紙和紙板的彎曲挺度測試簡介

■文/ 翟駿

彎曲挺度又稱彎曲強度，是紙或紙板在彈性變形范圍內受力彎曲時所產生的單位阻力矩。因挺度的大小與紙箱承受外界壓力不致彎曲或被破壞有關，所以挺度一直是衡量紙和紙板耐彎曲的強度性能指標。簡單來說，彎曲挺度使紙或紙板具有了抗彎、抗壓、抗扭矩的能力。

作為一個重要的物理性能指標，挺度的大小與紙制品的加工成型以及應用有密切的關系。一般而言，紙板的挺度越好，紙機的運轉性越好，越有利于產品的生產和處理，反之則會造成紙板的印刷褶皺，套印不準等問題。在包裝紙板中，較高的彎曲挺度使紙板有一定的剛度和強度，提高了紙箱抗凸出的能力，以提升內容物的保護程度。

影響紙和紙板彎曲挺度的影響因素有很多。對紙張而言，其挺度值與原紙的彈性模量和紙張的厚度有關，其中彈性模量的大小與紙頁纖維的結合力和成型技術有密切關系；對多層包裝紙板而言，挺度的大小與各紙層的挺度大小有關。紙板外層紙張抗拉伸和壓縮的能力對紙板挺度的影響最大，隨著紙層向中性層的靠近，該紙層對挺度的作用越來越小。因此，紙板外層紙張多采用抗張強度高的漿種，芯層則選用成本較低，松厚度較好的漿種。

用于測定紙和紙板彎曲挺度的方法有很多，如靜態彎曲法（包含Taber法和勻速彎曲法）、Instron法、Gurley法、共振法、Clark法。在日常檢測中，實驗室多采用靜態彎曲法作為挺度的測量方法。其相關標準主要包括ISO 2493，GB/T 22364，T 556 om，T 489 om等。其中，GB/T 22364等同采用ISO 2493，介紹了靜態彎曲法和共振法；ISO 2493-1和T 556 om采用勻速彎曲法測定彎曲挺度；ISO 2493-2和T 489 om采用Taber法測定彎曲挺度。

該方法以彎曲挺度的數學定義s=，彎曲挺度與材料相應方向的彈性模量（E）與其慣性矩（I）的乘積成正比為原理，通過測定垂直作用于試樣表面的單位寬度的力與該力所引起的線性變形的比值來得到紙和紙板的彎曲挺度。在實際應用中，一般都采用Taber挺度儀或L&W挺度儀，通過移動彎曲側頭向試樣施加作用力，即“兩點加荷法”的方式來測定彎曲強度。

要注意，靜態彎曲法定義彎曲挺度為“使一端夾緊的規定尺寸的試樣彎曲至15°角時所需的力或力矩，用mN或mN·m表示”。Taber挺度儀旋轉15°后得到的數值單位是mN·m，L&W挺度儀旋轉5°后得到的數值單位是mN·m，15°的數值單位是mN。因此，實驗員不能簡單的將Taber與L&W挺度儀的數值進行對比，因為兩者旋轉角度、數據單位均不一致。

本文將依據ISO 2493-1，介紹勻速彎曲法測定彎曲挺度，使用的儀器為L&W挺度儀。

試驗樣品：樣品尺寸長度不小于80mm或40mm（試樣挺度過小的情況下），寬度38.0±0.2mm，橫縱向各10個試樣，取樣時要避免折痕、皺紋以及其他可見的損傷和缺陷。

測試環境：根據ISO 187，試樣在23±1℃，50±2%的溫濕度環境下預處理24小時，且在該環境下測試。

試驗步驟：1、將試樣的一端夾于試樣夾內，與試樣長向方向一致的為測試方向，且保證彎曲長度為50mm（40mm試樣其彎曲長度為10mm）。在試驗開始前不要彎曲試樣。

2、啟動儀器，試樣一端的夾持裝置勻速旋轉，離夾持裝置50mm處的另一端將受到一個垂直于試樣表面的力，該力使試樣彎曲，同時顯示器將會通過50mm處感應器顯示試樣彎曲所需的力或力矩。重復相同方法，橫縱向各測10次，如果紙板一面涂布，則正反面各測5個數據。

3、如果試樣挺度過大或彎曲至15°角時試樣斷裂，則可選擇彎曲角度7.5°，并在實驗報告中注明。要注意，彎曲7.5°的挺度值不能簡單的乘以2來得到15°的彎曲挺度值。

4、挺度值以mN或mN·m為單位，挺度測定應以兩個方向彎曲試樣至15°角時的算術平均值報告結果，計算結果修約至三位有效數字。報告中要包含標準偏差和變異系數，據此來確定實驗數據的準確、可靠。

5、最后要說明，L&W挺度儀15°的挺度單位為mN，要得到力矩值mN·m，

不能簡單的乘以力臂50mm，要根據公式力矩 S（mN·m）= （F—測量力值；單位為mN；L—彎曲長度，L=50mm；—彎曲角度；單位為度b—樣品寬度，b=38mm）來換算。