概述
纸张撕裂度仪，亦称埃莱门多夫撕裂度仪或爱利门道夫撕裂度仪，是一种基于能量守恒与转换原理，用于精确测定纸张和纸板撕裂性能的专用检测设备。撕裂度是指将预先切有切口的纸张或纸板撕至一定长度所需力的平均值，以毫牛（mN）表示，是衡量纸张抵抗撕裂扩展能力的关键物理指标。
该仪器采用埃莱门多夫（Elmendorf）法进行测试。测试时，将规定质量的摆锤提升至规定高度，使其贮存固定的势能；释放摆锤后，其下摆产生的动能作用于试样，将预切切口撕裂扩展至规定距离；由控制系统计算出撕裂试样时消耗的能量，从而得到撕裂试样所需要的力。撕裂指数则通过撕裂度除以纸张定量（g/m²）计算得出，结果以毫牛·平方米/克（mN·m²/g）表示。
纸张撕裂度仪适用于低定量纸板，不适用于瓦楞纸板，但可适用于瓦楞原纸；不适用于测定高度定向的纸张的横向撕裂度。该仪器广泛应用于造纸企业、包装企业、印刷企业、质检机构、科研院所及产品质量监督检验等行业，为纸张的质量控制、工艺优化和产品研发提供科学依据。
适用样品
纸张撕裂度仪适用于多种纸质材料的撕裂性能检测，主要包括以下领域：
文化用纸：适用于胶版纸、铜版纸、书写纸、复印纸等文化用纸的撕裂度测定，可用于评估纵向（MD）与横向（CD）撕裂的均衡性。
包装用纸与纸板：适用于瓦楞原纸、白卡纸、牛皮纸、箱板纸等包装材料，但不适用于已制成的瓦楞纸板。
特种纸：适用于无尘纸、格拉辛纸、滤纸等低定量超薄材料的撕裂性能测试。
生活用纸：适用于卫生纸、面巾纸等生活用纸的撕裂度测定。
医用包装纸：适用于最终灭菌医疗器械包装材料（如灭菌包裹材料）的撕裂强度检测，依据YY/T 0698.2等标准要求材料具有足够的抗撕裂强度。
工业技术用纸：适用于绝缘纸、电缆纸等工业用纸的撕裂性能验证。
测试原理
纸张撕裂度仪基于埃莱门多夫撕裂法原理进行设计。该方法已在造纸及包装行业应用数十年，通过测定将已切口的试样撕至一定距离所需力的平均值来表征材料抵抗撕裂扩展的能力，其核心原理是利用摆锤势能转化为动能完成撕裂。
具体而言，仪器的主要部件包括基架和摆锤，摆锤在摩擦力很小的轴承上支撑着，使其能围绕水平轴自由摆动。具有规定预切口的一叠试样（通常4层），用一垂直于试样面的移动平面摆施加撕力，使纸撕开一个固定距离，用摆的势能损失来测量在撕裂试样过程中所做的功。平均撕裂力由摆上的刻度来指示或由数字显示，纸张撕裂度由平均撕裂力和试样层数来确定。测试结果以毫牛（mN）表示，若起始切口是纵向的，则所测结果是纵向撕裂度；若起始切口是横向的，则所测结果是横向撕裂度。
测试标准
纸张撕裂度仪的设计与测试方法严格遵循以下国内外标准：
GB/T 455-2026《纸和纸板 撕裂度的测定》：将于2026年4月30日发布，2026年11月1日正式实施，全部代替GB/T 455-2002版本，由全国造纸工业标准化技术委员会归口，修改采用ISO 1974:2012。
GB/T 455-2002《纸和纸板撕裂度的测定》：现行国家标准，等效采用ISO 1974:1990《纸张—撕裂度的测定（爱利门道夫法）》，适用于撕裂度在仪器范围内的低定量纸板。
ISO 1974:2022《纸张 撕裂度的测定（埃尔门多夫法）》：国际标准，规定了一种测定纸（面外）撕裂强度的方法。
GB/T 455.1-2020《纸和纸板 撕裂度的测定 第1部分：埃莱门多夫法》：国家标准中关于埃莱门多夫法撕裂度测定的详细规定。
GB/T 10739-2002《纸、纸板和纸浆试样处理和试验的标准大气条件》：规定了测试前试样处理和试验的标准大气条件（23±1℃，相对湿度50±2%）。
YY/T 0698.2-2022《最终灭菌医疗器械包装材料 第2部分：灭菌包裹材料 要求和试验方法》：医药行业标准，要求对灭菌包裹材料的撕裂强度进行检测。
ASTM D689-17《纸张内部抗撕裂强度的标准试验方法》：美国标准，规定了使用Elmendorf型撕裂测试仪测量纸张内部抗撕裂性的试验方法。
TAPPI T414 om-17《纸张撕裂强度（埃尔门多夫仪器法）》：国际行业标准，测量使用埃尔门多夫型撕裂测试仪撕裂多层纸穿过指定距离所需的垂直于纸平面的力。
