包裝材料實(shí)驗(yàn)報告

1、西南林業(yè)大學(xué)材料工程學(xué)院包裝工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)報告 課 程： 包裝材料學(xué) 姓 名： 李天卓 學(xué) 號： 20131052046 班 級： 包裝工程2013級任課教師: 解林坤 時 間： 2015.11.06 一 厚度的測定一、實(shí)驗(yàn)原理 厚度是指紙和紙板等材料在兩側(cè)壓板間規(guī)定壓力下直接測量的結(jié)果，單位是mm或m。厚度是影響紙和紙板技術(shù)性能的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，要求一批產(chǎn)品各張紙或紙板之間的厚度應(yīng)趨于一致，同一張紙或紙板不同部位之間厚度也應(yīng)一致。對于具有特殊用途要求的產(chǎn)品如標(biāo)準(zhǔn)紙板還應(yīng)進(jìn)行更為嚴(yán)格的全幅校驗(yàn)。在測量時可根據(jù)紙的厚薄采用多層測量或單層測量，最后以單層測量的結(jié)果表示紙的厚度。圖1 厚度測定儀1撥桿；

2、2一指針；3一重錘；4一測量桿；5一測量頭；6一量砧；7一底座二、測試儀器： 測定紙和紙板厚度的主要儀器是厚度測定儀，有手動、電動之分，以手動為例，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，測定時將紙或紙板放在兩受壓面之間進(jìn)行測量。測量過程中受壓面間的壓力為100 kPa±10 kPa，測厚時，受壓測量面積為200 mm2。 三、試驗(yàn)步驟 （1）把測微計放置在無震動的水平面上，調(diào)好零點(diǎn)，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采取試樣，以每張紙樣上切取100 mm×100 mm的試樣至少5張。 （2）按下?lián)軛U，抬起測量頭至足以放人紙樣的高度(若為電動儀器，則由儀器自動控制高度)，置紙樣于測量頭與測量砧之間。 （3）緩慢放松

3、撥桿，使測量頭以低于3 mm/S的速度將測量面輕輕壓到試樣上(若為電動測厚儀，則自動下降接觸紙樣)，注意避免產(chǎn)生任何沖擊作用，待指示值穩(wěn)定后25 s內(nèi)讀數(shù)，避免人為對測微計施加任何壓力。 （4）對每個試樣進(jìn)行一次測定，測定點(diǎn)離任何一端不小于20 mm或在試樣的中心點(diǎn)。寬度在100 mm以下的盤紙，應(yīng)按全寬切取5條長300 mm的紙條，在每條不同位置測量其厚度，至少兩處。四、結(jié)果表示：以所有測定值的算術(shù)平均值表示結(jié)果，并報出最大值和最小值。 厚度小于0.05mm的紙，準(zhǔn)確至0.001 mm； 厚度小于0.2 mm的紙，準(zhǔn)確至0.005mm；厚度大于0.2mm的紙，準(zhǔn)確至0.01 mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

4、0.33×0.01mm=0.0033mm二 紙和紙板耐折度的測定一、實(shí)驗(yàn)原理 耐折度是指試樣在一定張力下，抗往復(fù)折疊的能力，以折疊次數(shù)表示。耐折度受纖維的長度、纖維本身的強(qiáng)度和纖維間的結(jié)合狀況影響。凡纖維長度大纖維的強(qiáng)度高和纖維結(jié)合力大者，其耐折度就高。耐折度也受紙張水分含量的影響，水分含量低紙張發(fā)脆，耐折度低，適當(dāng)增加含水量，紙張的柔性提高，耐折度隨之增大，但水分含量超過一定限度耐折度開始下降。另外，耐折度受打漿程度的影響，在一定程度內(nèi)，耐折度隨打漿度的增加而增加，繼續(xù)提高打漿度到一定程度，由于纖維的平均長度下降，纖維交織緊密，紙質(zhì)變脆，則使耐折度下降。因此，在實(shí)際生產(chǎn)上控制好影響

