实验六 纸和纸板抗张强度测试

一、实验目的

1．加深对纸张抗张强度概念及其物理意义的理解。

2．掌握纸张抗张强度测定原理和方法。

二、实验材料及实验设备

材料：牛皮纸、胶版纸、铜版纸、箱板纸等各种纸张和纸板。

设备：PN-TT300电脑抗张试验机。

三、实验原理

抗张强度是指单位宽度的纸或纸板在断裂前所能承受的最大张力（kN/m），衡量试样抵抗外力拉伸的能力。

裂断长是指宽度一致的试样由于本身质量作用下降，试样断裂时所需要的长度。由抗张强度和恒湿后的试样定量计算出来的。

式中：FP——试样的绝对抗张力，N；

Fp/B——试样的抗张强度，kN/m；

B——试样宽度，m；

W——试样定量，g/m2。

伸长率是纸或纸板因承受张力而变形伸长，当试样裂断时伸长达到极限时伸长的长度与试样原长度的百分比值。二者与纸或纸板的耐折度、耐破度、戳穿强度等性能指标有密切的联系。

式中：L0——试样测试前的长度，mm；

L——试样断裂时的长度，mm。

抗张能量吸收（通称T.E.A）指将单位面积的纸或纸板拉伸至断裂时所做的总功（J/m2），是一项评价纸张强韧性的重要指标，是以抗张拉力与伸长量所做的功表示纸张的动态强度，又称破裂功。

PN-TT300型电脑抗张试验机（图1-6）使用恒定速率拉伸试样，可测定试样的抗张强度、伸长率和抗张能量吸收值等。

四、实验步骤

1．开机

（1）打开仪器电源开关，仪器“嘀”一声提示音后，进入欢迎窗口，如图a所示。

（2）若干秒后，仪器自动进入预检界面（图b），动夹头以回速开始向下运行，检测到下限位后向上运行到起始位置。当动夹头在下行过程中未检测到限位开关，仪器将蜂鸣报警。当出现报警情况后关闭电源，重新开机（多次）即可解决此故障。数秒后将自动进入预工作窗口，如图c。

2．功能键介绍

（1）设置：按“设置”键进入参数设置界面。（以剥离长度设置为例，图d、图e）。按“1”键：进入剥离长度设置，此时需要光标在要修改的数字右下方闪烁，可按数字键输入需要的数据，按“删除”键可删除误输入的数据。最后按“确定”键，其他设置雷同。

（2）间距：按“间距”键进入夹头间距设置界面（图f）。

（3）速度：按“速度”键进入速度设置界面，可设置两个速度，拉速（测试速度）和回速（返回速度）（图g）。

（4）定量：按“定量”键进入定量设置界面（图h）。

（5）检定：按“检定”键检测力值、位移、速度是否准确。

（6）查询：当有检测数据时，按此键浏览已经测试的数据，按∨或∧键翻看数据，按ESC退出。

（7）曲线：曲线坐标设置或查询时显示在图像和数据中切换。为达到满屏显示效果，可将F(y)和L(x)设置成接近试样最大力值和最大变形量（图i）。

（8）模式：按此键可在抗张模式和剥离模式间切换。

（9）统计：测试一批数据后，按此键进行统计，显示平均值、最大值、最小值、标准偏差、变异系数等统计结果。

（10）打印：测试完毕，待夹头返回初始位置后，按此键可打印本次测试结果，在浏览已测数据时，按此键可打印当前的测试结果。

（11）Fn：功能键，提供一些辅助功能。

（12）清零：力值手动调零，在空闲模式时如果有力值显示，按此键可将力值清零。

（13）删除：在设置数据时用于删除误输入的数据，在浏览测试结果时用于删除无效的数据。

（14）ESC：用于取消设置或退出显示界面。

（15）∨、∧：空闲状态用于控制动夹头上下行；在浏览数据时用于上翻页功能。

（16）确定：确认当前操作。

3．开始测量

按“测试”键，动夹头上拉，系统实时显示各参数值，并动态画出拉伸曲线图，测试时可按动“停止”键中断本次测试。当试样拉断后，仪器发出一长声，动夹头复位，窗口显示值即为最终值，显示延时后进入下一次预工作窗口，测量次数加1。

4．打印

（1）单次测量打印：在显示最终测量值后，按“打印”键可打印当次数据；也可在查询界面按“打印”键打印当前数据。

（2）统计打印：按统计键显示统计打印值后，再按打印键，即可打印本批测试统计结果。

五、分析与讨论

1．如何理解抗张强度、裂断长、伸长率及抗张能量吸收的物理意义？

2．纸张的方向性如何影响纸张抗张强度、伸长率及抗张能量吸收？