包装材料性能检测及选用实训指导书纸与纸板09511Word文档下载推荐.docx

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从所选取的包装单位中取整张样品，其方法如下。

①平板纸的取样

按所选取的包装单位的总张数抽取样品，其数如下表1-1所示。

表1-1平板纸取样数量

整批材料张数

量少取样张数

1000以下

1001-5000

5000以上

10

15

20

②卷筒纸的取样

从卷筒外部去掉全部受损伤的纸层，在未损伤的部分去掉三层（定量不超过225g/m²

）。

或一层（定量超过225g/m²

）沿卷筒的全幅刀切一刀，其深度要能满足取样所要的张数，让切取的纸样与纸卷分离。

从每叠切取的纸样上，随机采取相同张数的纸样，取样方法如上表所示。

正批材料的张数即相当于全部卷筒所能切出的相应大小的总张数。

③盘纸的取样

去掉卷盘外部带有破损、皱纹或其他外观纸病的纸幅，切取长5-10m的纸条，按上表所示取样方法，从总的纸条中随机采取所需的试样。

产品的采样方法，目前各国尚不一致，ISO国际标淮采取数理统计方法，我国参照ISO标准制订了GB132828—8l《逐批检查计数抽样程序及抽样表》标准。

该抽样方法已在我国一些行业得到贯彻，造纸行业也正在探讨采纳，以取代现行的百分数抽样方法。

1．1．2试样的切裁

按检测所规定的尺寸大小，用切纸刀从纸样上切取一定长宽的纸条或纸片，并注明其纵、横向和正、反面。

对有缺陷和有纸病的纸样应废弃不用。

1．1．3试样的处理

构成纸和纸板的纤维材料具有亲水性，因此，周围环境温、湿度的变化，必然要引起纸页水分含量的变化，而水分含量的变化使纤维问的结合状况会发生变化，从而使纸张的技术性能受到影响。

