GBT 12914-2008 紙和紙板 抗張強(qiáng)度的測定

ICS 85-010 Y30

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T12914-2008

代替GB/T453-2002,GB/T12914-1991

紙和紙板 抗張強(qiáng)度的測定

Paper and hoard-Determination of tensile properties

(ISO1924-1:1992,Paper and board-Determination of tensile properties- Part1:Constant rate of loading method,ISO1924-2:1994,Paper and board-Determination of tensile properties-Part2:Constant rate of elongation method,MOD)

2008-08-19發(fā)布                                                      2009-05-01實施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局

         中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會                    發(fā)布

GB/T12914-2008

前 言

本標(biāo)準(zhǔn)中恒速加荷法內(nèi)容修改采用ISO1924-11992《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測定第1部分;恒速加荷法》恒速拉仲法內(nèi)容與ISO19242:1994《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測定第2部分:恒速拉伸法》一致。

本標(biāo)準(zhǔn)與ISO1924-1:1992的差異參見附錄C。

本標(biāo)準(zhǔn)是對GB/T453-2002《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測定法(恒速加荷法)》和GB/T12914-1991《紙和紙板抗張強(qiáng)度的測定法(恒速拉伸法)》的整合。

本標(biāo)準(zhǔn)同時代替GB/T453-2002和GB/T12914-1991。

本標(biāo)準(zhǔn)與GR/T453-2002GB/T12914--1991相比，主要變化如下

--規(guī)范性引用文件中增加了GB/T4512-2002和QB/T3704-1999: --減小了試樣寬度的誤差; -增加了彈性模量的定義。

本標(biāo)準(zhǔn)的附錄A為規(guī)范性附錄附錄B和附錄C為資料性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)由中國輕工業(yè)聯(lián)合會提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國造紙工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:中國制漿造紙研究院。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:史記。

本標(biāo)準(zhǔn)所代替標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為: ---GB/T453-1989GB/T453-2002; --GB/T12914-1991

本標(biāo)準(zhǔn)由全國造紙工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋。

GB/T12914-2008

紙和紙板抗張強(qiáng)度的測定

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了紙和紙板抗張強(qiáng)度的兩種測定方法:恒速加荷法和恒速拉伸法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于除瓦楞紙板外的所有紙和紙板。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而鼓勵根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的新版本。凡是不注日期的引用文件，其新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T450紙和紙板試樣的采取及試樣縱橫向、正反面的測定(GB/T450-2000ISO186:2002,MOD)

GB/T4512紙和紙板定量的測定(GB/T4512-2002,cqvISO536:1995) GB/T4513紙和紙板厚度的測定(GB/T4513--2002idt ISO534:1988)

GB/T10739紙紙板和紙漿試樣處理和試驗的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件(GB/T10739-2002,eqvISO1871990)

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

抗張強(qiáng)度tensile strength

在標(biāo)準(zhǔn)試驗方法規(guī)定的條件下單位寬度的紙或紙板斷裂前所能承受的最大張力。

3.2

裂斷長brcakinglength

假設(shè)將一定寬度的紙或紙板的一端懸掛起來，計算由其因自重而斷裂的最大長度。

3.3

抗張指數(shù)tensile index

抗張強(qiáng)度除以定量，以牛頓·米/克表示。

3.4

裂斷時伸長率stretchat break

在標(biāo)準(zhǔn)試驗方法規(guī)定的條件下，試樣斷裂時的伸長長度與原始長度的比率，以百分?jǐn)?shù)表示。

3.5

抗張能量吸收tensile energy absorption

將單位面積的紙和紙板拉伸至斷裂時所做的總功。

3.6

抗張能量吸收指數(shù)tensile energy absorption index抗張能量吸收除以定量。

3.7

彈性模量modulus of elasticity

單位試驗面積上受到的張力與單位長度的伸長之比。

4方法A--恒速加荷法

4.1原理

抗張強(qiáng)度試驗儀在恒速加荷的條件下，將規(guī)定尺寸的試樣拉伸至斷裂,測定其抗張力,并記錄其最大抗張力。從獲得的結(jié)果和試樣的定量可以計算出裂斷長及抗張指數(shù)。

