一、前言

GB/T 26203-2010已執(zhí)行十多年，在紙張和紙板行業(yè)，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度在質(zhì)量控制過程中起著至關(guān)重要的作用。內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度過低，在印刷、制盒時可能會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，影響用戶使用。

內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度有兩種測試方法：第一種： GB/T 26203-2010和TAPPI T569-2000（Scott型）試驗(yàn)方法，通過測定擺動的最高位置來計算試樣被破壞過程中吸收的能量；第二種： ISO 15754-2009和TAPPI T541-2010，分離試樣過程中的最大力值。這兩種測試方法都有使用，使用方法一的比較多，像TLS、L&W、TMI均采用方法一，僅Thingwing-Alber采用方法二。我國使用方法一，新國標(biāo)為GB/T 26203-2023《紙和紙板內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測定（Scott型）》。新國標(biāo)修改采用ISO 16260:2016，并結(jié)合我國國情進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充完善。新國標(biāo)的實(shí)施標(biāo)志著我國在紙和紙板質(zhì)量檢測領(lǐng)域又邁出了堅實(shí)的一步。本文將從主要技術(shù)變化、測定方法、優(yōu)勢與挑戰(zhàn)以及總結(jié)與展望等方面，對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)解讀。

二、主要技術(shù)變化

2.1 增加了術(shù)語和定義

? 內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度（internal bond strength）

在試驗(yàn)條件下，使試樣分層所需的平均勢能。

注：結(jié)果為試樣分層前的勢能與分層后的剩余能量之差，單位為焦耳每平方米（J/m^2）。

? 試樣組件（test assembly）

試樣層壓在兩條雙面膠之間，下膠帶的底側(cè)黏附在剛性金屬平砧上，上膠帶的上側(cè)黏附在“L”形鋁塊上。

2.2 增加了方法二作為試驗(yàn)方法

增加了方法二作為試驗(yàn)方法，原試驗(yàn)方法命名為方法一，以符合我國國情。

2.3 試樣尺寸調(diào)整

統(tǒng)一兩種試驗(yàn)方法中的試樣尺寸。具體來說，試樣的尺寸從原來的（25.4±0.1）mm×140mm調(diào)整為（25.4±0.1）mm×（25.4±0.1）mm（對于方法二）。這一變化旨在減少試樣在制備過程中的誤差，提高測試的準(zhǔn)確性。

2.4 對鋁塊和金屬平砧要求明確

方法二明確了鋁塊和金屬平砧的要求，包括其材質(zhì)、質(zhì)量、粗糙度等關(guān)鍵指標(biāo)。這些要求的明確有助于減少測試過程中因設(shè)備原因?qū)е碌恼`差。

鋁塊和金屬平砧應(yīng)符合以下要求：

a) 鋁塊材質(zhì)為合金6101B，單個鋁塊質(zhì)量：（11.3±0.2）g；

b) 鋁塊和金屬平砧表面粗糙度：Rz≤3.2μm；

c) 鋁塊更換標(biāo)準(zhǔn)：在10 000次測量后或有明顯變形痕跡。

2.5 對擺要求明確

擺應(yīng)符合以下要求：

a） 鋁塊和擺的撞擊點(diǎn)：置于金屬平砧中心，不放置樣品和膠帶，距離鋁塊下邊緣應(yīng)為（21±0.2）mm；

b） 自由擺動時的能量損失＜1%；

c） 擺長：（228.6±0.2）mm，如下圖1所示。

 圖1 等效擺長示意圖

2.6 增加了試樣件制備內(nèi)容

參照ISO 16260:2016將試樣件的制備過程單獨(dú)形成一章進(jìn)行描述。

2.7 測量范圍增加2檔

方法二的儀器和擺的測量范圍見表1。

表1 儀器和擺的測量范圍

2.8 增加了儀器的符合性驗(yàn)證

圖2為撞擊校準(zhǔn)裝置3D圖，將標(biāo)準(zhǔn)圓柱形質(zhì)量塊（試樣）放置在裝置中，以便擺撞擊球垂直撞擊質(zhì)量塊中心從而將擺的能量傳遞至質(zhì)量塊。對于來自不同制造商的儀器，使用適配器確保圓柱質(zhì)量塊被可靠地垂直撞擊在中心。試樣按每10g分級，其質(zhì)量由圓柱體的長度決定。

圖2 帶有圓柱形質(zhì)量塊的 3D 撞擊裝置圖

相似的擺在撞擊相同質(zhì)量塊時應(yīng)產(chǎn)生相同的值。詳見表2，由于物理原因，測量范圍1和測量范圍2的值并不相同。當(dāng)在兩個測量范圍內(nèi)測試相同的材料時，永遠(yuǎn)不會獲得相同的測量結(jié)果

