包装材料力学性能检测中的拉伸强度与撕裂强度试验规范

包装材料的力学性能是保障产品在运输、储存过程中不受物理损伤的核心因素，其中拉伸强度（抵抗轴向拉力断裂的能力）与撕裂强度（抵抗外力撕裂破坏的能力）是评估材料抗破坏性能的关键指标。两类试验的结果直接决定了包装设计的合理性与产品防护的可靠性，但试验过程中的样品制备、设备调试、操作细节等环节若不遵循统一规范，极易导致数据偏差甚至错误判定。因此，明确拉伸与撕裂强度试验的标准化操作要求，是确保检测结果准确、可比的前提。本文将围绕两类试验的全流程规范展开，涵盖样品制备、设备设置、操作要点及结果处理的具体要求。

拉伸强度试验的样品制备规范

拉伸强度试验的样品形状与尺寸需严格依据材料类型及对应标准选择——塑料薄膜、薄片通常采用GB/T 1040.3-2006规定的哑铃型1型样品，其标距段长度25mm、宽度4mm，两端夹持部分宽度10mm；纸张、纸板则遵循GB/T 12914-2018选用矩形样品，尺寸为150mm（长）×15mm（宽），标距段长度100mm。

样品制备需使用标准冲切工具（如哑铃型冲模、矩形裁刀），确保边缘整齐、无毛刺或撕裂痕迹。若样品表面存在划痕、压痕或拉伸变形，会导致试验过程中提前断裂，影响结果真实性。对于厚度不均匀的材料（如复合膜），需在标距段内选取3个不同位置测量厚度，取平均值作为计算依据。

同一批次材料至少制备5个有效样品，若试验中出现断裂位置不在标距段内（如在夹具夹持处断裂）的情况，需重新补充样品至5个有效数据。制备完成的样品需在标准环境（温度23℃±2℃、相对湿度50%±5%）中放置至少24小时，使材料状态稳定后再进行试验。

拉伸强度试验的设备与参数设置

拉伸强度试验需采用万能材料试验机，其力值测量精度应不低于1级（即误差≤±1%），位移控制精度需满足±0.5mm/min的要求。试验机的夹具选择需匹配材料特性：橡胶、弹性体材料宜用辊筒式夹具（避免夹持时压坏样品），塑料薄膜、纸张则选用平口式夹具（确保均匀受力）；夹具表面需保持清洁，若有油污或磨损，需及时清理或更换，防止样品滑动。

试验速度是影响结果的关键参数之一，需根据材料类型遵循对应标准：塑料薄膜、薄片的试验速度通常为50mm/min（GB/T 1040.3），纸张、纸板为10mm/min（GB/T 12914），橡胶材料则为500mm/min（GB/T 528）。若试验速度过快，材料的变形来不及传递，会导致测得的拉伸强度偏高；速度过慢则可能因材料蠕变使强度值偏低。

预张力的施加是薄膜类材料试验的重要环节——由于塑料膜、复合膜易存在松弛现象，需在正式试验前施加小力（通常为样品预期断裂力的1%~2%）使样品伸直，消除松弛状态。预张力的施加需缓慢进行，避免因用力过大导致样品提前拉伸变形。

拉伸强度试验的操作步骤要点

试验前需将试验机开机预热30分钟，确保设备处于稳定状态。安装样品时，需将样品的标距段对准夹具中心，偏离误差不超过0.5mm，避免偏心夹持导致样品扭转或单侧受力。

启动试验机的“预紧”模式，缓慢调整夹具使样品轻微张紧，观察样品是否平整——若存在褶皱或弯曲，需重新调整夹具位置。设置好力值测量范围、试验速度等参数后启动试验，实时观察样品的断裂位置：只有断裂发生在标距段内的样品，结果才有效。

每个样品试验完成后，需及时清理夹具上的样品残留或碎屑，避免影响下一个样品的测试结果。若试验中出现异常情况（如设备突然停机、力值波动过大），需立即停止试验，检查设备状态后重新测试。

撕裂强度试验的样品类型与制备要求

撕裂强度试验主要分为两类：埃莱门多夫撕裂（适用于薄膜、薄片、纸张等薄材料）与裤型撕裂（适用于橡胶、织物、厚塑料板等材料）。两类试验的样品形状与尺寸需严格遵循对应标准：埃莱门多夫样品为100mm（长度）×63mm（宽度）的矩形，需在样品中心位置用刀片划开20mm长的垂直切口（切口偏差≤0.5mm）；裤型样品为“工”字型，腿长通常为100mm、宽度为25mm，需在样品中间划开一条垂直切口（长度为腿长的1/2），使样品形成两个“裤腿”。

