2021年2月22日 星期一

使用質地分析儀進行紙張和紙板測試–Part 1

包裝盒和印刷紙的可靠性測試

堅固、輕便又便宜的瓦楞紙是世界各地廣泛使用的可回收包裝材料。

瓦楞紙內部由夾在襯板之間的波浪介質組成,包含單層或多層的紙板,通常可將其製成紙箱。不管出於增強或絕緣為目的,大多數製造商都會對其產品以及製造紙板的材料進行廣泛的測試。許多箱子會根據客戶需求進行製造,這些測試的目的是提高紙版強度,同時最大程度地降低元件材料和重量帶來的成本。

與傳統的壓碎試驗設備不同,傳統的壓碎試驗設備只記錄試驗過程中的最大力,SMS質地分析儀可以完整的記錄分析圖形並同步記錄測試過程視頻,並將其與圖形聯繫起來。結合了精密的滾珠螺杆、堅固的設計和高精度的稱重感測器,可進行可重複的可靠性測試。此外,還可以在一台儀器上對不同的紙張、紙板和箱子進行擠壓、拉伸、刺穿和彎曲等測試。本文將詳細概述。

製造商執行一組測試取決於成品中所需的特性。設計為可彼此堆疊的壓縮箱必須滿足一些基本條件:

1. 平整的外觀。

2. 高抗壓強度,以便在運輸和儲存過程中堆滿集裝箱。

3. 足夠堅固以保護內容

4. 在滿足客戶需求的環境條件下足夠長的時間內保持其保護性能。

除了外觀之外,上述其餘特性可採用模擬或基本方法進行測試並量化。下列提供可用於為每種類型箱子和儲存條件試驗的方法。

箱子壓碎測試

示例標準:BS ISO 12048

大多數箱子設計用於壓縮狀態,並且必須能承受堆放在其他箱子下面而不會掉落或塌陷。箱子壓縮測試可以直接用於測試箱是否容易損壞。在該測試中,使用大的壓縮板在箱子上施加力,直到它變形為止。箱子的棱角通常是箱子抗壓強度的控制因素,確保棱角的可靠是保證箱體良好堆疊強度的最佳途徑。 

測試將有助於檢測不良的粘合劑滲透性拼接產品的粘合性和低粘合強度的紙板。在壓測試期間,箱子在壓盤下承受的載荷不斷增加,直到箱子產生變形。可以對包裝箱進行空壓測試,也可以將其裝滿預期的物品,稱為原位測試。當箱子中裝有其他箱子或堅固的物品時,抗壓強度會提高。

另外,為了模擬真實的環境條件,通常要對製成的箱子進行撞擊、振動和劇烈震盪測試。

 

箱子蠕變測試

示例標準:ASTM D7030

由於通常將箱子相互堆疊放置一段時間,因此底部包裝會不斷承受恒定的壓縮負荷。因此也可以蠕變測試。在這測試中,質地分析儀的壓縮板會對空容器施加靜載荷形變量與時間的資料用於預測箱的抗壓時間。

平面壓碎測試

示例標準:TAPPI T809

凹槽結構的剛性對於瓦楞紙至關重要,儘管不一定能夠從外部可見但瓦楞紙結構損壞會削弱成品箱的強度。抗壓強度是衡量凹槽結構在瓦楞紙機和其他轉換設備上的抗變形能力,並將預測出凹槽在加工過程中是否會被損壞。較低的壓縮力值會影響樣品的抗彎曲剛度,反應出包裝的性能無法達到預期。

該測試可以在任意平面上進行,測試過程中使用壓板垂直於紙板表面施加力。該測試可適用於完整的瓦楞紙板或特殊的瓦楞介質,將瓦楞紙製作成組合板之前對其進行測試。

 

徑向強度環壓碎和徑向壓碎

瓦楞紙產品在其使用壽命中會承受多種變化的應力,主要是在搬運、儲存或運輸時的破碎力。因此,瞭解產品的徑向抗壓強度有助於優化製造工藝。這種斷裂強度通常被認為是控制箱子強度的最重要因素。

另外,徑向抗壓強度是用於確定紙板製成的成品箱的動態抗壓強度的主要參數,紙板的徑向抗壓強度以及抗彎剛度與垂直凹槽製成的紙板的抗壓強度有關。

測試組合板徑向強度的主要方法有兩種:環壓碎測試(也可單獨用於其組件)和徑向壓碎測試(僅用於整塊板)。

 

環壓碎測試

示例標準:TAPPI T822

在此測試中,將樣品以環形形式保存在專用樣品架中,並通過壓板在質地分析儀的測試平臺上進行壓縮。測試以恒定速度進行,直到樣品被壓破裂。

由於可以通過增加襯板和介質的環壓強度來估算板的橫向壓縮強度,因此該測試對製造商的研發過程特別有用。可以通過這種方式測試潛在的襯板和中型材料,並分類以估計不同材料組合的徑向強度。

徑向壓碎測試

示例標準:TAPPI T811

瓦楞紙板的徑向抗壓強度也可以使用一種專門的測試,徑向抗壓測試進行測量。該測試對於快速評估成品中不同材料組合的強度特別有用,並且可以幫助包裝製造商使用馬基公式預測性能。(馬基公式用於估計箱子的抗壓強度,它需要輸入徑向壓碎測試值、卡尺測量的組合板寬度和成品的尺寸。)

徑向壓碎測試通常在一塊2“ x2”的木板上進行瓦楞紙板。它可以固定在較低的拉力夾中,也可以固定在導向塊之間。

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