纸张耐溶剂性检测的抗张强度变化测定标准流程说明分析

纸张耐溶剂性是包装、印刷、食品及工业领域中评估纸张适用性的关键指标，直接关系到纸张在接触溶剂（如油墨、胶粘剂、食品汁液）时的结构稳定性。抗张强度变化测定作为耐溶剂性的核心检测方法，通过对比纸张经溶剂处理前后的抗张强度差异，量化其耐溶剂能力。本文基于GB/T 17462、GB/T 12914等国家标准，详细解析该测定的标准流程，涵盖样品准备、溶剂处理、仪器操作、数据处理等关键环节，为行业提供规范化的实操指南。

样品准备：规范取样与环境平衡

样品制备是保证检测结果准确性的基础，需严格遵循GB/T 450《纸和纸板 试样的采取及试样纵横向、正反面的测定》标准。首先，从整批纸张中选取样品时，需覆盖不同部位——如对于卷筒纸，需从外层、中层和内层各取1米长的纸卷；对于平板纸，需从每包的上、中、下三层各取5张。选取的样品需无褶皱、无破损、无油墨或胶粘剂残留，确保代表性。

接下来裁剪纸条试样，通常采用旋转式裁纸刀或专用裁切机，避免使用普通剪刀（易导致毛边）。试样尺寸需符合检测标准的要求——例如GB/T 12914《纸和纸板 抗张强度的测定 恒速拉伸法》规定，抗张强度测试的试样宽度为15mm或25mm，长度为150mm（对应100mm的夹持距离）。裁切时需标记试样的纵横向（纸张的纵向为造纸机运行方向，抗张强度更高），确保所有试样的测试方向一致。

试样的边缘处理需注意：若裁切后的纸条边缘有毛边，需用细砂纸轻轻打磨，或用刀片修整，避免测试时毛边先断裂导致力值偏低。但修整过程中不可改变试样的宽度，需用游标卡尺测量边缘修整后的宽度，误差≤0.1mm。

环境平衡环节需严格控制：将修整好的试样平铺在干燥的玻璃板上（避免堆叠，防止水分分布不均），放入标准环境实验室（23±1℃、50±2%RH）。平衡时间需根据纸张的厚度调整——薄纸（如拷贝纸，厚度≤0.08mm）需平衡4小时，厚纸（如瓦楞原纸，厚度≥0.2mm）需平衡6小时以上。平衡期间需定期检查试样，若发现试样卷曲，需用重物轻压平整，但不可施加过大压力。

平衡完成后，需用镊子取放试样，避免手直接接触——手上的汗液含有盐分和水分，会导致试样局部受潮，影响抗张强度。若必须用手接触，需戴无粉乳胶手套，且手套需提前在标准环境中平衡30分钟。

溶剂选择：匹配应用场景与标准要求

溶剂的选择需兼顾“模拟实际使用环境”与“符合标准规定”两大原则。例如，食品包装纸用于包装含酒精的饮料时，需选择乙醇（体积分数95%）作为测试溶剂，模拟酒精对纸张的浸泡；印刷用纸用于柔性版印刷时，需选择异丙醇（模拟印刷油墨中的溶剂）；工业滤纸用于过滤油漆时，需选择二甲苯（油漆的常用溶剂）。

若客户有特殊要求（如指定某种溶剂），需确认溶剂的安全性——例如，苯类溶剂（如苯）具有致癌性，需在通风橱中操作，且避免长时间接触。若溶剂为易燃液体（如乙醇、丙酮），需远离火源，测试区域需配备灭火器。

溶剂的纯度需符合分析纯（AR）等级，若使用化学纯（CP）等级的溶剂，需提前进行蒸馏提纯，去除其中的水分和杂质。例如，乙醇中的水分会导致纸张吸水膨胀，干扰耐溶剂性的测定，因此需使用无水乙醇（水分含量≤0.5%）。

溶剂的温度控制需精确：若标准要求“室温浸渍”，需将溶剂置于标准环境中平衡2小时，确保溶剂温度与环境温度一致（23±1℃）；若标准要求“高温浸渍”（如50℃），需将溶剂倒入恒温水浴锅中，用温度计实时监测温度，待温度稳定后再进行浸渍操作。

溶剂的用量需足够：浸渍时，溶剂的体积需至少为试样体积的10倍，确保试样完全浸没，且溶剂浓度不会因试样的吸附而显著降低。例如，5个150mm×15mm×0.1mm的试样，总体积约为11.25cm³，溶剂用量需≥112.5cm³（即112.5mL）。

