纸张抗张强度性能检测方法

纸张抗张强度是衡量纸张抵抗拉伸断裂能力的核心物理性能，直接影响印刷套准、包装承重等实际应用效果。准确的抗张强度检测是纸张生产质量控制、下游用户选材的重要依据，因此需遵循规范的检测方法，确保结果的可靠性与可比性。

纸张抗张强度的基本概念与检测意义

纸张抗张强度是指纸张在恒速拉伸条件下，单位宽度所能承受的最大拉力，计算公式为抗张强度=最大拉力/试样宽度，单位通常为N/m或kN/m（部分标准也用裂断长表示，即纸张自身重量将其拉断时的长度，单位为m）。

该性能直接关联纸张的实际应用场景：包装用瓦楞原纸需承受纸箱搬运中的拉伸力，若抗张强度不足易导致箱型破损；印刷用胶版纸需抵抗印刷机的张力，强度偏低会引发断纸、套准误差；卫生纸等薄纸则需平衡强度与柔软度，避免使用时撕裂。

准确的抗张强度检测是生产端的质量控制核心——造纸厂通过检测调整打浆度、施胶量等工艺参数（如打浆度越高，纤维结合力越强，抗张强度越高）；下游用户则依据检测结果选择适配的纸张，如重型包装需选用抗张强度≥8kN/m的牛皮纸。

需注意的是，纸张具有各向异性（纵向纤维排列更整齐），纵向抗张强度通常高于横向（如针叶木浆纸纵向强度是横向的1.5-2倍），因此检测需区分纵、横两个方向。

检测依据的标准规范

国内纸张抗张强度检测的主要依据是GB/T 12914-2018《纸和纸板 抗张强度的测定 恒速拉伸法》，该标准等同采用ISO 1924-2:2008，适用于所有类型的纸和纸板（定量≥10g/m²）。

标准明确了检测的核心参数：拉伸速度分为20mm/min（适用于定量≤150g/m²的薄纸）和100mm/min（适用于定量>150g/m²的厚纸）；试样宽度为15mm或25mm（优先选用15mm，避免宽试样因厚度不均导致受力不均）；夹持间距为100mm（确保试样有足够的拉伸变形空间）。

此外，GB/T 10739-2019《纸、纸板和纸浆 试样处理和试验的标准大气条件》是试样预处理的强制标准，规定了温度23±1℃、相对湿度50±2%的环境要求，确保试样水分平衡，消除环境因素对结果的干扰。

国际上，美国材料与试验协会（ASTM）的ASTM D828-19标准也常用于抗张强度检测，其原理与ISO标准一致，但部分参数（如拉伸速度）略有差异，需根据客户要求选择对应标准。

试样的制备要求

试样的尺寸需严格遵循标准规定，通常采用长度180mm、宽度15mm或25mm的矩形试样——宽度选择需结合纸张定量，如定量≤150g/m²的纸张可选用15mm宽试样，定量更大的纸张则用25mm宽试样，确保受力均匀。

取样时需考虑纸张的各向异性，应从纸卷或纸页的不同部位（如纵向沿纸机运行方向、横向垂直于运行方向）抽取试样，每个方向至少取20张原纸，再裁剪成规定尺寸，避免单一样品的偶然性。

试样的预处理是关键环节，需按照GB/T 10739-2019要求，将试样置于温度23±1℃、相对湿度50±2%的标准大气中调节至少4小时，直至试样质量变化不超过0.1%——未预处理的试样因水分含量波动，会导致抗张强度结果偏差可达20%以上。

裁剪试样时需使用锋利的刀具（如美工刀或专用切纸机），确保边缘平整无毛刺，避免因边缘应力集中导致试样提前断裂；同时，试样需避免折痕、孔洞或污染，否则应舍弃。

检测仪器的选择与校准

检测需使用恒速拉伸试验机，其核心组成包括：可调节的夹持装置（需具备防滑、均匀施压功能，避免试样打滑或局部压伤）、高精度力值传感器（量程需覆盖试样的预期最大拉力，精度应≤±1%）、恒速驱动系统（确保拉伸速度稳定在标准规定的范围内）。

夹持装置的设计需符合标准要求，如采用平夹头或V型夹头——对于表面光滑的纸张（如铜版纸），可选用带橡胶垫的夹头增加摩擦力；对于粗糙的纸张（如牛皮纸），则用硬金属夹头避免夹痕。