5、因素，對保證紙張有較好的耐折強(qiáng)度甚為重要。 許多紙和紙板如白紙板和箱紙板等在加工和使用過程中要經(jīng)受多次折疊，而耐折度則能較好地反映出紙張抗反復(fù)折疊的能力，因此，耐折度的檢測被廣泛采用。常用的耐折度儀有兩種，一種為臥式的，稱作肖伯爾（Schopper）式和立式，稱作MIT式，二者的主要區(qū)別在于對試樣的折疊角度不同，肖伯爾式的折疊角度為180°，MIT式的折疊角度為135°。二、實(shí)驗(yàn)儀器儀器結(jié)構(gòu)如圖所示，MIT耐折度儀包括傳動部分、夾頭部分、計數(shù)器和控制部分。試樣在一定張力和角度下往復(fù)折疊，其強(qiáng)度不斷下降，直至不能承受彈簧的拉力而被拉斷，紙的折疊角度為135°

6、7;2°，折疊速度為（175±25）次/分。三、試驗(yàn)步驟（1）校準(zhǔn)儀器的水平，切取寬15.0 mm±0.1mm、長150 mm的試樣各8條。（2）調(diào)節(jié)所需的彈簧張力。一般紙為9.8 N，紙板為9.8 N或14.7 N。選擇試樣厚度所需的折疊夾頭，將紙條垂直地夾緊于測定器的兩夾子間，松開彈簧固定螺絲，觀察彈簧張力指針是否在9.8 N或14.7 N的位置，如有差異，需重新調(diào)整。（3）啟動儀器，往復(fù)折疊至試樣折斷。讀取計數(shù)器的指示數(shù)即為135°往復(fù)折疊的次數(shù)。 （4）使計數(shù)器回零，進(jìn)行下一試驗(yàn)。四、結(jié)果計算：以縱向、橫向、正面、反面所有測定值的算術(shù)平均值表示測

7、定結(jié)果，并報告最大值、最小值。計算結(jié)果精確至整數(shù)。耐折度受濕度的影響大，測試時操作者要離開儀器遠(yuǎn)一些，更不要對折疊頭呼吸。另外，不要用手模試樣的折疊部分，嚴(yán)格操作應(yīng)戴手套進(jìn)行。儀器長時間工作，溫升明顯時，應(yīng)停一段時間，再進(jìn)行測試。橫向：100次縱向：140次 三 紙板挺度的測定一、實(shí)驗(yàn)原理1. 紙板挺度是指在一定條件下彎曲寬度為38mm的試樣至15°角時的彎距，單位是mN·m。挺度代表試樣的抗彎曲能力，是紙板的一項(xiàng)很重要的物理性能指標(biāo)。紙包裝材料制成品如紙箱等承受外界壓力的能力是影響包裝性能的關(guān)鍵性指標(biāo)，與制造材料的挺度有著緊密的關(guān)系，制造包裝箱的紙板如黃板紙、箱板紙、白板

8、紙以及瓦楞原紙的挺度愈高，則制成包裝箱在外界壓力作用下的變形或破壞的程度愈小。因此，對于紙包裝材料，挺度是最重要的性能指標(biāo)之一。挺度的大小主要與纖維材料本身的剛性，即楊氏模量以及紙板厚度、緊度有關(guān)。 2. 工作原理：儀器是根據(jù)力矩對轉(zhuǎn)軸中心平衡的原理設(shè)計的。儀器未啟動前，擺和試樣處于垂直位置，其中心線與試樣和角度盤的中心線三者重合。儀器運(yùn)轉(zhuǎn)時，擺和角度盤順時針轉(zhuǎn)動，同時角度盤帶動推紙架轉(zhuǎn)動，從而使推紙輥對試樣產(chǎn)生一個彎曲力矩。當(dāng)轉(zhuǎn)到擺的中心線和角度盤的中心線的相對夾角為15°，即試樣被彎曲15°角停止運(yùn)轉(zhuǎn)時，以轉(zhuǎn)軸為中心構(gòu)成一個力矩平衡系統(tǒng)，即推紙輥?zhàn)饔迷谠嚇由系牧νㄟ^試樣