4.2儀器

4.2.1抗張強(qiáng)度試驗儀將接近于恒速的加，作用于規(guī)定尺寸的試樣上，測定其抗張力。

加荷的速率可以調(diào)節(jié)從而使試樣的斷裂時間在20s士5s范圍內(nèi)(見注1)。當(dāng)一個基本不伸長的材料夾在夾子中間，并在20s內(nèi)達(dá)到滿量程時，其加荷速率在任何時間前后1s的變化應(yīng)不超過5%(見注2)。

注1:若不改進(jìn)現(xiàn)有的商業(yè)試驗儀，就不可能使所有紙種的試驗都達(dá)到這一速率(為了加速例行試驗，常采用105士5s的斷裂時間，但所得結(jié)果將比規(guī)定的方法高2%)。

注2:為了滿足加荷速率的變化不大于5%的要求，擺錘式儀器不應(yīng)在擺角大于50的條件下操作?？箯垙?qiáng)度試驗儀應(yīng)包括4.2.1.1和4.2.1.2中所提到的部件。

4.2.1.1抗張強(qiáng)度試驗儀的精度應(yīng)為士1%。

注，雖然許多怕速加荷的儀器用于激定伸長率，但其定精度很低。因此，不推薦用此種方法液定伸長率。當(dāng)需要

測定伸長率時，推薦使用配有電子放大和記錄的恒速拉伸型儀器。

4.2.1.2夾頭:兩個為了夾住規(guī)定寬度的試樣(見第8章)每個夾頭應(yīng)沿一條直線將試樣的全寬牢固地夾住，不應(yīng)損壞或滑動試樣。夾頭應(yīng)配有調(diào)節(jié)夾力的部件。

夾頭的夾面應(yīng)在同一平面上而且在試驗過程中，試樣也應(yīng)位于這一平面上。

注:夾頭將試樣夾在圓柱面和平面之間，或者兩個圓柱面之間試樣面與圓柱面相切。如果試樣在測定過程中不發(fā)

生損傷或滑動，也可使用其他類型的夾頭。

在加荷過程中，夾線間的平行度應(yīng)保持在1以內(nèi)，而且夾線與作用力方向和試樣長邊應(yīng)保持偏差不大于1的垂直(見圖1)。

夾線間的距離應(yīng)調(diào)節(jié)到所規(guī)定的試驗長度，且偏差應(yīng)不大于士1mm。

4.2.2 裁切裝置:將試樣裁切至規(guī)定尺寸。

5方法B--恒速拉伸法

5.1原理

抗張強(qiáng)度試驗儀在恒速拉伸的條件下，將規(guī)定尺寸的試樣拉伸至斷裂,測定其抗張力。如需要，可測定試樣的伸長率記錄其最大抗張力。

如果連續(xù)記錄抗張力和伸長率則可計算出抗張能量吸收。

從獲得的結(jié)果和試樣的定最，可以計算出抗張指數(shù)和抗張能量吸收指數(shù)。

5.2儀器

5.2.1抗張強(qiáng)度試驗儀:在恒定拉伸速率下拉長一定尺寸的試樣，用于測定抗張力。如有必要，還可測定相應(yīng)的伸長率。在電子積分儀或類似儀器上抗張力可以記錄為伸長率的函數(shù)。抗張強(qiáng)度試驗儀的組成部分如5.2.1.1和5.2.1.2所示。

5.2.1.1抗張力的測定和記錄裝置:其精度應(yīng)為士1%。如果需要,伸長率的精度應(yīng)為+0.1%。

注:伸長率的精度是非常重要的為了精確測定實際伸長率推薦將合適的記錄儀直接放在試樣上，這樣可以避免測定時發(fā)生明顯的伸長。例如試樣在夾頭處發(fā)生不可察覺的松弛或者由于儀器接頭處的滑動而導(dǎo)致試樣松弛。后者是由儀器的磨損導(dǎo)致的同時與施加的負(fù)荷有關(guān)。

5.2.1.2夾頭:見4.2.1.2。

5.2.2裁切裝置:將試樣裁切至規(guī)定尺寸。

5.2.3在線測定儀:如積分儀,讀數(shù)精度應(yīng)為+1%。在試驗過程中，可以對不同的試樣長度進(jìn)行自動分析。若需要測定抗張能量吸收，應(yīng)使用該儀器。