因此，纸与纸板在进行检测前，必须先在一定的相对湿度和温度下进行处理，使水分达到平衡后再进行检测，这样才能得到准确、可比的结果。

检验状态分析包装行业通常采用如下两个包装物料的检验状态：

试验纸浆、纸和纸板用的标准大气应是相对湿度（50±

2）％、温度（23±

1）℃，一般纸预处理4h，薄纸至少要5～8h，高定量或其他纸种至少要48h或更长（标准来源：

GB/T10739-1989《纸浆、纸和纸板试样处理和试验的标准大气》）；

纸箱试样温度、湿度分别为（23±

2）℃，（50±

5）％预处理24h（标准来源：

SN/T02693-93《出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程》）。

1．2纸和纸板纵横向和正反面的检测

1．2．1纵横向检测

纸和纸板经造纸机成形后具有一定方向性。

通常把纸张分为纵横两个方向：

与造纸机运行平行的方向为纵向；

垂直于造纸机运行的方向为横向。

纸张的许多性能因纵、横向的不同而有差别，如抗张强度和耐折度，其纵向大于横向，撕裂度则横向大于纵向。

很多纸张在使用时要求纵、横向强度尽量接近一致，但有些纸则要求纵向强度要大。

因此，在检测纸张的性能时，一定要区别其纵、横向。

未经起皱处理（含弹性处理）的纸的纵、横向按下述方法之一检测：

（1）从所取纸样切取两条相互垂直的长约200mm、宽l5mm的纸条。

将其重叠，用手捏住一端，使另一端自由弯向手指的下方，若两纸条重合，则上面的一条为横向：

若两纸条分开，则上面的一条为纵向。

（2）沿原试样平行方向切取约50×

50mm见方的试片，标注方向，将其置于水面上，观察卷曲方向，与卷曲轴平行的方向为纸的纵向。

皱纹纸（含经弹性处理的纸）纵、横向的检测；

与皱纹平行的方向为纸的横向。

1．2．2正、反面的检测

纸张分正、反两个表面。

贴向铜网的一面为反面，亦称网面；

接触毛毯的一面为正面，亦称毛毯面。

纸张的反面固有网痕，加之细小纤维流失率大，因而使纸面较粗糙且疏松，正面相对较紧密。

纸张两面结构组成的差异，使纸张的一些性能如平滑度、白度、施胶度等因纸张正、反面而呈现差别。

这种差别，称为纸张的两面性。

纸张的一些性能检验，习惯上正、反面都做，若只检验—面，必须说明检验的是哪一面。

纸张正、反面的鉴别方法：

（1）将纸页折叠，使两面处于同一方位上，观察两面的状况，有纸机网印者，即为反面（网面），另一面即为正面。

（2）若用眼直接观察不清楚时，可借助于放大镜或用水（或弱碱液）将纸页湿渍，放置数分钟后再观察，呈现纸机网印者，即为反面。

第二部分纸与纸板的性能检测及选用

1．了解和掌握纸和纸板性能指标的测试原理及过程。

2．学习并掌握实训过程中各实训设备的使用方法。

3．比较影响纸和纸板性能的因素，并掌握根据检测结果正确为商品选用包装材料的能力。

纸与纸板定量测定仪、电动厚度测定仪、多功能红外水分测定仪、电脑测控纸板抗张力试验机、电脑测控耐折度仪、电脑测控纸张耐破度仪、电脑测控纸板耐破度仪、纸板挺度测定仪、电脑测控撕裂度仪、纸与纸板戳穿度测定仪、白度仪、光泽度仪。