样品制备时需注意：埃莱门多夫样品的切口需锋利、无毛刺，若切口歪斜或有毛边，会导致撕裂力分布不均；裤型样品的两个“裤腿”宽度需一致（偏差≤0.5mm），否则试验过程中会出现单侧受力，影响撕裂强度值。与拉伸试验相同，撕裂样品也需在标准环境中调节24小时后再进行测试。

制备完成的样品需避免用手直接接触表面——手上的油脂或温度会改变材料的表面状态，导致撕裂力测量值出现偏差。

撕裂强度试验的设备调试与参数选择

埃莱门多夫撕裂试验需使用埃莱门多夫撕裂仪，设备需定期校准（每6个月一次）：校准方法为使用标准摆锤（已知撕裂力值）进行试验，若测得值与标准值的偏差超过±2%，需调整摆锤的配重或刀刃位置。撕裂仪的刀刃需保持锋利，若有磨损需及时更换，否则会导致撕裂力测量值偏高。

裤型撕裂试验仍采用万能材料试验机，夹具间距需设置为裤腿长度（如腿长100mm的样品，夹具间距为100mm），确保样品的两个“裤腿”垂直悬挂在夹具中。试验速度通常为50mm/min（GB/T 529），需保持恒定——若速度波动过大，会导致撕裂过程不连续，使结果偏差。

对于厚材料（如橡胶板），需选择合适的力值范围：若材料的预期撕裂力为100N，试验机的力值范围应设置为0~200N（即量程的1/2~2/3），确保测量精度。设备调试完成后，需进行空白试验（无样品时启动设备），确认设备运行正常后再进行正式试验。

撕裂强度试验的关键操作细节

埃莱门多夫撕裂试验的操作需注意：将样品平整固定在撕裂仪的上下夹具间，确保切口对准刀刃中心——若样品偏移，会导致撕裂方向偏离，使撕裂力值偏低。启动设备后，摆锤需自由下落（禁止手动辅助），撕裂过程中需保持设备稳定，避免振动影响摆锤的运动轨迹。

裤型撕裂试验的操作要点：将样品的两个“裤腿”分别夹在试验机的上下夹具中，确保“裤腿”垂直、无扭转——若“裤腿”歪斜，会导致撕裂力集中在一侧，使试验结果不准确。试验过程中需观察撕裂路径：若撕裂方向偏离切口（如向样品边缘倾斜），需判定该样品无效，重新测试。

试验完成后，需及时清理撕裂仪或试验机上的样品残渣，防止残渣积累影响后续试验的准确性。

试验结果的有效判定与数据处理

拉伸强度的计算方式为：拉伸强度（σt）= 断裂时的最大力（Fb）/ 样品原始横截面积（A），其中A=标距段宽度×材料厚度（对于矩形样品，A=宽度×厚度）。计算时需注意单位统一：Fb单位为N，A单位为mm²，σt单位为MPa（或N/mm²）。

撕裂强度的计算需区分试验类型：埃莱门多夫撕裂强度（T）= 撕裂力（F）/ 材料厚度（d），单位为N/mm（GB/T 11999）；裤型撕裂强度（Ts）= 撕裂过程中的最大力（Fmax）/ 样品宽度（b），单位为MPa（GB/T 529）。计算前需确认样品的厚度或宽度测量准确——若厚度测量误差超过±0.01mm，会导致撕裂强度结果偏差超过±5%。

结果判定需遵循统计学原则：同一批次样品的试验数据需计算平均值与标准差，若某一样品的结果与平均值的偏差超过±2倍标准差，需判定为异常值并剔除；若异常值超过2个，需重新检测该批次材料。试验报告中需注明样品类型、试验标准、设备型号、环境条件及有效样品数量，确保结果可追溯。

两类试验中的常见干扰因素及控制

环境温湿度是最常见的干扰因素：温度升高会使塑料、橡胶材料的拉伸强度与撕裂强度降低（如聚乙烯膜在40℃时的拉伸强度比23℃时低约20%），湿度升高会使纸张的拉伸强度降低（如牛皮纸在60%RH时的强度比50%RH时低约15%）。因此，试验需在标准环境中进行，且试验过程中需保持环境稳定。

样品的预处理状态也会影响结果：若样品未在标准环境中调节足够时间，材料内部的应力未释放，会导致试验结果波动较大。例如，刚从冷库中取出的塑料膜，若直接进行试验，其拉伸强度会比调节后的样品高约30%，因为低温使材料处于收缩状态。

操作中的人为因素需严格控制：夹具安装偏心、试验速度设置错误、样品制备不规范等，都会导致结果偏差。例如，若拉伸试验中夹具安装偏心1mm，会使测得的拉伸强度偏低约10%；若撕裂试验中切口歪斜0.5mm，会使撕裂强度偏高约15%。因此，试验人员需经过专业培训，严格按照标准操作流程进行试验。