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薄膜撕裂度測定是評估薄膜材料抗撕裂性能的重要測試項(xiàng)目,廣泛應(yīng)用于包裝材料、塑料薄膜、紙張等領(lǐng)域,其結(jié)果直接關(guān)系到材料在加工、運(yùn)輸和使用過程中的可靠性。以下從測定原理、主要方法、儀器設(shè)備、操作步驟及注意事項(xiàng)等方面進(jìn)行詳細(xì)說明:
一、測定原理
薄膜撕裂度指的是將預(yù)先有切口的薄膜樣品撕裂至一定長度所需的力,通常以撕裂過程中所施加的力的平均值或最大值來表示。其核心原理是通過模擬材料在實(shí)際使用中可能受到的撕裂應(yīng)力,評估材料抵抗撕裂擴(kuò)展的能力。
對于韌性材料(如塑料薄膜),撕裂過程中力的變化較為平穩(wěn),通常以平均力作為結(jié)果;
對于脆性材料,撕裂力可能隨裂紋擴(kuò)展急劇變化,需關(guān)注最大撕裂力。
二、主要測試方法及標(biāo)準(zhǔn)
不同材料和應(yīng)用場景對應(yīng)不同的測試標(biāo)準(zhǔn),常見的有以下兩種:
1. 埃爾門多夫(Elmendorf)法(最常用)
適用范圍:適用于塑料薄膜、薄片、紙張、紙板等材料,尤其適合厚度較薄、韌性較好的薄膜。
測試原理:將矩形樣品預(yù)先切開一個(gè)切口,利用擺錘下落的動能撕裂樣品,通過擺錘消耗的能量計(jì)算撕裂度。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):
ISO 6383-1:2013《塑料 — 薄膜和薄片 — 撕裂強(qiáng)度的測定 — 第 1 部分:埃爾門多夫法》
GB/T 16578.2-2009《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的測定 第 2 部分:埃爾門多夫法》
2. 褲形撕裂法
適用范圍:適用于較厚的薄膜、薄片或橡膠材料,通過樣品自身形狀引導(dǎo)撕裂方向。
測試原理:將樣品裁剪成 “褲形”,在兩端施加拉力,使撕裂沿預(yù)定線擴(kuò)展,記錄最大撕裂力。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):
ISO 6383-2:2013《塑料 — 薄膜和薄片 — 撕裂強(qiáng)度的測定 — 第 2 部分:褲形撕裂法》
GB/T 16578.1-2008《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的測定 第 1 部分:褲形撕裂法》
三、儀器設(shè)備(以埃爾門多夫法為例)
埃爾門多夫撕裂度儀:核心組件包括
擺錘:提供撕裂所需的動能,不同重量的擺錘對應(yīng)不同的測試范圍(如 1600gf、3200gf 等);
樣品夾持裝置:固定樣品,確保撕裂方向穩(wěn)定;
切口刀:在樣品上預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)長度的切口(通常 20mm);
讀數(shù)裝置:記錄擺錘擺動角度,換算為撕裂能或撕裂力。
輔助工具:
取樣器:裁剪標(biāo)準(zhǔn)尺寸的樣品(如 100mm×63mm);
游標(biāo)卡尺:測量樣品厚度(精確至 0.01mm)。
四、測試步驟(埃爾門多夫法)
樣品準(zhǔn)備:
從薄膜卷材上隨機(jī)截取至少 10 個(gè)樣品(縱向和橫向各 5 個(gè),以評估各向異性);
用取樣器將樣品裁剪為 100mm×63mm 的矩形,確保邊緣平整、無褶皺;
在樣品寬度方向的中心位置,用切口刀預(yù)制 20mm 長的垂直切口(切口需平直,避免歪斜)。
儀器校準(zhǔn):
根據(jù)樣品預(yù)期撕裂強(qiáng)度選擇合適量程的擺錘(如低強(qiáng)度薄膜用小量程擺錘);
檢查儀器水平度,確保擺錘擺動順暢,無卡頓;
進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)樣品校準(zhǔn),驗(yàn)證儀器精度。
樣品夾持與測試:
將樣品無切口的一端固定在儀器下夾持器,有切口的部分懸于上夾持器下方,確保切口位于夾持中心;
抬起擺錘并鎖定,將樣品另一端固定在上夾持器,確保樣品平整、無張力;
釋放擺錘,擺錘下落時(shí)撕裂樣品,儀器自動記錄撕裂過程中的能量消耗;
每個(gè)樣品測試 3 次,取平均值(剔除異常值)。
結(jié)果計(jì)算:
撕裂度(T)計(jì)算公式:T=dE
其中,E為撕裂能(由儀器根據(jù)擺錘參數(shù)和擺動角度計(jì)算),d為樣品厚度(mm);
結(jié)果單位通常為 N/mm(牛 / 毫米)或 kN/m(千牛 / 米),具體需符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
五、結(jié)果應(yīng)用
薄膜撕裂度是包裝材料的關(guān)鍵指標(biāo):如食品包裝膜需具備一定抗撕裂性,避免運(yùn)輸中破損;
可用于評估材料配方或加工工藝的穩(wěn)定性(如吹塑薄膜的拉伸比、厚度均勻性對撕裂度的影響);
不同方向的撕裂度差異(如縱向>橫向)可指導(dǎo)材料的合理使用(如根據(jù)受力方向選擇包裝方向)。
通過嚴(yán)格遵循測試標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范,薄膜撕裂度測定結(jié)果可準(zhǔn)確反映材料的抗撕裂性能,為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制和應(yīng)用選型提供可靠依據(jù)。
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