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纸张平滑度测试仪测试原理及影响因素

时间:2021-08-18 来源网站:南安市化工机械网

纸张平滑度测试仪测试原理及影响因素

摘 要:介绍不同纸张平滑度测试仪的测试原理及其影响因素,着重对空气泄漏法中应用最广的别克式(Bekk)平滑度仪、本特生式(Bendtsen)粗糙度仪及PPS式粗糙度仪进行了比较,并讨论了当前平滑度测试仪的发展方向。

关键词:平滑度;测试仪;比较;发展

平滑度是用以衡量纸张表面平整程度的一个重要物理量。对书写纸来说,足够的平滑度才能使书写流利,对印刷纸来说,该指标决定纸张与印版的紧密程度及油墨的吸收性能,确保印刷画面及字迹的鲜明、清晰。平滑度是多数纸张的一项重要的性能指标。

测定平滑度的方法很多,有空气泄漏法、光学接触法、针描法、水迹法、印刷试验法、电容法、摩擦片法及液体挤压法等,每种方法都有许多不同形式的仪器。目前使用最为普遍的是空气泄漏法。世界上根据泄漏法的原理设计制造的仪器有近10种,如别克(Bekk)型、威廉(Williams)型、格尔莱(Gurley H-P-S)型、本特生(Bendtseen)型、雪菲尔德(Sheffield)型和PPS型等。这些类型的仪器均是在一定压力和一定面积下测量一定量空气通过纸张表面与另一个表面之间的间隙所需的时间,或测定空气的流速、流量以及空气压力的变化等。在众多的空气泄漏平滑度仪中,别克式(Bekk)平滑度仪、本特生式(Bendtseen)粗糙度仪及PPS式粗糙度仪是使用最广的3种仪器。

1 别克式(Bekk)平滑度仪

1.1 测试原理

别克式(Bekk)平滑度仪是国内造纸行业使用最普遍的仪器,其测试原理如图1所示。

如图1所示,将纸或纸板放在玻璃板上,施加特定压力产生牛真空,从而吸人空气,并使空气通过接触表面,测量真空度在规定范围内变化所需的时间。

1.2 影响测试的因素

外界环境大气压、温湿度等变化,均会使平滑度测试值发生变化。就仪器本身及操作而言,其影响因素主要有橡胶片厚度、硬度,真空容积器容积,预压时间,加在试样上的压力,试样的有效测试面积,系统密封性等。

1.2.1 橡胶片厚度和硬度

橡胶片越软,平滑度的测试值越高,反之,则结果相反。GB/T456—2002规定,橡胶片应符合厚度(4±0.2)mm,硬度(40±5)IRHD(国际橡胶硬度)。

1.2.2 真空容积器容积

真空容积器容积直接影响平滑度测试值的大小,容积与平滑度测试值呈线性关系。

老式平滑度仪采用有油真空泵,设计时采用玻璃阀涂上真空脂的方法进行密封,天长日久,真空泵油、真空脂会不自觉地倒吸人容积管道中,而出现容积变小的现象,从而导致测试结果变小。新型平滑度仪,由于采用无油真空泵及高密封性能的电磁阀,基本消除了仪器容积变小的现象。

1.2.3 预压时间

预压时间对平滑度测试值也有较大的影响。在一般情况下,预压时间越长则所测平滑度越高。对紧度不同的纸张预压时间影响程度是不同的。对纸质疏松紧度低的纸,预压对测试的影响程度较大。对纸质紧密紧度高的纸,预压对测试的影响相应较小。在标准测试中,标准规定控制1min的预压时间,然后计时。

1.2.4 试样上的压力

平滑度值随着试样上的压力增加而增加,压力增加试样与玻璃砧的接触面积增大,纸页本身被压紧。纸样越松,紧度越小,压力对平滑度影响越大;纸样紧度大,压力对平滑度的影响较小。胶版涂布纸(铜版纸)内有较多的填料与胶料,并经过超级压光机压光,压力对平滑度的影响较小。

1.2.5 系统密封性

密封好坏直接影响测试结果。如果纸质本身粗糙、平滑度低,那么泄漏的影响相应较小,但如果纸本身光滑、平滑度较高,那么泄气对其影响相应较大。GB/T456—2002标准A3中对别克式密封校验有详细的规定。经常对仪器进行密封性校验,是确保测试值真实可靠必不可缺的一个环节。

别克式平滑度的台间差是国际上公认的难题。因为受很多因素的综合影响,所以别克式平滑度仪台间误差大。美国造纸协会提供的重复性再现性数据(见表1)和我国的GB/T456—2002标准充分地说明了这一点。

2 本特生式(Bendtseen)粗糙度仪(图2)

2.1 测试原理

将试样片夹在玻璃和一金属环端面之间,在规定的压力下,在封闭的测头端面空间输入空气,测定透过端面和试片间的空气流量。

其原理是利用空气泄漏法,通过一定测量面积的金属环,以漏过空气多少来测定纸及纸板的表面粗糙程度,如漏过的空气多,则说明纸张表面粗糙,即纸的表面平滑度低。(待续)

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