纸张挺度
纸页抗张挺度测定仪的原理及应用
纸页抗张挺度测定仪的原理及应用孙广卫1 何北海1 侯 轶2 田英姿2 杨镇纲3 胡康生3(1.制浆造纸工程国家重点实验室(华南理工大学),广州,510640;2.华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心,广州,510640;3.广州造纸有限公司,广州,510281)摘 要:本文介绍了一种用于实验室检测纸页纤维定向结构的新型仪器,分析了该仪器的基本原理、主要用途及对纸页抗张挺度检测的意义。
本文还结合造纸厂生产机台纸样的测量结果,分析抗张挺度指标所反映的在纸页抄造过程和质量方面存在的问题。
关键词:抗张挺度指数(TSI);抗张挺度极角(TSO) 众所周知,在造纸机上抄出来的机制纸与在实验室抄片器中抄出来的手抄纸中的纤维在排列方向上有所不同,实验室手抄纸中,纤维的排列基本上是各向同性的,但在纸机上,由于网速与浆速的差异以及成形网运行方向对纤维的定向剪切作用,使得纤维排列的主要取向以纸机纵向偏多。
这种纤维定向排列的现象,过去只认为会对纸页结构和匀度产生一定的影响,而对影响的程度难以定量分析和关联。
近期的研究发现[1],纤维的定向分布状态,不但对纸页的后加工性质(特别是印刷和涂布特性等)有重要的影响,且这种影响与纤维分布状态有定量的关系,因此已经受到了造纸工作者的关注。
最早分析纸页纤维定向分布的方法是利用测量纸页沿圆周各方向的抗张强度值间接得到的。
其测量原理基于纤维在某一方向分布的数量与该方向的抗张强度成一定的比例关系。
后来又采用零距抗张强度仪替代普通抗张强度仪,直接关联纤维自身的抗张强度与纤维定向的关系,使得纤维定向分布结果的精确性进一步提高[2]。
但是由于该方法要测量大量的纸样,且沿180°半圆射线方向按照一定的角度裁切纸样,需要专用的取样器,因此比较费时费力的。
近年来国外研制的纸页抗张挺度测量仪(TSO 仪),采用超声波非破坏测量方法,通过测量纸页在圆周各方向抗张挺度,可快速回归纤维在纸页中的定向分布。
造纸术语解释
造纸术语解释
松厚度：表示纸张的疏密程度，也表示纸的孔隙率，松软性、透气度和吸收性。
Cm3/g
平滑度：指纸张表面的平整、均匀及光滑程度。
光泽度：指纸面镜面反射光能力与完全镜面反射能力的接近程度。
干度：指每千克湿蒸汽中含有干蒸汽的质量百分数。
紧度：指一立方米的纸或纸板的质量，又称表面密度。
g/m3
挺度：指一定条件下弯曲38cm纸板至15度角时的弯矩。
Nm
匀度：纤维及填料等在纸张中交织分布的均一度。
镜面光泽度：指的是镜面反射光量和入射光量之比。
反差光泽度：指镜面反射光量和总反射光量之比。
挺度测试仪
深圳市蓝博检测仪器有限公司挺度测试仪为了将包装的产品完好地从生产者手中送到消费者手里，纸板须具有良好的物理性能，挺度是其重要的质量参数之一，它反映纸板抗压、抗弯、抗扭变能力。
挺度是衡量纸和纸板抗弯曲强度的指标，挺度仪是测定此项指标的仪器，挺度属于静态弯曲强度指标。
蓝博仪器17071挺度测定仪（又称纸板挺度仪、纸张挺度仪、挺度仪）是国际标准通用的挺度测定仪，仪器主要技术参数符合国家标准和国际标准的有关规定。
挺度的定义、原理及仪器GB/T22364-2008《纸和纸板弯曲挺度的测定》给出了挺度的定义：在该标准规定的条件下，弯曲一端夹紧的规定尺寸的试样至15°角时的力或力矩，以mN或mN·m表示。