9、夾作用在擺上的力矩和重砣的分力作用在擺上的力矩形成平衡力矩。因此，根據(jù)試樣彎曲15°角時，擺的中心線在負(fù)荷盤上的讀數(shù)可以計算試樣的挺度。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 儀器結(jié)構(gòu)和工作原理 國內(nèi)外目前用于測試挺度的儀器型式很多，有克拉克（Clark）式、葛爾萊（Gurley）式、泰伯爾（Taber）式等測定儀。前兩種儀器多用于紙的挺度的測定，泰伯式挺度儀用于紙板挺度的測定，該挺度儀測定挺度的方法已納入ISO標(biāo)準(zhǔn)，我國也采用該儀器測定紙板的挺度。1. 儀器結(jié)構(gòu)：挺度采用如圖所示的泰伯式挺度儀進(jìn)行測定，包括傳動、測試兩部分。 泰伯爾（Taber）式紙板挺度測定儀1、力度盤；2、角度盤；3、擺；4、夾紙器；

10、5、左右推紙輥；6、調(diào)節(jié)螺釘；7、可調(diào)支足；8、水平器；9、重鉈軸；10、殼體；11、左右開關(guān)；12、包裝鎖緊銷儀器的測量范圍為（1500）mN·m，整個測量范圍分為七檔，各檔分檔重鉈質(zhì)量和力度盤分度值如表所示。各檔分檔重鉈質(zhì)量和力度盤分度值表測量范圍（mN·m）分檔重鉈質(zhì)量力度盤分度值（mN·m）編號質(zhì)量（g）1515.0980.05110210.1970.10120320.3940.20550450.9860.50101005101.9721.00202006203.9442.00505007509.8605.00 注：1 mN·m10 cN

11、3;cm 2.儀器的調(diào)節(jié)及校準(zhǔn) (1) 調(diào)節(jié)儀器至水平，再調(diào)節(jié)角度盤，使擺的中心線與角度盤、負(fù)荷盤的零點(diǎn)重合。 (2) 擺的靈敏度的校準(zhǔn)：移動擺至15°角，釋放擺使之自由擺動，其擺動次數(shù)不得少于20次。三、測定步驟1. 切取長70±1mm，寬38.0±0.1mm的試樣縱橫向至少各5條。2將試樣的一端垂直地夾于固定夾上，試樣的另一端插于儀器下面的兩小輥之間，然后用固定螺絲把試樣固定。注意要使試樣與擺的中心線重合。用小輥調(diào)距裝置把試樣和兩小輥之間的距離之和調(diào)節(jié)成0.33 mm±0.03mm。3按試樣的不同挺度，通過更換重砣選擇測定范圍，使得試樣在負(fù)荷盤上所測

12、定的讀數(shù)在2070刻度之間，打開開關(guān)，使試樣彎曲，當(dāng)擺的中心線和角度盤的15°線重合時立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，即關(guān)閉開關(guān)，記下擺的中心線所指的負(fù)荷盤讀數(shù)，精確至半個分度。上述操作分別向左右方向進(jìn)行，即分別測定試樣向正面彎曲和向反面彎曲15°角時的讀數(shù)。若試樣挺度過大或彎至15°角時斷裂，可改用彎曲7.5°時停止運(yùn)轉(zhuǎn)，讀數(shù)乘2為彎曲15°時近似值，并在報告中注明。四、結(jié)果計算 從力度盤上讀取格數(shù)，然后按下式計算試樣的挺度： Sn·R式中：S挺度，mN·m； n對應(yīng)于不同分檔重鉈的分度值（如上表所示）； R在刻度（0100）范圍內(nèi)的實(shí)際刻