1．纸张检测材料：

不同定量、厚度、种类的包装用纸张。

2．纸板检测材料：

不同定量、厚度、种类的包装用纸板。

纸包装广泛用于食品、医药、五金、百货、电器等的包装，其中纸、纸板是重要的纸包装材料。

在选用纸包装时，首先要掌握商品的特点及其对包装的基本要求，同时应当对纸和纸板包装材料，特别是常用纸和纸板包装材料的基本性能及主要特点有一个比较清楚的了解。

这样，就能选择到比较理想的纸包装材料。

纸张的基本性能包括以下几个方面：

基本物理性质，包括定量、厚度、表现密度、平滑度、吸收性等；

力学性质，包括抗张强度、耐折度、撕裂度和表面强度等；

光学性质，包括白度（亮度）、光泽度和不透明度等；

化学性质，包括纸张的含水量、吸湿变形性、酸碱性及耐久性等。

根据国家标准使用仪器进行纸和纸板性能指标的测试，全面了解影响纸和纸板性能的因素，并可以检测结果作为为商品选用包装材料的依据。

2．1纸和纸板基本物理性能的检测

2．1．1定量

定量是指纸或纸板每平方米的重量，以g／m2表示。

定量是纸和纸板重要的指标之一，定量的大小会影响纸张的技术性能，但为了节约原料，增加单位使用由积，在保证使用性能的前提下，应尽量降低纸张的定量。

1．仪器

用定量检测仪进行称量。

2．检测步骤

从每张试样上切取100×

100mm的试样至少5张为一组，一并称量；

宽度在106mm以下的盘纸应按卷盘全宽切取5条长300mm的纸条，一并称量。

并测量纸条的长、短边（准确至0．1mm），计算面积。

3．结果计算

定量按下式计算：

式中G—试样的定量，g／m2；

M—试样总重量,g；

A—试样总面积，m2；

a---单张试样面积，m2；

n--试样张数。

以所有检测值的算术平均值表示结果，并报出最大值和最小值。

计算结果取三位有效数字。

2．1．2厚度

厚度是指纸样在测量板间经受一定压力所测得的纸样两面之间的垂直距离，其结果以mm表示。

厚度能影响纸和纸板的很多技术性能，要求一批产品各张纸之间的厚度应趋一致，同一张纸不同部位之间的厚度亦应一致，以保证使用效果。

1．仪器及工作原理

厚度检测仪（厚度计）有电动和手动两种形式。

（1）仪器结构

包括四部分：

①测量机构：

由重锤、测量头和量砧组成．规定测量面积为0．05cm2，测量压力为100±

10kPa（1±

0.1kg／cm。

②指示机构：

为一标准型百分表或干分表，用以记录厚度数值。

其刻度的精确度在0．005mm之内。

②提升机构：

用以升降测量头，以取放纸样。

座体：

由底座与上述三部分机构连接构成仪器的整体。

图2-1厚度检测仪（YQ－Z－10）结构原理图

1—拨杆2—座体3—重锤4—测量头5—量砧6—螺钉

7—顶丝8—小轴9—铜套10—紧定螺钉11—百分表

（2）工作原理

置纸样于测量头与量砧间，并受重锤—定的压力，纸样所占居的厚度通过测量杆的位移传递给量表内的齿轮机构，使表针转动一个角度而得到厚度的读数。

2．仪器的校准

（1）测量面平行度的校准

将直径1．5mm左右的钢珠，夹持于金属薄片上，置于两测量面间，在测量面的5个不同位置测量其厚度，各点所测结果相差不得超过0.005mm。

（2）测量面单位压力的校准

用一根金属丝，一端系在厚度计压力杆的顶部，另一端连在事先校准的准确度不小于100mN（10g）的天平上，检测拉力测量板所需的力，将其换算成测量板上的单位压力应为l00±

0．1kg／cm2）。

（3）刻度值的校准：

将指针调至零点，然后用精度0．001mm的标准厚度块规，或经校难的塞缝尺，在全部测量范围内校准若干点的刻度值。

3．检测步骤

（1）按标难规定采取试样，以每张纸样上切取100×

100mm的试样至少5张。

（2）按下拨杆，抬起测量头至足以放入纸样的高度（若为电动的，则由仪器自动控制高度）。

置纸样于测量头与量砧之间。

（3）缓慢放松拔杆，使测量头与纸样接触（若为电动的，则自动下降接触纸样）．待指针稳定后读数。

在纸样的不同位置测量厚度，至少两处。

（4）宽度在100mm以下的盘纸，应按全宽切取5条长300mm的纸条，在每条不同位置测量其厚度，至少两处。

4．结果计算

厚度小于0.05mm的纸准确至0.001mm。

厚度小于0.2mm的纸，准确至0.005mm。

原度在0.2mm以上的纸，推确至0.01mm。

2．1．3紧度和松厚度

紧度又称表观密度，是指每立方厘米的纸或纸板的重量。

它是由定量和厚度计算而得，单位为g／cm3。

紧度与纸浆品种、打浆状况以及抄造条件有关。

它是衡量纸或纸板组织结构紧密程度的指标，它决定着纸张的透气度、吸收性、刚性和强度性能等。

因此，紧度是纸或纸板很重要的性能指标之一。

紧度按下式计算：

式中D——紧度，g／cm3;

G——定量，g／m2；

t——厚度，mm。

计算结果准确至0．01g／cm3。

松厚度为紧度的倒数，单位为cm3／g。

2．2纸和纸板化学性能-水分的检测

水分是指纸或纸板在规定的烘干温度下，烘至恒重时，所减少的质量与试样原质量之比，以百分数表示。

1.仪器

（1）天平感量0．001g。

（2）干燥器。

（3）温度可以控制在105土2℃的烘箱。

2.试样的选取、制备和称量

（1）当单位是令或包时

a．纸或纸板的定量小于或等于225g／m2；

从每令或每包的中央至少连续取4张试样，将试样快速折叠或切开，装入容器中，容器内装的试样质量至少为50g，称量装有试样的容器，并计算试样的质量。

b．纸或纸板的定量大于225g／m2；

从每包或每令的中部取一张或多张试样。

取宽度50一75mm，长度不小于150mm的样品条。

其总质量至少为50g，立即装入容器中，称量装有试样的容器，并计算试样的质量。

从每令或每包的中部，连续取若干张样品，将这些样品按下图切成50一75mm试样条，并切取距离原样品页边150mm以内的纸或纸板，切好后去掉顶层和底层试样条，将中间的两组合并成一种试样，从边上切取的两组试样组成另外两种试样，每种要有两份试样，每份试样质量至少为50g，立即将各份试样放入容器中，分别称量装有试样条的各容器，计算出每个试样的质量。