弯曲长度是试样夹和试样片受力位置之间的径向距离。
弯曲角度指试样片的初始位置与受力后的位置间的夹角。
挺度仪的测试部分主要由夹紧装置、刀刃、和载荷传感器组成。
夹紧装置采用启动加压方式，使用方便快捷。
刀刃和载荷传感器为弯曲力的输出机构。
挺度仪的工作原理为：将试样放置在夹紧装置上，夹紧装置将试样牢牢夹紧后慢慢旋转，移动试样的未夹紧断与刀刃接触。
当试样被弯曲到选定角度后，停止测试，松开试样。
在整个过程中，试样的弯曲力通过刀刃传到载荷传感器上，然后输出。
挺度仪(型号17071)实物图本仪器可测试折痕力和弯曲挺度。
17071用于测试材料的抗弯曲性能，是材料的一种弹性性能指标的测定，使用方便快速，仪器夹紧试样自动转动试样夹使其弯曲到一定角度后记录力值（单位mN），同时计算弯曲挺度（单位mN·m），测试完成自动返回初始测量位置，准备下一次测试。
深圳市蓝博检测仪器有限公司仪器特点：1、采用进口高精度测力传感器，准确度控制在<0.5%；2、弯曲长度1~50mm可调，角度0~90°可任意设定，使测试更快捷、精准；3、8寸触屏中文显示，友好人机界面操作；4、自动夹紧试样（光电感应、气动夹紧），全自动完成测试；5、具有测试数据统计处理功能，测试报告打印输出，测量平均值、最大值、最小值和各次测试值，方便技术实验人员快速统计数据和编制试验报告；6、仪器内部专门设置校准程序，便于计量、校准部门（第三方）对该仪器进行校准。
纸张的各向异性与成因等的影响(上)
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
纸张的各向异性与成因等的影响（上）
纸张的各向异性是指纸张在各个方向上所表现出来的某些性能的不一致性；两面异性是指纸张正面和反面所表现出来的某些性能的不一致性。
两者主要表现在纸张的物理性能方面，对印刷有着直接或间接的影响。
一、形成纸张各向异性与两面异性的原因
形成纸张各向异性和两面异性的原因主要是纸张的方向性和两面性。
大家知道，在造纸过程中的抄纸是将稀释的纸浆流布到抄纸网上进行脱水、成型，在这个过程中纸浆始终处在定向的运动之中，从而使纸浆内的纤维在贯性作用下产生定向排列，形成纸张纤维走向。
由于纸张结构上的这种方向性，使得纸张在各个方向与纤维方向形
成不同的夹角，从而导致纸张那些与纤维相关的性能在各个方向上大小不同，即形成了纸张的各向异性。
另外，在抄纸的过程中，纸浆的一面与抄纸网相接触，并处在底部，而另一面不与抄纸网接触，且浮在纸浆的上部，因此形成了两个不同的表面状态。
纸浆与网面接触的一面，留存有抄纸网的网孔痕迹，且随着抄纸网的振动和运行而使得该面沉积有相对较粗大的纤维和杂质，形成了粗糙有网痕的反面，而另一面则由微细的纤维和填料组成，形成了均匀细腻无网痕的正面。
二、各向异性与两面异性在纸张各性能方面的表现
1．纸张的各向异性主要表现在与纤维性能相关的如下几个方面：吸湿变形量：纸张的吸湿是由于植物纤维中的亚微毛细孔和游离基
的胶体结构，以及纸张的多孔性对空气中的水蒸气产生的吸附作用。
纸张吸水后纤维润胀，尺寸伸展，干燥脱水后又会引起尺寸收缩。
另外水分在纤维间渗透或失去，使纤维之间产生位移，致使尺寸发生变化。
由于纤维
专注下一代成长，为了孩子。
纸张的各向异性与两面异性成因
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
纸张的各向异性与两面异性成因
