摘要：紙張拉力儀（紙張抗張強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)）是造紙、包裝、印刷及質(zhì)檢領(lǐng)域用于測定紙張、紙板抗張性能的專用精密檢測設(shè)備。本文從設(shè)備原理、技術(shù)參數(shù)、測試標(biāo)準(zhǔn)、操作流程、維護(hù)校準(zhǔn)及選型要點(diǎn)等方面進(jìn)行系統(tǒng)闡述，為設(shè)備使用、質(zhì)量控制與工藝優(yōu)化提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：紙張拉力儀；抗張強(qiáng)度；裂斷長；恒速拉伸；紙張檢測



1 引言

紙張拉力儀主要用于測量紙張、紙板、濾紙、涂布紙、特種紙等材料的**抗張力、抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率、裂斷長、抗張能量吸收（TEA）**等力學(xué)性能指標(biāo)，是判定紙張等級、控制生產(chǎn)工藝、驗(yàn)收產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。測試嚴(yán)格遵循 GB/T 12914、ISO 1924-2、ASTM D828 等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 基本結(jié)構(gòu)

紙張拉力儀主要由以下部分組成：

- 驅(qū)動系統(tǒng)：伺服/步進(jìn)電機(jī)+滾珠絲杠
- 測力系統(tǒng)：高精度力傳感器+24位AD采集
- 夾持系統(tǒng)：氣動或手動夾具，帶萬向調(diào)心功能
- 控制系統(tǒng)：觸摸屏/微電腦，自動計(jì)算與數(shù)據(jù)輸出
- 機(jī)架結(jié)構(gòu)：多為臥式或立式，臥式穩(wěn)定性與對中性更佳

2.2 工作原理

采用**恒速拉伸（CRE）**模式：
將標(biāo)準(zhǔn)試樣夾持在上下夾具之間，以恒定速度拉伸至斷裂，傳感器實(shí)時(shí)采集力值與位移數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動計(jì)算并輸出抗張相關(guān)指標(biāo)及力-伸長曲線。

3 主要技術(shù)參數(shù)（行業(yè)通用）

- 測力范圍：0～30N / 100N / 300N / 500N
- 精度等級：±1%（常規(guī)），可達(dá)±0.5%
- 力值分辨率：0.001N
- 標(biāo)準(zhǔn)夾距：180mm / 200mm
- 拉伸速度：20mm/min（標(biāo)準(zhǔn)）
- 試樣寬度：15mm
- 位移精度：±0.01mm
- 環(huán)境要求：溫度 23±1℃，濕度 50±2%RH

4 測試指標(biāo)與計(jì)算公式

1. 抗張力 F：試樣斷裂時(shí)最大力值，單位 N
2. 抗張強(qiáng)度 S
S = \frac

單位：kN/m 或 N/m（b 為試樣寬度）
3. 斷裂伸長率 ε
\varepsilon = \frac{\Delta L} \times 100\%

4. 裂斷長 L
L = \frac{S \times 1000}{\rho \times g}

單位：km（ρ 為紙張定量，g=9.8m/s2）
5. 抗張能量吸收 TEA：拉伸過程吸收能量，單位 J/m2

5 標(biāo)準(zhǔn)測試流程

1. 試樣制備
沿紙機(jī)縱向、橫向各裁切不少于10條試樣，寬度15mm，無毛刺、無褶皺。
2. 恒溫恒濕預(yù)處理
在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下放置≥4小時(shí)。
3. 儀器設(shè)置
開機(jī)預(yù)熱，設(shè)定夾距180mm、速度20mm/min。
4. 裝夾與測試
試樣垂直對中，避免預(yù)張力，啟動自動測試。
5. 數(shù)據(jù)記錄
斷裂位置距夾口＜10mm時(shí)數(shù)據(jù)作廢，取有效數(shù)據(jù)平均值。

6 設(shè)備維護(hù)與校準(zhǔn)

6.1 日常維護(hù)

- 保持夾具清潔，無紙屑、粉塵
- 定期潤滑絲杠、導(dǎo)軌
- 檢查氣動系統(tǒng)密封性、夾具膠墊磨損情況
- 避免沖擊、過載與側(cè)向力

6.2 計(jì)量校準(zhǔn)

- 校準(zhǔn)周期：每年1～2次
- 校準(zhǔn)項(xiàng)目：力值、位移、速度
- 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：ISO 7500-1、GB/T 16825

7 常見故障及處理

- 試樣打滑：更換夾具膠墊、調(diào)整夾持壓力
- 數(shù)據(jù)波動大：環(huán)境不穩(wěn)定、試樣不均、對中不良
- 斷裂異常：取樣毛刺、裝夾歪斜
- 超量程報(bào)警：選擇合適量程，設(shè)置過載保護(hù)

8 設(shè)備選型要點(diǎn)

- 薄紙/衛(wèi)生紙：選0～30N
- 普通紙/卡紙：選0～100N
- 厚紙板/牛皮紙：選0～300N
- 高精度需求優(yōu)先選擇臥式結(jié)構(gòu)+氣動夾具
- 推薦配置：觸摸屏、數(shù)據(jù)存儲、打印、PC軟件

9 結(jié)論

紙張拉力儀是紙張力學(xué)性能檢測的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其精度、穩(wěn)定性與標(biāo)準(zhǔn)化操作直接影響檢測結(jié)果可靠性。嚴(yán)格按照國標(biāo)執(zhí)行預(yù)處理、測試與校準(zhǔn)，可有效保證數(shù)據(jù)一致性，為紙張生產(chǎn)、質(zhì)量管控及新材料研發(fā)提供準(zhǔn)確可靠的技術(shù)支撐。