當(dāng)紙和紙板受到外力拉伸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與之大小相等、方向相反的內(nèi)力以抵消外力對(duì)它的作用，這種抵抗外力拉伸的能力就是抗張強(qiáng)度；同時(shí)紙內(nèi)纖維之間的結(jié)合受到破壞，纖維之間的距離發(fā)生變化，紙和紙板的尺寸也發(fā)生相應(yīng)變化，這種形變的大小用伸長(zhǎng)率來(lái)衡量。
抗張強(qiáng)度是衡量紙和紙板抵抗外力拉伸的能力。拉伸過(guò)程分兩個(gè)階段如圖1所示：在OA階段，抗張力與伸長(zhǎng)量基本呈正比關(guān)系；AB階段，在載荷作用下產(chǎn)生塑性形變，抗張力與伸長(zhǎng)量的比率減小，其中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)屈服強(qiáng)度，B點(diǎn)則為抗張強(qiáng)度。
衡量紙和紙板抗張性能的幾個(gè)重要參數(shù)
（1）抗張強(qiáng)度
在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法規(guī)定的條件下，單位寬度的試樣斷裂前所能承受的最大張力。
（2）抗張指數(shù)
抗張強(qiáng)度除以定量?？箯堉笖?shù)消除了定量的影響。
（3）裂斷長(zhǎng)
假設(shè)將一定寬度的紙和紙板的一端懸掛起來(lái)，計(jì)算由其因自重而斷裂的最大長(zhǎng)度。裂斷長(zhǎng)抗張強(qiáng)度和定量有關(guān)，是一項(xiàng)綜合指標(biāo)。
（4）裂斷時(shí)伸長(zhǎng)率
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，試樣斷裂瞬間的伸長(zhǎng)量與初始試驗(yàn)長(zhǎng)度的比值。
（5）抗張能量吸收
單位面積的試樣被拉伸至最大抗張力時(shí)所吸收的能量。抗張強(qiáng)度較大、伸長(zhǎng)率較小的紙?jiān)诎b時(shí)的破損程度反而比抗張強(qiáng)度小，伸長(zhǎng)率較大的紙張要嚴(yán)重。要使包裝時(shí)破損小，紙和紙板的抗張能量吸收，即強(qiáng)韌性是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。
（6）抗張能量吸收指數(shù)
抗張能量吸收除以定量?？箯埬芰课罩笖?shù)消除了定量的影響，也是一項(xiàng)非常重要的綜合指標(biāo)。
（7）彈性模量
抗張力-伸長(zhǎng)量曲線的最大斜率乘以初始長(zhǎng)度再除以試樣的寬度和厚度的乘積。彈性模量的值越大，則紙和紙板的剛度越大，在一定張力作用下產(chǎn)生的彈性形變小。紙和紙板的彈性模量越大越有利于印刷。彈性模量大，相同的印刷張力下紙張的形變量小，可減少印刷質(zhì)量問(wèn)題，提高印刷速度。
紙和紙板的抗張強(qiáng)度按GB/T 12914-2018《紙和紙板 抗張強(qiáng)度的測(cè)定（恒速拉伸法）》進(jìn)行測(cè)定。
1、測(cè)試儀器及方法標(biāo)準(zhǔn)
GB/T 12914、ISO 1924-2、GB/T 2792、TAPPI T494
2、測(cè)試目的
紙?jiān)谏蠙C(jī)運(yùn)行時(shí)要保證一定的抗張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率才能保證正常走紙，否則會(huì)出現(xiàn)斷紙的現(xiàn)象。通過(guò)檢測(cè)，預(yù)測(cè)整卷紙的抗張強(qiáng)度如圖2所示，合理控制抗張強(qiáng)度，為生產(chǎn)設(shè)備和印刷設(shè)備的牽引力設(shè)置提供參考數(shù)據(jù)。
圖2預(yù)測(cè)整卷紙的抗張強(qiáng)度
3、測(cè)試原理和設(shè)備結(jié)構(gòu)
本儀器測(cè)試原理可簡(jiǎn)述為：紙和紙板的抗張強(qiáng)度是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，單位寬度的紙和紙板被拉斷時(shí)所受的最大張力，以kN/m表示。
本儀器由機(jī)械傳動(dòng)、硬件電路、傳感器、顯示屏及測(cè)量控制等部件組成。本儀器（以PN-TT300F智能機(jī)型為例）外形結(jié)構(gòu)如圖3所示。
1－急停 2－顯示屏 3-下夾頭 4－上夾頭 5－傳感器 6－電源開關(guān) 7－電源插座 8－天線 9-串口
圖3 紙和紙板抗張強(qiáng)度測(cè)定儀結(jié)構(gòu)示意圖
4、試樣的采取、溫濕處理及試樣的準(zhǔn)備
按 GB/T450 規(guī)定采取試樣。按 GB/T 10739 規(guī)定對(duì)試樣進(jìn)行溫濕處理并在此大氣條件下制備試樣并進(jìn)行試驗(yàn)。
從無(wú)損傷的紙和紙板試樣上，切取寬度為（15±0.1)mm，長(zhǎng)度足夠夾持在兩夾頭之間的試樣條避免用裸手接觸位于兩夾頭之間的試樣部分，試驗(yàn)區(qū)域不得有水印、折痕和皺裙。如果必須包含水印。應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明。試樣的兩長(zhǎng)邊應(yīng)平直，在整個(gè)夾持長(zhǎng)度內(nèi)其平行度誤差應(yīng)不超過(guò)±0.1 mm。試樣切口應(yīng)整齊、無(wú)損傷。一次切取足夠數(shù)量的試樣條，以保證在每個(gè)方向（縱向或橫向）各有 10 個(gè)有效的測(cè)定結(jié)果。注：注：某些紙張難以切齊，可將兩層或三層紙夾在較硬的紙（如證券紙）中形成一疊，然后再切取試樣。