纸张的各向异性是指纸张在各个方向上所表现出来的某些性能的不一致性；两面异性是指纸张正面和反面所表现出来的某些性能的不一致性。
两者主要表现在纸张的物理性能方面，对印刷有着直接或间接的影响。
一、形成纸张各向异性与两面异性的原因
形成纸张各向异性和两面异性的原因主要是纸张的方向性和两面性。
大家知道，在造纸过程中的抄纸是将稀释的纸浆流布到抄纸网上进行脱水、成型，在这个过程中纸浆始终处在定向的运动之中，从而使纸浆内的纤维在贯性作用下产生定向排列，形成纸张纤维走向。
由于纸张结构上的这种方向性，使得纸张在各个方向与纤维方向形
成不同的夹角，从而导致纸张那些与纤维相关的性能在各个方向上大小不同，即形成了纸张的各向异性。
另外，在抄纸的过程中，纸浆的一面与抄纸网相接触，并处在底部，而另一面不与抄纸网接触，且浮在纸浆的上部，因此形成了两个不同的表面状态。
纸浆与网面接触的一面，留存有抄纸网的网孔痕迹，且随着抄纸网的振动和运行而使得该面沉积有相对较粗大的纤维和杂质，形成了粗糙有网痕的反面，而另一面则由微细的纤维和填料组成，形成了均匀细腻无网痕的正面。
二、各向异性与两面异性在纸张各性能方面的表现
1纸张的各向异性主要表现在与纤维性能相关的如下几个方面：吸湿变形量：纸张的吸湿是由于植物纤维中的亚微毛细孔和游离基
的胶体结构，以及纸张的多孔性对空气中的水蒸气产生的吸附作用。
纸张吸水后纤维润胀，尺寸伸展，干燥脱水后又会引起尺寸收缩。
另外水分在纤维间渗透或失去，使纤维之间产生位移，致使尺寸发生变化。
由于纤维
专注下一代成长，为了孩子。
纸板折痕挺度仪安全操作及保养规程
纸板折痕挺度仪安全操作及保养规程纸板折痕挺度仪是用于检测纸板的弯曲刚度和硬度的专用设备。
在使用纸板折痕挺度仪时，需要注意安全操作及保养。
以下是纸板折痕挺度仪安全操作及保养规程，为确保设备的正常使用和安全保障，务必遵循以下要求。
1. 操作前的准备工作1.1. 工作环境•纸板折痕挺度仪应该安放在安装平稳、无振动、通风良好的室内环境中。
•工作环境温度应在18℃25℃之间，相对湿度在45%75%之间。
•工作场所不应有磁场、强电场以及潮湿等环境。
•严禁在有易燃物品的地方使用纸板折痕挺度仪。
1.2. 设备检查•检查仪器是否连接安全、设备电缆是否有破损或老化现象。
•检查试样的标准与检测程序是否匹配，确认是否需要更换。
•仔细检查测试设备及模具零部件是否损坏或失效。
1.3. 操作规程•操作前，务必查阅使用手册进行了解并熟悉设备。
•操作人员应具备相关的专业知识和技能，遇到问题及时寻求专业人员的帮助。
2. 操作过程中的注意事项2.1. 操作技巧•在进行测试之前，必须确保对模具和试样进行正确的对准调节。
•在进行测试时，试样的放置要准确，放置不当会导致测试结果不准确。
•操作时要避免试样的弯曲角度太大，应保持合适的实验数据。
•操作人员应避免过度扭曲纸板折痕挺度仪的操作按钮，避免出现影响正常操作的情况。
2.2. 安全措施•禁止在操作中彩色、铅笔、毛笔、水、金属片等杂物靠近试样。
•试样折断或折断后零件应被立即切断并放入垃圾桶中。
•切勿将手或其他物品伸入试样位置，以免导致伤害或损失。
•操作人员应该注意操作规程，切勿超出规程，以免破坏设备和人身安全。
3. 设备保养3.1. 日常维护•操作完毕后应立即清洁设备表面和试样模架。
•定期按照设备使用手册的要求进行各零部件的清洁和保养。
•要定期清理测试模具以确保正常测试。
