内结合强度反映纸张厚度方向纤维间结合的牢固程度,是评价造纸原料、纸浆、纸和纸板层间结合性能的关键指标。该检测覆盖检测原理与强度指标解读、样品制备与调湿处理、Scott型内结合强度测定法、Z向抗张等对比方法、测定精度与影响因素控制以及检测应用与判定标准等模块。系统掌握内结合强度检测方法,可用于指导纸页配料、打浆与压榨工艺优化,并为印刷掉毛掉粉及纸板分层缺陷分析提供数据参考。
检测原理与机制
内结合强度本质上由纤维间氢键结合力、纤维交织机械缠结力以及添加的湿强剂、淀粉类助剂所贡献的结合力共同构成。纸页成型过程中,纤维间接触面积越大、结合点越多,层间结合能力越强。当外力沿垂直于纸面的Z向施加拉应力时,若应力超过纤维网络的层间结合极限,纸页即发生分层破坏。检测即以规定的粘结方式将试样固定于两金属块之间,沿Z向施加载荷至破坏,记录破坏时的最大力值,据此表征材料内部结合的牢固水平。破坏位置通常位于纸层内部,粘结界面不发生破坏方为有效试验。
检测原理与强度指标
测定结果以内结合强度表述,即试样破坏时所受最大Z向拉力除以试样结合面积,常用单位为kPa或J/m²。部分方法以单位面积破坏能量表征,即记录载荷—位移曲线下的面积并折算为单位结合能,该形式对评价多层纸板的抗分层能力更具区分度。测试时可同步获得破坏力值、破坏位置及数据分散性等信息。强度指标的高低与纸浆打浆度、纤维种类、填料含量、湿压程度及干燥条件密切相关,解读数据时应结合配料与工艺背景综合判断,避免单一数值的孤立评价。
样品制备与调湿处理
试样制备直接影响测定结果的代表性。取样应在距纸页边缘、卷材端部一定距离的部位随机选取,避开褶皱、洞眼、斑点等外观缺陷。试样需裁切成规定尺寸的正方形或圆形,切口平整无毛边,尺寸偏差控制在允许范围内。制样前,样品应置于标准大气条件下进行调湿处理,使试样含水率与环境达到平衡,以消除湿度波动对强度测定的影响。调湿时间视样品定量与厚度而定,一般不少于标准规定的平衡时长。试样表面应清洁、无油脂污染,凡因手指接触或灰尘沾染造成界面污染的试样均应剔除并重新制取。
Scott型内结合强度测定法
Scott型测定法为经典的内结合强度试验方法。操作时,采用双面胶带或热熔性粘结材料将试样两面分别与上下金属圆柱块粘合,粘结过程中须施加均匀压力并排除界面气泡,使粘结层完整覆盖试样表面。将组装好的组合体置于试验仪器的摆锤式或电子式加荷装置中,沿垂直于试样表面的方向施加冲击或匀速拉力,直至试样破坏。读取破坏时的最大力值,结合试样受荷面积计算内结合强度。试验后应检查破坏面位置,若破坏发生在胶层与试样界面而非纸层内部,该次结果无效,须重新测定。每组试验应覆盖足够数量的有效试样,以算术平均值报出结果并标注分散情况。
Z向抗张与其他测定方法对比
Z向抗张试验采用万能材料试验机配合专用夹持装置,以恒定速率沿纸面法向拉伸试样至破坏,可获得载荷—位移曲线及最大抗张力,适合定量较高、层间结合力较大的纸板类材料,且可同时评价延伸与能量指标。Scott型法则以冲击加荷方式操作简便、效率较高,适合常规质量控制中的批量筛查。此外,Dennison蜡棒法以系列编号蜡棒粘附试样表面,以能粘起纸面纤维的最小蜡棒强度等级表征结合能力,属半定量方法,多用于印刷适性评估。选择方法时应考虑材料定量、强度范围及检测目的,必要时并行采用两种方法相互印证。
测定精度与影响因素控制
测定精度受设备、试样与环境多方面因素制约。仪器方面,测力系统须定期校准,加荷速率、夹具对中度偏离规定条件会引入系统偏差。试样方面,粘结层厚度不均、界面气泡、胶带粘结力不足或过强均可能造成界面破坏或力值失真,粘结材料的选择与施压规范须严格执行。环境方面,温度与相对湿度的波动改变纸页含水率,进而影响纤维间结合力,测定须在标准大气条件下完成。数据方面,纸和纸板属非均质材料,单次结果离散性较大,应保证足够的有效测定次数,剔除异常值须遵循统计规则而非主观取舍,并以平均值与标准差共同表征结果。
检测应用与判定标准
内结合强度检测广泛应用于多个环节。制浆造纸企业依据测定数据优化打浆度、湿压与干燥工艺,评价淀粉、聚酰胺类湿强剂等化学助剂的使用效果。多层复合纸板与涂布纸的生产控制中,该指标用于监控层间结合质量,预防印刷与加工过程中的分层、起泡缺陷。印刷行业以相关数据评价纸张抗掉毛掉粉能力,判断其印刷适性。结果判定一般依据产品标准、订货合同或行业规范规定的限量值,将测定平均值与规定要求对照后给出符合性结论。对数据处于临界状态的批次,宜加大抽样量复测后再行判定。
常见问题与注意事项
内结合强度测定结果出现异议时如何安排复检?
可要求实验室核查原始记录中的破坏面位置、有效试样数量及环境条件。若破坏发生在粘结界面而非纸层内部,原结果无效,应重新制样测定。复检须在同批样品上加倍抽取试样,在标准大气条件下重新测试后对照判定。
内结合强度检测的周期与报告交付流程是怎样的?
检测周期主要取决于样品调湿平衡时间与有效测定次数。常规流程为收样核对、调湿处理、制样粘结、上机测定、数据统计与报告编制。报告内容一般测定方法、环境条件、有效结果数量、平均值及分散性信息,按实验室常规时限交付。
内结合强度检测对样品数量与寄送有何要求?
样品应从同批产品中随机抽取足够数量,保证剔除缺陷试样与无效破坏后仍有充足有效数据。寄送样品须平整包装,避免受压变形、受潮及折痕污染。样品表面不得沾染油脂与灰尘,并附注样品名称、定量与批次信息。





