包裝測試技術(shù)實驗報告.doc

包裝測試技術(shù)實驗報告 學(xué)號： 姓名： 實驗時間： 實驗一 紙與紙板的環(huán)壓強度實驗指導(dǎo)書 一、實驗?zāi)康?1了解環(huán)壓強度測試的目的及紙與紙板環(huán)壓強度對相關(guān)包裝制品性能的影響； 2. 了解和掌握紙與紙板環(huán)形壓縮試驗的原理及過程。 3. 學(xué)習使用電子式壓縮試驗儀、環(huán)壓專用取樣器、紙張定量測定標準試樣取樣器、天平、厚度測定儀等儀器設(shè)備的使用方法。 4. 了解測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)及測試系統(tǒng)的組成； 5. 掌握測試數(shù)據(jù)的處理 二、實驗設(shè)備及實驗材料 設(shè)備： 電子式壓縮試驗儀(YQZ40B)、環(huán)壓專用取樣器、環(huán)壓中心盤、 紙張定量測定標準試樣取樣器(YQZ45)、天平(TG328B)、 厚度測定儀（YQZ10）或游標卡尺、千分尺。 材料： 不同定量、厚度的箱紙板、瓦楞原紙或其它替代性紙張。 三、實驗原理 將試樣以環(huán)形受壓，增加了紙的剛度，同時模擬瓦楞紙箱受壓彎鼓變形時，其面紙及芯紙受壓情況；研究紙及紙板的縱橫比問題。 電子式壓縮試驗儀(YQZ40B)是由機械傳動和電子測控系統(tǒng)共同組成的機電一體化的試驗裝置。由于機械系統(tǒng)的傳動與變速作用，使儀器上壓板獲得穩(wěn)定的勻速下降運動，從而對置于下壓板上的試樣施加逐漸增大的壓力。下壓板的底部安裝一個力傳感器，當試樣受力后，傳感器也同樣受到大小相等的力的作用，傳感器內(nèi)部應(yīng)變體上的力敏元件可將變形力轉(zhuǎn)換為電壓信號并輸出，從而實現(xiàn)試樣所受壓力值的測量。 1上壓板2被測試樣3下壓板4力傳感器四、實驗步驟1準備材料(不同定量、厚度的箱紙板、瓦楞原紙)。 2定量試驗(GB/T 451.2-2002)。從整幅紙上沿橫向均勻切取5片100100mm的試樣(或定量取樣器規(guī)定的取樣面積(圓形)恒溫恒濕處理后，用1/1000天平秤其每片重量（或?qū)?片秤重再除以5）。 注意定量幅間差(WmaxWmin)的大小。定量換算為g/m2。 3環(huán)壓試驗 （1）沿箱紙板、瓦楞原紙的縱橫向各取152.412.7mm紙條各10片(作好縱橫向標記)并測紙板厚度。 （2）在環(huán)壓試驗座上,按紙板的厚度選擇適當直徑的中心圓,以保證溝槽的寬度與相應(yīng)試樣的厚度尺寸一致。從試樣座的試樣入口處輕輕插入試樣，要使試樣的下邊與環(huán)壓試樣試驗座的底完全接觸。 （3）在放入試樣時要使試樣正面朝同心圓或反面朝同心圓各一半，以避免正反的壓應(yīng)力差別造成試驗結(jié)果的偏差。 （4）將裝好試樣的試樣座放在壓縮儀下壓板的中心位置上，注意試樣兩端接口朝向應(yīng)統(tǒng)一面向操作者。 （5）開動壓縮儀，使上壓板向下移動(12.5 2.5mm/s)直至試樣被壓潰，停止儀器。然后使電機反轉(zhuǎn)而使上壓板返回原位，記錄儀器讀數(shù)(N)。 （6）從試樣座中取出被壓潰的樣品,插入另一試樣，進行下一試驗。 4.記錄測試結(jié)果，收集所有其他各組的實驗數(shù)據(jù)，挑選其中10組數(shù)據(jù)進行分析 5.