箱紙板平滑度是評價紙張表面凹凸平整程度特性的一項重要物理指標。由于單面白板紙和涂布箱紙板的一個重要應該場景是需在其表面進行精美印刷,而平滑度的高低決定著紙板與印版接觸的緊密和完滿程度,直接影響著印品質量的好壞。因此,在這兩種紙板的上述產品標準中,都規定了其技術指標要求。對印刷紙來說,該性能決定紙張與印版接觸的緊密程度,與印品質量有非常密切的關系。
平滑度是指在特定的接觸狀態和一定的壓差下,試樣面和環形面之間有大氣泄入一定量空氣所需的時間,以秒(s)表示。時間越長,表示紙張平滑度越好,平滑度越高。一般來說,紙張平滑度越高,印刷質量越好。
平滑度的測定方法有很多,有光學法、印刷試驗法、電容法、觸針放大法、空氣泄漏法等,目前常用的是空氣泄漏法。根據空氣泄漏法原理設計的平滑度儀常見的有別克(BEKK)法和本特森(Bendtsen)法。箱紙板平滑度的測定采用GB/T 456-2002《紙和紙板平滑度的測定(別克法)》。該標準等同采用ISO5627:1995《紙和紙板一平滑度的測定(別克法)》。
1、測試儀器及方法標準
QB/T 1665、GB/T 456、ISO5627
2、 測試目的
紙張表面平滑度的高低會對印刷質量產生很大影響,這也是造紙廠和印刷廠重視紙張平滑度的原因。所以為了得到高質量的印品,就有必要對紙張平滑度進行定量評價,使其能達到印刷要求。同時平滑度儀在造紙行業也非常實用,指導生產廠家造出合格的紙張。
3、 測試原理和設備結構
本儀器測試原理可簡述為:將紙和紙板放在玻璃板上,施加特定壓力產生半真空,從而吸入空氣并使空氣通過接觸表面,測量真空度在規定范圍內變化所需的時間。
別克式平滑度儀它包括:(1)玻璃板,呈環形,環形有效面積為(10±0.05)cm2。玻璃板的中心孔,既能與真空容器連接,也能斷開。試驗面經精密磨光,不應有劃痕和裂紋,應保持清潔。環中心的孔中應放入一個支撐柱,其上表面應與玻璃板上表面齊平,以防止試樣吸入孔中。支撐柱上有 4 個徑向槽,以使空氣順暢通過。(2)試樣夾緊裝置,重砣加于試樣上的壓力應為(100士2)kPa。(3)壓板,直徑為 45mm 的表面平整的圓板,該板以固定的壓力與試樣相接觸。(4)膠墊,直徑不小于45mm 的圓形或邊長不小于 50mm 的方形;厚度為(40±0.2)mm,最大厚度變化為±0.05mm;硬度為(40±5)IRHD(國際橡膠硬度);復原彈性至少應為 60%。(5)真空容器,包括大真空容器與小真空容器,可抽真空至 53.35kPa,并保持密封。大真空容器包括到玻璃板表面的連接管,體積為(380±1)mL。小真空容器,包括到玻璃板表面的連接管,體積為(38±1)mL。(6)壓力表,測定時其工作范圍應為 50.66kPa、48.00kPa 和29.33kPa,精度為±0.07kPa。當真空度從 50.66kPa 降到48.00kPa 時,相當于大真空容器進氣量為(10±0.2)ml.或小真空容器進氣量為(10.05)mL;真空度從 50.66kPa 降到29.33kPa時,即大真空容器進氣量為(80±1)mL,或小真空容器進氣量為8mL(均為常壓下的體積)。(7)計時器,可讀準至 1s。
本儀器(以PN-BSTF智能機型為例)外形結構如圖1所示。
1-顯示屏 2-打印機 3-壓桿 4-壓頭 5-膠墊 6-玻璃板 7-激光傳感器
圖1 箱紙板平滑度測定儀結構示意圖
4、試樣的采取、處理及試樣的準備
試樣的采取應按 GB/T 450 進行。在抽取的大張紙頁上,沿橫幅距邊緣 15mm 處均勻制取足夠正反面各測試 10 次的試樣,試樣面積至少為 60mm×60mm,并保證試樣上無褶子、皺紋、可見裂痕或其他紙病。如有水印,測試時應盡量避開。
試樣應按 GB/T 10739 進行溫濕處理,并在相同的大氣條件下進行測試。
5、試驗步驟及方法
5.1 測試前
先準備好儀器,如果屏幕顯示不為零,先清零,必要時先校準儀器。
5.2 測試時
將試樣的測量面貼向玻璃板放置,然后將膠墊與上壓板放在試樣上,施加(100士2)kPa 的壓力,并在大真空容器中產生 50.66kPa 的真空。測量并記錄真空度從50.66kPa 降到48.00kPa 時的所需時間,以秒表示。
5.3 選擇合適的檔位
本儀器有A、B、C 三檔,默認檔位為A 檔。
A 檔:50.66kPa -> 48kPa,容積為380ml±1 ml,(15~300)s ;
B 檔:50.66kPa -> 48kPa,容積為38ml±1 ml,(300~9999s);
C 檔:50.66kPa -> 29.33kPa,容積為380ml±1 ml,(1~15)s。
測量真空度從50.66kPa 降到48.00kPa 時所需時間,以秒表示;
如果時間超過300 秒,則改用小容積,換B 檔重新測試;
如果時間小于15 秒,則改用C 檔重新測試。
5.4 測試
按“測試”鍵啟動測試程序,測試結束屏幕顯示測試結果,測試結束按下儀器右側把手,取出試樣,放置下一張試樣繼續測試,直到所有試樣測試完成。
圖2 箱紙板平滑度測試設備
6、 結果計算分析
試樣每面的平滑度應為10個測試結果的平均值,以秒表示。如果選用A檔用大真空容器,則平滑度為測定值的平均值;如果用B檔小真空容器,則平滑度為測定值的平均值乘以10;如果用C檔真空度從50.66kPa降到29.33kPa,則平滑度為測定值的平均值除以10。
平滑度兩面差按式(1)計算。
7、 可能的錯誤操作及誤差來源
7.1 可能的錯誤操作
7.1.1 開機直接測。
本儀器屬于電子儀器,測量前要預熱30min以上,使內部電子器件達到熱穩定平衡。
7.1.2 取樣細節不注意。
取樣細節不注意將影響測試結果,試樣上應無褶子、皺紋、可見裂痕或其他紙病。
7.1.3 未進行溫濕度處理。
試樣的采取應按 GB/T 450 進行。試樣應按 GB/T 10739 進行溫濕處理,并在相同的大氣條件下進行測試。空氣中的濕度和溫度對物理機械性質有很大的影響。水分大時紙張的纖維舒展,紙張柔軟,容易壓平則平滑度高;反之,紙張較干,纖維較硬,測試時空氣容易泄漏,平滑度較低。
7.2 主要誤差來源
7.2.1 壓力測量系統校準不準確。
本儀器為高精密電子產品,使用一段時間后,因為電子元器件及傳感器具的性能變化,測量準確度有一定要漂移,從而會影響測試結果,要定期對儀器進行校準。
7.2.2 環境大氣壓改變
氣體的密度隨壓力的增減是不同的。當環境大氣壓高于標準大氣壓時,測定結果為正誤差,反之是負誤差。
7.2.3 相對濕度的影響
平滑度隨著濕度的增加而增大。
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本論于2023年11月發表于《紙箱世界》雜志