從廣義上講,“紙”可以用于描述紙張和紙板。紙與紙板的主要差別在于它們的厚度或定量。但在有些情況下也根據(jù)其特征或最終用途來區(qū)別。例如,某些定量較低的材料,如折疊盒用紙板,一般歸類于“紙板”,而另一些定量較高的材料,如吸墨紙、油氈原紙和制圖紙,一般則歸類于“紙”。
紙與紙板的厚度是指將其置于兩測量面間承受一定的壓力,從而測量出的紙與紙板兩表面間的距離,其結果以毫米或微米表示。一般厚度隨著定量的增大而加厚。而緊度是單位體積紙和紙板的質量,以克每立方厘米表示。緊度反映紙頁纖維結合的緊密程度,當定量一定時,厚度越小,緊度越大,其強度性能如抗張強度、耐破強度也相應增大。
紙與紙板具有彈性,厚度的測量受到壓強(即測量頭面積、壓力)和測試時間的影響,厚度隨著測量頭面積的增大而變大;隨著壓力的增大而變小,并趨于一定值;測量時間越長,厚度越小。紙和紙板厚度測定儀應滿足如下三個參數(shù):
(1) 接觸壓力:(100±10)kPa;
(2) 接觸面積:(200±5)mm2;
(3) 測量頭下降速度:≤3mm/s。
紙與紙板的厚度按GB/T 451.3-2002《紙和紙板厚度的測定》進行測定,該標準等同采用ISO 534:1988。緊度是通過定量和厚度的計算獲得的。
1、 測試儀器及方法標準
QB/T 1055、GB/T 451.3、ISO 534
2、 測試目的
紙與紙板的厚度會影響紙張和紙板的許多性能,通過測量,對紙與紙板厚薄程度進行定量評價,保證紙與紙板厚薄均勻一致。同時,一定的紙和紙板厚度下,可以降低定量,減少纖維用量,達到節(jié)約成本的目的。緊度是根據(jù)定量和厚度計算而來,“緊度”大,紙的挺度好,做出的紙箱戳穿強度、耐破度、耐折度、耐壓強度就高;“緊度”小,紙的挺度差,做出的紙箱強度指標就低。
3、 測試原理和設備結構
本儀器測試原理可簡述為:在規(guī)定的靜態(tài)負荷下,用符合精度要求的厚度計,根據(jù)試驗要求測量出單張紙頁或一疊紙頁的厚度,分別以單層厚度或層積厚度來表示結果。根據(jù)紙或紙板的定量和單層厚度或層積厚度,分別計算出單層緊度或層積緊度。
厚度儀裝有兩個互相平行的圓形測量面,一個測量面被固定,另一個測量面能沿其垂直方向移動,其直徑為(16.00.5)mm。當厚度計的讀數(shù)為零時,較小的測量面的整個平面應與較大測量面完全接觸。將紙或紙板放入兩測量面間進行測量。測量過程中測量面間的壓力應為(100士10)kPa,采用恒定荷重的方法,以確保兩測量面間的壓力均勻,偏差應在規(guī)定范圍內。其他國家的標準也有采用其他壓力進行測量的,美國標準TAPPI T411 om規(guī)定其壓力為(50士2)kPa。
本儀器(以PN-PT6F智能機型為例)由機械傳動、硬件電路、傳感器、顯示屏及測量控制等部件組成。其外形結構如圖1所示。
1-測量頭 2-量砧 3-打印機 4-顯示屏 5-電源插座 6-開關 7-天線 8-串口
圖1紙與紙板厚度測定儀結構示意圖
4、試樣的采取、處理及試樣的準備
按照國標GB/T 450和GB/T 10739進行試樣的采取和處理,避免有褶皺、折痕、裂縫或其他可能影響結果的缺陷的區(qū)域。根據(jù)ISO 534:2011的規(guī)定,單層厚度和層積厚度有尺寸要求,其中層積厚度有測量位置要求。
4.1 單層厚度
試樣尺寸至少60mm×60mm,測量紙板時,試樣尺寸不應超過100mm×100mm。至少準備20個試樣。
4.2 層積厚度
試樣尺寸最好尺寸為200mm×250mm,即200mm尺寸是縱向(見圖2)。如果試樣較小,試樣尺寸至少為150mm×150mm。
圖2 層級厚度的測量位置
一疊10張,形成測試件;每張紙應朝向相同的方向,即同樣的面向上且尺寸相同。每張紙都應該是獨立的。準備至少四個測試件,并確保每個測試件的數(shù)量和尺寸是一樣的。
5、試驗步驟及方法
5.1 單層厚度
在規(guī)定的大氣條件下進行測試,每個試樣測量1個點。
首先調好儀器零點。將試樣水平地放入儀器的兩個平面之間,距離試樣邊緣最小距離至少20mm。測量時應輕輕地以低于3mm/min的速度將活動平面壓在試樣上,以避免產生任何沖擊作用,并保證試片與厚度儀測量平面的平行。當示值穩(wěn)定但要在試樣被“壓陷”下去前讀數(shù),通常(1~2)s內完成讀數(shù),應避免人為對厚度儀施加任何壓力。重復上述步驟測試其余試樣。
5.2 層積厚度
在規(guī)定的大氣條件下進行測試,每個試樣測量5個點(國標3個點)。
首先調好儀器零點。將試樣件水平地放入儀器的兩個平面之間,距離邊緣(40~80)mm。測量時應輕輕地以低于3mm/min的速度將活動平面壓在試樣件上,以避免產生任何沖擊作用,并保證試片與厚度儀測量平面的平行。當示值穩(wěn)定但要在試樣件被“壓陷”下去前讀數(shù),通常(1~2)s內完成讀數(shù),應避免人為對厚度儀施加任何壓力。重復上述步驟測試其余試樣件。
圖3 瓦楞紙板厚度測試設備
6、結果計算分析
6.1 厚度
計算每片試樣的厚度平均值,得到單層厚度。計算多層厚度的平均值,再除以層數(shù),得到層積厚度。厚度均以毫米(mm)表示。
6.2 緊度
計算緊度D,單位為克每立方厘米(g/cm3),由式(1)計算得出:
式中:
7、可能的錯誤操作及誤差來源
7.1 可能的錯誤操作
7.1.1 開機直接測。
電子儀器,測量前要預熱30min以上,使內部電子器件達到熱穩(wěn)定平衡。
7.1.2 不清潔測量面,直接測。
少量塵埃一開始可能不會影響讀數(shù),但累積到一定程度就造成測試結果不準確。如果測量面上有灰塵,進行清零,將會造成測量結果偏低,一個灰塵的零點偏移可達到5微米。所以,測量面一定要保持清潔。
7.1.3 用游標卡尺直接測量多張來判斷厚度
用游標卡尺直接測量多張厚度,然后除以張數(shù)得到單層厚度,這樣測定時數(shù)值會偏低。在進行厚度測定時是在一定壓力下測定的,并且要選擇多點接觸測定取平均值。
7.1.4 厚度塊規(guī)應單個使用,不能組合使用
在測量示值的重復性誤差、示值誤差時,在檢查測量面的平行度時,厚度塊規(guī)均應單個使用,不能組合使用。為了減少塊規(guī)的磨損,保證塊規(guī)的使用精度。
7.2 主要誤差來源
壓力測量系統(tǒng)校準不準確。本儀器為高精密電子產品,使用一段時間后,因為電子元器件及傳感器具的性能變化,測試準確度有一定要漂移,從而會影響測試結果,要定期對儀器進行校準。
本文2023年7月,發(fā)表于《紙箱世界》雜志