（2）当单位是卷筒时

将卷筒外部的损坏层全部取下弃去，如果定量小于225g／mz，至少再去三层末损坏层。

如果定量大于225g／m2，至少再去一层末损坏层。

将卷筒按横向切取至少厚5mm的样品层，然后将样品层铺平，技纵向切取宽50一75mm的试样组条，从靠近卷筒两边上各切取一组试样条，在两边之间的中部处切取另一组试样条，或从卷筒上整幅切取。

试样切样时注意不要使一叠样品中的纸页或一组样品中的纸条分开。

弃去每组试样条的上层和底层纸页，将余下的试样条合并在一起组成试样，并将不少于50g的试样装入容器中。

若50g试样体积过大，可用较少量试样，但应在试验报告中说明。

3.检测步骤

取样前，将足数洁净、干燥的容器编上号，并在大气中平衡，然后将每个容器称重，并盖好备用。

将试样放入已烘干至恒重的容器中，打开容器的盖子，连盖一起放入105土2℃的烘箱中烘干，试样也可以从容器内取出来摊开烘，容器和盖也在同一烘箱中烘干。

当烘干结束后，应在烘箱内将容器盖好。

如摊开烘，应将纸条放回容器中盖好。

移入干燥器中，冷却30min称重，重复上述操作，直至两次称量相差不大于原试样重的0.1％时，即可认为达到恒重。

4.结果计算

水分X（％）按下式计算：

式中m1——烘干前试样质量，g；

m2——烘干后试样质量，g。

测试结果准确至0.1％。

2．3纸和纸板机械性能的检测

2．3．1抗张强度和伸长率

抗张强度是指纸或纸板在一定条件下所能承受的最大张力。

通常以下面几种方式表示：

（1）抗张强度

一定宽度的试样断裂时所承受的张力，以kN／m表示。

（2）裂断长

一定宽度的试样由本身重量将其拉断时的长度，以m表示。

纸和纸板的抗张强度受纤维的结合力和纤维本身的强度彤响，而纤维的结合力是影响抗张强度的决定因素。

抗张强度是很多纸种应予检测的性能指标，对于包装纸和纸板尤为重要，是纸袋纸、包装纸、纸绳纸、纱管纸、电缆纸等的重要指标。

伸长率为纸条受张力至断裂时所增加的长度对原试样长度的百分率，伸长率是衡量纸张韧性的一项指际，其值越大越能减轻外力冲击的破坏作用，对纸袋纸、包装纸等都是重要的性能指标。

1．仪器及工作原理

检测纸与纸扳用的抗张强度检测仅有摆锤式、扭力棒式、电感应式等。

目前用的较多的是电子拉力试验机。

电子式拉力试验机是现代电子技术与机械传动技术相结合的产物，可对各种材料进行拉伸、压缩、弯曲等多项性能试验，且有测量范围宽、精度高、响应快等特点。

工作可靠，效率高，可对试验数据进行实时显示记录、打印。

电子式拉力试验机是由测量系统、驱动系统、控制系统、及电脑等结构组成。

（1）测量系统

①力值的测量

通过测力传感器、放大器和数据处理系统来实现测量，最常用的测力传感器是应变片式传感器。

所谓应变片式传感器，就是由应变片、弹性元件和某些附件（补偿元件、防护罩、接线插座、加载件组成），能将某种机械量变成电量输出的器件。

简单来说，外力P引起传感器内应变片的变形，导致电桥的不平衡，从而引起传感器输出电压的变化，我们通过测量输出电压的变化就可以知道力的大小了。

一般来说，传感器的输出信号都是非常微弱的，通常只有几个mV，如果我们直接对此信号进行测量，是非常困难的，并且不能满足高精度测量要求。

因此必须通过放大器将此微弱信号放大，放大后的信号电压可达10V，此时的信号为模拟信号，这个模拟信号经过多路开关和A/D转换芯片转变为数字信号，然后进行数据处理，至此，力的测量告一段落。

