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薄膜撕裂度测定是评估薄膜材料抗撕裂性能的重要测试项目,广泛应用于包装材料、塑料薄膜、纸张等领域,其结果直接关系到材料在加工、运输和使用过程中的可靠性。以下从测定原理、主要方法、仪器设备、操作步骤及注意事项等方面进行详细说明:
一、测定原理
薄膜撕裂度指的是将预先有切口的薄膜样品撕裂至一定长度所需的力,通常以撕裂过程中所施加的力的平均值或最大值来表示。其核心原理是通过模拟材料在实际使用中可能受到的撕裂应力,评估材料抵抗撕裂扩展的能力。
对于韧性材料(如塑料薄膜),撕裂过程中力的变化较为平稳,通常以平均力作为结果;
对于脆性材料,撕裂力可能随裂纹扩展急剧变化,需关注最大撕裂力。
二、主要测试方法及标准
不同材料和应用场景对应不同的测试标准,常见的有以下两种:
1. 埃尔门多夫(Elmendorf)法(最常用)
适用范围:适用于塑料薄膜、薄片、纸张、纸板等材料,尤其适合厚度较薄、韧性较好的薄膜。
测试原理:将矩形样品预先切开一个切口,利用摆锤下落的动能撕裂样品,通过摆锤消耗的能量计算撕裂度。
相关标准:
ISO 6383-1:2013《塑料 — 薄膜和薄片 — 撕裂强度的测定 — 第 1 部分:埃尔门多夫法》
GB/T 16578.2-2009《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的测定 第 2 部分:埃尔门多夫法》
2. 裤形撕裂法
适用范围:适用于较厚的薄膜、薄片或橡胶材料,通过样品自身形状引导撕裂方向。
测试原理:将样品裁剪成 “裤形”,在两端施加拉力,使撕裂沿预定线扩展,记录最大撕裂力。
相关标准:
ISO 6383-2:2013《塑料 — 薄膜和薄片 — 撕裂强度的测定 — 第 2 部分:裤形撕裂法》
GB/T 16578.1-2008《塑料薄膜和薄片耐撕裂性能的测定 第 1 部分:裤形撕裂法》
三、仪器设备(以埃尔门多夫法为例)
埃尔门多夫撕裂度仪:核心组件包括
摆锤:提供撕裂所需的动能,不同重量的摆锤对应不同的测试范围(如 1600gf、3200gf 等);
样品夹持装置:固定样品,确保撕裂方向稳定;
切口刀:在样品上预制标准长度的切口(通常 20mm);
读数装置:记录摆锤摆动角度,换算为撕裂能或撕裂力。
辅助工具:
取样器:裁剪标准尺寸的样品(如 100mm×63mm);
游标卡尺:测量样品厚度(精确至 0.01mm)。
四、测试步骤(埃尔门多夫法)
样品准备:
从薄膜卷材上随机截取至少 10 个样品(纵向和横向各 5 个,以评估各向异性);
用取样器将样品裁剪为 100mm×63mm 的矩形,确保边缘平整、无褶皱;
在样品宽度方向的中心位置,用切口刀预制 20mm 长的垂直切口(切口需平直,避免歪斜)。
仪器校准:
根据样品预期撕裂强度选择合适量程的摆锤(如低强度薄膜用小量程摆锤);
检查仪器水平度,确保摆锤摆动顺畅,无卡顿;
进行零点校准和标准样品校准,验证仪器精度。
样品夹持与测试:
将样品无切口的一端固定在仪器下夹持器,有切口的部分悬于上夹持器下方,确保切口位于夹持中心;
抬起摆锤并锁定,将样品另一端固定在上夹持器,确保样品平整、无张力;
释放摆锤,摆锤下落时撕裂样品,仪器自动记录撕裂过程中的能量消耗;
每个样品测试 3 次,取平均值(剔除异常值)。
结果计算:
撕裂度(T)计算公式:T=dE
其中,E为撕裂能(由仪器根据摆锤参数和摆动角度计算),d为样品厚度(mm);
结果单位通常为 N/mm(牛 / 毫米)或 kN/m(千牛 / 米),具体需符合标准要求。
五、结果应用
薄膜撕裂度是包装材料的关键指标:如食品包装膜需具备一定抗撕裂性,避免运输中破损;
可用于评估材料配方或加工工艺的稳定性(如吹塑薄膜的拉伸比、厚度均匀性对撕裂度的影响);
不同方向的撕裂度差异(如纵向>横向)可指导材料的合理使用(如根据受力方向选择包装方向)。
通过严格遵循测试标准和操作规范,薄膜撕裂度测定结果可准确反映材料的抗撕裂性能,为产品设计、质量控制和应用选型提供可靠依据。
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