誤差分析及測試結(jié)果的表達 分析測試結(jié)果是否服從正態(tài)分布，用基于不確定度的表達方式表示測量結(jié)果五實驗結(jié)果分析環(huán)壓強度：R=式中R-壓環(huán)強度，KN/m; F-試樣壓潰時讀取的力值，N； 152-試樣的長度，mm;實驗數(shù)據(jù)如下表： W=200/（單位：N）F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10640.7634.0627.8616.7559.0573.8463.5449.8422.7411.6539.94 表 1由公式環(huán)壓強度R=F/152計算得：（單位：KN/m）R1R2R3R4R5R6R7R8R9R104.964.224.174.134.053.783.683.052.782.713.375表 2由公式環(huán)壓強度指數(shù)Rd=1000R/W得：（單位：Nm/）Rd1Rd2Rd3Rd4Rd5Rd6Rd7Rd8Rd9Rd1020.2521.1020.8520.6518.4018.9015.2513.9013.5514.8017.765 表 3樣本標準偏差S= =0.6714樣本算術(shù)平均值的標準偏差：用基于不確定度的表達方式則紙板的環(huán)壓強度五、問答題 1瓦楞原紙箱紙板的縱橫比大小是多少? 為什么箱紙板的縱橫比值小于瓦楞原紙的縱橫比值? 一般情況下，紙箱的長寬比在11.8的范圍內(nèi)，長寬比對抗壓強度的影響僅為5%。其中紙箱的長寬比RL1.21.5時，紙箱的抗壓強度最高。紙箱的長寬比為21時，其抗壓強度下降約20%2紙板厚度與RCT的關(guān)系? 在一定條件下，增加紙板的厚度就減少了紙板的厚度。如結(jié)合力的提高超過了因為厚度的影響，環(huán)壓強度就增加；或結(jié)合力的提高彌補不了厚度減少對環(huán)壓強度的損失時，環(huán)壓強度降低。實驗二 瓦楞紙板邊壓強度的檢測(ECT)一、 實驗?zāi)康?1了解邊壓強度測試的目的及紙與紙板邊壓強度對相關(guān)包裝制品性能的影響； 2. 了解和掌握紙與紙板邊壓強度試驗的原理及過程。 二、實驗設(shè)備及實驗材料 1儀器及工作原理 (1)儀器 電子式壓縮試驗儀、邊壓強度取樣器。 金屬導(dǎo)板：兩塊拋光的長方形砧板，其規(guī)格為 1002020mm。用于夾持試樣，使之垂直于壓板。 三、實驗原理 將長方形的瓦楞紙板立于壓板間(槽紋垂直壓板)，運動壓板，使試樣承受不斷增長的壓縮力至被壓潰，由試樣所承受的最大壓縮力，求得試樣的邊壓強度。 四、實驗步驟 1. 切取長 l 00 土 0.5mm， 寬 25 土 0.5mm 的試樣，其瓦楞槽紋要垂直于長邊。置試樣于儀器的下壓板中心位置，并用金屬導(dǎo)板夾持(其槽紋與壓板垂直)。啟動儀器，使上壓板以 12.5土 2.5mmmin 的速度下降，待上壓板負荷至 50N 時將導(dǎo)板去掉，繼續(xù)加壓至壓潰，讀取最大負荷時的壓縮力，準確至 1N。 更換試樣，按同樣程序進行十次檢測。在檢測時若試樣傾斜或面板裂開，應(yīng)廢棄重做。 2結(jié)果計算 試樣的邊壓強度按下式計算： R=式中：R-垂直邊緣抗壓強度，KN/m； F-試樣壓潰時讀取的力值，N； L-試樣長邊的尺寸，mm. 以所有檢測值的算術(shù)平均值表示結(jié)果，并報出最大值和最小值 計算結(jié)果準確至 10Nm。 3.誤差分析及測試結(jié)果的表達 分析測試結(jié)果是否服從正態(tài)分布，用基于不確定度的表達方式表示測量結(jié)果 五實驗結(jié)果分析試樣的邊壓強度按下式計算： ECT=LFECT310=式中 ECT邊壓強度， Nm； F最大壓縮力， N； L試樣長邊尺寸，mm。 以所有檢測值的算術(shù)平均值表示結(jié)果，并報出最大值和最小值 計算結(jié)果準確至10Nm。