概述
紙張撕裂度儀，亦稱埃萊門多夫撕裂度儀或愛利門道夫撕裂度儀，是一種基于能量守恒與轉換原理，用于精確測定紙張和紙板撕裂性能的專用檢測設備。撕裂度是指將預先切有切口的紙張或紙板撕至一定長度所需力的平均值，以毫牛（mN）表示，是衡量紙張抵抗撕裂擴展能力的關鍵物理指標。
該儀器采用埃萊門多夫（Elmendorf）法進行測試。測試時，將規(guī)定質量的擺錘提升至規(guī)定高度，使其貯存固定的勢能；釋放擺錘后，其下擺產生的動能作用于試樣，將預切切口撕裂擴展至規(guī)定距離；由控制系統(tǒng)計算出撕裂試樣時消耗的能量，從而得到撕裂試樣所需要的力。撕裂指數(shù)則通過撕裂度除以紙張定量（g/m2）計算得出，結果以毫牛·平方米/克（mN·m2/g）表示。
紙張撕裂度儀適用于低定量紙板，不適用于瓦楞紙板，但可適用于瓦楞原紙；不適用于測定高度定向的紙張的橫向撕裂度。該儀器廣泛應用于造紙企業(yè)、包裝企業(yè)、印刷企業(yè)、質檢機構、科研院所及產品質量監(jiān)督檢驗等行業(yè)，為紙張的質量控制、工藝優(yōu)化和產品研發(fā)提供科學依據。
適用樣品
紙張撕裂度儀適用于多種紙質材料的撕裂性能檢測，主要包括以下領域：
文化用紙：適用于膠版紙、銅版紙、書寫紙、復印紙等文化用紙的撕裂度測定，可用于評估縱向（MD）與橫向（CD）撕裂的均衡性。
包裝用紙與紙板：適用于瓦楞原紙、白卡紙、牛皮紙、箱板紙等包裝材料，但不適用于已制成的瓦楞紙板。
特種紙：適用于無塵紙、格拉辛紙、濾紙等低定量超薄材料的撕裂性能測試。
生活用紙：適用于衛(wèi)生紙、面巾紙等生活用紙的撕裂度測定。
醫(yī)用包裝紙：適用于最終滅菌醫(yī)療器械包裝材料（如滅菌包裹材料）的撕裂強度檢測，依據YY/T 0698.2等標準要求材料具有足夠的抗撕裂強度。
工業(yè)技術用紙：適用于絕緣紙、電纜紙等工業(yè)用紙的撕裂性能驗證。
測試原理
紙張撕裂度儀基于埃萊門多夫撕裂法原理進行設計。該方法已在造紙及包裝行業(yè)應用數(shù)十年，通過測定將已切口的試樣撕至一定距離所需力的平均值來表征材料抵抗撕裂擴展的能力，其核心原理是利用擺錘勢能轉化為動能完成撕裂。
具體而言，儀器的主要部件包括基架和擺錘，擺錘在摩擦力很小的軸承上支撐著，使其能圍繞水平軸自由擺動。具有規(guī)定預切口的一疊試樣（通常4層），用一垂直于試樣面的移動平面擺施加撕力，使紙撕開一個固定距離，用擺的勢能損失來測量在撕裂試樣過程中所做的功。平均撕裂力由擺上的刻度來指示或由數(shù)字顯示，紙張撕裂度由平均撕裂力和試樣層數(shù)來確定。測試結果以毫牛（mN）表示，若起始切口是縱向的，則所測結果是縱向撕裂度；若起始切口是橫向的，則所測結果是橫向撕裂度。
測試標準
紙張撕裂度儀的設計與測試方法嚴格遵循以下國內外標準：
GB/T 455-2026《紙和紙板 撕裂度的測定》：將于2026年4月30日發(fā)布，2026年11月1日正式實施，全部代替GB/T 455-2002版本，由全國造紙工業(yè)標準化技術委員會歸口，修改采用ISO 1974:2012。
GB/T 455-2002《紙和紙板撕裂度的測定》：現(xiàn)行國家標準，等效采用ISO 1974:1990《紙張—撕裂度的測定（愛利門道夫法）》，適用于撕裂度在儀器范圍內的低定量紙板。