3.2. 特殊维护•定期进行设备维护或更换。
如有异常情况应立即联系指定的维护人员处理。
•在设备进行运输时，应注意设备的包装和保护，避免出现损坏。
纸质印刷品折痕挺度控制方法与应用
折痕挺度是衡量纸质印刷品压痕效果的一项重要指标，指待测纸质印刷品折叠90°的折缝恢复的压痕力。
质量好的压痕在上机包装时顺畅不易卡机，而质量差的压痕上包装机时易造成卡机或成型后外观不平整，因此折痕挺度的数据对于纸盒的成型性能很重要。
为了提高产品上机成型效果，从多方面对纸质印刷品折痕挺度进行分析，制定出相应的控制方法十分必要。
一、测试取样位置根据纸质印刷品成型的主要影响位置，进行不同位置折痕挺度取样。
目前不同纸质印刷品折痕挺度测试取样位置如图1所示，其中a1、a2为纵向压痕试料取样位，b1、b2为横向压痕试料取样位。
二、折痕挺度分析通过对广西真龙彩印包装有限公司的产品折痕挺度采样数据进行分析，总结出如下影响类别，见纸质印刷品折痕挺度控制方法与应用表1、图2。
由表1、图2分析得出，人员操作不当、纸张物孔 恒 张 健 黄江伟图1 不同包装纸折痕挺度取样位置图2 折痕挺度不合格影响类别统计分析a1a1a1a2a2a2b1b1b1b2PRINTING FIELD 2020.06理性能不佳、设备不稳定占折痕挺度不合格影响类别比例大，进一步分析总结折痕挺度不合格影响因素如图3。
1.未制定标准。
没有准确制定模切压力、模切速度、折痕挺度范围工艺标准，质检员巡检标准，以及模切设备零部件更换标准。
2.专业培训少。
缺少对员工进行模切专业技能及模切质量要求的培训，特别是新员工未培训就上岗操作。
3.检验设备未校准。
有的折痕挺度检验设备长时间未进行设备校准，检测数据不准确，无法有效指导员工。
4.拉规未调整好。
拉规未调整好就进行模切，造成模切压痕位置偏差，折痕挺度偏离。
5.模切补压板未进行标记。
模切压力达不到要求，需要进行补压，未进行补压板标记就无法准确进行对点补压，造成折痕挺度控制不易。
6.未更换陈旧设备。
一些设备使用年限超过设定年限，模切功能达不到生产要求，易出现故障。
使用这类设备较难控制产品折痕挺度。
7.未对设备进行检修。
(完整)纸张质量指标
(完整)纸张质量指标编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)纸张质量指标）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)纸张质量指标的全部内容。
纸的质量指标1、纸的水分：在100—150℃下烘干至恒重时所减少的重量与试样重量之比，以百分率表示.2、纸的定量：每平方米的重量，以克/米2表示。
3、纸的厚度：在两侧量板间纸在一定压力下直接测量的厚度，其结果以毫米表示。
4、紧度:是指每立方厘米纸的重量，其结果以克/厘米3表示，在测定纸的定量和厚度之后,就可以算出紧度。
GD=d 1005、松厚度：指单位质量的纸的体积,表示单位为cm3/g或m3/kg,它是紧度的倒数.6、纸的抗张强度（1）抗张强度：在标准实验方法所规定的条件下，单位宽度的纸和纸板断裂前所能随的最大抗张力,以N/15mm表示。
（2）裂断长：假设把任何一定宽度的纸和纸板的一端悬挂起来，计算由其自重而断裂的最大长度，以km表示。
（3）抗张指数：抗张强度（用N/M表示）除以定量。
7、伸长率:在标准实验方法所规定的条件下测量纸和纸板试样拉伸至断裂时，伸长的长度对原试样的长度的比值，通常用百分数表示。
