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四、纸张厚度测定仪的结构和测试原理
1、纸张厚度测定仪的结构
如图2所示,仪器主要由压纸结构、指示结构、提升结构和机座组成。
压纸结构由重锤、测量头和测量砧组成,用于形成试样的被测厚度。
指示机构为一个千分表或百分比,可根据测试精度选配。
提升机构为一杠杆机构,用来提升和降落测量头以便测量试样。
机座起仪器的连接和支撑作用。
图1ZUS-4型纸张厚度测定仪
图2
1.机身2.重锤3.测量头4.测量砧
5.拨杆6.小轴7.紧固螺钉8.千分表
将试样放于测量头3和测量砧4之间,测量头的下端面为规定2cm2的接触面积,重锤2、测量头3的重量和千分表8的测量力产生规定的接触压力,使测量头移动了一段距离,此位移传递给千分表杆。
经千分表内齿轮机构放大后,转变为指针的转角而给出厚度的读数值。
五、实验步骤
1.裁切100mm×
100mm的试样,并进行编号。
试样按GB450-75中的规定进行处理,在标准温、湿度下进行测试。
2.根据被测试样的厚度和要求测试结果的精确度,选择千分表。
并装在仪器上。
3.用手扳动测量杆,使千分表测量头停在测量台的最低位置,观察千分表针,并旋转表盘对零,并使测量头重复升降几次,直到指针稳定指零。
4.扳动测量杆使测量头升起,将试样放置测量台上,然后轻放测量杆使其与被测试样接触。
此时千分表指示出试样厚度的数值,记录指针指示值。
5.重复以上操作,每个样张可测3个点,取其平均值。
并记录最大值和最小值。
6.将测试过的试样放到电子天平上称量,记录所测重量。
7.判断纸张的丝缕性:
①纸页卷曲法:
将纸切成50mm☓50mm的试样,浮于水面,观察卷曲方向,卷曲的轴向为纤维的纵向。
②纸条卷曲法:
按相互垂直的方向各切一条200mm☓15mm纸条的试样,并标注,用手拿住一端,另一端自由弯曲来判断。
③抗张强度法:
根据纸张的抗张强度来判断,纵向抗张强度≻横向抗张强度。
六、实验报告
1、计算所测试样的定量值。
2、计算所测试样的紧度。
3、分析纸张紧度的大小与印刷的关系。
4、分析纸张丝缕性与印刷的关系。
小实验二:
纸张的平滑度测定
一、实验目的
纸张平滑度是指纸张表面平整、光滑的程度。
平滑度是评价造纸纸张质量的重要指标之一。
在实际印刷中,平滑度的大小决定了纸张与橡皮布接触的紧密程度,用平滑度差的纸张印出来的图文清晰度就会受到影响。
本实验的主要目的是利用测量纸张表面平滑度的专用仪器,对几种印刷常用的纸张表面平滑度进行测量和分析,以便在实际生产中起一定的指导作用。
1、D电脑测控别克式平滑度仪
2、新闻纸、书写纸、胶版纸和不同克度的铜版纸、白版纸。
三、仪器的结构、功能和原理
1、仪器的结构
本仪器是根据国际通用的“别克(Bekk)式”平滑仪工作原理设计的,它是老一代平滑仪的换代产品,其性能有较大改进和提高。
仪器的电脑测控系统采用了单片机为核心的数字线路技术,技术先进、功能齐备、性能可靠;
通过液晶中文显示操作提示和面板键入指令,实现了简单的人机对话,操作更方便直观。
仪器的主要结构如下图3所示
图3Bekk式平滑度仪的结构图
1、真空泵2、操作杆3、面板4、打印纸卷5、重砣6、滚花螺母7、压头8、玻璃砣
本仪器机械系统主要包括真空容器系统、加压机构和试样夹持机构三部分。
真空容器系统:
本系统由真空泵、大真空容器、小真空容器、电磁阀和管理组成,是仪器的核心部件。
加压机构:
由重铊、轴、升降螺母、操作杆等组成。
采用螺旋加压方式,水平方向搬动操作杆控制轴的升降,即可实现对试样的加压和卸压。
试样夹持机构:
由压头、胶垫、玻璃砧、砧座组成。