13、度數(shù)（每格為1）。計算實(shí)例： 例一，選用1號重鉈（此重鉈即為重鉈軸，平時不取掉），在力度盤上讀出的格數(shù)為67.5，計算挺度值。從上表中查出1號重鉈分度值n0.05mN·m，計算： Sn·R =0.05×67.53.37 mN·m。（保留三位有效數(shù)字） 例二，選用4號重鉈，在力度盤上的讀數(shù)為35.6格，計算挺度值。 從上表中查出4號重鉈分度值n0.5mN·m，計算： S n·R 0.5×35.617.8 mN·m。按縱、橫向各5條進(jìn)行測定，以縱、橫向所有測定值的算術(shù)平均值表示結(jié)果，并報出最大值和最小值。計算結(jié)果取三位

14、有效數(shù)字。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：橫向：左：S=n·R=67.5mN.m 縱向：左：S=n·R=73mN.m 右：S=n·R=68mN.m 右：S=n·R=81.5mN.m四 瓦楞紙板平壓強(qiáng)度的測定（FCT）一、實(shí)驗(yàn)原理瓦楞紙板的平壓強(qiáng)度是指試樣在其瓦楞被壓潰以前所能承受的垂直于紙板平面的最大壓力，以kPa表示。二、實(shí)驗(yàn)儀器采用與測定環(huán)壓強(qiáng)度一樣的壓縮強(qiáng)度儀。瓦楞紙板的平壓強(qiáng)度測試示意圖如圖所示。瓦楞紙板的平壓強(qiáng)度測試示意圖1、試樣；3、上壓板；4、下壓板三、測定步驟 切取面積為65cm2（直徑91±0.5mm）的圓形試樣（切邊應(yīng)整齊并與瓦楞紙板面垂直），平

15、放在儀器的下壓板中心處。開動儀器，使上壓板以12.5±2.5mm/min的速度向下運(yùn)動，壓縮試樣至瓦楞槽紋被壓潰，記錄指示數(shù)值，準(zhǔn)確至1N。 更換試樣，以同樣程序進(jìn)行10次測定，在測定時若瓦楞不是對稱壓潰應(yīng)廢棄重做。四、 結(jié)果計算 瓦楞紙板的平壓強(qiáng)度按下式計算：式中：FCT平壓強(qiáng)度，kPa； F試樣承受的最大壓縮力，N； A試樣面積，cm2。以所有測定值的算術(shù)平均值表示結(jié)果，并報出最大值和最小值。計算結(jié)果準(zhǔn)確至10kPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：10×659N÷64cm2=102.97kPa五 紙和紙板耐破度的測定 一、實(shí)驗(yàn)簡介 耐破度是指紙或紙板在單位面積上所能承受的均勻增加

16、的最大壓力，以kPa表示。 耐破度測定簡單，廣泛用于生產(chǎn)中的測定。它是紙袋紙、包裝紙及紙板的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。雖然目前存在以抗張強(qiáng)度取代耐破度評價紙包裝材料強(qiáng)度性能的趨勢，但耐破度仍以其測試簡單、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)成為在生產(chǎn)實(shí)際中如實(shí)評價紙包裝的使用可靠性能的有效手段之一。耐破度與纖維長度和纖維結(jié)合力有關(guān)，纖維長度和結(jié)合力高的張紙其耐破度亦高。漿料的機(jī)械處理方式及打漿程度直接影響漿料纖維的平均長度及纖維的結(jié)合力，提高打漿度，則耐破度增加，但打漿度過高，反使耐破度下降。耐破度是紙張許多強(qiáng)度性能的綜合反映，它與抗張強(qiáng)度、伸長率、撕裂強(qiáng)度都互有影響。 目前常用的為繆倫（Mullen）式耐破度儀，分油壓和