测试前准备：仪器校准与参数设定

抗张强度试验机的校准需定期进行（通常每月1次），校准项目包括力值、拉伸速度和夹持距离。力值校准使用标准测力仪：将测力仪安装在上下夹具之间，启动试验机，施加5N、10N、20N、50N、100N的力，记录仪器的示值与测力仪的标准值，误差需≤±1%。若误差超过范围，需调整力值传感器的增益参数，重新校准。

拉伸速度校准使用光电编码器或激光位移传感器：设定拉伸速度为100mm/min，启动试验机，记录1分钟内的拉伸距离，若实际距离为95-105mm，符合要求；若超出范围，需调整电机的转速参数。例如，若实际拉伸距离为108mm，需将转速降低8%，重新测试。

夹持距离的校准使用钢直尺：将钢直尺放在上下夹具之间，闭合夹具，测量两夹具之间的距离，误差需≤0.5mm。若夹持距离设定为100mm，实际测量为99.2mm，需调整夹具的位置，直至符合要求。

仪器的预热需注意：若试验机长时间未使用（超过24小时），需提前开机预热30分钟，使仪器的电子元件达到稳定工作状态。预热期间需运行一次空拉伸（不装试样），检查仪器的运行声音是否正常，有无卡顿现象。

测试工具的准备：需提前准备游标卡尺（精度0.02mm，用于测量试样宽度）、秒表（精度0.1秒，用于控制浸渍时间）、定性滤纸（快速滤纸，用于吸去多余溶剂）、镊子（不锈钢材质，用于取放试样）等工具，所有工具需在标准环境中平衡30分钟，避免工具温度与试样温度差异过大。

耐溶剂处理：浸渍法的规范操作

浸渍法是最常用的耐溶剂处理方法，操作步骤需严格按标准执行。首先，将平衡后的试样按纵横向分类，同一组试样需为同一方向（纵向或横向），避免方向差异导致的强度波动。

将选定的溶剂倒入玻璃容器中（容器需干净、无残留），溶剂深度需≥20mm（确保试样完全浸没）。用镊子夹住试样的一端（距离端部10mm处），将试样缓慢浸入溶剂中，确保试样平整，无折叠或卷曲。浸渍时间需用秒表精确控制——例如GB/T 17462规定为30±2秒，从试样完全浸没的瞬间开始计时。

浸渍结束后，立即将试样从溶剂中取出，保持试样垂直状态（避免溶剂在试样上流动导致局部浓度过高），用定性滤纸轻轻吸去试样表面的多余溶剂。吸溶剂时需注意：滤纸需覆盖试样的整个表面，但不可施加压力，只需轻轻接触，吸去表面的液滴即可。

吸完溶剂后，将试样平铺在干燥的滤纸上（避免堆叠），放入标准环境中晾干。晾干时间需根据溶剂的挥发性调整：乙醇（挥发性强）需晾干30分钟，矿物油（挥发性弱）需晾干2小时。晾干期间需避免试样接触空气流动（如风扇直吹），防止溶剂挥发过快导致试样收缩不均。

平行试样的制备需注意：每个样品需制备10个试样（5个空白，5个处理），确保数据的统计显著性。若处理后的试样出现卷曲，需用重物（如玻璃片）轻压平整，但不可施加过大压力，避免改变试样的结构。

溶剂的回收需注意：使用后的溶剂需倒入专用回收瓶中，不可直接倒入下水道。例如，乙醇可用于实验室清洁，丙酮需交由专业机构处理，避免环境污染。

抗张强度测试：恒速拉伸的实操要点

测试前需检查仪器的状态：打开试验机的电源，启动软件，检查力值传感器的零点——若零点漂移超过0.1N，需进行零点校准（按仪器说明书操作）。零点校准完成后，运行一次空拉伸，确保仪器的运动部件无卡顿。

安装空白试样：用镊子取一个空白试样，将其一端放入下夹具中，调整试样的位置，使试样的纵轴与夹具的中心线重合（可通过仪器上的定位线辅助）。闭合下夹具，然后将试样的另一端放入上夹具中，同样调整位置，闭合上夹具。夹具的夹持力需调整至“刚好不打滑”——若夹持力过小，试样会在拉伸时打滑，导致力值偏低；若夹持力过大，会压碎试样边缘，导致断裂位置异常。

启动拉伸程序：点击软件中的“开始”按钮，试验机按设定的速度（100mm/min）拉伸试样。拉伸过程中需观察试样的变形情况：若试样出现单侧拉伸（即一边先伸长），说明试样安装歪斜，需立即停止测试，重新安装。

