目前市場上用於檢測材料拉伸性能的拉力試驗機很多(duō),但是並非所有的試驗機都適合軟包裝(zhuāng)材料的拉伸試驗,本文結(jié)合我國材料檢測標準,分析了選擇(zé)軟包材檢測的拉力機時應尤其關注的指標。
高分子聚合物,拉伸,拉力機,行程,夾具
塑(sù)料和橡膠的拉伸(shēn)性能是其力學性能中最重要、最基本的性能之(zhī)一(yī),它在很大程度上決定了該種塑料和橡(xiàng)膠的使用(yòng)場合。拉伸性能(néng)的好壞,可以通過拉伸試驗來檢(jiǎn)測。
1 、高分子(zǐ)聚合物的拉伸性能
作為材料使用時要求高分子聚合物具有必要(yào)的(de)力學性能。可以說(shuō),對於高分(fèn)子(zǐ)聚合物的大部分應用而言,力學性能比其他物理性能顯得更為重要。
高分子(zǐ)聚合物具有所有已(yǐ)知材料中可變性範圍最寬的力學性質,這是由於高聚物由長鏈分子組成,分子運動具有明顯的鬆弛(chí)特性的緣故。如高(gāo)聚物材料具有(yǒu)相當高的伸(shēn)長率,一般 PE 的斷裂伸(shēn)長率在 90 %~ 950 %(其中線性低密度聚乙烯 LLDPE 的伸長率較高),通過特殊的製作工藝,部(bù)分(fèn)材料的(de)伸長率可在 1000 %之上,而普通高聚(jù)物材料的斷裂伸長(zhǎng)率也多(duō)在 50 %~ 100 %之間。通(tōng)常對材料的拉伸(shēn)性(xìng)能要求較高(gāo)的(de)有熱收縮膜以及拉伸膜等。
2 、拉伸試驗
拉伸試驗(應力-應變(biàn)試驗)一(yī)般是將材料(liào)試樣兩端分別夾在兩個間隔一定距離的夾具(jù)上,兩夾具以一定的速度分離並拉伸試樣,測定試樣(yàng)上的(de)應力變化,直到試樣破壞為止。
拉伸試驗(yàn)是研究材料力學強度最廣泛使用(yòng)的方法之一,需(xū)要(yào)使用恒速運動的拉力試驗機。按載荷測定方式的不同,拉力試驗機大體可以分為擺錘式拉力試驗機和電子(zǐ)拉(lā)力試驗機兩類,目(mù)前使用較(jiào)多的是電子拉力試驗機。
3 、電子拉力試驗機(jī)選擇指標
由於軟包裝材料主(zhǔ)要是(shì)高分(fèn)子聚合物或它的相關(guān)材料,如前所述高聚物材料的伸長(zhǎng)率遠遠優(yōu)於金屬、纖維、木材、板(bǎn)材(cái)等材料,因此檢測高分子聚合物的(de)拉力機就與通常的材料拉伸性能檢測(cè)拉力機有一定的差別,尤其需要注意的是電子拉(lā)力機的有效行程以及試樣夾具兩方麵。
3.1 有效行(háng)程
在進行拉(lā)伸試驗時,所用試樣的尺寸雖然小,但材(cái)料的伸長率普遍比較高,因(yīn)此用於檢測軟包裝材料的拉伸性能需要配備行(háng)程(chéng)較大的拉(lā)力機,否則夾具運行可能會超過行程的使用極限、造成設備的損(sǔn)壞。
需要(yào)注(zhù)意的是在伸長率的計算中,我們僅采集試樣上兩(liǎng)條(tiáo)標線間的伸長量。標線是通過(guò)打印或手(shǒu)工的方式畫在(zài)製取完成的試(shì)樣上的(標線的添加應(yīng)對試樣不產生任何影響),而標線間的距離是多少呢?不同(tóng)的標準給(gěi)出的這一距離大多存在一定的差異,而同一標準中也是往往針(zhēn)對不同的材料給出不(bú)同的試樣尺寸,因此標線之間的距離也是不同的,不過這樣有利於檢測伸長率非常大或非常小的(de)材料並得到精確的試驗結(jié)果。對(duì)於塑(sù)料薄膜,標線之間的距離通常是在 25 ~ 50mm 之間。
由於試樣在拉伸試驗中變形伸(shēn)長不僅(jǐn)僅是在標線之內,凡是在兩夾具之間的試樣都會得到不同程度的拉伸變形。標準中與標線距離相對應的夾具間的初始距離在 80 ~ 115mm 以內,如果兩(liǎng)夾具間的試樣都能保持同樣的伸長(zhǎng)率並假設為 500 %,則拉力機的有效行程需在 480 ~ 690mm ,如果(guǒ)是伸長率為 1000 %的試樣,則拉力機的有效行程至(zhì)少為 880mm 才能保證試驗的正常進(jìn)行。
筆者對目前市場上出(chū)售(shòu)的電子拉力機的有效(xiào)行程進行了隨(suí)機調查,在所調查(chá)的國內外幾個品牌的 72 台拉力(lì)機中,行程在 500mm 以下的設(shè)備,占 13.9 %;行程在 500 ~ 900mm 的設備,占 56.9 %;行程在(zài) 901 ~ 1100mm 的設備,占(zhàn) 20.8 %;行(háng)程在 1100mm 以上(shàng)的設備,僅占 8.4 %。然而在這次統計的電子拉力機中,大行程(chéng)的設備並非全部用於軟包裝(zhuāng)材料的(de)檢測,部(bù)分是用於人造木板、帆(fān)布、窗簾、銅材(cái)等材料的拉伸試驗中。
試樣夾具
GB13022-91 《塑(sù)料薄膜拉伸性能試驗方(fāng)法》中對夾具(jù)的(de)描述為:“試(shì)驗機應備有適(shì)當的夾具,該夾具不(bú)應引起試樣在夾具處斷裂,施加任何負荷時,試驗機上(shàng)的夾具應能(néng)立即對準成一條線,以(yǐ)使試樣的長軸與通過(guò)夾具中心線的(de)拉伸方向重合(hé)。……將試樣置於試驗機的兩夾具中,使試(shì)樣縱軸與上、下夾(jiá)具中心連線(xiàn)相重(chóng)合,並且(qiě)要鬆緊適宜,以防止試樣滑脫和斷裂在夾具(jù)內。夾具內應襯橡(xiàng)膠之(zhī)類的(de)彈性材料。”由於高(gāo)聚物材料力學性能的特殊性以及軟包裝材(cái)料特殊的使用方式使軟(ruǎn)包材(cái)檢測的(de)試樣厚(hòu)度非常薄,一(yī)般的夾具無法滿足要求,使用不(bú)當會引起試樣在夾具處斷裂致使試驗失(shī)敗。
3.3 PC 型智能電子拉力試驗機
武(wǔ)漢藍銳儀器是專業製作軟包裝材料檢測設備(bèi)的(de)企業,特別針(zhēn)對軟包裝材料伸長率大(dà)的特點製作了 PC 型智能電子拉力試(shì)驗機,行程可達 1000mm ,可以進行拉(lā)伸、剝離、撕裂、熱封等七種試驗,並專業設計了各類專用於軟包裝材料的測(cè)試夾(jiá)具,是(shì)一款為軟包裝材料量身定做(zuò)的力學性能拉力試驗機。
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