包裝材料學(xué)試驗指導(dǎo)書

包裝材料學(xué)實驗指導(dǎo)書實驗1塑料薄膜性能測試一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗掌握使用電子拉伸儀測定塑料薄膜拉伸強度的方法。通過對具有代表性的幾種塑料薄膜拉伸強度的測定，加深理解聚合物根據(jù)應(yīng)力—應(yīng)變情況分類方法，并學(xué)會通過應(yīng)力―應(yīng)變曲線對被測試樣加以判斷歸類。二、實驗任務(wù)按國標(biāo)GB13022－91規(guī)定測定被測試樣的拉伸強度；計算每種塑料薄膜拉伸強度，斷裂伸長率與彈性模量，并繪制每種試樣的應(yīng)力―應(yīng)變曲線圖。三、實驗儀器設(shè)備名稱與原理1.實驗儀器（如圖1-1所示）圖1-1EMT系列液晶電子拉力試驗機(jī)2.儀器工作原理（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)原理機(jī)械傳動順序如下：電機(jī)—→連軸器—→減速機(jī)—→絲杠—→試臺升降由電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，在絲杠上固定有一個可移動夾具，另一個夾具固定在機(jī)座上，將試樣夾緊在兩夾具之間，絲杠轉(zhuǎn)動，使其上夾具向上運動，從而實現(xiàn)對試樣施加拉伸載荷。（2）電氣控制與拉力顯示原理載荷載荷力傳感器平衡電路放大器解調(diào)濾波顯示數(shù)值振蕩器移項計算比較電路拉伸載荷大小由拉力傳感器將機(jī)械力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ㄟ^相應(yīng)的電路處理，可直接顯示拉力的大小與拉伸強度與斷裂伸長率。四、實驗方法1.試樣制備方法沿被測塑料薄膜縱橫向，使用標(biāo)準(zhǔn)切刀沖裁成啞鈴形（如圖1-2所示）試樣條，橫縱向各10條。按國標(biāo)GB13022－91要求對試條進(jìn)行預(yù)處理，即溫度20±2℃，濕度60±5％條件下放置4小時后方可試驗。圖1-2Ⅱ型試樣L3—總長115；L2—夾具間初始距離80±5；L1—平行部分長度33±2；L0—標(biāo)線間距離25±0.25；R—大半徑25±2；r—小半徑14±1；b—平行部分寬度6±0.4；b1—端部寬度25±1；d—厚度。2.實驗操作步驟（1）將儀器拉伸速度設(shè)定為300mm/min輸入試樣寬度與厚度。（2）調(diào)整夾具高度，將一個試樣條夾緊于上下夾具之間。（3）將儀器力與位移顯示清零，按原點，按運行，即可進(jìn)行實驗。（4）試條斷裂，夾具會自動停止運動，記錄最大拉伸強度，與位移斷裂伸長率后，按返車鍵即可準(zhǔn)備進(jìn)行下一次實驗。五、操作注意事項1.試樣夾持應(yīng)位于兩夾具中心線上。2.設(shè)定原始標(biāo)距后夾具不可升降。3.在實驗過程中禁止用大力拉上夾具，以免損壞拉力傳感器。六、實驗報告要求說明實驗?zāi)康暮蛯嶒灢襟E。實驗數(shù)據(jù)列表求平均值。繪制應(yīng)力―應(yīng)變曲線并分析曲線特點。回答思考題。七、思考題1.為什么相同厚度的低密度聚乙烯(LDPE)薄膜與聚氯乙?。≒VC）薄膜拉伸特性差異很大?2.試比較分析韌性材料與脆性材料的拉伸性能差異?