试样置于玻璃砧上,通过加压机构控制压头实现对试样的压紧。
电子测控系统:
本系统主要包括电源、驱动板和电脑主板三部分。
电源及驱动板:
电源采用开关电源,为系统提供稳定的工作电压。
驱动板采用光电隔离技术,可有效滤除干扰。
电脑主板:
以8031微处理器为中心,外围配置PSD311接口芯片,使得集成化更高,其主要性能是控制真空泵起停,并通过对传感器输入信号的监测,按预先编制的程序自动控制系统的工作,完成各项控制功能。
电子测控系统原理如图4所示。
2、仪器的功能
本仪器是纸与纸板平滑度性能检测的基本仪器,其各项性能参数和技术指标符合ISO5627-1984《纸和纸板平滑度的测定(别克方法)》及GB456-89《纸和纸板平滑度的测定法(别克法)》等标准的有关规定,是造纸、质检、科研等行业和部门理想的检测设备。
仪器的主要技术参数为:
⑴测量范围:
(1~9999)s
分(1~15)s、(15~300)s、(300~9999)s三档。
计时精度:
计时1000s,误差不超过±
1s。
⑵真空容器系统容积:
a.大真空容器:
(380±
5)ml
b.小真空容器:
(38±
1.5)ml。
接触压力:
100KPa±
2KPa。
⑶真空度设定范围:
a.Ⅰ档:
(50.66~29.33)Kpa;
b.Ⅱ档:
(50.66~48.00)Kpa;
c.Ⅲ档:
(50.66~48.00)Kpa。
⑷泄入空气体积:
a.对于大真空容器,真空度从50.66Kpa下降到48.00Kpa,泄入空气量10.00ml±
0.20ml;
b.对于小真空容器,真空度从50.66Kpa下降到4800Kpa,泄入空气量1.00ml±
0.05ml。
⑸真空泵
a.功率:
40W;
b.极限真空度:
1Torr;
c.工作噪声:
小于70dB。
(6)工作条件:
a.室温:
20℃±
10℃;
b.工作环境清洁,无强磁场强震动源,工作台稳固平整。
3、工作原理
本仪器是由机械传动系统和电子测控系统组成的机电一体化试验装置,它采用空气泄漏法原理测定纸张表面平滑度。
如图2所示,加压装置带动压头
(1)通过胶垫
(2)以恒定压力将试样(3)压紧在玻璃砧(4)上,真空泵(11)工作抽气,使与玻璃玷(4)相连的容器系统内产生一个大于50.66Kpa的真空度,预压1分钟后,密封阀打开,空气从试样(3)与玻璃玷(4)间的间隙进入容器系统,其内部真空度逐渐下降,同时记录真空度从50.66Kpa下降到48.00Kpa(或29.33Kpa)所需时间(s),此时间即代表试样表面的平滑度,时间越长表示试样越平滑。
真空度的变化和平滑度值在面板上显示。
图4
1、压头2、胶垫3、试样4、玻璃砣5、密封筏6、容积切换筏7、放气筏8、抽气筏9、传感器10、容积块11、真空泵
四、操作面板功能说明
1、操作面板
本仪器操作控制系统主要设置在操作面板上,操作面板功能键排布如图3所示。
(1).“复位”键:
用于仪器初始化及死机后的功能回复。
(2).“档位选择”键:
用于选择合适的测量范围分档。
重复按动此键,至显示屏上的箭头指向所需的档位,即可进行测试。
(3).“压力清零”键:
用于真空度压力清零。
(4.)“提取”键:
用于提取显示一组试验中的各次测试数据及该组数据中的最大值和最小值。
(5.)“删除”键:
用于删除当次试验的测试值,结合使用提取键,可删除任一次测试数据。
(6).“数据处理”键:
用于显示一组测试数据的统计计算结果(平均值和标准偏差)。
(7).“走纸”键:
用于控制打印机走纸,打印过程中按走纸键,可停止打印。
(8).“打印”键:
用于启动打印机,打印输出测试数据及统计计算结果。
五、实验操作步骤
1、接通电源,开机预热30分钟。