紙板邊壓強度的數(shù)據(jù)如下表1R1R2R3R4R5R6R7R8R9R1042164033393938603872351933803372333933153684.5 表 1樣本標準偏差S= =334.72樣本算術(shù)平均值的標準偏差用基于不確定度的表達方式可得邊壓強度：五、思考題 1比較同質(zhì)、同向、不同楞型瓦楞紙板的ECT大小。V型楞在受壓初期歪斜度較小，但超過最高點便迅速破壞；U型楞吸收的能量較高，壓力消除后，仍能恢復(fù)原狀，富有彈性，但耐壓強度不高。A型抗壓強度最高，但易受到損壞；B型強度較差，穩(wěn)定性好；C型抗壓力及穩(wěn)定性居中。2影響瓦楞紙板邊壓強度的原因有哪些。 瓦楞紙板邊壓強度取決與瓦楞紙板原紙的環(huán)壓強度（包括箱紙板和瓦楞芯紙）和瓦楞紙板的粘合強度，邊壓強度與粘合強度并不是簡單的正比關(guān)系，過高的粘合強度反而會降低紙板的性能，所以提升瓦楞紙板邊壓強度主要要提升原紙的環(huán)壓強度，但是由于受價格因素制約，提升箱紙板的性能會導(dǎo)致成本上升較多，而提升瓦楞芯紙的性能不但可以較好的提高紙板邊壓強度，而帶來的成本上升相對較少，是一個不錯的方法。實驗三 紙及紙板的耐破度實驗 一、實驗?zāi)康?1了解和掌握紙及紙板耐破度試驗的原理及過程。 2學(xué)習使用繆倫(Mullen)式耐破度儀等儀器設(shè)備的使用方法。 二、實驗設(shè)備及實驗材料 設(shè)備： 繆倫(Mullen)式耐破度儀。 材料： 不同定量、厚度的箱紙板、瓦楞原紙或其它替代性紙張。 三、實驗原理 1儀器及工作原理 目前常用的為繆倫(Mullen)式耐破度儀，分油壓和氣壓兩種。油壓耐破度儀是以甘油為壓力傳遞介質(zhì)。氣壓耐破度儀是以壓縮空氣為壓力源傳遞壓力。 （1）儀器結(jié)構(gòu) 紙與紙板所用耐破度儀的結(jié)構(gòu)基本相同。其組成包括壓緊機構(gòu)、傳動加壓機構(gòu)和指示機構(gòu)三部分。 試樣的壓緊采用凸輪杠桿機構(gòu)。在上、下壓環(huán)的接觸面上刻有 V 形同心槽，以壓緊試樣。壓緊杠桿一般儀器采用人工操作，新型儀器采用壓縮空氣或液壓裝置自動壓緊試樣。 由電機通過皮帶或聯(lián)軸器驅(qū)使蝸桿、蝸輪和齒輪系統(tǒng)運動，并通過離合器帶動蝸桿軸作正反旋轉(zhuǎn)，使帶有皮碗的活塞在油缸內(nèi)作往復(fù)達動，從而通道油介質(zhì)對試樣進行加壓和泄壓。 指示機構(gòu)為一與油缸相通的雙針壓力表。加壓時壓力表指針隨油缸的壓力增加而轉(zhuǎn)動。試樣破裂后，油缸泄壓，表的主針即退至零點副針仍停留在破裂時所達到的壓力值位置上。我室耐破儀的指示系統(tǒng)由壓力傳感器、/D 轉(zhuǎn)換器和光電顯示器等組成。 （2）工作原理 儀器是根據(jù)壓力傳遞的原理設(shè)計的。開動電機，驅(qū)使活塞運動，對介質(zhì)施加壓力，通過橡膠膜將壓力傳遞到壓環(huán)中間的試祥，使之逐漸凸起，直至破裂，試樣破裂時所能承受的最大壓力即為試樣的耐破度。 四、實驗步驟 1.實驗步驟： （1）切取 7070mm 的試樣（紙板試樣為 100100mm）10 張。 （2）將試樣置于壓環(huán)間，并夾緊。 3）啟動；由于壓力的逐漸增加，試樣破裂。 （4）記錄數(shù)值。 （5）提起上壓環(huán)，取出破裂的試樣，放入新的試樣，進行下一個檢測，正、反面各做五次。 2結(jié)果計算 (1）耐破度 試樣破裂時，壓力表指示的數(shù)值耐破度。 （2）耐破指數(shù) 由耐破度除以定量而求得，以 kPa.m2/g 表示。 以所有檢測值的算術(shù)平均值表示結(jié)果，并報出最大值和最小值。