17、氣壓兩種。油壓耐破度儀是以甘油為壓力傳遞介質(zhì)。氣壓耐破度儀是以壓縮空氣為壓力源傳遞壓力。 二、實(shí)驗(yàn)儀器及結(jié)構(gòu)紙與紙板所用耐破度儀的結(jié)構(gòu)基本相同。其組成包括壓緊機(jī)構(gòu)、傳動加壓機(jī)構(gòu)和指示機(jī)構(gòu)三部分。電腦測控耐破度儀 1、注油杯按鈕；2、注油杯；3、打印紙卷；4、打印機(jī)； 5、顯示屏；6、上夾環(huán)；7、下夾環(huán)；8、調(diào)壓閥旋鈕； 9、壓力表；10、操作按鍵；11、進(jìn)氣接頭 試樣的壓緊采用凸輪杠桿機(jī)構(gòu)。在上、下壓環(huán)的接觸面上刻有V形同心槽，以壓緊試樣。壓緊杠桿一般采用人工操作，新型儀器采用壓縮空氣或液壓裝置自動壓緊試樣。 由電機(jī)通過皮帶或聯(lián)軸器驅(qū)使蝸桿、蝸輪和齒輪系統(tǒng)運(yùn)動，并通過離合器帶動蝸桿軸作正反旋轉(zhuǎn)

18、，使帶有皮碗的活塞在油缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動，從而通道油介質(zhì)對試樣進(jìn)行加壓和泄壓。 指示機(jī)構(gòu)為一與油缸相通的雙針壓力表。加壓時壓力表指針隨油缸的壓力增加而轉(zhuǎn)動。試樣破裂后，油缸泄壓，表的主針即退至零點(diǎn)，副針仍停留在破裂時所達(dá)到的壓力值位置上。三、工作原理儀器是根據(jù)壓力傳遞的原理設(shè)計的。開動電機(jī)，驅(qū)使活塞運(yùn)動，對介質(zhì)施加壓力，通過橡膠膜將壓力傳遞到壓環(huán)中間的試樣，使之逐漸凸起，直至破裂，試樣破裂時所能承受的最大壓力即為試樣的耐破度。四、試樣采取和處理 測定紙的耐破度時，送檢試樣應(yīng)經(jīng)過前述標(biāo)準(zhǔn)方法提取和溫濕處理，試樣尺寸為70 mm×70mm；測定紙板耐破度時，試樣尺寸為100 mm×

19、100mm。五、測定步驟 1 按標(biāo)準(zhǔn)方法切取試樣10張（正反面各測5次）。 2 試樣放入上下壓環(huán)之間壓緊，壓力表指針回零。 3啟動電機(jī)，保持進(jìn)油速度在每分鐘95 ml±5 ml（紙試樣）或170 ml±15 ml（紙板試樣），待試樣破裂后迅速操作儀器使活塞和膠膜退回原位或略低于下夾盤表面，讀取壓力表數(shù)據(jù)。 4抬起上夾盤，取出破裂試樣，讀數(shù)回零，以備下一個測試。 5注意事項(xiàng)：如發(fā)現(xiàn)試樣滑動或因壓潰而破裂不正常者，應(yīng)將讀數(shù)舍去；讀數(shù)低于70 kPa時，可用多層紙頁測試，使讀數(shù)超過70 kPa即可。測定結(jié)果除以層數(shù)。6、 測試結(jié)果的計算式中 P平均耐破度，kPa； B 測定的耐破

20、度值，kPa； n 測定試樣的層數(shù)。式中 X 耐破指數(shù)，kPa·m2/g； P 平均耐破度，kPa； W 試樣的定量，g/m2。耐破度、耐破指數(shù)以所有測定值的算術(shù)平均值表示結(jié)果，并報出最大值和最小值，計算結(jié)果取三位有效數(shù)字。結(jié)果：B=256kPa W=M/S=224.898g/cm2=2.24898×106 P=B/n=256÷5kPa=51.2kPa X=P/W= 51.2/(2.24898 ×106)= 2.277×10-5kPa.m2/g 六 瓦楞紙板粘合強(qiáng)度的測定本方法適用于測定各種瓦楞紙板（包括單瓦楞、雙瓦楞和三瓦楞紙板）楞峰與面紙或