表2 測量范圍1和測量范圍2撞擊測試數(shù)據(jù)表

使用每個試樣進(jìn)行5次測量并將結(jié)果取平均值。遇到異常值應(yīng)舍棄并重復(fù)測試用新值代替。符合方法二的儀器與表2給定值的允許偏差為士3%，其他類型的儀器與表2給定值的允許偏差為士10%。

三、測定方法詳述

3.1 Scott型測定法原理

雙面膠-試樣-雙面膠的組合形成一個夾層結(jié)構(gòu)，該夾層被壓在一個金屬平砧和一個金屬平砧之間，如圖3所示。用擺錘撞擊金屬平砧上部的內(nèi)表面，使金屬平砧翻轉(zhuǎn)，并在Z向破壞試樣。通過測定擺動的最高位置來計算試樣被破壞過程中吸收的能量。內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度的測定儀是為了檢測將單層或多層纖維分開需要克服的抗拒力，她經(jīng)常用來探討紙頁或紙板的分層問題。

圖3 擺錘與金屬平砧撞擊示意圖

3.2 儀器設(shè)備準(zhǔn)備

內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測定儀（方法二）、內(nèi)結(jié)合取樣器、制樣器、小刀、雙面膠。

3.3 試樣組件的制備

從每個試樣上切下（25.4士0.1）mm寬的試樣條，其長度（通常140mm～178mm）應(yīng)滿足試樣組件制備臺的需要。試樣條的末端需用小刀進(jìn)行整飾，以獲得整齊的邊緣。

試驗(yàn)前，應(yīng)檢查金屬平砧，確保上面沒有膠黏劑和殘余纖維。試驗(yàn)時，將金屬平砧按照序號放在制備臺的相應(yīng)位置上，并使前面銷子上的定位孔和槽朝后。拉出第一條雙面膠，平整地覆蓋在金屬平砧上，并多出25mm。將待測試樣準(zhǔn)確地放置在第一條雙面膠上。拉出第一條雙面膠，覆蓋試樣并至少多出25mm。將裝有5個直角金屬平砧的固定裝置定位放好，使其垂直向前。對于氣動加壓裝置，按下“加壓”旋鈕并保持2s～3s，然后松開旋鈕。小心打開并移走固定板，使金屬平砧粘在雙面膠-試樣一雙面膠復(fù)合層上，用小刀將5個試樣分離，應(yīng)小心裁切，避免雙面膠重疊或缺口。對于粗糙和/或可壓縮板（例如，芯板）等材料，壓力為400kPa，施壓時間為（15士1）s。

3.4 測試過程詳解

ü 選擇測量范圍

根據(jù)測試材料的強(qiáng)度選擇合適的儀器測量范圍，并進(jìn)行測試儀器的符合性驗(yàn)證。

ü 測試

將擺轉(zhuǎn)到水平位置，直至被鎖住。取第一個試樣組件進(jìn)行測試，釋放擺，使其撞擊鋁塊破壞試樣。如可能，接住鋁塊以防止其碰撞到堅硬物體造成損壞。記錄測試值，更換試樣組件進(jìn)行下一次測試。在試樣的測試方向上應(yīng)至少進(jìn)行5次測試。

圖4 內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測試設(shè)備

3.5 結(jié)果計算與分析

檢查試樣上下面的破壞情況，若在破裂處的前部邊緣出現(xiàn)部分分層、雙面膠間明顯結(jié)合，雙面膠穿透或雙面膠與金屬剝離現(xiàn)象，則表明該試驗(yàn)結(jié)果無效。若發(fā)生了試樣與金屬平砧分離的現(xiàn)象，說明試樣內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度較高，因此需要將夾持壓力增加至1035kPa。應(yīng)注意確保在試樣破裂后，在任何一個破裂面上都沒有膠帶黏合或膠帶穿透現(xiàn)象。

圖5 紙層分離后示意圖

內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度以每個方向的算術(shù)平均值作為結(jié)果，以J/m2表示，保留三位有效數(shù)字；計算每個測試方向結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差或變異系數(shù)，保留兩位有效數(shù)字。

四、總結(jié)

GB/T26203-2023《紙和紙板 內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度的測定（Scott型）》標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施是我國造紙行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要成果之一。它不僅提高了內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測定的準(zhǔn)確性和可靠性還為造紙企業(yè)提供了一個明確的質(zhì)量控制目標(biāo)和技術(shù)參考依據(jù)。然而隨著造紙技術(shù)的不斷發(fā)展和市場需求的不斷變化我們?nèi)孕枥^續(xù)關(guān)注行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的動態(tài)發(fā)展不斷完善和優(yōu)化現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)體系。未來我們期待看到更多具有創(chuàng)新性和實(shí)用性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺為我國造紙行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展提供有力保障。

本文2024年12月，發(fā)表于《紙箱世界》雜志