2、按除复位键外的任意键,仪器进入待测试状态。
3、按5.1所述检查各操作按键功能,如无异常,即可使用。
4、从一组试样中取2~3个试样开机粗测,根据测得数据确定所需的测量范围档位,并按“复位”键清除内存,重新进入测试状态。
5、按“档位选择”键选取所需的测量范围档位。
如不进行选择,则仪器自动设定在第Ⅱ档(15s~300s)。
6、按“压力清零”键将真空度清零。
7、在玻璃砧上放上试样,将仪器操作杆搬向右侧,夹持试样并开始测试。
测试时,真空泵将容器系统真空度抽至大于50.66Kpa,并保持50s后,自动打开阀进气,真空度快速降至约50.75Kpa,自动关闭气阀,进入正常测试状态,至真空度降至50.66Kpa时,开始记录平滑度值。
从停止抽真空到真空度降至50.66Kpa之间的这一段时间称为预压时间,当试样平滑值在50s~400s范围内时,预压时间一般可不超出60s±
5s范围;
试样平滑度值超出上述范围时,预压时间一般可不超出60s±
10s范围。
对平滑度值特别高的试样,预压时间有可能超出规定范围,这种情况以测试结果影响不大。
当显示屏上显示的平滑度值不再变化时,本次测试即告结束。
8、将操作杆搬向仪器左侧,更换试样,按5所述进行下一次试验。
测试数据的提取和删除
9、重复按动“提取”键,显示屏依次显示试验次数和该次的测试数据,以及一组测试数据中的最大值和最小值。
9、按动“数据处理”键,显示屏显示该组测试数据的平均值及标准偏差。
10、如欲删除含有明显粗大误差的测试异常值,可通过下述方法进行:
a.需删除的测试值为当前显示数据,要按动“删除”键删除;
b.需删除的测试值为一组数据中的任意值,可重复按动“提取”键,至显示屏显示出该次数据,再按“删除”键删除。
11、打印输出
12、按“打印”键,打印机工作,打印输出一组测试数据及有关统计计算结果。
打印输出内容及格式见下表。
打印结果及格式
说明
DC-BKP10000B
平滑试验
年月日
NAME:
NO:
T01=×
×
s
T02=×
Tn=×
T=×
Σ=×
Tmax=×
Tmin=×
仪器型号
试验名称。
填写试验日期。
填写试验名称。
填写试样组别。
T01~Tn:
依次排列的平滑度值。
T;
平滑度平均值。
Σ:
标准偏差。
Tmax:
平滑度最大值。
Tmin:
平滑度最小值。
13、打印过程中如欲停止打印,可按“走纸”键。
14、打印完毕,进行下一组试验时,显示屏将提示是否清除上一组测试数据,按动提示的相应操作按键,即可进行下一组试验。
六、实验报告
1、记录所测实验样张数据,计算其平均值、标准偏差、最大值和最小值。
2、叙述纸张表面平滑度测试原理。
3、分析纸张表面平滑度大小与印刷质量的关系。
七、仪器操作注意事项
1.操作应熟读使用说明书,严格遵守操作规程。
非专责人员不得随意操作和调修仪器。
2.小心保护玻璃玷,随时保持清洁,不得用手触摸,如有灰尘用绸布沾汽油擦拭,不可划伤。
本仪器是一种精密测量仪器,各项性能指标的校准和检定应在下列条件下进行:
1)符合在GB10739-89《纸浆、纸和纸板试样处理和试验的标准大气》条件下,即标准实验室条件下进行;
2)在测试尚不具备标准实验室的情况下,起码应能保证在20℃±
5℃的温度条件下进行。
若在以上条件下均不能满足的情况下进行校准或检定则检测结果将不能对仪器技术状态做出可靠反映,请测试时特别注意。
实验二纸张的印刷性能检测
纸张的耐折度测定实验
纸张的耐折度表示纸或纸板抵抗往复折叠的能力,其测定纸张受一定力的拉伸后,在经来回折叠而使其断裂,以折叠的次数表示,耐折度值是往复的次数,即单位是双折次;
分纵向耐折度和横向耐折度两种,一般纵向耐折度比横向耐折度高些。
