在造紙、包裝、印刷及質(zhì)檢等行業(yè)，紙張的抗張強(qiáng)度是衡量其內(nèi)在質(zhì)量和適用性的核心力學(xué)指標(biāo)之一。它直接關(guān)系到紙袋的承重能力、印刷機(jī)的運(yùn)行效率、膠裝書(shū)本的耐用性以及各類(lèi)紙制包裝的抗破損性能。電子拉力試驗(yàn)機(jī)作為測(cè)量這一關(guān)鍵指標(biāo)的設(shè)備，其測(cè)試的規(guī)范性與準(zhǔn)確性至關(guān)重要。本文將依據(jù) GB/T 12914 《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測(cè)定法（恒速拉伸法）》 ，系統(tǒng)闡述利用電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行紙張抗張強(qiáng)度測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)流程、技術(shù)要點(diǎn)與常見(jiàn)問(wèn)題。

紙張抗張強(qiáng)度測(cè)試的核心原理與標(biāo)準(zhǔn)價(jià)值

紙張抗張強(qiáng)度，是指單位寬度的紙或紙板在斷裂前所能承受的拉力，通常以kN/m或N/m表示。這項(xiàng)測(cè)試模擬了紙張?jiān)诩庸ず褪褂眠^(guò)程中所承受的拉伸應(yīng)力，例如在高速輪轉(zhuǎn)印刷中紙幅所受的張力，或手提袋承重時(shí)提手處的受力。

嚴(yán)格執(zhí)行 GB/T 12914 標(biāo)準(zhǔn)（等效于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 1924）的意義在于，它統(tǒng)一了測(cè)試的儀器、方法、環(huán)境條件和結(jié)果計(jì)算，確保了不同實(shí)驗(yàn)室、不同批次產(chǎn)品間測(cè)試數(shù)據(jù)的可比性和公信力。這不僅是生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量控制、工藝優(yōu)化和研發(fā)新材料的基礎(chǔ)，也是貿(mào)易雙方進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收、以及質(zhì)檢機(jī)構(gòu)出具報(bào)告的法定依據(jù)。

符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成

一套符合 GB/T 12914 標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試系統(tǒng)，遠(yuǎn)不止一臺(tái)主機(jī)，它是精密機(jī)械、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制和專(zhuān)用夾具的系統(tǒng)集成。

1. 高精度測(cè)力與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：核心是一臺(tái)能夠提供恒速拉伸的電子拉力試驗(yàn)機(jī)。其力值傳感器應(yīng)能精確測(cè)量試樣斷裂過(guò)程中的拉力，精度需達(dá)到實(shí)際作用力的±1%。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須平穩(wěn)，能精確控制橫梁移動(dòng)速度，確保在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中拉伸速率恒定。

2. 專(zhuān)用試樣夾具：夾具是影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵部件。標(biāo)準(zhǔn)要求上下夾具的夾持面和所夾試樣應(yīng)在同一平面內(nèi)，且在測(cè)試過(guò)程中夾線需保持高的平行度與垂直度（偏差在±1°以?xún)?nèi)）。夾具應(yīng)能提供均勻且可調(diào)的夾持力，既要確保試樣在整個(gè)寬度上被牢固夾緊、無(wú)滑動(dòng)，又要避免因夾持力過(guò)大導(dǎo)致試樣在夾口處提前損傷或斷裂。

3. 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)：現(xiàn)代電子拉力試驗(yàn)機(jī)均配備計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用軟件。系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)繪制拉力-伸長(zhǎng)量曲線，自動(dòng)識(shí)別抗張力（抗張強(qiáng)度）和斷裂伸長(zhǎng)率，還應(yīng)能計(jì)算“抗張力-伸長(zhǎng)"曲線下的面積，即斷裂功，用以評(píng)價(jià)紙張的韌性。積分或計(jì)算裝置的記錄精確度應(yīng)達(dá)到±2%。

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試流程詳解

一次規(guī)范的測(cè)試，必須遵循以下步驟，細(xì)節(jié)決定數(shù)據(jù)的可靠性。

1. 試樣制備與狀態(tài)調(diào)節(jié)

• 取樣：按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，沿紙樣的縱向和橫向分別裁取至少10條有效試樣，試樣寬度通常為15mm，總長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足夾距要求。

• 預(yù)處理：將試樣置于溫度23±1°C、相對(duì)濕度50±2% 的標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕環(huán)境中，進(jìn)行至少4小時(shí)的狀態(tài)調(diào)節(jié)，使試樣水分與測(cè)試環(huán)境達(dá)到平衡。這是消除環(huán)境干擾、獲得可比數(shù)據(jù)的必要條件。

2. 儀器準(zhǔn)備與參數(shù)設(shè)置

• 開(kāi)啟試驗(yàn)機(jī)，預(yù)熱并校準(zhǔn)。設(shè)置關(guān)鍵的測(cè)試參數(shù)：夾距（試驗(yàn)長(zhǎng)度） 和拉伸速度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于200mm或180mm的夾距，拉伸速度為20±5 mm/min；對(duì)于100mm或90mm的夾距，速度為10±2.5 mm/min。核心原則是控制試樣在 （20±5）秒內(nèi)斷裂。若斷裂時(shí)間不在此范圍，應(yīng)調(diào)整速度并在報(bào)告中注明。