ISO 1974:2022《紙張 撕裂度的測定（埃爾門多夫法）》：國際標準，規(guī)定了一種測定紙（面外）撕裂強度的方法。
GB/T 455.1-2020《紙和紙板 撕裂度的測定 第1部分：埃萊門多夫法》：國家標準中關于埃萊門多夫法撕裂度測定的詳細規(guī)定。
GB/T 10739-2002《紙、紙板和紙漿試樣處理和試驗的標準大氣條件》：規(guī)定了測試前試樣處理和試驗的標準大氣條件（23±1℃，相對濕度50±2%）。
YY/T 0698.2-2022《最終滅菌醫(yī)療器械包裝材料 第2部分：滅菌包裹材料 要求和試驗方法》：醫(yī)藥行業(yè)標準，要求對滅菌包裹材料的撕裂強度進行檢測。
ASTM D689-17《紙張內部抗撕裂強度的標準試驗方法》：美國標準，規(guī)定了使用Elmendorf型撕裂測試儀測量紙張內部抗撕裂性的試驗方法。
TAPPI T414 om-17《紙張撕裂強度（埃爾門多夫儀器法）》：國際行業(yè)標準，測量使用埃爾門多夫型撕裂測試儀撕裂多層紙穿過指定距離所需的垂直于紙平面的力。
JJG（輕工）101-2019《埃萊門多夫撕裂度儀檢定規(guī)程》：輕工行業(yè)檢定規(guī)程，規(guī)定了撕裂度儀的檢定要求和方法。
儀器特征
現(xiàn)代紙張撕裂度儀普遍具備以下技術特征：
高精度測控系統(tǒng)：采用PLC工業(yè)控制系統(tǒng)，配合高精度傳感器與電子測量單元，自動化電子式測量確保測試的穩(wěn)定性和準確性。測試精度優(yōu)于0.5%，測試誤差控制在±0.2%以內。配備光學編碼器，用于測量擺錘撕裂中的角度位置，并將測試量轉化為撕裂單位。
智能化操作平臺：配備7英寸HMI人機界面觸摸屏，菜單顯示，操作直觀、簡便。具備數(shù)字水平調整輔助功能，可確保儀器始終處于最佳的測試狀態(tài)。用戶可通過觸摸屏選擇測試模式與擺錘容量，輸入樣品編號及測試組數(shù)。
自動化輔助裝置：配備氣動夾持系統(tǒng)與擺錘自動釋放裝置，試樣夾持、擺錘釋放均采用氣動方式，有效避免了因人為因素引起的系統(tǒng)誤差。氣源壓力通常要求0.6 MPa。數(shù)字水平調整輔助可確保儀器始終處于最佳的測試狀態(tài)。
多容量擺錘可選：提供200 gf、400 gf、800 gf、1600 gf、3200 gf、6400 gf等多種規(guī)格的擺錘，用戶可根據材料特性與檢測標準選配其一。
數(shù)據統(tǒng)計與輸出：系統(tǒng)具備數(shù)據自動統(tǒng)計與存儲功能，內置微型打印機，方便快捷輸出測試結果。配備標準RS232接口，方便系統(tǒng)的外部接入和數(shù)據傳輸。
精密測量機構：擺錘繞滾珠軸承或其他基本無摩擦的軸承作自由擺動?？蓜訆A具與固定夾具準確對齊，撕裂力臂為104±1mm，撕裂初始角為27.5±0.5°，撕裂距離為43±0.5mm，切口長度為20±0.5mm。
規(guī)格參數(shù)
| 項目 | 技術參數(shù) |
|---|---|
| 擺體容量 | 200 gf、400 gf、800 gf、1600 gf、3200 gf、6400 gf（選其一） |
| 測試精度 | 優(yōu)于0.5% |
| 測試誤差 | ±0.2% |
| 撕裂力臂 | 104±1 mm |
| 撕裂初始角 | 27.5±0.5° |