5.2.4繪制抗張力伸長率曲線并測定該曲線最大斜率的裝置:若需要測定彈性模量，則應(yīng)使用該儀器。

6取樣

按GB/T450進(jìn)行取樣。

7溫濕處理

試樣應(yīng)按GB/T10739進(jìn)行溫濕處理，并在此相同的大氣條件下制備試樣并進(jìn)行試驗。

8試樣的制備

8.1如果需要裂斷長抗張指數(shù)和抗張能量吸收指數(shù)則應(yīng)按GB/T4512測定定量。

8.2如果需要彈性模量則應(yīng)按GB/T4513測定厚度。

注:如果要獲得彈性模量的精確值則應(yīng)單獨測定每個試樣的厚度而不是按GB/T451.3的規(guī)定測定樣品的平均厚度，但是，GB/T4513中所用的厚度計的鐵砧直徑為16mm，因此對于15mm寬的試樣來說，其承受的壓十會略大于給定的100kPa。因此本方法測得的彈性模量只是一個估計值。

8.3在試樣的試驗面積內(nèi)不應(yīng)有折痕明顯的裂口和水印。不應(yīng)在任何距平板紙或卷簡紙邊緣15mm以內(nèi)切取試樣。如必須包括水印，則應(yīng)在試驗報告上注明。

注:實驗室手抄片可以在距邊緣15mm以內(nèi)切取試樣。

8.4一次切取足夠數(shù)量的試樣以保證紙和紙板在縱向和橫向上,各有10個有效的測定結(jié)果。

8.5試樣的兩個邊應(yīng)是平直的，其平行度應(yīng)在士01mm之內(nèi)。切口應(yīng)整齊，尤任何損傷。

注:某些紙例如軟薄頁紙難于切齊。在這種情況下，應(yīng)將兩層或三層這種紙夾在較硬的紙中如70g/m的證券紙中間，然后再切取試樣。

8.6試樣的裁切尺寸如下:

a)試樣寬度應(yīng)為15mm士01mm

注:在有些特定情況下或者樣品為衛(wèi)生紙時，寬度可以為25mm士01mm或50mn士01mm，但應(yīng)在試驗報告中注明。同時應(yīng)考慮該測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)寬度的測定結(jié)果間的一致性

b)試樣長應(yīng)能試樣且不觸及夾頭間的試樣部分，最短長度通常為250mm。當(dāng)測定實驗室手抄紙片時，應(yīng)按其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行裁切。

注:對于某些產(chǎn)品如衛(wèi)生紙其尺寸小于規(guī)定的180mm的試驗夾距。在這種情況下，試樣長度應(yīng)達(dá)到9.1中注1的規(guī)定，并在試驗報告中注明試樣。

9試驗步驟

9.1儀器的校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)

按出廠說明書安裝儀器。如果需要，可按附錄A校準(zhǔn)儀器的測力元件和伸長率測定裝置。

調(diào)節(jié)夾頭的魚荷，保證試驗過程中試樣無滑動無損傷。

調(diào)節(jié)夾頭位置使試驗長度(夾線間的平均距離)為180mm+1mm(見85的注)。將一片薄鋁箔夾在兩個夾頭間,測定薄鋁箔因夾持而產(chǎn)生的兩個印子之間的距離，并以此來檢驗測定長度是否準(zhǔn)確。采用恒速拉伸法應(yīng)調(diào)整儀器的拉伸速率至20mm/min士5mm/min。

注1:在某些情況下可以使用較小的長度例如伸長率較大的紙或受長度限制的樣品。如遇到這種情況，建議將拉伸速率數(shù)值調(diào)節(jié)至試樣初始長度的10%士2.5%。應(yīng)在試驗報告中注明所采用的試驗長度和拉伸速率。

注2:對于某些紙和紙板試樣可能在5s內(nèi)斷裂，也可能需要30s以上的時間才能斷裂。此時，需要使用不同的拉伸速率，同時應(yīng)在試驗報告中注明。

9.2測定

在與試樣溫濕處理相同的大氣條件下進(jìn)行試驗(見第7章)。

檢查測量裝置的零位如果使用記錄裝置也應(yīng)校準(zhǔn)零位。

將夾頭調(diào)整到規(guī)定試驗長度將試樣夾在夾頭上，注意不應(yīng)用手接觸試驗區(qū)域,建議在處理試樣時佩戴一次性或輕質(zhì)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1)。

