一、短距压缩简介
纸和纸板的短距压缩强度是20世纪70年代开发出来的测试方法,试样的自由矩仅有0.7mm,试样受压后完全为塑性变形,因此可真实反映边压强度。SCT是一种操作简单、方便、快捷,被认为是一种最可靠的方法。国外常使用SCT表示短距压缩强度。由于箱纸板的短距压缩强度随着定量的加大而增加,为了消除定量的影响,便于不同定量(克重)箱纸板的比较,标准中规定的是短距压缩指数。短距压缩指数就是短距压缩强度除以定量,以(N·m)/g表示。
短距压缩强度的测定按照GB/T2679.10-1993《纸和纸板短距压缩强度的测定法》进行。该标准等效采用ISO9895:1989《纸和纸板短距压缩强度的测定法》,适用于制造纸箱和纸盒的纸和纸板,也适用于纸浆试验制备的纸页。
二、参考方法标准
GB/T 2679.10、ISO 9895、TAPPI T826
三、检测原理
一条 15m 宽的试样夹在两个相距 0.7mm 的夹具间压缩,直至破坏,测出最大压缩力,并计算出短距压缩强度。
图1 检测原理示意图
四、检测设备
压缩强度试验仪由机械传动、硬件电路、传感器、显示屏、测量控制及WiFi联网模块等部件组成。短距压缩强度测定仪(以PN-SCTF智能机型为例)外形结构如图2所示,测试夹具示意图如图3所示。
1-打印机 2-测试夹具 3-显示屏 4-急停按钮 5-调压阀
图2 PN-SCTF 短距压缩强度测定仪
C—夹具移动的相对方向;S—固定夹片;M—移动夹片;T—试样
图3 短距压缩试验仪夹具
五、测试过程
1. 试样采取和处理
试样采取按GB/T 450进行,处理按GB/T 10739进行。
试样片的制备应在与温湿度处理相同的标准大气条件下进行,从无损伤的纸样上切取75mm 长,15±0.1mm 宽的纸条,纸条的长边与纸的纵向平行时,测出的为纵向压缩强度,纸条的长边与纸的横向平行时则为横向压缩强度。切取足够的试样片,应使每个方向测 10 条。但对匀度不好的纸和纸板,当测 10 条的变异系数大于 10%时,则应测定 20 条。
2. 选择夹持力
按规定要求选择夹持力,夹持力为2300±500N,默认选用0.25MPa的表压。
表1表压与夹持力对应关系
序号 | 表压(MPa) | 试样夹持力(N) |
1 | 0.10 | 900 |
2 | 0.15 | 1350 |
3 | 0.20 | 1800 |
4 | 0.25 | 2250 |
5 | 0.30 | 2700 |
3. 测试
将试样放置在测试夹具,按“测试”键启动测试,以(3±1)mm/min的速度对试样进行挤压,直至破坏试样即停止,然后返回到起始位置。测试结束,屏幕显示测试结果。
图4 测试夹具示意图
4. 计算
Ø 压缩强度
按式(1)计算压缩强度:
式中:X — 压缩强度,单位为千牛每米(kN/m);
F — 最大压缩力,单位为牛顿(N);
15 — 试样的宽度,单位为毫米(mm)。
Ø 短距压缩指数
按式(2)计算压缩指数:
式中:Y — 短距压缩指数,N·m/g; G — 试样的定量,g/m2。
六、SCT与RCT的比较
短距压缩SCT和环压强度RCT是我行业中使用最广泛的原纸抗压强度检测指标,这两种强度方法检测原理不同。环压强度RCT比SCT早几十年,该方法存在压缩时试样弯曲变形、受压边缘破损及弯成环形产生应力等问题,而且RCT试样伸出试样座的高度即自由矩高达6.35mm,在试样受压过程中处于假弹性变形范围内,反应边压强度的可靠性差些。
研究表明,相同定量的瓦楞原纸,随着紧度的增加,横向SCT和横向RCT强度变形趋势不同。横向SCT,随着紧度的增加,横向强度指数增加;横向RCT,随着紧度的增加,在紧度范围750~850kg/m3时,横向强度指数达到最大值,紧度再增加,RCT强度 值反而下降,如图5-a所示。而相同瓦楞原纸做成的单瓦楞纸板,其边压强度ECT随着纸张紧度的增加而增大,即实际纸板的ECT同纸张横向SCT的增长趋势相同,如图5-6所示。
图5 SCT、RCT和ECT和紧度的关系
由此可见,SCT短距强度随着紧度的增加线性增加,而RCT环压强度随着定量的增加而增加但非线性,见图6所示。
图6 SCT、RCT和定量的关系
从1980年开始,在世界范围内,短距压缩(SCT)逐渐取代环压强度(RCT)。在美国,有些人只用RCT,另外一些人只用SCT,还有些人两种均用,SCT主要用于低定量,RCT主要用于高定量;在欧洲,SCT独霸天下;在亚洲,几乎只有RCT;在澳大利亚,正在从RCT转向SCT。
七、可能的错误操作及误差来源
7.1 可能的错误操作
7.1.1 开机直接测
本仪器属于电子仪器,测量前要预热30min以上。
7.1.2 取样方向不对
纸条的长边与纸的横向平行,测出的为横向压缩强度;纸条的长边与纸的纵向平行,测出的为纵向压缩强度。一般MD压缩强度大于CD压缩强度。
7.1.3 未使用专用取样器
试样宽度参与短距压缩强度的计算,所以一定要选用专用取样器,保证取样宽度偏差±0.1mm。
7.1.4 试验前未进行温湿度处理
纸制品具有的亲水性的特性,其压缩性能容易受周围环境的温度、湿度的影响。
7.2 主要误差来源
7.2.1 压力测量系统校准不准确
本仪器高精密电子产品,使用一段时间后,因为电子元器件及传感器的性能会发生变化,从而影响测试结果,所以要定期进行校准。
7.2.2 取样的影响
取样的质量直接影响测试结果,取样精度越高,测试数据更准确。
本文2024年3月,发表于《纸箱世界》杂志