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文檔簡介

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。

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