纸和纸板的弯曲挺度测试简介

■文/ 翟骏

弯曲挺度又称弯曲强度，是纸或纸板在弹性变形范围内受力弯曲时所产生的单位阻力矩。因挺度的大小与纸箱承受外界压力不致弯曲或被破坏有关，所以挺度一直是衡量纸和纸板耐弯曲的强度性能指标。简单来说，弯曲挺度使纸或纸板具有了抗弯、抗压、抗扭矩的能力。

作为一个重要的物理性能指标，挺度的大小与纸制品的加工成型以及应用有密切的关系。一般而言，纸板的挺度越好，纸机的运转性越好，越有利于产品的生产和处理，反之则会造成纸板的印刷褶皱，套印不准等问题。在包装纸板中，较高的弯曲挺度使纸板有一定的刚度和强度，提高了纸箱抗凸出的能力，以提升内容物的保护程度。

影响纸和纸板弯曲挺度的影响因素有很多。对纸张而言，其挺度值与原纸的弹性模量和纸张的厚度有关，其中弹性模量的大小与纸页纤维的结合力和成型技术有密切关系；对多层包装纸板而言，挺度的大小与各纸层的挺度大小有关。纸板外层纸张抗拉伸和压缩的能力对纸板挺度的影响最大，随着纸层向中性层的靠近，该纸层对挺度的作用越来越小。因此，纸板外层纸张多采用抗张强度高的浆种，芯层则选用成本较低，松厚度较好的浆种。

用于测定纸和纸板弯曲挺度的方法有很多，如静态弯曲法（包含Taber法和匀速弯曲法）、Instron法、Gurley法、共振法、Clark法。在日常检测中，实验室多采用静态弯曲法作为挺度的测量方法。其相关标准主要包括ISO 2493，GB/T 22364，T 556 om，T 489 om等。其中，GB/T 22364等同采用ISO 2493，介绍了静态弯曲法和共振法；ISO 2493-1和T 556 om采用匀速弯曲法测定弯曲挺度；ISO 2493-2和T 489 om采用Taber法测定弯曲挺度。

该方法以弯曲挺度的数学定义s=，弯曲挺度与材料相应方向的弹性模量（E）与其惯性矩（I）的乘积成正比为原理，通过测定垂直作用于试样表面的单位宽度的力与该力所引起的线性变形的比值来得到纸和纸板的弯曲挺度。在实际应用中，一般都采用Taber挺度仪或L&W挺度仪，通过移动弯曲侧头向试样施加作用力，即“两点加荷法”的方式来测定弯曲强度。

要注意，静态弯曲法定义弯曲挺度为“使一端夹紧的规定尺寸的试样弯曲至15°角时所需的力或力矩，用mN或mN·m表示”。Taber挺度仪旋转15°后得到的数值单位是mN·m，L&W挺度仪旋转5°后得到的数值单位是mN·m，15°的数值单位是mN。因此，实验员不能简单的将Taber与L&W挺度仪的数值进行对比，因为两者旋转角度、数据单位均不一致。

本文将依据ISO 2493-1，介绍匀速弯曲法测定弯曲挺度，使用的仪器为L&W挺度仪。

试验样品：样品尺寸长度不小于80mm或40mm（试样挺度过小的情况下），宽度38.0±0.2mm，横纵向各10个试样，取样时要避免折痕、皱纹以及其他可见的损伤和缺陷。

测试环境：根据ISO 187，试样在23±1℃，50±2%的温湿度环境下预处理24小时，且在该环境下测试。

试验步骤：1、将试样的一端夹于试样夹内，与试样长向方向一致的为测试方向，且保证弯曲长度为50mm（40mm试样其弯曲长度为10mm）。在试验开始前不要弯曲试样。

2、启动仪器，试样一端的夹持装置匀速旋转，离夹持装置50mm处的另一端将受到一个垂直于试样表面的力，该力使试样弯曲，同时显示器将会通过50mm处感应器显示试样弯曲所需的力或力矩。重复相同方法，横纵向各测10次，如果纸板一面涂布，则正反面各测5个数据。

3、如果试样挺度过大或弯曲至15°角时试样断裂，则可选择弯曲角度7.5°，并在实验报告中注明。要注意，弯曲7.5°的挺度值不能简单的乘以2来得到15°的弯曲挺度值。

4、挺度值以mN或mN·m为单位，挺度测定应以两个方向弯曲试样至15°角时的算术平均值报告结果，计算结果修约至三位有效数字。报告中要包含标准偏差和变异系数，据此来确定实验数据的准确、可靠。

5、最后要说明，L&W挺度仪15°的挺度单位为mN，要得到力矩值mN·m，

不能简单的乘以力臂50mm，要根据公式力矩 S（mN·m）= （F—测量力值；单位为mN；L—弯曲长度，L=50mm；—弯曲角度；单位为度b—样品宽度，b=38mm）来换算。