計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字。 3.誤差分析及測試結(jié)果的表達 分析測試結(jié)果是否服從正態(tài)分布，用基于不確定度的表達方式表示測量結(jié)果五實驗結(jié)果分析（1）耐破度 試樣破裂時，壓力表指示的數(shù)值耐破度。 （2）耐破指數(shù) 由耐破度除以定量而求得，以kPa.m2/g表示。 以所有檢測值的算術(shù)平均值表示結(jié)果，并報出最大值和最小值。計算結(jié)果取兩位有效數(shù)字。 紙板耐破度實驗數(shù)據(jù)如表 1正/Kpa13061274125012441168反/Kpa12501210120111361132表 1樣本平均值 樣本標準偏差S= =58.2樣本算術(shù)平均值的標準偏差：用基于不確定度的表達方式得 耐破度五、思考題： 1.耐破度測定儀的結(jié)構(gòu)有哪幾部分組成？壓力是如何傳遞的？ 答：a、由四部分組成：1夾緊機構(gòu)1.1手動試樣夾緊機構(gòu)：由手輪帶動螺桿，可使上夾環(huán)上下運動，當上夾環(huán)向下運動使試樣夾緊時，夾緊桿通過靜壓活塞對加壓座內(nèi)的油液產(chǎn)生壓力，而壓力則通過高壓軟管傳遞給壓力表，此時壓力表的反映的單位壓力值即為作用在紙樣上的夾緊力。1.2氣動試樣夾緊機構(gòu)：壓縮空氣通過對氣缸膜的加壓，使上壓環(huán)下降將試樣牢固夾持在上、下壓環(huán)之間。2 動力傳遞及加壓機構(gòu)：由電動機轉(zhuǎn)動直接帶動絲杠轉(zhuǎn)動使活塞直線運動，從而使活塞在油缸內(nèi)前進和后退，活塞推進時單位時間內(nèi)輸出的油液即為送油量。3指示機構(gòu)：壓紙座缸體內(nèi)的壓力通過傳感器，將壓力轉(zhuǎn)換成隨其大小而變化的電信號，經(jīng)過顯示儀的放大、轉(zhuǎn)換等處理，將壓力用數(shù)字形式顯示出來。4排氣及加油機構(gòu)：閥體上方與油杯連接，油杯頂部有一按鈕，旋松按鈕即打開油杯芯中部閥門，此時油杯內(nèi)的油液通過閥體，高壓油管流向壓紙座缸體，以補充油缸內(nèi)油液的損耗和不足，同時可以用手反復(fù)向下按膠膜，使內(nèi)部殘存空氣通過油杯芯中氣孔向外排出，加完油后擰緊螺釘。b、壓力的傳遞是根據(jù)帕斯卡定律：加在密閉液體上的壓強能夠按照原來的大小，由液體向各個方向傳遞。在儀器密封的油缸和壓紙座的容腔內(nèi)，裝滿甲基硅油作為壓力傳遞的介質(zhì)，當電機帶動活塞勻速前進時，膠膜受到硅油的加壓而突起；此時夾持在膠膜上方，被上下夾盤固定住的試樣，均勻受力，直到試樣破裂。處理芯片鎖住最大壓力值，通過液晶屏顯示該壓力值，此壓力值即為本次試樣的耐破度。2.耐破度值和耐破度指數(shù)是什么關(guān)系？ 答：在造紙和紙包裝行業(yè)中，耐破度用在紙和紙板、瓦楞紙板等，常用國際單位單位為kPa，耐破度指數(shù)用在紙和紙板，常用單位為kPam/g。 將紙或紙板的耐破度除以其定量就是耐破度指數(shù)了。3.耐破度儀的校準分為哪幾部分？分別如何進行校準？答：示值準確度的檢驗 采用模擬壓力試驗檢驗法。將標準測力計的高精度傳感器接入耐破儀的油缸室內(nèi)，讓檢測系統(tǒng)和被測系統(tǒng)同時工作，共同監(jiān)測油缸內(nèi)壓力的變化。用手動轉(zhuǎn)動電視，使油缸活塞往前推。這時，兩系統(tǒng)的示值均指示出油缸內(nèi)的壓力。以檢測系統(tǒng)示值為依據(jù)，在被測系統(tǒng)上讀數(shù)，計算壓力示值誤差和示值重復(fù)性相對誤差。 