②变形的测量

通过变形测量装置来测量，它是用来测量试样在试验过程中产生的形变。

该装置上有两个夹头，经过一系列传动机构与装在测量装置顶部的光电编码器连在一起，当两夹头间的距离发生变化时，带动光电编码器的轴旋转，光电编码器就会有脉冲信号输出。

再由单片机对此信号进行处理，就可以得出试样的变形量。

③横粱位移的测量

其原理同变形测量大致相同，都是通过测量光电编码器的输出脉冲数来获得横梁的位移量。

（2）驱动系统

主要是用于试验机的横梁移动，其工作原理是由伺服系统控制电机，电机经过减速箱等一系列传动机构带动丝杆转动，从而达到控制横梁移动的目的。

通过改变电机的转速，可以改变横梁的移动速度。

（3）控制系统

顾名思义，就是控制试验机运作的系统，人们通过操作台可以控制试验机的运作，通过显示屏可以获知试验机的状态及各项试验参数，若该机带有电脑的话，也可以由电脑实现各项功能并进行数据处理分析、试验结果打印。

（4）电脑

用来采集和分析数据，进入试验界面后，电脑会不断采集各样试验数据，实时画出试验曲线，自动求出各试验参数及输出报表。

（1）切取宽15mm、长约250mm纵、横方向的试样至少各5条，按标准规定的条件进行处理。

（2）调节仪器各部件，使指针指零，下夹头升至最高位置，夹距一般控制在180mm，若试样较短，可用150或100mm夹距。

（3）分别按纵、横向将纸条夹在上夹头上（可同时夹10条，纸板应逐条加入）。

调节试样至平行，拧紧，上夹头，松开上夹头固定螺丝，取一条纸样于下夹生内，用手轻轻拉直，然后夹紧下夹头。

根据试样强度的情况，调节下夹头下降速度，待下降速度能在20土5秒使试样断裂时，即可进行正式检测。

读取试样断裂时的抗张强度至三位有效数字，伸长率准确至0．2％。

纸条若在夹头内部或距夹口10mm以内断裂时，该数据应弃去不计。

根据特定的质量标准要求，检测厚纸板的抗张强度时，采用的宽度为50mm（若采用15mm宽度时，其结果应乘以3．3），夹距为100mm。

（1）抗张强度

当试样断裂时，由仪器上指示的数值计算，以kN／m表示。

式中S—抗张强度，kN/m；

---平均抗张力，N；

LW---试验纸条的宽度，mm。

结果取三位有效数字。

（2）裂断长

式中LB---裂断长，km；

S---抗张强度，kN/m；

G---定量，g/m2；

LW---试样宽度，mm；

L1---夹子间初始长度，mm；

m---夹子间纸条的平均质量，mg。

若试样的定量波动较大和精确度要求较高时，可由检测抗张强度的纸条本身的重量换算裂断长

（3）抗张指数

式中Y—抗张指数，N·

m／g；

S—抗张强度，kN／m；

G—定量，g／m2。

（4）伸长率

式中ξ---伸长率，%；

Δl---伸长，mm；

l---试样断裂时试样夹间距离，mm；

l0---试样夹之间的起始长度，mm。

试样的抗张强度和伸长率，按纵横向进行检测，分别以所有检测值的算术平均值表示结果，并报出最大值和最小值。

计算结果准确至三位有效数字。

2．3．2纸和纸板耐破度的检测

耐破度是指纸或纸板在单位面积上所能承受的均匀增加的最大压力，以kPa表示。

耐破度检测简单，广泛用于生产中的检测。

它是纸袋纸、包装纸及纸板的一项重要性能指标。

耐破度与纤维长度和纤维结合力有关，纤维长度和结合力高的纸张其耐破度亦高。

浆料的机械处理方式及打浆程度直接影响浆料纤维的平均长度及纤维的结合力，提高打浆度，则耐破度增加，但打浆度过高，反使耐破度下降。

耐破度是纸张许多强度性能的综合反映，它与抗张强度、伸长率、撕裂强度都互有影响。

1．仪器及工作原理”