如需測(cè)定抗張指數(shù)或抗張能量吸收指數(shù)，則應(yīng)按 GB/T 451.2 規(guī)定測(cè)定試樣定量。如需測(cè)定彈性模量，則應(yīng)按 GB/T 451.3 規(guī)定測(cè)定試樣厚度。
5、試驗(yàn)步驟及方法
測(cè)試前，儀器力值清零。設(shè)置夾頭間距180mm，測(cè)試速度20mm/min。
將試樣夾在夾頭上，注意不應(yīng)用手接觸試樣兩夾持線之間的試驗(yàn)區(qū)域。建議處理試樣時(shí)，佩戴一次性手套或輕質(zhì)的棉手套。擺正并夾緊試樣，不留任何可覺察的松弛，并且不產(chǎn)生明顯的應(yīng)變。保證試樣平行于所施加的張力方向（見圖4）。
a——兩夾持線之間的夾角，a=0°±1°。
b——試樣中心線與夾持線的夾角，a=90°±1°。
c——張力方向，與試樣中心線平行，夾角不大于1°。
圖4 夾持線與試樣的關(guān)系
開始試驗(yàn)直至試樣斷裂。記錄所施加的最大抗張力，從儀器上如圖5所示直接讀出斷裂時(shí)伸長(zhǎng)率（%)。
在要求的每個(gè)方向（縱向或橫向）各測(cè)試至少10個(gè)試樣舍去所有在距夾持線 10 mm 范圍內(nèi)斷的試樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。每個(gè)方向上得到10個(gè)有效結(jié)果。如果 20%以上的試樣在夾持線10mm范圍內(nèi)斷裂，則應(yīng)檢查試驗(yàn)儀，如儀器有故障，則舍棄全部試驗(yàn)結(jié)果并采取補(bǔ)救措施。在試驗(yàn)報(bào)告中注明在距夾持線10mm范圍內(nèi)斷裂的試樣數(shù)量。
圖5紙和紙板抗張強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備
6、結(jié)果計(jì)算分析
（1）抗張強(qiáng)度
按下式計(jì)算抗張強(qiáng)度S，單位為千牛每米（kN/m）。
式中：F— 最大抗張力的平均值，N；b — 試樣的寬度，mm。
（2）抗張指數(shù)
按下式計(jì)算抗張指數(shù)I，單位為牛頓每克（N·m/g）。
式中：w — 定量的定量，g/m2。
（3）斷裂時(shí)伸長(zhǎng)率
按下式計(jì)算每次試驗(yàn)的斷裂時(shí)伸長(zhǎng)率，以斷裂時(shí)伸長(zhǎng)量與初始試驗(yàn)長(zhǎng)度的比值（%）表示。
式中： — 斷裂時(shí)伸長(zhǎng)量，mm； — 試樣的初始試驗(yàn)長(zhǎng)度，mm。
（4）裂斷長(zhǎng)
按下式計(jì)算裂斷長(zhǎng)
，單位為千米（km）。
（5）抗張能量吸收
按下式計(jì)算抗張能量吸收Z，單位為焦耳每平方米（J/m2）。
（6）抗張能量吸收指數(shù)
（7）彈性模量
按下式計(jì)算每個(gè)試樣抗張力-伸長(zhǎng)量曲線的最大斜率Smax（見圖6），單位為N/mm。
式中：l——試樣的初始長(zhǎng)度，mm。t——試樣厚度，mm。
7、可能的錯(cuò)誤操作及誤差來(lái)源
7.1 可能的錯(cuò)誤操作
7.1.1 開機(jī)直接測(cè)。
本儀器屬于電子儀器，測(cè)量前要預(yù)熱30min以上，使內(nèi)部電子器件達(dá)到熱穩(wěn)定平衡。
7.1.2 參數(shù)設(shè)置不正確。試樣寬度、定量和測(cè)試速度均影響測(cè)試結(jié)果。試樣寬度用于抗張強(qiáng)度的計(jì)算，定量用于抗張指數(shù)的計(jì)算，如果輸入錯(cuò)誤造成測(cè)試結(jié)果出錯(cuò)。
7.1.3 試樣夾持是傾斜
試樣夾持時(shí)傾斜，軸線不與夾持具軸線平行，容易造成向上的分解力，影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性。試樣被夾持后,兩條夾，線應(yīng)互相平行,其夾角，超過(guò)1°。
7.2 主要誤差來(lái)源
7.2.1 壓力測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)不準(zhǔn)確。本儀器為高精密電子產(chǎn)品，使用一段時(shí)間后，因?yàn)殡娮釉骷皞鞲衅骶叩男阅茏兓?，測(cè)試準(zhǔn)確測(cè)量準(zhǔn)確度漂移，從而會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，要定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。
7.2.2 測(cè)試速度
抗張強(qiáng)度測(cè)試一般使用20mm/min，偏差為±5mm/min。
7.2.3 取樣的影響
取樣的質(zhì)量直接影響測(cè)試結(jié)果，取樣精度越高，測(cè)試數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。所以，抗張強(qiáng)度一般采用專用切紙刀進(jìn)行取樣。
本文2023年10月，發(fā)表于《紙箱世界》雜志