8、纸的耐破度：纸在单位面积上所能随的均匀增长的最大压力,其结果以公斤/厘米2表示。
9、纸的撕裂度:裂断预先有切口的试样至一定长度所需的力,以克表示。
10、纸的耐折度:在一定张力下所能经受180度的往复折迭的次数，以往复折迭次数表示。
11、纸的透气度：在一定面积,一定真空度下,每分钟透过纸的空气量，或透过100毫升空气所需的时间,以毫升/分或秒/100毫升表示。
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5.纸箱开封力测试
为了便于开封，开封力也需控制。
开封撕裂方法有两种：一种是以胶带为媒介的撕裂法；一种是拉封开口法。
前者开封力较大而且在流通中易产生破损。
为了解决这些问题，首先要测定撕裂部的开封力，从而取得适宜的拉封口形状，改变间距宽度等。
瓦楞纸箱撕裂开封力测试方法如图8所示。
6.纸板粘结强度测试
纸板粘结力测试又称剥离强度测试。
这项测试是对瓦楞纸板的面、里纸与瓦楞原纸粘结牢度的测试。
用两排金属杆插入瓦楞纸板的空档里，上下以相反方向施加拉力，直到剥落为止，指针读数即为剥离强度，其单位为牛顿（N）。
测试方法如图9所示。
这种测试方法可用小型环压试验机测试。
测试有两种做法：一种是测试单边的粘结力；另一种是测定表、里两边的粘结力。
两种方法的区别只是杆的插入位置不同。
瓦楞纸板粘着力固然重要，但粘着强度高未必质量就一定好。
因为过高粘着强度，往往用的粘合剂过多，粘着面积过大，甚至粘合剂流入楞内影响瓦楞变形，致使瓦楞纸箱压缩强度降低。
如图10所示，最理想的瓦楞纸板的受胶面积，应
在楞峰上粘胶1.5mm，不得超过2mm，此外还有肖伯型拉力试验机，以肖伯型拉力试验测定。
其剥落强度A型为147N以上；B型为225.4N以上。
7.刚度测试方法
纸箱刚度是纸箱抵抗变形的能力，纸箱受压缩载荷或装满物品后，侧面刚度不足很容易变形甚至破裂。
而纸箱的刚度主要取决于箱板纸的挺度。
①抗弯刚度
根据力学的定义，抗弯刚度为弹性模量与截面惯矩的乘积（EI），可以用弯曲的方法求得，如图11所示。
惯矩I是由截面几何性质所决定的，只要截面形状一定，I总是可以计算出来的，因此弹性模量E可以根据I、P、L、d由公式得出。
箱纸板弹性模量的求法很多，归纳有以下几种：
a.利用应力应变法
E=σ/ε (4)
因为纸板的弹性和塑性范围不易区分，受塑性的影响，这种方法求得的结果不太准确。
b.利用弯曲的方法
如上所述
这种方法应用广泛，方法简单而实用。
c.共振法
利用此方法是对于细长的试样进行激振，使其产生共振，根据共振频率求弹性系数。
这种方法是利用材料内部的声音传播速度与弹性模量的关系求得弹性模
量，如下式
式中：
f——共振频率；
l——试样有效长度；
ρ——材料密度；
A——试样截面积；
K——弹性常数。
②纸板挺度测试方法
挺度是指在一定条件下弯曲38mm宽的纸板至15°角时的弯矩，单位为（N.m）。
挺度是纸箱刚度的重要性能指标，目前国内外测试方法很多，主要有以下三种：其一是柯拉克（Clak）挺度测定法，以试样受自重作用的弯曲程度表示，主要用于纸张；其二是葛莱(Gurlcg)或挺度测定法，以弯曲试样至一定程度，用力毫克表示。
主要用于纸张；其三是泰伯(Taber)式挺度测定法，以弯曲38mm 宽的试样至15°角时的弯矩（g.cm）表示，主要用于纸板挺度的测量。