零點相對漂移與標定值相對漂移的檢驗 一般情況，耐破度儀電路自動數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)都設(shè)有自動消零等功能，將零點相對漂移與標定值相對漂移產(chǎn)生的誤差自動消除，故該項可不檢驗。 分辨力的的檢驗 在示值準確度檢驗時，觀測檢測系統(tǒng)在壓力變化1kPa時,被測系統(tǒng)應(yīng)有1kPa的壓力變化，否則該項不符合。 測量系統(tǒng)密封性檢驗 在上下夾盤間夾一堅硬的金屬平板，將壓力調(diào)至量程上限值，觀察壓力在1min內(nèi)下降值，記錄該值，并計算下降百分比。 送油速度檢驗 在上下夾盤孔內(nèi)橡膠模注滿清水，上面覆蓋一橡膠模，橡膠模上再蓋上一塊金屬平板并夾緊。用膠管將量筒和油缸室連接上，按正常測量時開動電機，記錄電機從開始到停止的時間和泵出液的體積，計算1min泵出液的體積，該值即為送油速度。 橡膠模阻力的檢驗 分別用10mm和18mm的專用高度規(guī)跨放于下夾盤測量孔上，用手轉(zhuǎn)動電機，讓橡膠模緩慢凸起，分別讀取在10mm和18mm時的壓力值。 試樣夾盤系統(tǒng)夾持力大小的檢驗 操作控制系統(tǒng)功能檢驗 參考儀器說明書，按正常操作設(shè)置和調(diào)試儀器，并測試多個試樣，觀察整個過程儀器控制系統(tǒng)功能是否正常。實驗四 瓦楞紙板戳穿強度實驗一、實驗?zāi)康?1了解和掌握瓦楞紙板戳穿強度試驗的原理及過程。 2學(xué)習使用戳穿強度測試儀等儀器設(shè)備的使用方法。 二、實驗設(shè)備及實驗材料 設(shè)備： QD-3007 型戳穿儀一臺；附加:A.B.C.D 檔一盒; 220V 交流電源; 裁紙刀,瓦楞紙板若干張; 材料：瓦楞紙板按正反面、橫向縱向各2張依次準備好。 三、實驗原理 紙板戳穿強度是指用規(guī)定形狀的戳穿頭穿過試樣所消耗的功，以 J 表示。紙板在制成紙箱或其它容器后，在使用或搬運過程中難免要遭到?jīng)_撞作用，為抵抗這種作用，使之免受破壞，要求紙板應(yīng)具有足夠的抗沖擊強度。對紙扳抗沖擊性能的檢測，通常在戳穿強度儀上進行。該儀器是利用一個裝有戳穿頭的擺,以其戳穿紙板前后的位觖變化來測定紙板抵抗戳穿的能力,將戳穿瞬間的力通過傳感器輸入到電腦系統(tǒng),得出所做的最大的功,單位是 J。儀器結(jié)構(gòu)由機座帶有戳穿頭和重錘的擺傳感器、電腦系統(tǒng)組成。 1儀器及工作原理 （1）儀器結(jié)構(gòu) 包括座體、擺、夾持裝置和指示裝置等。 座體： 支持儀器整體。 擺： 由弧形擺臂、擺軸、手柄、戳穿頭組成。戳穿頭為正三角棱錐形，高 25 士 0.7mm，棱邊圓角的半徑為 1.5mm。戳穿頭安裝在 90 度的圓弧形探臂上，通過擺的運動由戳穿頭沖擊紙扳而進行戳穿。 夾持裝置：其上有兩塊水平的上、下夾板，有效面積不小于 175175mm。夾板中間各有一個邊長為 100 士 2mm 的等邊三角形的孔，上、下夾板的孔應(yīng)相重合。測試時，試樣夾于兩夾板間，施于上、下夾板間的力不小于 250N(25kg),但最大不能大于 l 000N(100kg)。 指示裝置：包括刻度盤和數(shù)字顯示儀。 刻度盤分度值：A 度盤：0-6J 分度值：0.05J B 度盤：0-12J 分度值：0.1J C 度盤：0-24J 分度值：0.2J D 度盤：0-48J 分度值：0.2 J （2）工作原理 置擺于一定位置而具有位能，釋放擺，其位能轉(zhuǎn)變成動能而擺動。用其戳穿頭沖擊試樣而使之被戳穿。戳穿過程的總能量消耗即代表試樣的戳穿強度，其值等于擺在開始和運動結(jié)束時的位能差。