21、芯紙的粘合強(qiáng)度。一、試驗(yàn)原理將針形附件插入試樣的楞紙和面紙之間（或芯紙之間），然后對插有針形附件的試樣施壓，使其做相對運(yùn)動，直至被分離部分分開。本實(shí)驗(yàn)只作單面分離實(shí)驗(yàn)，其上、下插針的順序如圖所示。瓦愣紙板剝離強(qiáng)度上、下插針順序N 下插針架支承反力；P 上插針架向下的壓力 1、下插針(長針)；2、上插針(短針)；3、瓦楞芯紙；4、面紙根據(jù)試樣的楞型，按下表選擇合適的插針直徑和插針數(shù)目。楞型與插針規(guī)格插針規(guī)格楞型上插針下插針直徑數(shù)量直徑數(shù)量A3435B2627C3或253或25二、 試驗(yàn)設(shè)備 （1）采用測定環(huán)壓強(qiáng)度的儀器并配備瓦楞紙板剝離強(qiáng)度試驗(yàn)架進(jìn)行測定。（2）附件附件是由上部分附件和下部分附件

22、組成，是對試樣各粘著部分施加均勻外力的裝置。三、 測定步驟 （1）試樣的采取和預(yù)處理 按GB450-79紙與紙板平均試樣的采取及檢驗(yàn)前試樣的處理方法的規(guī)定進(jìn)行。 （2）試樣的制備 從樣品中切取10個25mm×80mm的瓦楞紙板試樣，瓦楞紙板試樣瓦楞的方向與25mm尺寸線的方向一致。 （3）試驗(yàn)方法 先將被測試樣裝入附件，然后將其放在測量器下壓板的中心位置；開動測定器，以12.5±2.5mm/min的速度對裝有試樣的附件施壓，直至楞和面紙（或芯紙）分離為止。記錄所需的最大的力。讀數(shù)精確至1N。四、 結(jié)果計算 試樣的粘合強(qiáng)度按下式計算：式中：A粘合強(qiáng)度，N/m； F試樣被全部分

23、離時所需最大力，N； S試樣瓦楞分離的長度，m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：F=111N A=F÷S=111÷0.025N/m=4440N/m七 紙和紙板戳穿強(qiáng)度的測定一、儀器的用途紙板的戳穿強(qiáng)度是指用一定形狀的角錐穿過紙板所作的功。即包括開始穿刺及使紙板撕裂彎折成孔所需的功，以焦耳（J）表示。本方法可適用于各種類型紙板，如箱紙板、瓦楞紙板等。（儀器如圖所示）紙和紙板戳穿強(qiáng)度測定儀1、試樣夾持裝置手柄；2、上壓板；3、下壓板；4、重砣；5、刻度盤；6、指針；7、擺體；8、釋放手柄1.儀器的基本參數(shù)（1）測量范圍：0-48J（2）刻度盤的分度值：A度盤0-6J：最小分度值0.05JB度盤0-12J：最小分度值0.1JC度盤0-24J：最小分度值0.2JD度盤0-48J：最小分度值0.2J（3）試樣規(guī)格：175×175(mm)（4）外形尺寸（寬×深×高）： 900×400×800（5）儀器凈重 ：約152kg2.儀器的結(jié)構(gòu)戳穿強(qiáng)度測定儀由以下幾個部分組成：支座、擺錘裝置、試樣夾持裝置、釋放體和測控系統(tǒng)等組成。（1）支座由支座與座體組成。（2）擺錘裝置由擺體、擺軸、戳穿頭與重砣等組成。（3）指針部分由指針、指針軸與刻度盤組成。（4）試樣夾持裝置由上、下壓