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纸和纸板耐破度测试方法的研究

发布时间:2019-01-15

  要: 本文对纸张耐破度和纸板耐破度结构进行了对比,对影响耐破度的因素进行了分析,对耐破度的选型进行了举例说明,并提出了测试时应注意的问。

关键词:耐破度,纸张,纸板,测试方法

1、前言

耐破强度是对瓦楞纸板平面缓慢施加垂直方向的载荷,用液压通过胶膜将试样顶破, 用力千帕(kPa)表示,它反映瓦楞纸板的综合抗破坏能力,属于静态强度,体现了纸箱在流通过程中搬运、装卸、撞击、撕扯力量的承受能力。耐破度是纸和纸板的主要功能性指标,对于产品的使用性能极为关键,厂家和用户都很重视。通常采用国际通用谬论式(Mullen-type)耐破度,有两种耐破度度:一种是纸张耐破度测定仪(简称纸张耐破度);另外一种是纸板耐破度测定仪(简称纸板耐破度)。

2、两种耐破度的区别

纸张的国标GB/T 454-2002规定:纸张耐破度的适用范围为(701400kPa 的单层纸和多层纸;纸板的国标GB/T 1539-2007规定:纸板耐破度的适用范围为(3505500kPa的所有纸板(包括瓦楞纸板和硬纸板)。这两个标准有个交叉区间(3501400kPa,对于仪器的选择有争议。有的企业使用的是纸张耐破度,有的企业使用的是纸板耐破度,这两种耐破度虽然基本原理一样,但结构、加油速度、胶膜等有所不同,所以测出的结果会有偏差。两种不同的结构区别如下表:

 

项目

纸张耐破度

纸板耐破度

测量范围

(70~1400)kPa

(350~5500)kPa

送油速度

(95±5)ml/min

(170±15)ml/min

夹持系统

≤1200kPa

(700~1200)kPa

下夹盘尺寸

内径:(30.5±0.1)mm 外径:≥48 mm

内径:(31.5±0.5)mm 外径:≥96 mm

上夹盘尺寸

内径:(33.1±0.1)mm 外径:≥48 mm

内径:(31.5±0.5)mm 外径:≥96 mm

胶膜阻力

凸出 (9±0.2)mm,压力(30±5)kPa

凸出 (10±0.2)mm,压力(170~220)kPa

凸出 (18±0.2)mm,压力(250~350)kPa

适用标准

GB/T 454 ISO2758 TAPPI T403

GB/T 1539ISO2759TAPPIT807&T810

3、影响耐破度的主要因素

3.1 压力测量系统的准确度

压力测量系统的准确度是保证测量结果准确的前提条件,这个大家也都应该很清楚。耐破度仪在使用过程中药定期校准,以保证仪器达到规定的准确度,一般情况下,一年校准一次,这需要专业人员和设备才能校准,企业可以找相关专业机构进行操作。不同厚度的铝箔片可作为定值试样使用,这是因为铝箔片在应力下其特性不同于纸张,因此铝箔片不能作为校准标准,企业只能以此为参考。

3.2 升压速度不准确,增加速度导致耐破度增加

现在的仪器除了手动加压型,气动或液压加压的基本不存在这个问题。

3.3 胶膜不符合要求

胶膜变硬或失去弹性,会使耐破度明显增加;而胶膜弹性过大,通常导致耐破度明显降低。非工作状态下,纸张耐破度的胶膜的上表面比下夹盘的顶面约低3.5mm;纸板耐破度的胶膜的上表面比下夹盘的顶面约低5.5mm。胶膜使用一段时间后通常会发生变形,  向上凸起,甚至当胶膜在活塞退到底的情况下还是高出下夹盘表面,这种情况会影响测试结果,应及时更换。这是因为破损压力的显示值包括在测试时胶膜延伸所需的压力(GB/ T 1539)。对于新换的橡胶膜,由于未受过拉伸的作用,弹性不稳定,要做一定次数的空测,使胶膜弹性稳定后,试验证明,新胶膜空测30次左右为宜。

3.4 试样夹持力

当夹持力不适当或不均匀,一般会引起耐破度明显增加。GB/T1539(ISO 2759)中规定夹持力在700kPa1200kPa范围内,防止试样滑动。表1中给出了不同耐破度材料所需的适宜夹持力的参考值。

 

序号

耐破度(kPa)

夹持压力(kPa)

仪器调压表(MPa)

1

<1500

400

0.25

2

1500~2000

600

0.35

3

2000~2500

800

0.45

4

>2500

1000

0.5

如何判断夹持力是否合适?如果夹持力太低,试样会打滑,试样会滑出夹盘或在被夹持面积内起了皱褶;如果夹持力太高,试样的测试区域周边会断裂或夹持时发生夹盘转动的现象。

3.5 液压系统残留空气

系统中有空气,通常导致耐破度明显降低。所以使用过程中要注意检查液压系统是否残存空气,特别是在仪器更换压力表或胶膜后,一定要把油加满,把空气排干净。一种判断油是否加满的简单方法就是用力按一下胶膜,如果有一种肿胀的感觉那就说明油是满的,如果胶膜一按就凹下去弹不回来了就是需要补充油了。一般耐破度使用的油为纯甘油或含缓蚀剂的乙二醇及低粘度硅油(如201甲基硅油 50°)。