注1;儀器在垂直方向夾持試樣時為防止試樣松，可以在試樣下端附上一個小砝碼，如低定量的紙可以附上一個10g砝碼。該方法不適用于高伸長率的紙。

注2對于柔軟的衛(wèi)生紙，不對試樣施加張力時很難辯別“可覺察的松弛”。此時，試樣可以保留*低限度的松弛。采用恒速加荷法時應(yīng)先做預(yù)測試驗，以便選擇能使試樣在(25+5)s內(nèi)斷裂的加荷速度。

開始試驗直至試樣斷裂記錄所施加的最大抗張力。如需要還應(yīng)記錄斷裂時的伸長(單位為mm)或者從儀器直接讀出裂斷時的伸長率(為一百分?jǐn)?shù))。

記錄所有讀數(shù)。如果某一樣品超過20%的試樣在離夾頭10mm以內(nèi)斷裂則按照91的規(guī)定檢查儀器。如果是儀器故障所致，則棄去所測數(shù)據(jù)并采取補(bǔ)救措施。在試驗報告中注明在離夾頭10mm以內(nèi)斷裂的試樣數(shù)量。

應(yīng)在紙和紙板的每個方向上至少測定10個試樣，以使在每個方向上均能得到10個有效結(jié)果

10結(jié)果的計算

10.1總則

分別計算并以紙和紙板每個方向所得結(jié)果表示。機(jī)制紙或紙板有縱向和橫向而實驗室于抄片沒有方向的區(qū)別。

10.2符號

公式中所用的符號如下:

t--試樣的平均厚度mm(見4211的注);

E--等效功，即作用力-伸長率曲線所圍面積,J或mJ

E°-彈性模量平均值MN/m(MPa);

g一定量平均值g/m;

S--抗張強(qiáng)度,kN/m;

ιi---夾頭間的初始長度，mm;

Διi--所選試樣長度的變化mm(見圖2);

wi--試樣的初始寬度，mm;

￣F--平均抗張力,N;

ΔF--與04對應(yīng)的力的變化(見圖2);

I--抗張指數(shù)，N·m/g;

Z--抗張能量吸收,J/m;

￣Z--平均抗張能量吸收/m

l,--抗張能量吸收指數(shù)，mJ/g

10.3 抗張強(qiáng)度

103.3.1按式(1)計算試樣的抗張強(qiáng)度。

抗張強(qiáng)度用三位有效數(shù)字表示。

注:對于低定量的紙例如薄頁紙其抗張強(qiáng)度用N/m表示更合適。

10.3.2計算抗張力的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

10.4 抗張指數(shù)

如需要，按式(2)計算抗張指數(shù)。

抗張指數(shù)用三位有效數(shù)字表示。也可用式(3)計算出抗張指數(shù)。

注:由抗張強(qiáng)度平均值和定量計算抗張指數(shù)。測定定量和抗張力時二者的變異性不同，彼此之間也不存在相關(guān)性，因此不能真實地反映出抗張指數(shù)的偏差影響標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算。鑒于上述原因，不推薦計算抗張指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

10.5裂斷時伸長率

10.5.1如果需要且儀器具備測定條件，則可由裂斷時伸長和初始長度計算出烈斷時伸長率，并計算平均值，結(jié)果保留一位小數(shù)。

儀器直接以百分?jǐn)?shù)的形式給出裂斷時仲長率結(jié)果保留一位小數(shù)。10.5.2計算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

10.6抗張能量吸收

10.6.1如果需要可按如下兩種方法計算每個試樣的抗張能量吸收通過儀器自帶的積分儀，或者抗張力-伸長率曲線下最大抗張力下的面積。用式(4)或式(5)計算抗張能量吸收:

式中E的單位為J。

或者，

式中，E的單位為mJ。

計算抗張能量吸收的平均值結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

10.6.2計算結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

10.7抗張能量吸收指數(shù)

如果需要按式(6)計算抗張能量吸收指數(shù):