JJG（轻工）101-2019《埃莱门多夫撕裂度仪检定规程》：轻工行业检定规程，规定了撕裂度仪的检定要求和方法。
仪器特征
现代纸张撕裂度仪普遍具备以下技术特征：
高精度测控系统：采用PLC工业控制系统，配合高精度传感器与电子测量单元，自动化电子式测量确保测试的稳定性和准确性。测试精度优于0.5%，测试误差控制在±0.2%以内。配备光学编码器，用于测量摆锤撕裂中的角度位置，并将测试量转化为撕裂单位。
智能化操作平台：配备7英寸HMI人机界面触摸屏，菜单显示，操作直观、简便。具备数字水平调整辅助功能，可确保仪器始终处于最佳的测试状态。用户可通过触摸屏选择测试模式与摆锤容量，输入样品编号及测试组数。
自动化辅助装置：配备气动夹持系统与摆锤自动释放装置，试样夹持、摆锤释放均采用气动方式，有效避免了因人为因素引起的系统误差。气源压力通常要求0.6 MPa。数字水平调整辅助可确保仪器始终处于最佳的测试状态。
多容量摆锤可选：提供200 gf、400 gf、800 gf、1600 gf、3200 gf、6400 gf等多种规格的摆锤，用户可根据材料特性与检测标准选配其一。
数据统计与输出：系统具备数据自动统计与存储功能，内置微型打印机，方便快捷输出测试结果。配备标准RS232接口，方便系统的外部接入和数据传输。
精密测量机构：摆锤绕滚珠轴承或其他基本无摩擦的轴承作自由摆动。可动夹具与固定夹具准确对齐，撕裂力臂为104±1mm，撕裂初始角为27.5±0.5°，撕裂距离为43±0.5mm，切口长度为20±0.5mm。
规格参数
| 项目 | 技术参数 |
|---|---|
| 摆体容量 | 200 gf、400 gf、800 gf、1600 gf、3200 gf、6400 gf（选其一） |
| 测试精度 | 优于0.5% |
| 测试误差 | ±0.2% |
| 撕裂力臂 | 104±1 mm |
| 撕裂初始角 | 27.5±0.5° |
| 撕裂距离 | 43±0.5 mm |
| 切口长度 | 20±0.5 mm |
| 分辨率 | 1 mN |
| 试样夹持 | 气动 |
| 摆体释放 | 自动 |
| 气源压力 | 0.6 MPa |
| 工作电源 | AC 220V 50Hz |
使用方法
依据GB/T 455标准规定，纸张撕裂度仪的使用应遵循标准化操作流程：
1. 试样制备
试样大小应为（63±0.5）mm×（50±2）mm，应按样品的纵横向分别切取。如果纸张纵向与样品的短边平行，则进行横向试验，反之进行纵向试验。试样的采取按GB/T 450进行，确保所取试样没有折痕、皱纹或其他明显缺陷。每个方向应至少做5次有效试验。试样必须经标准处理，按GB/T 10739进行温湿处理，在标准大气条件（23±1℃，相对湿度50±2%）下平衡至少4小时。
2. 测试前准备
将仪器置于水平、稳固的工作台面上。检查摆锤、夹具及试样切口刀是否完好。接通电源并进行预热，使系统稳定。观察仪器底座的水平泡，调节地脚螺丝使仪器处于水平状态。根据试样撕裂力的大小选择合适容量的摆锤，应使测定读数在满刻度值的20%～80%范围内。
3. 参数设置
在触摸屏上选择对应的测试模式与摆锤容量，输入样品编号及测试组数等参数。
4. 试样安装
开启气动夹具，将试样平展地放置在夹钳内，确保上下夹口夹紧均匀，两夹具准确对齐。当夹具在起始位置时，两夹具应相隔2.8±0.3mm。将试样一半正面对着刀，另一半反面对着刀。试样的侧面边缘应整齐，底边应与夹子底部相接触，并对正夹紧。
5. 执行测试
用切刀将试样切一整齐的刀口（切口长度20±0.5mm），将刀返回静止位置。按下“测试”键，摆锤自动释放。仪器实时采集数据并计算撕裂力。当摆向回摆时，用手轻轻地抓住它且不妨碍指针位置，读取指针读数或数字显示值。
6. 结果记录与处理
松开夹子去掉已撕的试样，使摆和指针回至初始位置，准备下一次测定。当试验中有1～2个试样的撕裂线末端与刀口延长线的左右偏斜超过10mm，应舍弃不记，重复试验直至得到5个满意的结果。若有2个以上试样的偏斜超过10mm则弃用该组数据。撕裂度由平均撕裂力和试样层数确定，撕裂指数通过撕裂度除以纸张定量计算。
