目(mù)前市場(chǎng)上用於檢測材(cái)料拉伸性能的拉力試驗(yàn)機很多,但是並非所有的試驗機都適合軟包(bāo)裝材料的拉伸試驗,本文結合我國材料檢測標準(zhǔn),分析(xī)了選(xuǎn)擇軟包材檢測的拉力機時應尤其關注(zhù)的指標。
高分子聚合物,拉(lā)伸,拉力機,行程,夾具
塑料和橡膠的拉(lā)伸性(xìng)能是其力學性能(néng)中最重要、最基本的性能之(zhī)一,它在很大程度上決定(dìng)了該種塑料和橡膠的(de)使用(yòng)場合。拉伸性(xìng)能的好壞,可以通(tōng)過拉伸(shēn)試驗來檢測。
1 、高分子聚合物的拉伸性能
作(zuò)為材料使用(yòng)時要求高分子聚合物具有必要的力學性能。可以說,對於高分子聚合物的大部(bù)分應用而言,力學性能比其他物理(lǐ)性能顯得更為重要。
高分(fèn)子聚合物具有所有已(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(zǐ)運動具有明(míng)顯(xiǎn)的鬆弛(chí)特性的緣故。如高聚物材料具有相當高的伸長率,一般 PE 的斷裂伸長率在 90 %~ 950 %(其中線性低密(mì)度聚乙烯 LLDPE 的伸長率較高),通過特殊的製作工藝,部分材料的伸長率可在 1000 %之上(shàng),而普通高聚物材料的斷(duàn)裂伸(shēn)長率也多在 50 %~ 100 %之間。通常(cháng)對材料的拉伸性能(néng)要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜等。
2 、拉伸(shēn)試驗
拉伸試驗(應力-應變試驗)一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個間隔一定距離的夾具上,兩(liǎng)夾具以一定的速度分離並拉伸試樣,測定試樣(yàng)上的應(yīng)力變化,直到試樣破壞為止。
拉伸試驗是研究材料力學強度(dù)最廣泛(fàn)使(shǐ)用的方法之一,需(xū)要使用恒速運動的拉力試驗機。按載荷測(cè)定方(fāng)式的不同,拉力試驗機大體可以分為擺錘(chuí)式拉力試(shì)驗機和電子拉力(lì)試驗機兩類,目前使用較多的是電子拉力試驗機。
3 、電子拉力試驗機選擇指標(biāo)
由於軟包裝材料主要是高(gāo)分子聚合物或它的(de)相關材料,如前所述高聚物材料的伸長率遠遠優於金屬(shǔ)、纖(xiān)維、木材(cái)、板材等材料,因(yīn)此檢測高分子聚合物的拉力(lì)機(jī)就與通常的(de)材料拉伸性能(néng)檢測拉力機有一定的差別,尤其需要注意的是(shì)電子拉力機的有效行(háng)程(chéng)以及試樣夾(jiá)具兩(liǎng)方麵。
3.1 有效行程(chéng)
在進行拉伸試驗時,所用試樣(yàng)的尺寸雖然小(xiǎo),但材(cái)料的伸長(zhǎng)率普遍比較高,因此用(yòng)於檢測軟包裝材(cái)料的拉伸(shēn)性能需要配備行程較大的拉力機,否則夾具運行可能會超過行程(chéng)的使用極限(xiàn)、造(zào)成設備的損壞。
需(xū)要(yào)注意的是(shì)在伸長率的計算中,我們僅采集試樣上(shàng)兩條標線間的伸長量。標線是通過打印或手工的方式畫在製取完成的試樣上的(標(biāo)線的添加應對試樣不產生任何影響),而標(biāo)線間的(de)距離是多少呢?不同的標準給出的這一距離大多存在一(yī)定的差(chà)異,而同一標準中也是往往針對不同的材料(liào)給出(chū)不同的(de)試(shì)樣尺寸,因此標線之間的距離也是不同的,不過這樣(yàng)有(yǒu)利於檢測伸(shēn)長率非常大或非常小的材料並得到精確(què)的試驗結果。對於塑料薄膜,標線之間的距離通常是(shì)在 25 ~ 50mm 之間。
由(yóu)於試樣在拉伸試驗中變(biàn)形伸(shēn)長不(bú)僅僅是在標線之內,凡是在兩夾具之間的試樣(yàng)都會得(dé)到不同程度的(de)拉伸變形。標準中與標(biāo)線距離相(xiàng)對應的夾具間的初始距離(lí)在 80 ~ 115mm 以內,如果兩夾具間的試樣都能保持同樣的伸長率並假設為 500 %,則(zé)拉力機的有效行程需(xū)在 480 ~ 690mm ,如果是伸長率為 1000 %的試樣,則拉力機的有效行程至少為(wéi) 880mm 才能保證試驗的正常進行。
筆者對目前市場上出售的電子拉力機的有效行(háng)程進行了隨機調查,在所調查的國內外幾個品牌的 72 台拉力機中,行程在(zài) 500mm 以下的設備,占 13.9 %;行程在 500 ~ 900mm 的設備,占(zhàn) 56.9 %;行程在 901 ~ 1100mm 的設備,占 20.8 %;行(háng)程(chéng)在 1100mm 以上的(de)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(de)設備並非全部(bù)用於軟(ruǎn)包裝材料的檢測,部分(fèn)是用於人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗中。
試樣(yàng)夾具
GB13022-91 《塑料薄膜拉伸性能試驗方法(fǎ)》中對夾具的描(miáo)述為(wéi):“試驗機應備有適當的夾具,該夾具不應引起試樣在夾具處(chù)斷裂(liè),施加任何負荷(hé)時,試驗機上的夾具應能(néng)立即對準成一條線,以使(shǐ)試樣的長軸與通過(guò)夾具中心線(xiàn)的拉伸(shēn)方向重合。……將試樣置於試驗機的兩夾具中,使試樣縱軸與上(shàng)、下夾具中心連線相重合,並且(qiě)要鬆緊適宜,以防止試樣滑脫和斷裂在夾具內。夾具內應襯橡膠之類的彈性材料。”由於高聚物材料力學性能的特殊性以及軟包裝材料特殊的使用方式使軟包材檢測(cè)的試樣厚度非常薄,一般的夾具無法滿足要求,使(shǐ)用不當會(huì)引起試樣在夾具處斷裂致使試(shì)驗失敗。
3.3 PC 型智能電子拉力試驗機
武漢藍銳儀器是專業製作軟包裝材料檢測設備的企業(yè),特別針對軟包裝材料伸長率大的特點製作了 PC 型智能(néng)電子(zǐ)拉力試驗機,行程可達 1000mm ,可(kě)以進行拉伸、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(cái)料的測試夾具,是一款為軟包(bāo)裝材料量身定做的力學性能拉(lā)力試驗機。
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