仪器校准需定期进行：力值校准采用标准砝码加载法，将砝码挂在传感器上，验证显示值与砝码质量的偏差；位移校准用标准量块测量拉伸距离，确保恒速拉伸的准确性（如设定20mm/min时，实际速度偏差≤±2%）。

仪器使用前需检查夹持装置的松紧度，若夹头磨损导致打滑，需更换夹垫或调整夹持压力；力值传感器需避免过载，试验前应预估试样的最大拉力，选择合适的量程。

具体检测步骤的操作要点

试验前需确认仪器已校准、试样已预处理，然后开始安装试样：将试样的一端夹入试验机的下夹具，确保试样纵向与拉伸方向一致（横向试样同理），再将另一端夹入上夹具，调整夹持间距至100mm（需用标尺测量，偏差≤0.5mm）。

安装时需避免试样扭曲或褶皱，可用镊子轻轻抚平；夹头需夹紧试样但不压伤——若试样为薄纸，夹持压力应调小（如0.1MPa），防止压穿；厚纸则适当增大压力（如0.3MPa），避免打滑。

参数设置需严格按照标准：选择对应的拉伸速度（薄纸20mm/min、厚纸100mm/min），输入试样宽度（如15mm需转换为0.015m），启动试验机的“恒速拉伸”模式。

试验过程中需观察试样的受力状态：若试样断裂在夹持端10mm范围内，说明夹头压力不当或试样安装歪斜，该结果需舍弃；若断裂位置在试样中间（距夹头10-90mm），则结果有效。

每个方向需测试至少10个有效试样（舍弃无效结果后需补测），记录每个试样的最大拉力值（仪器自动保存，精度需保留至0.1N）。

抗张强度的结果计算与表示

抗张强度的计算公式为：σ = F / W，其中σ为抗张强度（N/m），F为试样断裂时的最大拉力（N），W为试样的实际宽度（m）——需注意，若试样宽度因裁剪误差偏离标准值（如15mm变为14.8mm），需用实际测量值计算，避免误差。

部分标准（如GB/T 12914-2018）也允许用裂断长表示，计算公式为：L = (σ × 1000) / (ρ × g)，其中L为裂断长（m），ρ为纸张定量（g/m²，需提前按GB/T 451.2-2002测定），g为重力加速度（9.81m/s²）。

结果计算需取有效试样的算术平均值，保留三位有效数字（如测得10个试样的平均值为5678N/m，应表示为5.68×10³N/m或5.68kN/m）。

报告中需明确标注：试样的方向（纵/横）、拉伸速度、标准大气条件、所依据的标准（如GB/T 12914-2018），确保结果的可比性——例如“纵向上光铜版纸（定量128g/m²）的抗张强度为6.2kN/m（GB/T 12914-2018，拉伸速度20mm/min）”。

影响检测结果的关键因素分析

温湿度是最主要的影响因素：纸张中的纤维含有羟基，易吸收水分——当环境湿度高于标准（如60%），纤维膨化软化，抗张强度可下降15%-30%；湿度低于标准（如40%），纤维变脆，强度也会降低5%-10%，因此预处理环节不可省略。

拉伸速度的影响：速度越快，试样的变形时间越短，纤维来不及滑移，测得的抗张强度越高——如某牛皮纸用20mm/min测试时强度为7.5kN/m，用100mm/min测试时可达8.2kN/m，因此需严格遵循标准速度。

试样尺寸的影响：若试样宽度不足（如15mm变为13mm），单位宽度的拉力会虚高；边缘毛刺则会导致应力集中，使强度偏低——因此裁剪时需用专用切纸机，确保尺寸精度。

夹持方式的影响：夹头打滑会导致力值未完全传递，结果偏低；夹头压伤试样会使断裂提前，结果也偏低——需定期检查夹头的平整度，若有磨损需及时更换。

检测过程中的注意事项

试样需保持清洁，避免手直接接触（手上的油脂会影响试样水分平衡），应使用镊子或手套拿取；试验后需将未使用的试样放回标准大气环境，避免再次吸湿。

仪器使用后需清理夹持装置：用毛刷去除夹头上的纸屑，用酒精棉擦拭夹垫（避免残留胶黏物），防止下次试验时试样打滑。

试验数据需及时记录与备份：包括试样编号、检测日期、温湿度、拉伸速度、每个试样的拉力值，以及无效结果的原因（如断裂位置不当），便于后续追溯与分析。

若检测结果出现异常（如同一批次试样的强度偏差超过5%），需排查原因：如试样是否来自同一纸卷、仪器是否校准、预处理时间是否足够，必要时重新检测。