摘要：紙張拉力儀（紙張抗張強度試驗機）是造紙、包裝、印刷及質檢領域用于測定紙張、紙板抗張性能的專用精密檢測設備。本文從設備原理、技術參數、測試標準、操作流程、維護校準及選型要點等方面進行系統闡述，為設備使用、質量控制與工藝優化提供技術依據。

關鍵詞：紙張拉力儀；抗張強度；裂斷長；恒速拉伸；紙張檢測



1 引言

紙張拉力儀主要用于測量紙張、紙板、濾紙、涂布紙、特種紙等材料的**抗張力、抗張強度、斷裂伸長率、裂斷長、抗張能量吸收（TEA）**等力學性能指標，是判定紙張等級、控制生產工藝、驗收產品質量的關鍵設備。測試嚴格遵循 GB/T 12914、ISO 1924-2、ASTM D828 等國內外標準。

2 設備結構與工作原理

2.1 基本結構

紙張拉力儀主要由以下部分組成：

- 驅動系統：伺服/步進電機+滾珠絲杠
- 測力系統：高精度力傳感器+24位AD采集
- 夾持系統：氣動或手動夾具，帶萬向調心功能
- 控制系統：觸摸屏/微電腦，自動計算與數據輸出
- 機架結構：多為臥式或立式，臥式穩定性與對中性更佳

2.2 工作原理

采用**恒速拉伸（CRE）**模式：
將標準試樣夾持在上下夾具之間，以恒定速度拉伸至斷裂，傳感器實時采集力值與位移數據，系統自動計算并輸出抗張相關指標及力-伸長曲線。

3 主要技術參數（行業通用）

- 測力范圍：0～30N / 100N / 300N / 500N
- 精度等級：±1%（常規），可達±0.5%
- 力值分辨率：0.001N
- 標準夾距：180mm / 200mm
- 拉伸速度：20mm/min（標準）
- 試樣寬度：15mm
- 位移精度：±0.01mm
- 環境要求：溫度 23±1℃，濕度 50±2%RH

4 測試指標與計算公式

1. 抗張力 F：試樣斷裂時最大力值，單位 N
2. 抗張強度 S
S = \frac

單位：kN/m 或 N/m（b 為試樣寬度）
3. 斷裂伸長率 ε
\varepsilon = \frac{\Delta L} \times 100\%

4. 裂斷長 L
L = \frac{S \times 1000}{\rho \times g}

單位：km（ρ 為紙張定量，g=9.8m/s2）
5. 抗張能量吸收 TEA：拉伸過程吸收能量，單位 J/m2

5 標準測試流程

1. 試樣制備
沿紙機縱向、橫向各裁切不少于10條試樣，寬度15mm，無毛刺、無褶皺。
2. 恒溫恒濕預處理
在標準環境下放置≥4小時。
3. 儀器設置
開機預熱，設定夾距180mm、速度20mm/min。
4. 裝夾與測試
試樣垂直對中，避免預張力，啟動自動測試。
5. 數據記錄
斷裂位置距夾口＜10mm時數據作廢，取有效數據平均值。

6 設備維護與校準

6.1 日常維護

- 保持夾具清潔，無紙屑、粉塵
- 定期潤滑絲杠、導軌
- 檢查氣動系統密封性、夾具膠墊磨損情況
- 避免沖擊、過載與側向力

6.2 計量校準

- 校準周期：每年1～2次
- 校準項目：力值、位移、速度
- 依據標準：ISO 7500-1、GB/T 16825

7 常見故障及處理

- 試樣打滑：更換夾具膠墊、調整夾持壓力
- 數據波動大：環境不穩定、試樣不均、對中不良
- 斷裂異常：取樣毛刺、裝夾歪斜
- 超量程報警：選擇合適量程，設置過載保護

8 設備選型要點

- 薄紙/衛生紙：選0～30N
- 普通紙/卡紙：選0～100N
- 厚紙板/牛皮紙：選0～300N
- 高精度需求優先選擇臥式結構+氣動夾具
- 推薦配置：觸摸屏、數據存儲、打印、PC軟件

9 結論

紙張拉力儀是紙張力學性能檢測的標準設備，其精度、穩定性與標準化操作直接影響檢測結果可靠性。嚴格按照國標執行預處理、測試與校準，可有效保證數據一致性，為紙張生產、質量管控及新材料研發提供準確可靠的技術支撐。