| 撕裂距離 | 43±0.5 mm |
| 切口長度 | 20±0.5 mm |
| 分辨率 | 1 mN |
| 試樣夾持 | 氣動 |
| 擺體釋放 | 自動 |
| 氣源壓力 | 0.6 MPa |
| 工作電源 | AC 220V 50Hz |
使用方法
依據GB/T 455標準規(guī)定，紙張撕裂度儀的使用應遵循標準化操作流程：
1. 試樣制備
試樣大小應為（63±0.5）mm×（50±2）mm，應按樣品的縱橫向分別切取。如果紙張縱向與樣品的短邊平行，則進行橫向試驗，反之進行縱向試驗。試樣的采取按GB/T 450進行，確保所取試樣沒有折痕、皺紋或其他明顯缺陷。每個方向應至少做5次有效試驗。試樣必須經標準處理，按GB/T 10739進行溫濕處理，在標準大氣條件（23±1℃，相對濕度50±2%）下平衡至少4小時。
2. 測試前準備
將儀器置于水平、穩(wěn)固的工作臺面上。檢查擺錘、夾具及試樣切口刀是否完好。接通電源并進行預熱，使系統(tǒng)穩(wěn)定。觀察儀器底座的水平泡，調節(jié)地腳螺絲使儀器處于水平狀態(tài)。根據試樣撕裂力的大小選擇合適容量的擺錘，應使測定讀數(shù)在滿刻度值的20%～80%范圍內。
3. 參數(shù)設置
在觸摸屏上選擇對應的測試模式與擺錘容量，輸入樣品編號及測試組數(shù)等參數(shù)。
4. 試樣安裝
開啟氣動夾具，將試樣平展地放置在夾鉗內，確保上下夾口夾緊均勻，兩夾具準確對齊。當夾具在起始位置時，兩夾具應相隔2.8±0.3mm。將試樣一半正面對著刀，另一半反面對著刀。試樣的側面邊緣應整齊，底邊應與夾子底部相接觸，并對正夾緊。
5. 執(zhí)行測試
用切刀將試樣切一整齊的刀口（切口長度20±0.5mm），將刀返回靜止位置。按下“測試”鍵，擺錘自動釋放。儀器實時采集數(shù)據并計算撕裂力。當擺向回擺時，用手輕輕地抓住它且不妨礙指針位置，讀取指針讀數(shù)或數(shù)字顯示值。
6. 結果記錄與處理
松開夾子去掉已撕的試樣，使擺和指針回至初始位置，準備下一次測定。當試驗中有1～2個試樣的撕裂線末端與刀口延長線的左右偏斜超過10mm，應舍棄不記，重復試驗直至得到5個滿意的結果。若有2個以上試樣的偏斜超過10mm則棄用該組數(shù)據。撕裂度由平均撕裂力和試樣層數(shù)確定，撕裂指數(shù)通過撕裂度除以紙張定量計算。
維護保養(yǎng)
日常清潔：每次測試后，用軟布清潔刀具、砧床及測試臺面，去除殘留的紙屑或灰塵。使用無塵布清潔夾持器、擺錘及儀器臺面，清除紙屑和碎渣。禁止使用腐蝕性清潔劑。
刀具檢查：定期檢查切口刀刃口有無磨損、變形或缺損，確保刀具固定緊，刀刃鋒利無傷。當試樣刀口不整齊平直時必須更換切口刀。更換切口刀必須在斷開電源和壓縮空氣下進行。
運動部件保養(yǎng)：定期檢查絲桿、導軌等運動部件，保持清潔并按需添加專用潤滑脂。每月檢查傳動部件潤滑情況，添加專用潤滑油。
擺錘維護：扇形擺錘任何部位不允許碰撞和修銼。不使用時，應將擺錘歸位至初始位置，避免擺錘長期懸掛受力。
防塵管理：非試驗時間，需用防塵布覆蓋整個儀器，避免落塵影響精度。長期不用時應加蓋防塵罩，并每季度通電空載運行一次，防止部件老化。
環(huán)境管理：儀器應置于清潔、干燥、無振動、防強磁的環(huán)境中，避免陽光直射和溫度劇烈波動。建議環(huán)境溫度控制在10-30℃，相對濕度≤80%。