抗張能量吸收指數(shù)用三位有效數(shù)字表示。

10.8彈性模量

如果需要按式(7)計算每個方向的彈性模量:

彈性模量用三位有效數(shù)字表示。

11精確度

試驗的精確度取決于被測紙和紙板的變化性。荷蘭和美國分別進(jìn)行了獨立試驗，其結(jié)果列于表1中，同時給出了重復(fù)性和再現(xiàn)性的數(shù)值。

11.1重復(fù)性

同一操作人員使用相同的儀器對同一試驗材料在較短的時間間隔內(nèi)做兩次獨立的試驗操作正常且正確時兩個試驗結(jié)果間存在一差值在20個結(jié)果中超過平均重復(fù)性的不能多于一個。

11.2再現(xiàn)性

兩個操作人員在不同的實驗室對同一試驗材料做兩次獨立的試驗，操作正常且正確時，兩個試驗結(jié)果間存在一差值在20個結(jié)果中超過平均重復(fù)性的不能多于一個。

12試驗報告

試驗報告應(yīng)包括下列內(nèi)容:

a)本標(biāo)準(zhǔn)的編號;

b)試樣的準(zhǔn)確鑒別;

c)試驗的日期和地點;

d)所用的溫濕處理條件:

e)試樣寬度不是15mm士01mm時，記錄其寬度;

f)試樣長度不是180mm士1mm時，記錄其長度;

g) 拉伸速率不是20mm/min士5mm/min時，記錄該速率;

h)試驗中的試樣數(shù)目讀數(shù)不合理的試樣數(shù)目在距夾頭10mm以內(nèi)斷裂的試樣數(shù)目;

i) 每個方向的平均抗張強(qiáng)度;

j) 如需要，報告裂斷時平均伸長率，以仲長對初始長度的百分?jǐn)?shù)表示;

k) 如需要，報告平均抗張能量吸收;

l) 如需要，報告以上各性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差;

m) 如需要，報告平均彈性模量:

n) 如需要，報告抗張指數(shù)和/或抗張能量吸收指數(shù):

o) 如測定，報告樣品的定量和/或厚度

p) 任何偏離本標(biāo)準(zhǔn)及可能影響結(jié)果的任何情況。

附錄A

(規(guī)范性附錄)

儀器的校準(zhǔn)和調(diào)整

依據(jù)儀器的使用頻率定期校準(zhǔn)儀器。建議每月至少校準(zhǔn)一次。

使用已知質(zhì)量精度為士01%的砝碼校準(zhǔn)儀器的測力部件如使用還應(yīng)檢查記錄裝置。計算由砝碼質(zhì)量所產(chǎn)生的力以及試樣由于自重而自由下落的力。

在加載的情況下，在伸長裝置的整個量程中用游標(biāo)卡尺或塊規(guī)校準(zhǔn)測量伸長的部件。如有使用還應(yīng)校準(zhǔn)記錄儀。

在加荷時，有些抗張試驗儀的測力部件可能伸長。為保證不影響試驗結(jié)果，應(yīng)在相應(yīng)量程內(nèi)的幾點上校準(zhǔn)測力和伸長部件。

如使用積分儀測定抗張能最吸收則應(yīng)在張力和仲長的相應(yīng)最程內(nèi)按儀器說明書校準(zhǔn)積分儀。檢查夾頭，使其符合4.2.1.2的規(guī)定。檢查測定彈性模量用的繪圖裝置。

附錄B

(資料性附錄)

本標(biāo)準(zhǔn)與ISO1924-1:1992和ISO1924-2:1994章條編號對照

表B1給出了本標(biāo)準(zhǔn)與ISO1924-1:1992和ISO1924-2:1994章條編號對照一覽表。

表B1本標(biāo)準(zhǔn)與ISO1924-1:1992和ISO1924-2:1994章條編號對照

附錄C(資料性附錄)

本標(biāo)準(zhǔn)與ISO1924-1:1992技術(shù)性差異及其原因

表C1給出了本標(biāo)準(zhǔn)與ISO1924-1:1992技術(shù)性差異及其原因一覽表。

表C1本標(biāo)準(zhǔn)與ISO1924-1:1992技術(shù)性差異及其原因