纸质包装材料检测的强度和耐破度测试方法

纸质包装材料因环保、可降解等特性，广泛应用于食品、医药、物流等领域，其强度与耐破度直接决定包装的防护性能——抗张强度影响包装的承重能力，撕裂强度关系到包装的抗撕裂性，耐折强度决定折叠包装的使用寿命，耐破度则是应对运输中冲击的关键指标。准确检测这些性能，需遵循严格的测试方法与标准，本文将从抗张、撕裂、耐折强度及耐破度入手，详细拆解各指标的测试流程、操作细节与影响因素，为纸质包装材料的质量控制提供专业参考。

抗张强度测试的原理与设备选择

抗张强度是纸质材料在拉力作用下断裂时的最大拉力与试样宽度的比值，反映纸张抵抗拉伸破坏的能力，是评估包装纸承重性能的核心指标。其测试原理基于静拉伸试验：通过拉力试验机对试样施加恒定速度的拉力，记录断裂时的最大力值，再结合试样宽度计算抗张强度。

测试需遵循的标准主要有GB/T 12914《纸和纸板抗张强度的测定 恒速拉伸法》与ISO 1924-2《纸和纸板 抗张性能 第2部分：恒速拉伸法》。设备选择上，拉力试验机需具备恒定拉伸速度（10mm/min或20mm/min，依样品厚度调整）、准确的力值测量范围（如瓦楞纸需选10kN以上量程），以及自动记录力-位移曲线的功能。

部分高端设备配备恒温恒湿控制箱，可直接在标准环境中测试，避免试样转移过程中的湿度变化。选择设备时需注意力值误差不超过1%，拉伸速度误差不超过5%，确保测试结果的准确性。

抗张强度测试的样品制备与预处理要求

样品制备是抗张强度测试的基础，直接影响结果的准确性。首先是取样方向：需分别取纵向（MD，纸张生产方向）与横向（CD，垂直生产方向）试样——纵向纤维排列更紧密，抗张强度通常为横向的1.5-2倍，两者均需测试以全面评估材料性能。

试样尺寸按GB/T 12914规定：宽度15mm（误差±0.1mm），长度250mm（夹具间距离需≥100mm）。取样时需用专用裁样器或锋利裁纸刀，确保边缘平整无毛刺——若边缘有撕裂，会导致应力集中，测试结果偏低。

预处理需遵循GB/T 10739《纸、纸板和纸浆 试样处理和试验的标准大气条件》：试样在温度23℃±1℃、相对湿度50%±2%的环境中平衡至少4小时，直到质量变化≤0.1%。平衡时试样需平铺，避免重叠，确保与环境充分接触。预处理后的试样需立即测试，若暴露在非标准环境超过10分钟，需重新平衡。

抗张强度测试的操作步骤与结果计算

测试前需校准设备：用标准砝码检查拉力试验机的力值准确性，确保误差≤1%；调整夹具间距至100mm。装样时，将试样垂直夹入上下夹具，确保无歪斜、褶皱，夹具夹紧力适中——过紧会压碎试样，过松会导致滑动。

设定测试参数：薄纸（如拷贝纸）选10mm/min拉伸速度，厚纸板（如瓦楞纸）选20mm/min。启动设备后，试验机匀速拉伸试样至断裂，系统自动记录最大拉力值（F，单位N）。

抗张强度（T）计算公式为：T = F / W（W为试样宽度，单位m，如15mm=0.015m）。例如，某试样最大拉力150N，宽度15mm，则抗张强度为150 / 0.015 = 10000 N/m（10 kN/m）。结果需取至少5个试样的平均值，保留两位有效数字，并分别记录纵向与横向结果。

需注意：若试样在夹具内或边缘1/3区域外断裂，结果无效——前者因夹具问题，后者因边缘应力集中，需重新测试。

撕裂强度测试的标准方法与切口控制

撕裂强度是纸张抵抗撕裂破坏的能力，常用埃莱门多夫法（GB/T 455《纸和纸板撕裂度的测定 埃莱门多夫法》），原理是利用摆锤动能撕裂预先切口的试样，通过摆锤消耗的能量计算撕裂强度。

试样尺寸为100mm×63mm（纵向与横向各取至少5个），需在长边中间切20mm长的切口——横向试样切口沿纵向，纵向试样切口沿横向。切口需用专用切口器制备，确保深度准确、垂直，若切口偏斜超过1mm或深度不足，会导致撕裂路径偏离，结果偏差。

预处理遵循GB/T 10739要求，装样时将试样夹入撕裂仪夹具，切口位于夹具中间。释放摆锤后，设备记录撕裂力值（F，单位N）。撕裂强度（S）计算公式为：S = F / d（d为试样厚度，单位m）。例如，撕裂力5N，厚度0.1mm（0.0001m），则撕裂强度为5 / 0.0001 = 50000 N/m（50 kN/m）。

