化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
紙張抗張強(qiáng)度和伸長率的測(cè)定
閱讀：6921 發(fā)布時(shí)間：2010-11-25抗張強(qiáng)度和伸長率的測(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
一定寬度的試樣由本身重量將其拉斷時(shí)的長度,，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,?？箯垙?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),。
伸長率為紙條受張力至斷裂時(shí)所增加的長度對(duì)原試樣長度的百分率,，伸長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）儀器及工作原理
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,。目前用的較多的還是擺錘式,，即肖伯爾式抗張強(qiáng)度測(cè)定儀，下面介紹這種儀器,。
1．儀器結(jié)構(gòu)
（1）傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)
由電機(jī)通過皮帶,、摩擦輪．蝸輪蝸桿系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)試樣下夾頭升降,。當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)后,，右手操縱手柄，控制離合器,，使下夾頭下降,、停止或上升。下夾頭的行程為229mm,，待達(dá)上,、下限位時(shí)均能自動(dòng)停機(jī)。轉(zhuǎn)動(dòng)變速上的手柄,，可進(jìn)行無級(jí)變速,，變速范圍為40～500mm／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,，再通過鏈條使用沿扇形板緩慢均勾地問左擺動(dòng)一定角度至達(dá)到平衡。當(dāng)試樣被拉斷時(shí),，擺被刺動(dòng)爪卡住,，擺上的指針即在刻度盤上指示出拉力數(shù)值?？潭缺P上的刻度有的分A,、B兩檔,，有的分A、B,、C三檔,，使用時(shí)可根據(jù)被測(cè)試樣執(zhí)張強(qiáng)度的大小選擇適宜的砝碼。
（3）伸長測(cè)量機(jī)構(gòu)
實(shí)際上是指示上下夾頭在測(cè)定過程中的位移之差,。指示伸長的標(biāo)尺通過執(zhí)桿滑塊及掛鉤與下夾頭連接在一起,，隨下夾頭做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，伸長指示牌與上頭夾固定在一起,，當(dāng)試樣斷裂時(shí)，掛鉤脫開使標(biāo)尺不再隨下夾頭下降,，這時(shí)指示牌在標(biāo)尺上即指示出試樣的伸長值和伸長率,。
2．工作原理
是根據(jù)擺動(dòng)平衡原理進(jìn)行測(cè)定的。儀器工作時(shí),，由下夾頭的運(yùn)動(dòng)通過試樣,、上夾頭，鏈條使擺沿刻度尺轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度而指示出試樣的抗張強(qiáng)度值,。
（二）儀器的校準(zhǔn)
1．抗張力標(biāo)尺的校準(zhǔn)
又起擺上的制動(dòng)爪,，在上夾頭口懸掛一個(gè)已知重量的琺碼，讓擺慢慢達(dá)到平衡位置,，讀出指示值,，同砧碼比較，其誤差不應(yīng)超過土1％,。
2．伸長標(biāo)尺的校準(zhǔn)
鎖住擺,，使下夾頭升至開始測(cè)定時(shí)的位置，用內(nèi)卡尺測(cè)量兩夾頭間的距離,。調(diào)節(jié)指針至伸長標(biāo)尺的零點(diǎn),，開動(dòng)電機(jī)使下夾頭下降，測(cè)量下夾頭在任何一點(diǎn)停時(shí)兩夾頭的距離的增加值,，應(yīng)與伸長標(biāo)尺的實(shí)際伸長值相符合,，其誤差不應(yīng)超越0.5mm。
（三）測(cè)量步騾
（1）切取寬15mm,、長約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,，使指針指零，下夾頭升至zui高位置,，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,。
注：調(diào)節(jié)下夾頭下降速度可采用秒表測(cè)試外，還可以用2—3條試樣做試探性測(cè)定,。為此,，可將試樣斷裂時(shí)下夾頭下降距離（mm）乘以3，即可求得調(diào)速盤上每分鐘下夾頭應(yīng)該下降的速度．按此速度進(jìn)行測(cè)定,，便可保證試樣斷裂時(shí)間在20土5s,。
（四）結(jié)果計(jì)算
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 
式中 LB---裂斷長，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
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．伸長率
式中 ξ---伸長率,，%,；
Δl ---伸長，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度,，mm,。
試樣的抗張強(qiáng)度和伸長率，按縱橫向進(jìn)行測(cè)定,，分別以所有測(cè)定值的算術(shù)平均值表示結(jié)果,，并報(bào)出zui大值和zui小值。
計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確至三位有效數(shù)字,。
5.抗張能量吸收的測(cè)定
破裂功是紙張強(qiáng)度和伸長率的綜合性函數(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_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,，在此過程中,，要受到一定沖擊力；當(dāng)紙袋紙的伸長率較高,、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，而使之迅速向周圍環(huán)境擴(kuò)散,，因而就不易破損：而伸長率較小,，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)定破裂功可采用專門設(shè)計(jì)的應(yīng)力一應(yīng)變儀，它可以通過自動(dòng)積分器直接將破裂功計(jì)算出來,。但為了簡便起見,，目前國內(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積分器求得．但實(shí)際上,，許多國家通常用紙張斷裂時(shí)的拉力和伸長的乘積（拉伸積）乘以系數(shù)來近似表示,。有的國家則不考慮系數(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)通過實(shí)驗(yàn)而求得，其方法是,，先在拉力儀上求得試樣拉伸過程中的應(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,，m；
LW—試樣寬度,，m,；
L0—試樣起始長度，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。