Предполагается, что бумажные изделия должны выдерживать погрузочно-разгрузочные работы, переработку, транспортировку и конечное использование без непредвиденных разрывов. ISO 1974 предусматривает общепризнанную на международном уровне процедуру определения испытание бумаги на сопротивление разрыву с использованием маятникового Метод испытания на разрыв по Эльмендорфу. Данный стандарт позволяет производителям, переработчикам, лабораториям и специалистам по обеспечению качества оценивать, насколько легко предварительно разрезанный лист бумаги продолжает разрываться в контролируемых условиях.
Независимо от того, идет ли речь о производстве упаковочной бумаги, бумаги для печати, этикеток, материалов для медицинской упаковки или специальной промышленной бумаги, понимание ISO 1974 помогает производителям поддерживать стабильное качество продукции, оптимизировать подбор материалов и обеспечивать соответствие требованиям заказчиков к эксплуатационным характеристикам. В данном руководстве с практической лабораторной точки зрения объясняются принципы испытаний, их процедура, области применения, интерпретация результатов, а также вопросы, связанные с оборудованием.
Что такое ISO 1974?
ISO 1974 определяет стандартизированный метод определения сопротивления бумаги разрыву путем измерения силы, необходимой для продления имеющегося разрыва на заданное расстояние.
В отличие от испытания на растяжение, в ходе которого измеряется сопротивление разрыву при непрерывном растяжении, испытание бумаги на сопротивление разрыву оценивает способность материала противостоять расширению уже имеющейся надрезы. Поскольку многие повреждения бумаги начинаются с небольших порезов, повреждений краев или перфораций, сопротивление разрыву зачастую является более точным показателем реальной долговечности.
В данном стандарте принята хорошо зарекомендовавшая себя Метод испытания на разрыв по Эльмендорфу, первоначально разработанный Армином Эльмендорфом, который по-прежнему остается одним из наиболее широко признанных подходов к обработке бумаги и гибких листовых материалов во всем мире.
Почему важна устойчивость к разрыву?
Устойчивость к разрыву напрямую влияет на эксплуатационные характеристики изделия как на этапе производства, так и при эксплуатации.
Производители полагаются на ISO 1974 тестирование на:
- Снизить количество неисправностей упаковки во время транспортировки
- Повышение эффективности конверсии на высокоскоростных производственных линиях
- Оптимизация рецептур бумаги
- Проверить стабильность работы поставщика
- Сравните бумагу разных сортов
- Поддержка программ обеспечения качества
- Соответствовать требованиям заказчика
Во многих случаях одной только высокой прочности на разрыв недостаточно для предотвращения разрушения, если сопротивление разрыву недостаточно.
Принцип проведения испытания по методу Эльмендорфа на разрыв
Сайт Метод испытания на разрыв по Эльмендорфу измеряет энергию, необходимую для продолжения разрыва образца после образования начальной щели.
В ходе тестирования:
- Подготавливается стандартный образец с точно заданным предварительным вырезом.
- Образец зажимается вертикально между двумя губками.
- Маятник отпускают с заданной высоты.
- Маятник распространяет разрыв по оставшейся части образца.
- Потери энергии при разрыве преобразуются в сопротивление разрыву.
Поскольку измерение основано на энергии, а не на простой силе тяги, данный метод обеспечивает высокую повторяемость результатов при оценке качества бумаги.
Процедура испытаний в соответствии с ISO 1974
Хотя лаборатории должны всегда строго соблюдать все требования стандарта, общий порядок проведения испытаний включает в себя следующие этапы.
1. Подготовка образцов
Испытательные образцы нарезаются по заданным размерам.
К ключевым требованиям относятся:
- Единый размер образца
- Чистые края
- Стандартизированная заготовка
- Надлежащая подготовка перед тестированием
Перед испытанием бумага, как правило, выдерживается в стандартных лабораторных атмосферных условиях, чтобы свести к минимуму отклонения, связанные с влажностью.
2. Калибровка приборов
Перед тестированием:
- Выберите подходящую грузоподъемность маятника
- Проверить калибровку
- Проверить нулевое положение
- Проверить хомуты
Правильная калибровка обеспечивает точность измерений на протяжении всего процесса испытаний.