记录数据：试样断裂后，软件会自动记录断裂力值（N）和断裂伸长率（%）。需检查断裂位置：若断裂位置在夹具间的中间1/3区域（即距离上下夹具各33-67mm处），数据有效；若断裂位置在边缘1/3区域（距离夹具≤33mm），数据无效，需重新测试。

测试处理后的试样：以相同方法测试溶剂处理后的试样。测试过程中需注意：若处理后的试样强度明显下降（如断裂力值仅为空白的50%），需降低拉伸速度至50mm/min（部分标准允许），避免试样瞬间断裂导致数据不准确。

仪器的清洁：每测试20个试样后，需用干净的布擦拭夹具的夹持面，去除残留的纸屑或溶剂。若夹持面有磨损（如出现划痕），需更换夹具，避免夹持力不均。

数据处理：变化率计算与结果判定

首先整理原始数据：将空白试样和处理后试样的有效数据分别列成表格，去除无效数据（如断裂位置异常、力值明显偏离平均值的数据）。例如，5个空白试样的力值为15.2N、14.8N、15.5N、14.5N、15.0N，其中14.5N的断裂位置在夹具边缘，需去除，剩余4个数据的平均值为(15.2+14.8+15.5+15.0)/4=15.125N。

计算抗张强度：抗张强度（单位：kN/m）的计算公式为T = F / (b × 10^-3)，其中F为断裂力值（N），b为试样宽度（mm）。例如，试样宽度为15mm，断裂力值为15N，则抗张强度T=15/(15×10^-3)=1000kN/m。

计算抗张强度变化率：ΔT = [(T1-T0) / T0] × 100%，其中T0为空白试样的抗张强度平均值，T1为处理后试样的抗张强度平均值。例如，T0=1000kN/m，T1=800kN/m，则ΔT=(800-1000)/1000×100%=-20%，说明纸张经溶剂处理后抗张强度下降了20%。

数据的统计分析：需计算平行试样的标准差（S）和变异系数（CV），CV=S/T×100%。例如，空白试样的标准差为0.3kN/m，平均值为1000kN/m，则CV=0.3/1000×100%=0.03%，符合要求（CV≤5%）。若CV超过5%，需检查试样制备或测试过程中的误差，重新测试。

结果的表示：抗张强度变化率需保留两位有效数字（如-20%、+15%），若变化率为正值，需注明“强度上升”，若为负值，注明“强度下降”。同时需记录测试条件（如溶剂种类、浸渍时间、标准环境），便于结果的追溯。

结果的判定：根据产品标准中的要求判定是否合格。例如，GB/T 17462规定，食品包装纸的抗张强度变化率绝对值需≤30%，若测试结果为-20%，则判定为合格；若为-35%，则判定为不合格。

误差控制：常见问题的规避策略

试样制备误差的控制：裁切试样时，需使用专用的裁纸机（如德国PDA裁纸机），其裁切精度可达±0.05mm，远高于手工裁切。若使用手工裁切，需用直尺固定试样，确保裁切方向笔直。

此外，试样的纵横向判定需准确——可通过撕裂法判定：纸张纵向的撕裂度高于横向，撕裂后的边缘更整齐。

溶剂处理误差的控制：浸渍时间的控制需使用电子秒表（精度0.01秒），避免使用机械秒表（误差较大）。浸渍时，需将试样完全浸没，若试样漂浮在溶剂表面，需用玻璃棒轻轻按压，使其下沉，但不可破坏试样的结构。

仪器误差的控制：试验机的力值传感器需每年送计量院校准一次，获取校准证书。若仪器出现故障（如拉伸速度不稳定），需立即停止使用，联系厂家维修，不可自行拆卸。

此外，夹具的夹持面需定期更换（每测试1000个试样后），避免磨损导致夹持力下降。

环境误差的控制：标准环境实验室需配备恒温恒湿机组，机组的精度需达到±0.5℃（温度）和±1%RH（湿度）。实验室的门窗需关闭，避免外界空气流入。若实验室无法达到标准环境，需使用小型恒温恒湿箱（如日本ESPEC恒温恒湿箱），将试样和仪器放入箱中测试。

人员操作误差的控制：测试人员需经过培训，熟悉标准流程和仪器操作。例如，取放试样时需用镊子，不可用手；调整夹具时需轻缓，不可用力过猛。

此外，测试人员需定期进行技能考核，确保操作的一致性。

数据记录误差的控制：测试数据需实时录入电脑，避免手写记录（易出错）。录入时需核对仪器的示值与软件中的数据，确保一致。若发现数据异常（如某试样的力值是平均值的2倍），需立即复查试样和测试过程，找出原因。