3. 測(cè)試執(zhí)行與數(shù)據(jù)記錄

• 裝夾試樣：將試樣垂直、對(duì)中地夾入上下夾具，確保試樣在整個(gè)寬度上受力均勻，且在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中上下保持垂直。

• 啟動(dòng)測(cè)試：點(diǎn)擊開(kāi)始，試驗(yàn)機(jī)將以恒定速度拉伸試樣直至斷裂。軟件自動(dòng)記錄并顯示抗張力、抗張強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及斷裂功等結(jié)果。

• 重復(fù)測(cè)試：縱向和橫向均應(yīng)完成足夠數(shù)量的有效測(cè)試（通常各不少于5條），剔除在夾口處斷裂或滑脫的無(wú)效數(shù)據(jù)。

4. 結(jié)果計(jì)算與報(bào)告

• 分別計(jì)算縱向和橫向所有有效試樣抗張強(qiáng)度的算術(shù)平均值，結(jié)果精確至三位有效數(shù)字。完整的測(cè)試報(bào)告除結(jié)果外，還應(yīng)包含測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境溫濕度、試樣方向、平均夾距、拉伸速度及任何偏離標(biāo)準(zhǔn)的情況。

常見(jiàn)技術(shù)問(wèn)題解答

問(wèn)：為什么測(cè)試時(shí)必須嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)室的溫濕度？
答：紙張是親水性材料，其纖維的強(qiáng)度和柔韌性會(huì)隨含水量變化而顯著改變。溫濕度條件直接影響紙張的含水率，進(jìn)而影響抗張強(qiáng)度、挺度等所有物理性能的測(cè)試結(jié)果。在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下測(cè)試，數(shù)據(jù)會(huì)失去可比性，甚至可能導(dǎo)致誤判。因此，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境是紙張物性測(cè)試的基石。

問(wèn)：測(cè)試時(shí)，試樣頻繁在夾具夾口處斷裂，是什么原因？如何解決？
答：夾口斷裂是常見(jiàn)問(wèn)題，主要原因有三：一是夾具夾持力不當(dāng)，壓力過(guò)大導(dǎo)致纖維被壓潰；二是夾具刃口磨損或不平，造成應(yīng)力集中；三是試樣未對(duì)中，存在側(cè)向應(yīng)力。
解決方案包括：檢查并調(diào)整夾具壓力至適中；使用專(zhuān)用紙張夾具或增加襯墊以保護(hù)試樣邊緣；確保試樣安裝時(shí)垂直對(duì)中。若問(wèn)題持續(xù)，應(yīng)檢查夾具平行度是否符合±1°的標(biāo)準(zhǔn)要求。

問(wèn)：對(duì)于瓦楞紙板，能否使用此方法測(cè)試其抗張強(qiáng)度？
答：不能直接使用。GB/T 12914 標(biāo)準(zhǔn)明確注明不適用于瓦楞紙板。因?yàn)橥呃慵埌迨且环N復(fù)合結(jié)構(gòu)，其拉伸破壞機(jī)制與平板紙不同。瓦楞紙板的邊緣抗壓強(qiáng)度（ECT）、平壓強(qiáng)度（FCT）和耐破度是更重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。測(cè)試瓦楞紙板的抗張性能需參考其他專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)和方法。

問(wèn)：抗張強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功之間有何關(guān)聯(lián)，在質(zhì)量控制中如何應(yīng)用？
答：這三個(gè)參數(shù)共同描述了紙張的拉伸性能譜圖。抗張強(qiáng)度代表材料抵抗破壞的力；斷裂伸長(zhǎng)率代表其“延展性"或韌性；斷裂功則是力與伸長(zhǎng)量的積分，代表了材料斷裂前吸收的總能量，是綜合衡量紙張強(qiáng)韌性的指標(biāo)。
在質(zhì)量控制中，包裝用紙（如水泥袋紙）需重點(diǎn)關(guān)注高強(qiáng)度和高斷裂功；而對(duì)高速印刷用紙（如新聞紙），則要求具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和較高的伸長(zhǎng)率，以適應(yīng)印刷機(jī)的拉伸而不易斷紙。通過(guò)系統(tǒng)分析這些數(shù)據(jù)，可以更精準(zhǔn)地指導(dǎo)生產(chǎn)和產(chǎn)品應(yīng)用。

免責(zé)聲明：本文內(nèi)容旨在介紹紙張抗張強(qiáng)度測(cè)試的通用原理與標(biāo)準(zhǔn)方法概要，僅供學(xué)習(xí)參考。具體的測(cè)試操作、條件設(shè)定及結(jié)果判定，請(qǐng)務(wù)必以現(xiàn)行有效的 GB/T 12914 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)正式條款及儀器操作規(guī)程為準(zhǔn)。文中信息如有更新或疏漏，歡迎與我們溝通指正。