實驗2印刷包裝用紙性能測試實驗?zāi)康?.掌握紙張厚度儀，電子天平，撕裂強度測定儀，MIT式耐折度測定儀的操作方法。2.通過對包裝用牛皮紙不同定量的性能測試，了解包裝用紙隨定量增加其機(jī)械性能指標(biāo)是如何變化的，并對紙張縱橫向的機(jī)械性能差異有所認(rèn)識。實驗任務(wù)按國標(biāo)GB451.2-89中規(guī)定測定紙張的定量。按國標(biāo)GB451.3-89中規(guī)定測定紙張的厚度。按國標(biāo)GB455.1-89中規(guī)定測定紙張的撕裂強度。按國標(biāo)GB2679.5-81中規(guī)定測定紙張的耐折度。實驗內(nèi)容（一）包裝用紙張定量的測定（參照國標(biāo)GB4512.2-89）1.定量即紙或紙張每平方米的質(zhì)量，以g/㎡表示。將待測紙張切取面積為100㎝的圓形標(biāo)準(zhǔn)式樣5個，在靈敏度大于0.01g的天平上進(jìn)行稱量，取得用下式計算定量。 G=式中： G—式樣定量；—式樣的平均質(zhì)量（g）；A—式樣面積（㎡）。2.實驗儀器（ER—120A電子分析天平，如圖2-1所示）圖2-1ER—120A電子分析天平（二）包裝用紙張厚度測定（參照國標(biāo)GB451.3—89）1.從樣品中隨機(jī)切取200mm×250mm大小的式樣5個，按圖2-2所示選擇測量點，將被測式樣放置在下測量面上，然后將上測量面慢慢地放下（其下移速度應(yīng)小于3mm/s）接觸試樣表面應(yīng)盡可能的避免產(chǎn)生任何沖擊作用，待指針停轉(zhuǎn)后2～5s內(nèi)讀取測量數(shù)值。圖2-2試樣上測量點位置選取示意圖2.實驗儀器（J—HDY04型紙與紙板厚度測量儀，如圖2-3所示）圖2-3J—HDY04型紙與紙板厚度測量儀1座體；2重錘；3防轉(zhuǎn)螺釘；4測量頭；5量砧；6螺釘；7撥桿；8小軸；9套墊；10螺釘；11量表。（三）包裝用紙張撕裂強度的測定（參照國標(biāo)GB455.1—89）內(nèi)撕裂度是指撕裂預(yù)先切口的紙或紙板至一定長度所需要的力，以mN表示。將待測紙切取63×75mm大小的試樣，沿紙張橫縱向各切取40張，對于紙縱向與試樣長向平行的進(jìn)行橫向?qū)嶒?。反之，則進(jìn)行縱向?qū)嶒?。?個試樣夾持在儀器試樣夾上（注意不論橫縱向?qū)嶒灳?3mm尺寸方向豎直夾持）按預(yù)切刀切取20mm的預(yù)切口。按下釋放的裝置，使試樣撕裂開，撕裂口偏歇斜不得超過10mm。若有超出的視為數(shù)值無效，重新實驗。數(shù)據(jù)讀取“S”代表的值是格數(shù)，并不是撕裂度，需按下式計算出撕裂度。A=sp/n式中：A－撕裂度s－平均刻度讀數(shù)p－換算因子（A擺是2，B擺是4，C擺是8）n－同時撕裂試樣的層數(shù)2. 實驗儀器（如圖2-4所示）圖2-4ELMENPORF（愛利門道夫）09型撕裂度儀（瑞典L&W公司制造）1、2調(diào)整器；3、9、15指針與定位器、停止器；4彈簧；5、12切刀與手柄；6、7、8螺母；10、11試樣架；13精調(diào)砝碼孔；14、18、19定標(biāo)器；16保持器；17擋塊；20調(diào)節(jié)螺絲；21刻度尺。儀器原理：利用擺的自重，將其重心提升到一固定高度，使擺具有了一定的勢能，釋放擺，使其圍繞軸心，自由擺動，同時將試樣撕裂。（四）包裝用紙耐折度測定（參照國標(biāo)2679.5—91）1.耐折度是指紙或紙板在一定張力下所能承受135o的往復(fù)折疊的能力，以往復(fù)折疊的次數(shù)來表示。將待測紙樣使用專用切紙刀，切取15mm×150mm大小的試樣橫縱向各8條，按GB450—79要求在標(biāo)準(zhǔn)溫、濕度進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)待測紙的厚度選擇合適的折疊頭。根據(jù)待測試樣夾持在上下夾具上，保證豎直狀態(tài)，按下開關(guān)待試樣折斷后，記錄折疊次數(shù)即可，注意標(biāo)明最大和最小值。2.實驗儀器（MIT立式耐折度儀，如圖2-5所示）圖2-5MIT立式耐折度儀1前蓋板；2試樣裝卡調(diào)整柄；3張力調(diào)整螺釘；4指針；5張力桿；6張力標(biāo)度；7制動螺釘；8上夾頭；9夾持螺釘；10折疊頭；11電機(jī)；12計數(shù)器；13電源開關(guān)；14加緊螺釘。