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目前市場(chǎng)上用于檢測(cè)材料拉伸性能材料試驗(yàn)機(jī)很多,但是并非所有的試驗(yàn)機(jī)都適合軟包裝材料的拉伸試驗(yàn),本文結(jié)合我國(guó)材料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),分析了選擇軟包材檢測(cè)的拉力機(jī)時(shí)應(yīng)尤其關(guān)注的指標(biāo)。高分子聚合物,拉伸,拉力機(jī),行程,夾具 塑料和橡膠的拉伸性能是其力學(xué)性能中zui重要、zui基本的性能之一,它在很大程度上決定了該種塑料和橡膠的使用場(chǎng)合。拉伸性能的好壞,可以通過(guò)拉伸試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)。
1、高分子聚合物的拉伸性能 作為材料使用時(shí)要求高分子聚合物具有必要的力學(xué)性能。可以說(shuō),對(duì)于高分子聚合物的大部分應(yīng)用而言,力學(xué)性能比其他物理性能顯得更為重要。 高分子聚合物具有所有已知材料中可變性范圍zui寬的力學(xué)性質(zhì),這是由于高聚物由長(zhǎng)鏈分子組成,分子運(yùn)動(dòng)具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當(dāng)高的伸長(zhǎng)率,一般PE的斷裂伸長(zhǎng)率在90%~950%(其中線性低密度聚乙烯LLDPE的伸長(zhǎng)率較高),通過(guò)特殊的制作工藝,部分材料的伸長(zhǎng)率可在1000%之上,而普通高聚物材料的斷裂伸長(zhǎng)率也多在50%~100%之間。通常對(duì)材料的拉伸性能要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜等。
2、拉伸試驗(yàn) 拉伸試驗(yàn)(應(yīng)力-應(yīng)變?cè)囼?yàn))一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個(gè)間隔一定距離的夾具上,兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣,測(cè)定試樣上的應(yīng)力變化,直到試樣破壞為止。 拉伸試驗(yàn)是研究材料力學(xué)強(qiáng)度zui廣泛使用的方法之一,需要使用恒速運(yùn)動(dòng)的拉力試驗(yàn)機(jī)。按載荷測(cè)定方式的不同,拉力試驗(yàn)機(jī)大體可以分為擺錘式拉力試驗(yàn)機(jī)和電子拉力試驗(yàn)機(jī)兩類,目前使用較多的是電子拉力試驗(yàn)機(jī)。
3、電子拉力試驗(yàn)機(jī)選擇指標(biāo) 由于軟包裝材料主要是高分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(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬、纖維、木材、板材等材料,因此檢測(cè)高分子聚合物的拉力機(jī)就與通常的材料拉伸性能檢測(cè)拉力機(jī)有一定的差別,尤其需要注意的是電子拉力機(jī)的有效行程以及試樣夾具兩方面。
3.1有效行程
在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí),所用試樣的尺寸雖然小,但材料的伸長(zhǎng)率普遍比較高,因此用于檢測(cè)軟包裝材料的拉伸性能需要配備行程較大的拉力機(jī),否則夾具運(yùn)行可能會(huì)超過(guò)行程的使用極限、造成設(shè)備的損壞。
需要注意的是在伸長(zhǎng)率的計(jì)算中,我們僅采集試樣上兩條標(biāo)線間的伸長(zhǎng)量。標(biāo)線是通過(guò)打印或手工的方式畫在制取完成的試樣上的(標(biāo)線的添加應(yīng)對(duì)試樣不產(chǎn)生任何影響),而標(biāo)線間的距離是多少呢?不同的標(biāo)準(zhǔn)給出的這一距離大多存在一定的差異,而同一標(biāo)準(zhǔn)中也是往往針對(duì)不同的材料給出不同的試樣尺寸,因此標(biāo)線之間的距離也是不同的,不過(guò)這樣有利于檢測(cè)伸長(zhǎng)率非常大或非常小的材料并得到的試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于塑料薄膜,標(biāo)線之間的距離通常是在25~50mm之間。
由于試樣在拉伸試驗(yàn)中變形伸長(zhǎng)不僅僅是在標(biāo)線之內(nèi),凡是在兩夾具之間的試樣都會(huì)得到不同程度的拉伸變形。標(biāo)準(zhǔn)中與標(biāo)線距離相對(duì)應(yīng)的夾具間的初始距離在80~115mm以內(nèi),如果兩夾具間的試樣都能保持同樣的伸長(zhǎng)率并假設(shè)為500%,則拉力機(jī)的有效行程需在480~690mm,如果是伸長(zhǎng)率為1000%的試樣,則拉力機(jī)的有效行程至少為880mm才能保證試驗(yàn)的正常進(jìn)行。
對(duì)目前市場(chǎng)上出售的電子拉力機(jī)的有效行程進(jìn)行了隨機(jī)調(diào)查,在所調(diào)查的國(guó)內(nèi)外幾個(gè)品牌的72臺(tái)拉力機(jī)中。
行程在500mm以下的設(shè)備,占13.9%;行程在500~900mm的設(shè)備,占56.9%;行程在901~1100mm的設(shè)備,占20.8%;行程在1100mm以上的設(shè)備,僅占8.4%。然而在這次統(tǒng)計(jì)的電子拉力機(jī)中,大行程的設(shè)備并非全部用于軟包裝材料的檢測(cè),部分是用于人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗(yàn)中。
3.2 試樣夾具
GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》中對(duì)夾具的描述為:“試驗(yàn)機(jī)應(yīng)備有適當(dāng)?shù)膴A具,該夾具不應(yīng)引起試樣在夾具處斷裂,施加任何負(fù)荷時(shí),試驗(yàn)機(jī)上的夾具應(yīng)能立即對(duì)準(zhǔn)成一條線,以使試樣的長(zhǎng)軸與通過(guò)夾具中心線的拉伸方向重合。……將試樣置于試驗(yàn)機(jī)的兩夾具中,使試樣縱軸與上、下夾具中心連線相重合,并且要松緊適宜,以防止試樣滑脫和斷裂在夾具內(nèi)。夾具內(nèi)應(yīng)襯橡膠之類的彈性材料。”由于高聚物材料力學(xué)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(wú)法滿足要求,使用不當(dāng)會(huì)引起試樣在夾具處斷裂致使試驗(yàn)失敗。
3.3 HY-0580微控電子拉力試驗(yàn)機(jī)
上海衡翼精密儀器有限公司是專業(yè)制作軟包裝材料檢測(cè)設(shè)備的企業(yè),特別針對(duì)軟包裝材料伸長(zhǎng)率大的特點(diǎn)制作了 HY-0580微控拉力試驗(yàn)機(jī)(見圖2),行程可達(dá)1000mm,可以進(jìn)行拉伸、剝離、撕裂、熱封等七種試驗(yàn),并專業(yè)設(shè)計(jì)了各類于軟包裝材料的測(cè)試夾具,是一款為軟包裝材料量身定做的力學(xué)性能拉力試驗(yàn)機(jī)。
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