目前常用的为缪伦（Mullen）式耐破度仪，分油压和气压两种。

油压耐破度仪是以甘油为压力传递介质。

气压耐破度仪是以压缩空气为压力源传递压力。

纸与纸板所用耐破度仪的结构基本相同。

其组成包括压紧机构、传动加压机构和指示机构三部分。

试样的压紧采用凸轮杠杆机构。

在上、下压环的接触面上刻有V形同心槽，以压紧试样。

压紧杠杆一般仪器采用人工操作，新型仪器采用压缩空气或液压装置自动压紧试样。

由电机通过皮带或联轴器驱使蜗杆、蜗轮和齿轮系统运动，并通过离合器带动蜗杆轴作正反旋转，使带有皮碗的活塞在油缸内作往复达动，从而通道油介质对试样进行加压和泄压。

指示机构为一与油缸相通的双针压力表。

加压时压力表指针随油缸的压力增加而转动。

试样破裂后，油缸泄压，表的主针即退至零点．副针仍停留在破裂时所达到的压力值位置上。

我室耐破仪的指示系统由压力传感器、Ａ/D转换器和光电显示器等组成。

仪器是根据压力传递的原理设计的。

开动电机，驱使活塞运动，对介质施加压力，通过橡胶膜将压力传递到压环中间的试祥，使之逐渐凸起，直至破裂，试样破裂时所能承受的最大压力即为试样的耐破度。

2．检测步骤

（1）切取70×

70mm的试样（纸板试样为100×

100mm）10张。

（2）置试样置于压环间，并夹紧。

（3）启动；

由于压力的逐渐增加，试样破裂。

（4）记录数值。

（5）提起上压环，取出破裂的试样，放入新的试样，进行下一个检测，正、反面各做五次。

3．结果计算

（1）耐破度

试样破裂时，压力表指示的数值耐破度，

（2）耐破指数

由耐破度除以定量而求得，以kPa.m2/g表示。

计算结果取两位有效数字。

2．3．3纸和纸板耐折度的检测

耐折度是指试样在一定张力下，抗往复折叠的能力，以折叠次数表示。

耐折度受纤维的长度、纤维本身的强度和纤维间的结合状况影响。

凡纤维长度大纤维的强度高和纤维结合力大者，其耐折度就高。

耐折度也受纸张水分含量的影响，水分含量低纸张发脆，耐折度低，适当增加含水量，纸张的柔性提高，耐折度随之增大，但水分含量超过一定限度耐折度开始下降。

另外，耐折度受打浆程度的影响，在一定程度内，耐折度随打浆度的增加而增加，继续提高打浆度到一定程度，由于纤维的平均长度下降，纤维交织紧密，纸质变脆，则使耐折度下降。

因此，在实际生产上控制好影响因素，对保证纸张有较好的耐折强度甚为重要。

许多纸和纸板如白纸板和箱纸板等在加工和使用过程中要经受多次折叠，而耐折度则能较好地反映出纸张抗反复折叠的能力，因此，耐折度的检测被广泛采用。

常用的耐折度仪有两种，一种为卧式的，称作肖伯尔（Schopper）式，在工作时将试样往复折叠近180；

另一种为直立式的，称作M1T式，在工作时试样往复折叠角度为135度。

本实验采用M1T式耐折度仪。

MIT式耐折度测定仪是根据有关国际标准（ISO5626）、国家标准（GB456-79、GB/T2679.5-1995）和行业标准（QB/T1049-98）设计制造的，用于测量纸、纸板或其它小于或等于1mm的片状材料的耐折叠疲劳强度的专门设备。

图2-2