工作原理：由電機(jī)通過連軸器和蝸桿軸連接，經(jīng)蝸輪蝸桿變速，減速到175轉(zhuǎn)/分。在通過偏心輪滑快機(jī)構(gòu)和裝在滑板一側(cè)的齒條，嚙合擺動軸上的小齒輪，產(chǎn)生下夾頭的左右擺動。其擺動次數(shù)為175次/分。實驗報告的要求說明實驗的目的與任務(wù)，簡述實驗步驟。實驗所用儀器名稱，型號，簡述工作原理。整理實驗數(shù)據(jù)，并作簡要總結(jié)。根據(jù)所學(xué)理論知識，對實現(xiàn)中的現(xiàn)象加以分析。認(rèn)真回答思考題。思考題包裝用牛皮紙隨定量增加機(jī)械強度如何變化？為什么紙張橫向，縱向機(jī)械強度有一定的差異？

實驗3印刷包裝用紙板性能測試一、實驗?zāi)康恼莆占埌宥?、厚度、緊度、挺度、環(huán)壓強度、戳穿強度的測定方法；通過對包裝用單面涂布白紙板的性能測試，了解包裝用紙板機(jī)械強度的基本特點（與紙張機(jī)械強度比較）。二、實驗任務(wù)按國標(biāo)GB451.2—89中規(guī)定測定紙板的定量；按國標(biāo)GB451.3—89中規(guī)定測定紙板的厚度與緊度；按國標(biāo)GB2679.3—81中規(guī)定測定紙板的挺度；按國標(biāo)GB2679.6—81中規(guī)定測定紙板的環(huán)壓強度。按國準(zhǔn)GB2679.7中規(guī)定測定紙板的戳穿強度三、實驗內(nèi)容 包裝用單面涂布白紙板主要應(yīng)用于醫(yī)藥、日用品的包裝，生產(chǎn)的產(chǎn)品是小包裝盒，因此該紙板的抗壓縮性能與抗彎曲性能尤為重要，下面重點闡述挺度與環(huán)壓強度的測定方法：（一）包裝用單面涂布白紙板挺度的測定（參照國標(biāo)GB2679.3---81）挺度是指在一定的條件下彎曲38mm寬的紙板至15°角時的彎矩，以g?cm（克?厘米）或mN?m（毫牛頓?米）表示。1.將待測紙板切取38mm×70mm大小試樣，沿紙板橫縱向各切取10張試樣條。對于紙板縱向與試樣長向平行的進(jìn)行橫向?qū)嶒?，反之則進(jìn)行縱向?qū)嶒灐?.實驗儀器（如圖3-1所示）圖3-116D型臥式挺度儀（瑞典L＆W公司制造）1移位旋鈕；2鎖緊螺釘；3傳感器接口；4顯示器；5電源開關(guān)；6傳感器；7試樣夾持器；8彎曲度調(diào)節(jié)器；9開始按鈕；10前進(jìn)復(fù)位按鈕。3.連接傳感器，固定在50mm處，并校準(zhǔn)儀器，將數(shù)據(jù)顯示定為顯示彎矩，即mN?m（毫牛頓?米）4.將預(yù)處理后的試樣條夾持在試樣夾上，使用移位旋鈕將傳感器探頭輕微接觸，試樣邊緣內(nèi)1～2mm處。按下開始按鈕，儀器的試樣夾自動圍繞其軸心轉(zhuǎn)動15°，那么傳感器探頭就感應(yīng)到試樣彎曲15°所產(chǎn)生的彎矩大小。5.記錄每張試樣條的數(shù)據(jù)（實驗時切記不要彎曲試樣）。 （二）瓦楞箱紙板環(huán)壓強度的測定（參照國標(biāo)GB2679.6—81）瓦楞箱紙板的環(huán)壓強度是指將一定尺寸的瓦楞箱紙板樣條插在試樣座內(nèi)，形成圓環(huán)形，在兩測量板之間進(jìn)行壓縮，在壓潰前所承受的最大的力，即為環(huán)壓強度。將待測紙板使用專用的環(huán)壓強度取樣器（如圖3-2所示）沿紙板的橫縱向切取寬mm、長mm各十條。紙板縱向與試樣長向平行的進(jìn)行橫向?qū)嶒灒粗畡t進(jìn)行縱向?qū)嶒灐? 圖3-2環(huán)壓強度取樣器實驗儀器設(shè)備（如圖3-3所示）主要技術(shù)參數(shù)：額定壓力：5KW顯示值精度：<±1%行程：76mm壓縮板尺寸：125mm×125mm實驗速度范圍：5~50mm/min標(biāo)定速度：12mm/min圖3-348型壓縮儀（瑞典L＆W公司制造）1下測量板；2上測量板；3停止環(huán)；4機(jī)座；5控制板面。儀器特點：本設(shè)備壓力傳感器是與上壓板相連接，保證了測量精度，下壓板為加載板，是直接與交流變頻調(diào)速電機(jī)相連，保證了加載精度。將預(yù)處理好的試樣，按其厚度選擇合適的環(huán)壓強度測試座（見表3-1）。