3. Монтаж образцов
Образец надежно закреплен в Прибор для испытания на разрыв типа Эльмендорфа, обеспечивая:
- Правильное выравнивание
- Без складок
- Равномерное усилие зажима
Неправильная установка может привести к значительным погрешностям при испытаниях.
4. Спуск маятника
Маятник спускается автоматически или вручную в зависимости от конструкции оборудования.
Когда маятник качается, он завершает свой ход, теряя при этом кинетическую энергию.
5. Регистрация данных
Испытательное устройство рассчитывает сопротивление разрыву на основе измеренных потерь энергии.
Современные цифровые приборы автоматически обеспечивают:
- Индивидуальные результаты
- Средние значения
- Статистические расчёты
- Хранение данных
- Отчеты для печати
Типичные параметры испытаний
| Параметр | Типичное значение |
|---|---|
| Метод испытания | Разрыв маятника |
| Стандарт | ISO 1974 |
| Первоначальный монтаж | Стандартизированная выемка |
| Измерение | Энергия разрыва |
| Единицы измерения результатов | мН, гс, индекс разрыва (по желанию) |
| Применимые материалы | Бумага и картон |
Применимые материалы
ISO 1974 подходит для множества бумажных изделий, в том числе:
- Бумага для печати
- Бумага для письма
- Крафт-бумага
- Бумага для упаковки
- Мешочная бумага
- Мелованная бумага
- Бумага без покрытия
- Бумага-основа для производства салфеток
- Специализированная промышленная бумага
- Материал для этикеток
- Бумага для медицинской упаковки
- Картон (в пределах допустимого диапазона)
Отрасли, в которых применяются испытания в соответствии с ISO 1974
Сайт испытание бумаги на сопротивление разрыву широко применяется в:
- Производство упаковки
- Бумажные фабрики
- Типографии
- Производство этикеток
- Упаковка для пищевых продуктов
- Фармацевтическая упаковка
- Упаковка медицинских изделий
- Лаборатории контроля качества
- Университеты
- Научно-исследовательские институты
Эти отрасли зависят от стабильной прочности на разрыв, которая обеспечивает надежность продукции и удовлетворенность клиентов.
Факторы, влияющие на сопротивление разрыву
На результаты измерений сопротивления разрыву влияют несколько характеристик материала.
Свойства волокон
Более длинные волокна, как правило, повышают сопротивление разрыву, поскольку для их разъединения требуется больше энергии.
Плотность бумаги
Бумага с большей плотностью часто обладает более высокой прочностью на разрыв, хотя важную роль играет и степень сцепления волокон.
Ориентация волокон
В продольном направлении (MD) и поперечном направлении (CD) показатели разрыва часто различаются из-за ориентации волокон в процессе производства бумаги.
Содержание влаги
Влажность бумаги существенно влияет на механические характеристики, поэтому перед испытанием необходимо провести подготовку образцов.
Обработка поверхностей
Покрытия, ламинирование и химическая обработка могут влиять на характер распространения разрыва.
Как понимать результаты тестов
Для интерпретации результатов необходимо учитывать предполагаемое применение.
Как правило, повышенная сопротивляемость разрыву желательна в следующих случаях:
- Пакеты для отправки
- Промышленная упаковка
- Упаковочная бумага повышенной прочности
- Упаковка для медицинских стерильных изделий
- Защитная бумага
Более низкая сопротивляемость разрыву может быть приемлемой — или даже предпочтительной — в следующих случаях:
- Упаковка с удобным открыванием
- Продукты с контролируемым разрывом
- Некоторые одноразовые бумажные изделия
В лабораториях зачастую сравнивают измеренные значения со следующими показателями:
- Требования заказчика
- Исторические данные о производстве
- Критерии приемки поставщиков
- Внутренние стандарты качества
При мониторинге стабильности производства анализ тенденций зачастую оказывается более ценным, чем отдельное измерение.
