張力F和伸長(zhǎng)值ξ求出試樣的拉伸積。在進(jìn)行破裂功研究時(shí),聯(lián)邦德國(guó)測(cè)得的破裂功系數(shù),橫向kc=0.72,縱向km=0.62。
輕工業(yè)部造紙研究所于1972年到1973年曾對(duì)全國(guó)用木漿生產(chǎn)紙袋紙的17個(gè)機(jī)臺(tái)進(jìn)行361次測(cè)定,由破裂功和拉伸積導(dǎo)出的平均破裂功系數(shù),kc=0.682,km=0.582,與聯(lián)邦德國(guó)采用的系數(shù)接近。
(1)抗張能量吸收
抗張能量吸收是指紙張裂斷時(shí)的單位面積所吸收的能量,其值依下式計(jì)算:
式中 E—抗張能量吸收,J/m2;
k---破裂功系數(shù);
---抗張力,N;
ξ—伸長(zhǎng),m;
LW—試樣寬度,m;
L0—試樣起始長(zhǎng)度,m。
(2)抗張能量吸收指數(shù)
由抗張能量吸收除以定量可求得!其值按下式計(jì)算:
抗張能量吸收指數(shù)的單位為J/g。
按縱橫向至少各取5個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)定,分別以縱、橫向所有測(cè)定值的算術(shù)平均值計(jì)算抗張能量吸收和抗張能量吸收指數(shù),并報(bào)出zui大值和zui小值。計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字。
S —抗張強(qiáng)度,k N/m;
G —定量,g/m2。
4.伸長(zhǎng)率
式中 ξ---伸長(zhǎng)率,%;
Δl ---伸長(zhǎng),mm;
l ---試樣斷裂時(shí)試樣夾間距離,mm;
l0 ---試樣夾之間的起始長(zhǎng)度,mm。
5.抗張能量吸收的測(cè)定
破裂功是紙張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的綜合性函數(shù),是紙張強(qiáng)韌性能的一項(xiàng)指標(biāo)。其數(shù)值等于紙張?jiān)诶箯堊饔孟聫拈_(kāi)始到斷裂時(shí)所吸收的總能量,即外力對(duì)紙張所做的功,以J表示。紙張單位面積所吸收的能量稱為抗張能量吸收,以J/m2表示。
破裂功是包裝紙和紙袋紙的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。過(guò)去表示紙張抗破損性能好壞都用抗張強(qiáng)度、耐破度指標(biāo)表示,但這些指標(biāo)并不能確切地反映紙張?jiān)谑芡饬_擊后而破裂的動(dòng)態(tài)狀況。實(shí)際上,往往抗張強(qiáng)度、耐破度大的紙張,在使用時(shí)其破損率不一定就低;而伸長(zhǎng)率大的紙張即使其抗張強(qiáng)度、耐破度差一點(diǎn),其破損率反倒小一些。以水泥裝袋運(yùn)搬為例,在此過(guò)程中,要受到一定沖擊力;當(dāng)紙袋紙的伸長(zhǎng)率較高、柔韌性較好時(shí),就能夠較多地吸收這種沖擊時(shí)的應(yīng)力,而使之迅速向周?chē)h(huán)境擴(kuò)散,因而就不易破損:而伸長(zhǎng)率較小,柔韌性較差的紙袋紙,在受到外界沖擊力時(shí),應(yīng)力不易迅速擴(kuò)散而集中在受力點(diǎn),因而就容易破損。所以,對(duì)這類(lèi)紙張僅要求抗張強(qiáng)度、耐破度幾項(xiàng)指標(biāo)是不行的,尚須引入反映紙張強(qiáng)韌性即破裂功這項(xiàng)性能指標(biāo),才能更確切地指示出紙張的抗沖擊能力。
測(cè)定破裂功可采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的應(yīng)力一應(yīng)變儀,它可以通過(guò)自動(dòng)積分器直接將破裂功計(jì)算出來(lái)。但為了簡(jiǎn)便起見(jiàn),目前國(guó)內(nèi)外多在拉力儀上進(jìn)行測(cè)定,通常采用自動(dòng)記錄的電感式抗張儀或其他有自動(dòng)記錄的抗張儀。
破裂功之值,即應(yīng)力—應(yīng)變曲線下邊的面積。求此面積,可用作圖方法或通過(guò)積分器求得.但實(shí)際上,許多國(guó)家通常用紙張斷裂時(shí)的拉力和伸長(zhǎng)的乘積(拉伸積)乘以系數(shù)來(lái)近似表示。有的國(guó)家則不考慮系數(shù),直接用拉伸積表示,在一定條件下,作為相對(duì)比較,仍能起到控制生產(chǎn)的目的。破裂功系數(shù)k之值,對(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)而求得,其方法是,先在拉力儀上求得試樣拉伸過(guò)程中的應(yīng)力—應(yīng)變曲線,并計(jì)算曲線下面的面積A(破裂功):再由試樣斷裂的抗張力F和伸長(zhǎng)值ξ求出試樣的拉伸積。在進(jìn)行破裂功研究時(shí),聯(lián)邦德國(guó)測(cè)得的破裂功系數(shù),橫向kc=0.72,縱向km=0.62。
輕工業(yè)部造紙研究所于1972年到1973年曾對(duì)全國(guó)用木漿生產(chǎn)紙袋紙的17個(gè)機(jī)臺(tái)進(jìn)行361次測(cè)定,由破裂功和拉伸積導(dǎo)出的平均破裂功系數(shù),kc=0.682,km=0.582,與聯(lián)邦德國(guó)采用的系數(shù)接近。
(1)抗張能量吸收
抗張能量吸收是指紙張裂斷時(shí)的單位面積所吸收的能量,其值依下式計(jì)算:
式中 E—抗張能量吸收,J/m2;
k---破裂功系數(shù);
---抗張力,N;
ξ—伸長(zhǎng),m;
LW—試樣寬度,m;
L0—試樣起始長(zhǎng)度,m。
(2)抗張能量吸收指數(shù)
由抗張能量吸收除以定量可求得!其值按下式計(jì)算:
抗張能量吸收指數(shù)的單位為J/g。
按縱橫向至少各取5個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)定,分別以縱、橫向所有測(cè)定值的算術(shù)平均值計(jì)算抗張能量吸收和抗張能量吸收指數(shù),并報(bào)出zui大值和zui小值。計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字。
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