维护保养
日常清洁：每次测试后，用软布清洁刀具、砧床及测试台面，去除残留的纸屑或灰尘。使用无尘布清洁夹持器、摆锤及仪器台面，清除纸屑和碎渣。禁止使用腐蚀性清洁剂。
刀具检查：定期检查切口刀刃口有无磨损、变形或缺损，确保刀具固定紧，刀刃锋利无伤。当试样刀口不整齐平直时必须更换切口刀。更换切口刀必须在断开电源和压缩空气下进行。
运动部件保养：定期检查丝杆、导轨等运动部件，保持清洁并按需添加专用润滑脂。每月检查传动部件润滑情况，添加专用润滑油。
摆锤维护：扇形摆锤任何部位不允许碰撞和修锉。不使用时，应将摆锤归位至初始位置，避免摆锤长期悬挂受力。
防尘管理：非试验时间，需用防尘布覆盖整个仪器，避免落尘影响精度。长期不用时应加盖防尘罩，并每季度通电空载运行一次，防止部件老化。
环境管理：仪器应置于清洁、干燥、无振动、防强磁的环境中，避免阳光直射和温度剧烈波动。建议环境温度控制在10-30℃，相对湿度≤80%。
校准方法与周期
环境要求：校准验证需在温度23℃±2℃、相对湿度50%±5%的标准环境下进行。仪器需放置于水平稳固的工作台，周围无明显振动、气流干扰，避免阳光直射。
水平校准：用仪器底座上的水平泡调节仪器前后的水平，然后压下摆的停止器，使摆轻轻自由摆动。待摆静止后，观察摆上的标记应与底板上的标记重合；若不重合，通过底座调节螺丝进行调整。
摆锤平衡检查：不夹试样空摆一次，观察指针是否指零。若不指零，使用移动指针停止器调节。
摆的摩擦检查：在摆的停止器上由接触摆的边缘向右25mm处做一参考记号，将扇形摆置于起始位置。空摆状态下，轻摆不少于25次，标准摆不少于35次。每次摆向左边时，摆的边缘应保持在标志以内，否则轴承需清洗加油。
力值精度校准：根据仪器量程，将标准砝码挂在摆锤指定力矩点，依次测试不同量程下仪器显示的力值与标准砝码换算值的偏差，偏差需≤±1%。完成力值校准后，进行零点校准。
校准周期：建议校准周期一般为12个月。实际校准周期可根据使用频率、环境条件、仪器稳定性等因素适当调整。仪器经过维修、更换刀具、搬动位置或改变摆重后，必须进行重新校准。
常见故障与排除方法
故障一：摆锤回零不准或指针漂移。
排除：检查轴承是否缺油或污损，应加注钟表油清洗轴承；检查指针紧固螺丝是否松动；调节水平调节螺丝。
故障二：夹持试样时滑脱。
排除：检查气动夹具气压是否充足（需≥45PSI，约0.31MPa）；清洁并检查夹持面，更换老化密封圈；确保两夹具准确对齐且夹紧均匀。
故障三：测试结果重复性差。
排除：检查试样制备是否标准化（尺寸、温湿处理等）；检查刀具是否锋利，确保试样切口光滑无刻痕；检查摆锤是否处于自由悬挂状态；检查仪器是否在校准有效期内。
故障四：测试过程中试样沿倾斜方向撕裂。
排除：当发生此情况时，检查试样的取向是否与撕裂方向一致。若撕裂线末端与刀口延长线的左右偏斜超过10mm，应舍弃该试样重新测试。
故障五：测试结果超出仪器量程或低于满量程20%。
排除：检查所选的摆锤容量是否合适，必要时更换合适量程的摆锤。
故障六：触摸屏失灵或系统无法启动。
排除：检查电源连接，检查保险丝或急停开关是否触发。设备故障时先切断电源，联系专业技术人员维修，禁止自行拆卸核心部件。
重要提示：以上内容基于通用技术规范和行业标准。在实际应用中，应严格遵守GB/T 455-2026、GB/T 455.1-2020、GB/T 10739-2002、ISO 1974:2022、YY/T 0698.2-2022、ASTM D689及TAPPI T414等相关标准的版本规定，并建立相应的标准操作规程。试样的温湿处理是影响撕裂度测定结果的关键因素，应严格按照GB/T 10739的要求执行。摆锤容量的选择应根据试样撕裂力大小确定，确保读数在满量程的20%～80%范围内，避免超量程使用损坏传感器。所有测试仪器需处于有效的校准状态，并由经过培训的人员操作。测试结果的判定需严格依据产品对应的质量标准或企业内部标准。
参考资料
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