ISO 1974 в сравнении с аналогичными стандартами по испытанию на разрыв
| Стандарт | Материал | Метод испытания | Типичная область применения |
|---|---|---|---|
| ISO 1974 | Бумага | Маятник Эльмендорфа | Контроль качества бумаги |
| ASTM D689 | Бумага | Эльмендорф | Испытания бумаги |
| ISO 6383-1 | Полиэтиленовая пленка | Эльмендорф | Пленки для гибкой упаковки |
| ASTM D1922 | Полиэтиленовая пленка | Эльмендорф | Прочность пластиковой пленки на разрыв |
| ASTM D1424 | Текстиль | Эльмендорф | Испытание ткани на разрыв |
Хотя эти стандарты основаны на одном и том же принципе маятника, размеры образцов, методы расчёта и применимые материалы в них различаются.
Выбор устройства для испытания на разрыв типа Эльмендорфа
Выбор надежного Прибор для испытания на разрыв типа Эльмендорфа имеет решающее значение для получения воспроизводимых результатов, соответствующих стандартам.
К важным аспектам относятся:
- Соответствующие грузоподъемности маятников
- Автоматическое отключение маятника
- Надежное закрепление образца
- Цифровой расчет результатов
- Статистический анализ
- Проверка калибровки
- Возможность экспорта данных
- Соответствие ряду международных стандартов
Современные лаборатории всё чаще отдают предпочтение компьютеризированным системам, которые позволяют снизить влияние оператора и одновременно повысить прослеживаемость и эффективность составления отчётов.
Решение для испытательного прибора на разрыв типа Эльмендорфа Cell Instruments SLD-01
Для лабораторий, осуществляющих ISO 1974 а также другие международные стандарты по сопротивлению разрыву, SLD-01 Испытательная машина для определения прочности на разрыв типа Эльмендорфа Компания Cell Instruments предлагает профессиональное решение, основанное на проверенном принципе маятника Эльмендорфа.
К основным особенностям относятся:
- Управление с помощью ПЛК с интуитивно понятным сенсорным экраном HMI
- Промышленная пневматическая система зажима образцов для обеспечения стабильного захвата
- Автоматическое срабатывание маятника для минимизации влияния факторов, связанных с оператором
- Номинальная нагрузка многомаятниковых маятников: 200, 400, 800, 1600, 3200 и 6400 гф
- Комплект калибровочных гирь для регулярной проверки точности
- Автоматические статистические вычисления
- Дополнительный интерфейс RS-232 и микропринтер
- Дополнительное программное обеспечение для углубленного анализа данных и формирования отчетов
- Единицы измерения, специфичные для конкретной бумаги, включая mN и индекс разрыва, где это применимо
Помимо стандартного испытательного оборудования, компания Cell Instruments также предлагает индивидуальные приспособления, автоматизированные испытательные системы и специализированные решения для испытаний материалов, предназначенные для удовлетворения специфических требований лабораторий и производственных предприятий.
Передовые методы проведения надежных испытаний в соответствии со стандартом ISO 1974
Для повышения воспроизводимости и снижения вариабельности результатов испытаний:
- Проведите подготовку образцов в стандартных лабораторных условиях.
- Проведите испытания как в продольном направлении (MD), так и в поперечном направлении (CD).
- Используйте острые инструменты для разрезания образцов.
- Регулярно проверяйте калибровку маятника.
- Не используйте поврежденные или скомканные образцы.
- Проведите достаточное количество повторных испытаний для обеспечения статистической достоверности.
- Поддерживайте постоянное давление зажима.
- Зафиксируйте условия окружающей среды во время испытаний.
Соблюдение этих методов позволяет лабораториям получать достоверные результаты, пригодные для целей контроля качества, аттестации поставщиков, разработки продукции и составления нормативной документации.
Заключение
ISO 1974 остаётся международным эталоном для оценки прочности бумаги на разрыв с использованием проверенного метода испытания на разрыв по Эльмендорфу. Путем измерения энергии, необходимой для распространения уже образовавшегося разрыва, данный стандарт позволяет получить достоверную информацию о прочности бумажных изделий, используемых в упаковочной, полиграфической, медицинской и промышленной отраслях.
В сочетании с высококачественным испытательным прибором для определения прочности на разрыв типа Эльмендорфа, стандартизированной подготовкой образцов и надлежащими лабораторными процедурами испытания в соответствии с ISO 1974 обеспечивают надежный контроль качества, оптимизацию продукции, оценку поставщиков и постоянное совершенствование процессов во всех отраслях бумажной промышленности и перерабатывающей промышленности.