3.6 相对湿度

瓦楞纸板耐破度与原纸纤维长度、韧性以及纤维之间的结合力有密切的关系,纸所含水分对纤维之间的结合力影响较大,因而耐破度受相对湿度的影响也十分显著,有资料表明,瓦楞纸板耐破度值在相对湿度为40%时为最大。一般的企业又不具备恒温恒湿的条件,所以各企业之间在不同条件下测量耐破度这就很容易引起争议,各企业应尽可能在相对变化不大的条件下进行测量比较。

3.7 原纸纤维的长度

原纸本身的耐破强度主要由原纸纤维决定。耐破度与纤维长度和纤维间的结合力有关,纤维长度增加,纤维间结合力增大,都使耐破度提高。原木浆抄造的纸张耐破较回收浆高,针叶林木浆抄造的纸张耐破较阔叶浆高。此外,在抄造原纸的过程中适当加入一些助剂也有助于提高原纸的耐破强度。

3.8 水份

板水份含量在5%~6%时,耐破值最大。水份含量8~14%范围内变化时,耐破值变化不超过5%,但水份含量达到18%时耐破值下降幅度可达10%左右。也就是说瓦楞纸箱在 相对湿度为50%RH80%RH的环境存放,其耐破强度变化幅度很小,因此可以免去试样温湿平衡处理过程,从而大大缩短测试时间。

3.9 存贮条件

原纸或纸箱存贮环境以25±5℃55 ±5%RH环境为宜。 卷筒纸在仓库长时间堆放会造成原纸纤维疲劳,造成耐破下降。实验表明:原纸堆放时间超过3个月,其耐破值会下降58%;堆放时间超过6个月,耐破强度将达到10%以上。因此,纸箱厂在原纸使用时应尽量做到先进先出。

4、如何选用耐破度型号

以杭州品享的耐破度为例,介绍下如何选用耐破度。品享的耐破度分为两种:一种是PN-BSM160纸张耐破度测定仪;另一种是PN-BSM600纸板耐破度测定仪。

一般在产品标准中有规定检测项目及使用的检测方法。例如瓦楞纸板的国标GB/T6544-2008,规定:耐破度的检测按照GB/T 1539测定。GB/T 1539的方法是纸板耐破度的方法,所以选购仪器时就选择PN-BSM600纸板耐破度测定仪。再例如箱纸板的最   新国标GB/T13024-2016,规定:耐破指数按GB/T 454GB/T1539测定,测量小于160g/m2的产品按GB/T 454测定,定量大于或等于160g/m2的产品按GB/T 1539测定, 判定时以标称定量为准。所以在选购仪器时,就看试样的定量,如果小于160g/m2的产  品就选择PN-BSM160纸张耐破度测定仪,如果大于或等于160g/m2的产品就选择PN- BSM600纸板耐破度测定仪。这是标准的一大进步,旧国标GB/T 13024-2003要求按GB/T 1539的方法进行测定就要选用纸板耐破度测定仪,这有个问题,纸板的胶膜阻力比较大,再加上试样的定量超低定量发展,所以用纸板耐破度测量箱纸板偏差就比较大。

国外的标准就相对严谨,例如TAPPI标准,耐破度有三个标准:T403T807T810T403  规定:测量范围(501200kPa,试样厚度小于0.6mm,适用于纸和纸制品,例如新闻纸、纸袋纸、高级纸、包装纸和印刷纸;T807规定:测量范围大于350kPa,定量大于或等于98g/m2(定量小于98g/m2采用T403方法),适用于箱纸板;T810 规定:测量范围(6904825kPa,适用于单瓦楞纸板和双瓦楞纸板,不适合三瓦楞纸板。

5、测试时须注意事项

5.1 测试前对仪器进行校准,确保上下夹盘同心且平行;

5.2 胶膜的上表面最高位比下夹盘的顶面低;

5.3 测试时至少取10个试样,正反面各测5次;

5.4 试样须比夹盘面积大。

6、结束语

质量是企业的生命,是企业发展的灵魂和核心竞争力的今天,各企业应根据上面所说,严格按照产品标准中检测项目规定的检测方法选择检测仪器,按照标准的检测方法进行测试,把好质量关。国标优先,然后行业标准,地方标准或则企业自己的标准。我们的国标逐渐同国际ISO标准接轨,这也为我们的产品走出国门,走向世界迈出了一大步。这对造纸企业和用纸企业都有好处,达到双赢,共同促进造纸业和纸制品行业的发展。