校準方法與周期
環(huán)境要求：校準驗證需在溫度23℃±2℃、相對濕度50%±5%的標準環(huán)境下進行。儀器需放置于水平穩(wěn)固的工作臺，周圍無明顯振動、氣流干擾，避免陽光直射。
水平校準：用儀器底座上的水平泡調節(jié)儀器前后的水平，然后壓下擺的停止器，使擺輕輕自由擺動。待擺靜止后，觀察擺上的標記應與底板上的標記重合；若不重合，通過底座調節(jié)螺絲進行調整。
擺錘平衡檢查：不夾試樣空擺一次，觀察指針是否指零。若不指零，使用移動指針停止器調節(jié)。
擺的摩擦檢查：在擺的停止器上由接觸擺的邊緣向右25mm處做一參考記號，將扇形擺置于起始位置?？諗[狀態(tài)下，輕擺不少于25次，標準擺不少于35次。每次擺向左邊時，擺的邊緣應保持在標志以內，否則軸承需清洗加油。
力值精度校準：根據儀器量程，將標準砝碼掛在擺錘指定力矩點，依次測試不同量程下儀器顯示的力值與標準砝碼換算值的偏差，偏差需≤±1%。完成力值校準后，進行零點校準。
校準周期：建議校準周期一般為12個月。實際校準周期可根據使用頻率、環(huán)境條件、儀器穩(wěn)定性等因素適當調整。儀器經過維修、更換刀具、搬動位置或改變擺重后，必須進行重新校準。
常見故障與排除方法
故障一：擺錘回零不準或指針漂移。
排除：檢查軸承是否缺油或污損，應加注鐘表油清洗軸承；檢查指針緊固螺絲是否松動；調節(jié)水平調節(jié)螺絲。
故障二：夾持試樣時滑脫。
排除：檢查氣動夾具氣壓是否充足（需≥45PSI，約0.31MPa）；清潔并檢查夾持面，更換老化密封圈；確保兩夾具準確對齊且夾緊均勻。
故障三：測試結果重復性差。
排除：檢查試樣制備是否標準化（尺寸、溫濕處理等）；檢查刀具是否鋒利，確保試樣切口光滑無刻痕；檢查擺錘是否處于自由懸掛狀態(tài)；檢查儀器是否在校準有效期內。
故障四：測試過程中試樣沿傾斜方向撕裂。
排除：當發(fā)生此情況時，檢查試樣的取向是否與撕裂方向一致。若撕裂線末端與刀口延長線的左右偏斜超過10mm，應舍棄該試樣重新測試。
故障五：測試結果超出儀器量程或低于滿量程20%。
排除：檢查所選的擺錘容量是否合適，必要時更換合適量程的擺錘。
故障六：觸摸屏失靈或系統(tǒng)無法啟動。
排除：檢查電源連接，檢查保險絲或急停開關是否觸發(fā)。設備故障時先切斷電源，聯(lián)系專業(yè)技術人員維修，禁止自行拆卸核心部件。
重要提示：以上內容基于通用技術規(guī)范和行業(yè)標準。在實際應用中，應嚴格遵守GB/T 455-2026、GB/T 455.1-2020、GB/T 10739-2002、ISO 1974:2022、YY/T 0698.2-2022、ASTM D689及TAPPI T414等相關標準的版本規(guī)定，并建立相應的標準操作規(guī)程。試樣的溫濕處理是影響撕裂度測定結果的關鍵因素，應嚴格按照GB/T 10739的要求執(zhí)行。擺錘容量的選擇應根據試樣撕裂力大小確定，確保讀數(shù)在滿量程的20%～80%范圍內，避免超量程使用損壞傳感器。所有測試儀器需處于有效的校準狀態(tài)，并由經過培訓的人員操作。測試結果的判定需嚴格依據產品對應的質量標準或企業(yè)內部標準。
參考資料
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