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紙張抗張強度和伸長率的測定
閱讀：6693 發(fā)布時間：2010-11-25抗張強度和伸長率的測定
抗張強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）抗張強度
一定寬度的試樣斷裂時所承受的張力,，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的長度,，以m表示,。
紙和紙板的抗張強度受纖維的結(jié)合力和纖維本身的強度影響,，而纖維的結(jié)合力是影響抗張強度的決定因素?？箯垙姸仁呛芏嗉埛N應(yīng)予測定的性能指標(biāo),，對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所增加的長度對原試樣長度的百分率,，伸長率是衡量紙張韌性的一項指際,，其值越大越能減輕外力沖擊的破壞作用，對紙袋紙,、包裝紙等都是重要的性能指標(biāo),。
（一）儀器及工作原理
測定紙與紙扳用的抗張強度測定僅有擺錘式、扭力棒式,、電感應(yīng)式等,。近年在儀器的更新中出現(xiàn)了自動記錄帶數(shù)字顯示測試結(jié)果的臺式抗張力測定儀。目前用的較多的還是擺錘式,，即肖伯爾式抗張強度測定儀,，下面介紹這種儀器。
1．儀器結(jié)構(gòu)
（1）傳動變速機構(gòu)
由電機通過皮帶,、摩擦輪．蝸輪蝸桿系統(tǒng),，驅(qū)動試樣下夾頭升降。當(dāng)啟動電機后,，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，待達上,、下限位時均能自動停機,。轉(zhuǎn)動變速上的手柄，可進行無級變速,，變速范圍為40～500mm／min,。
（2）抗張測量機構(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一定角度至達到平衡,。當(dāng)試樣被拉斷時，擺被刺動爪卡住,，擺上的指針即在刻度盤上指示出拉力數(shù)值,。刻度盤上的刻度有的分A,、B兩檔,，有的分A,、B,、C三檔，使用時可根據(jù)被測試樣執(zhí)張強度的大小選擇適宜的砝碼。
（3）伸長測量機構(gòu)
實際上是指示上下夾頭在測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,，隨下夾頭做相對運動，伸長指示牌與上頭夾固定在一起,，當(dāng)試樣斷裂時,，掛鉤脫開使標(biāo)尺不再隨下夾頭下降，這時指示牌在標(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)擺動平衡原理進行測定的,。儀器工作時，由下夾頭的運動通過試樣,、上夾頭,，鏈條使擺沿刻度尺轉(zhuǎn)動一定角度而指示出試樣的抗張強度值。
（二）儀器的校準(zhǔn)
1．抗張力標(biāo)尺的校準(zhǔn)
又起擺上的制動爪,，在上夾頭口懸掛一個已知重量的琺碼,，讓擺慢慢達到平衡位置，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定時的位置,，用內(nèi)卡尺測量兩夾頭間的距離。調(diào)節(jié)指針至伸長標(biāo)尺的零點,，開動電機使下夾頭下降,，測量下夾頭在任何一點停時兩夾頭的距離的增加值，應(yīng)與伸長標(biāo)尺的實際伸長值相符合,，其誤差不應(yīng)超越0.5mm,。
（三）測量步騾
（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，即可進行正式測定,。讀取試樣斷裂時的抗張強度至三位有效數(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,，該數(shù)據(jù)應(yīng)棄去不計,。
根據(jù)特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，測定厚紙板的抗張強度時,，采用的寬度為50mm（若采用15mm寬度時,，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試外,，還可以用2—3條試樣做試探性測定。為此,，可將試樣斷裂時下夾頭下降距離（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．按此速度進行測定，便可保證試樣斷裂時間在20土5s,。
（四）結(jié)果計算
1．抗張強度
當(dāng)試樣斷裂時,，由儀器上指示的數(shù)值計算，以kN／m表示,。
式中 S—抗張強度,，kN/m；
---平均抗張力,，N,；
LW ---試驗紙條的寬度，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,。
若試樣的定量波動較大和度要求較高時,，可由測定抗張強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,。
試樣的抗張強度和伸長率,，按縱橫向進行測定，分別以所有測定值的算術(shù)平均值表示結(jié)果,，并報出zui大值和zui小值,。
計算結(jié)果準(zhǔn)確至三位有效數(shù)字。
5.抗張能量吸收的測定
破裂功是紙張強度和伸長率的綜合性函數(shù),，是紙張強韌性能的一項指標(biāo),。其數(shù)值等于紙張在拉力抗張作用下從開始到斷裂時所吸收的總能量，即外力對紙張所做的功,，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在受外力沖擊后而破裂的動態(tài)狀況,。實際上,，往往抗張強度、耐破度大的紙張,，在使用時其破損率不一定就低,；而伸長率大的紙張即使其抗張強度、耐破度差一點,，其破損率反倒小一些,。以水泥裝袋運搬為例，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,，就能夠較多地吸收這種沖擊時的應(yīng)力,，而使之迅速向周圍環(huán)境擴散，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，應(yīng)力不易迅速擴散而集中在受力點,，因而就容易破損,。所以，對這類紙張僅要求抗張強度,、耐破度幾項指標(biāo)是不行的,，尚須引入反映紙張強韌性即破裂功這項性能指標(biāo)，才能更確切地指示出紙張的抗沖擊能力,。
測定破裂功可采用專門設(shè)計的應(yīng)力一應(yīng)變儀,，它可以通過自動積分器直接將破裂功計算出來。但為了簡便起見,，目前國內(nèi)外多在拉力儀上進行測定,，通常采用自動記錄的電感式抗張儀或其他有自動記錄的抗張儀。
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．但實際上,，許多國家通常用紙張斷裂時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,，作為相對比較,，仍能起到控制生產(chǎn)的目的。破裂功系數(shù)k之值,，對通過實驗而求得,，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,。在進行破裂功研究時，聯(lián)邦德國測得的破裂功系數(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年曾對全國用木漿生產(chǎn)紙袋紙的17個機臺進行361次測定,，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的單位面積所吸收的能量,，其值依下式計算：
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個試樣進行測定,，分別以縱、橫向所有測定值的算術(shù)平均值計算抗張能量吸收和抗張能量吸收指數(shù),，并報出zui大值和zui小值,。計算結(jié)果取三位有效數(shù)字。