撕裂强度测试的设备校准与结果验证

设备校准需关注两点：一是摆锤力矩，用标准砝码挂在力臂上测量摆动角度，确保力矩误差≤2%——摆锤力矩偏差会直接影响撕裂力读数；二是夹具夹紧力，需均匀一致，若夹具松动，试样滑动会导致结果偏低；若过紧，压碎试样边缘会影响撕裂路径。

结果验证可使用标准样品：测试已知撕裂强度的参考纸，若结果与标准值偏差＞5%，需重新校准设备。同一批次试样的变异系数（CV）需≤10%——若CV过大，说明样品均匀性差或测试过程有误（如切口不规范），需排查原因。

结果需取平均值，保留两位有效数字。例如，5个横向试样撕裂强度分别为45、48、46、47、49 kN/m，平均值为47 kN/m。

耐折强度测试的折角设定与循环计数方法

耐折强度是纸张在反复折叠下抵抗断裂的能力，常用MIT耐折度仪测试（GB/T 2679.5《纸和纸板 耐折度的测定 MIT法》），原理是将试样固定在夹头，以135°折角、恒定折力反复折叠，记录断裂时的折叠次数。

试样尺寸为15mm×140mm（纵向与横向各取至少5个），预处理遵循GB/T 10739要求。测试前需设定折角：调整夹头确保折角为135°±2°——折角偏小会增加耐折次数，偏大则减少。折力选择依试样厚度：厚度≤0.1mm用0.5N，0.1-0.2mm用1.0N，＞0.2mm用2.0N，需用厚度仪准确测量。

装样时将试样夹入夹头，确保长边与折痕垂直。启动仪器后，夹头反复折叠试样至断裂，仪器自动记录折叠次数。若试样在夹头内断裂，结果无效——因夹头处应力集中，不能反映材料真实耐折性。

耐折强度测试的样品湿度控制要点

湿度是影响耐折强度的核心因素：纸张湿度增加，纤维柔韧性提高，耐折次数增加；湿度降低，纤维变脆，耐折次数减少。例如，牛皮纸在相对湿度60%时的耐折次数，可能是30%湿度时的2-3倍。

预处理需严格遵循GB/T 10739的环境：温度23℃±1℃，相对湿度50%±2%，平衡时间≥4小时。平衡时试样需平铺，避免重叠，确保每个试样充分接触环境。测试环境需与预处理环境一致——若测试室温度高2℃或湿度高5%，需重新平衡试样。

操作中需避免手直接触摸试样：手上汗液会增加试样局部湿度，导致结果波动。若样品来自冷藏环境，需先在室温放置1小时，再进行预处理，防止表面结露。

耐破度测试的压力传递原理与橡胶膜选择

耐破度是纸质材料在均匀加压下的抗破裂能力，测试遵循GB/T 454《纸和纸板耐破度的测定》，原理是用橡胶膜夹紧试样，通过液压向橡胶膜施压，橡胶膜膨胀压迫试样至破裂，记录最大压力值（单位kPa）。

橡胶膜是压力传递的核心部件，需满足：厚度1.5mm±0.1mm，肖氏硬度45°±5°，弹性良好，表面光滑无裂纹——橡胶膜老化（变硬、开裂）会导致压力传递不均，结果偏高或偏低。橡胶膜需定期检查：每测试1000个试样后，若表面有划痕或弹性下降，需更换。

设备压力系统需校准：确保压力传递误差≤1%——压力不准确会直接导致耐破度结果偏差。例如，压力系统偏高10%，测试结果会虚高10%，影响质量判断。

耐破度测试的样品装夹与加压速度控制

试样尺寸为100mm×100mm，需从样品不同部位取样（避开边缘、折痕），确保代表性。预处理遵循GB/T 10739要求，平衡后立即测试。

装样时，将试样放在下夹具上，覆盖橡胶膜，合上上夹具夹紧——夹紧力需符合GB/T 454规定（100N±10N）。夹紧力不足，试样滑动会导致破裂位置偏移，结果偏低；夹紧力过大，压碎试样边缘会导致结果偏高。大多数仪器采用弹簧或气动夹紧，需定期检查夹紧力。

加压速度需控制在170mL/min±15mL/min（液压法）：速度过快，试样来不及变形，结果偏高；速度过慢，试样逐渐拉伸，结果偏低。测试时需保持速度稳定，直到试样破裂，记录最大压力值。

耐破度测试的结果修正与误差分析

结果修正需考虑橡胶膜厚度与温度：若橡胶膜厚度超过1.5mm±0.1mm，需按标准公式修正（厚度每增加0.1mm，结果减1kPa）；若测试温度与预处理温度差异＞2℃，需按温度系数修正（温度每升1℃，耐破度降约0.5%）。

常见误差来源：①试样制备不规范（边缘不整、尺寸不符）——导致破裂位置异常；②设备未校准（压力、夹紧力）——结果偏差；③橡胶膜老化——压力传递不均；④环境温湿度不稳定——湿度影响耐破性。

耐破度结果取至少5个试样的平均值，保留两位有效数字。例如，5个试样结果为120、125、118、122、121 kPa，平均值为121 kPa，保留两位有效数字为120 kPa。