將預(yù)處理好的試樣，插入環(huán)壓座內(nèi)，放置在壓縮儀下壓板上，然后按加載按鈕，讓下壓板以12.7mm/min的速度對試樣進(jìn)行壓縮，當(dāng)壓力值穩(wěn)定不再增加時，說明試樣已被壓潰，記錄該壓力。實驗數(shù)據(jù)處理環(huán)壓強度： R—環(huán)壓強度 F—壓潰力(N) L—試樣長度（mm）環(huán)壓指數(shù)：R—環(huán)壓強度(N/m)W—試樣定量（g/㎡）表3-1環(huán)壓強度測試座選擇規(guī)則（三）瓦楞箱紙板戳穿強度（GB2679.7）紙板的戳穿強度是指用一定形狀的角錐穿過紙板所需的功，即包括開始穿刺與使紙板撕裂彎折成孔所需的功，它以角錐總能量的損失來表示，單位以kgf.cm（1kgf.cm=0.098J）表示，國際單位是J。戳穿強度屬于動態(tài)強度，模擬紙板受到突然施加的沖擊力時的強度性能。例如，紙包裝箱在裝卸搬運、運輸環(huán)節(jié)中，常常會由于尖硬的物品撞擊而破壞。戳穿強度與耐破度的本質(zhì)區(qū)別是，耐破度是均勻地施加壓力而把試樣鼓破，屬于靜態(tài)強度；而戳穿強度是突然施加一個撞擊力把紙板戳穿，屬于動態(tài)強度。因此，對于紙板類包裝材料，戳穿強度顯得更有實際意義。（1）BK-52型戳穿度儀①結(jié)構(gòu)與工作原理。BK-52型戳穿度儀適用于測定紙板的戳穿強度，如圖3-4所示，在儀器上部固定件的回轉(zhuǎn)中心安裝有一個可以攜帶不同配重的擺臂，擺臂上固定一個圓弧狀的擺桿，在擺桿的下端固定一個符合標(biāo)準(zhǔn)要求的三角錐狀戳穿頭。角錐是一個正三角棱錐形，高25±0.7mm，棱邊的圓角半徑是1.5mm。擺臂處于水平位置時具有勢能，當(dāng)擺臂釋放時，戳穿頭給試樣施加一個沖擊能量，戳破試樣所需的能量稱為戳穿強度。該儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測試精確。圖3-4BK-52型戳穿度儀1-刻度盤；2-指針；3-平衡器；4-固定器；5、8-手柄；6-擺臂；7-配重；9-擺桿；10-戳穿頭；11-立柱；12-水平儀；13-三角架；14-調(diào)節(jié)支腳；15-調(diào)節(jié)螺母；16-壓簧；17-下壓板；18-試樣；19-上壓板；20-防護(hù)罩②主要技術(shù)參數(shù)測量范圍：0～5J，0～10J，0～20J，0～36J測量精度：與測量范圍相對應(yīng)，依次是0.1J、0.1J、0.2J、0.2J③校準(zhǔn)程序。提起擺臂，讓其處于水平位置，把鋁套推向戳穿頭后部。移動指針到刻度盤的最左邊，然后釋放擺臂，因無試樣，沒有阻力，指針指向零位。若不指向零位，應(yīng)轉(zhuǎn)動刻度盤使指針指向零位。若需要，可重復(fù)上述操作調(diào)零。（2）測試方法按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB2679.7“紙板戳穿強度的測定法”進(jìn)行試驗。具體測試步驟包括：①試樣采集與處理。按GB450取樣，沿紙幅切取175mm×175mm試樣8片，并按GB10739的要求對試樣進(jìn)行溫濕度預(yù)處理。②檢查指針指示“0”位。當(dāng)擺上安裝適當(dāng)?shù)呐渲睾?，將擺抬起至水平位置，用半圓形定位器將擺鎖定，將指針撥到最左邊，搬動鎖定器釋放擺，觀察指針是否指示在刻度盤零位。若指針沒有指示在刻度盤零位，擺動刻度盤使指針指示零位。戳穿頭后部的鋁套的組合，應(yīng)松緊適度。③將試樣置于夾板三角孔的正中間，若夾緊力不夠，可以轉(zhuǎn)動夾板下面立柱上的滾花螺母來增加夾緊力。④調(diào)整擺錘，當(dāng)需要時，附加重鉈以選擇適當(dāng)?shù)墓Φ姆秶?，使測量值保持在全量程的20%～80%范圍內(nèi)。⑤將指針撥向最高值位置，防摩擦環(huán)套在三角錐戳穿頭后面，輕輕釋放擺臂，擺體自由落下，戳穿試樣。當(dāng)三角錐體戳穿頭通過試樣時，鋁套便卡在試樣的孔內(nèi)，使孔處于開啟狀態(tài)，這時擺沒有摩擦力的制動作用。⑥擺停止后，從刻度盤上讀取指針指示的能量值，即試樣的戳穿強度。⑦提起擺體手柄，使擺體復(fù)位，撥回指針，松開加壓裝置，取出已試驗過的試樣，準(zhǔn)備下一次試驗。4片試樣以縱向平行于擺的擺動平面方向進(jìn)行試驗，另外4片試樣以橫向