对于普通纸板挺度的测量，泰伯式仪器具有操作方便、计算简单的特点，并在国际上已日趋标准化，它已列入我国的测试标准。
其仪器结构原理示意图如图
12所示。
①工作原理
仪器的工作原理是根据挺度的概念及采用力矩对转轴中心平衡原理设计的。
当角度盘转动时，小辊开始运动，纸夹装在摆上，摆亦随之而动。
两个方向不同、大小不等的力作用在一个旋转中心，如图13所示，F和N两力对旋转中心平衡。
OA=R，加重铊转动半径；
OK=r，小辊给试样弯曲力矩的作用半径。
仪器未开动之前试样没有受弯曲力矩作用，摆由于砝码重力的作用处于垂直位置。
当开动仪器转盘时，角度盘顺时针方向转动，试样开始受弯曲力矩作用，
随同圆辊同向弯曲，由于试样的耐弯曲刚度作用，纸夹和重铊转到图中OA位置，小辊转到OK位置时停车，此时组成了一个平衡力系。
即F.r=N.R
∵N=W.sina
∴F.r=R.W.sina
根据挺度的定义，当α=15°时，M=F.r,即是试样的挺度：
S=R.w.sina (6)
这就是挺度的原理公式。
泰伯式挺度仪试样的挺度值与纸条宽度有关，仪器设计时把试样纸条宽度1cm作为标准宽度。
当α=15°做为测量常数，即在摆上加9.8×10-2 N砝码，取宽度为1cm的试样进行测定，当α=15°时所需的力矩，即为试样的标准挺度。
仪器的刻度就是按标准挺度条件计算的，计算按正弦函数关系。
但在实际测量时允许在15~40mm范围内切取纸样，砝码重量也可以根据试样挺度强弱确定，分别为0.49 N、0.98 N、1.96N。
在这种情况下，测定的数值需要经过换算，即换算成标准挺度表示，考虑宽度的影响将原式（6）乘一个宽度系数。
式中B1、B2分别为试样的标准宽度和实际宽度。
换算方法：
式中：G--指针读数；K--砝码系数。
对于0.098N、0.49N、0.98N的砝码，K分别为1、5、10。
②试验步骤及结果计算
先将仪器调节至水平，再调节角度盘，使摆的中心刻度、角度盘的零点及负荷盘零点重合；然后调整灵敏度，当测定范围为0~9.8×10-3J时，移动摆至15°角，然后放松，这时摆的自由摆动不得少于20次；角度盘转速用秒表及角变尺测定，要求在200±20度/min；力度盘指示精度用专用杠杆测定，相对应的数值误差应小于3%（国外资料为5%）。
a.切取长70±1mm，宽38.0±0.1mm的试样，纵横向各不少于5条。
b.将试样的一端垂直地夹于固定夹上，试样的另一端插于仪器下面的两小辊之间，然后用固定螺丝把试样固定，注意要使试样与摆的中心刻线重合。
用小辊调距装置把试样和两小辊之间的距离之和调节成0.33±0.05mm。
c.按试样的不同挺度，通过更换重铊选择测定范围，使试样在负荷度盘上所测定的读数在20~70之间，打开开关，弯曲试样至摆的中心线与角度盘上的15°刻线重合时（如试样挺度过大或弯曲至15°角时折裂，可弯曲至7.5°角，测定结果乘2可得出一个近似值，要在报告中注明）立即关闭开关，记下摆的中心线所指的负荷度盘读数，精确至半个分度。
上述操作分别向左右方向进行，即分别测定试样向正面弯曲和反面弯曲15°角时的读数。
d.挺度S(J)按下式计算：
S=G.R (10)
式中：G--向正反面弯曲试样至15°角时的读数平均值（指针读数J）；
R--所用测定范围的换算系数。
R值见表
1
每一包装单位中，从取出的不同式样上切取纵横向各5条进行测定，分别以纵横向所有测定值的算术平均值、最大值和最小值作为测定结果。