是因为纤维的排列使其在纵向的结合力较大所致。
1、MIT式耐折度测定仪
此仪器是测定厚度在1mm以下的纸张和纸板及其它片状材料耐折叠疲劳强度的仪器。
它根据试样在特定条件下,被往复折叠,并记录试样被折断时的最多折叠次数的要求设计而成,采用了电子计数器,计数准确可靠。
其结构由下述几部分组成见图:
传动部分:
由电机通过联轴器和蜗杆轴连接,经蜗轮蜗杆变速,减速到175转/分。
再通过偏心轮滑块机构和装在滑板一侧的齿条,啮合摆动轴上的小齿轮,产生下夹头的左右摆动。
其摆动次数为175次/分。
上夹头部分:
用左右旋螺丝推动钳口夹紧试样,以张力弹簧对试样施加张力。
张力大小根据实验需要,由张力杆调节,其值由张力标尺指示出来。
下夹头部分:
下夹头的主要作用是夹持试样,并对试样进行反复折叠,旋动夹持手柄推动活动夹紧块,试样即被夹持在左右钳口之间,左右钳口间留有一定的间隙,此间隙决定被夹持试样的最大厚度。
本仪器下夹头钳口间隙按0.5mm和0.75mm两个尺寸段分组配备,夹头可方便地更换。
试验时根据被测试样厚度选用适当尺寸段的夹头。
计数部分:
计数部分采用计数器。
仪器壳体内安装一只JAG—2—H型(常开式)干簧管,当仪器内部滑板上固定的永久磁铁块接近干簧管时,由于磁铁应作用使干簧管发出计数脉冲信号,信号输入计算器等号键“=”,滑板往复运动一次,即计数一次。
试样不断折叠,计数累积。
当试样断裂时,上夹头上抬触动微动开关,电机线路被切断,折头停止摆动,计数同时终止,在计数器上保留了试样断裂时折叠次数。
图1MIT式耐折度测定仪
1、旋钮2、指针3、张力杆4、张力度尺5、制动螺钉6、上夹头7、夹持手柄8、下夹头
9、电机10、计数器11、钮子开关12、夹持手柄13、调动螺钉14、下面板
四、仪器校准与实验步骤:
①按GB/T2679.5《纸与纸板耐折度的测定》要求裁下试样;
②压下张力杆,张力采用9.8N档,旋紧制动螺钉;
③试样夹在夹纸器上,旋开制动螺钉,使纸张受张力;
④计数器依次按下“ON”,“1”,“+”,“=”键;
⑤开动机器,计数器计数,当试样被折断时,计数器自动停止计数,记录折叠次数,使计数器回零。
五.思考题:
在使用耐折度仪时,弹簧张力及弹簧杆与套筒的摩擦如何检测出来?
对试验数据各有什么影响?
纸张的白度测定实验
一、实验目的和内容
白度是检验纸和纸板质量的重用指标之一。
白度的大小和变化对印刷品的质量影响很大,本实验的目的是用测量白度的专用仪器,对印刷常用纸张的白度和不透明度进行测量并加以分析,以便对实际生产起一定的指导作用。
二、实验仪器、工具和材料
1、SBD-1B型数字白度仪
2、硫酸钡标准校正白板、黑筒和滤光镜
3、新闻纸、书写纸、胶版纸和不同克度的铜版纸、白版纸
三、仪器的结构、功能和测试原理
1、SBD-1B型数字白度仪的结构
SBD-1B型数字白度仪用于直接测量表面平整的物体或粉末的白色程度,对于经荧光增白剂处理的物体,本仪器不仅能测定与视感度相一致的白度值,且能定量反映该物体荧光增白所反射的增量值。
仪器的结构如下图2所示。
1.读数显示屏;
2.后盖板;
3.反射光道孔;
4.入射光道孔;
5.测量头装置;
6.功能手轮;
7.试样座;
8.测量口;
9.滑筒;
10.“灯色温”;
11.“被偿”调节孔;
12.“校准”旋钮;
13.“调零”旋钮;
14.“测量”按键;
15.“灯电流”键按;
16.标牌;
17.面板;
18.BCD码输出插座;
19.电源开关;
20.保险管;
21.电源的输入插座;
22.MC;
23.商标;
24.橡皮脚
仪器配有特殊的滤光器,适宜于对有色物体的色度或色差的测量,仪器的测色系统是符合CIE1964年所规定的10,大视场的色匹函数值,仪器能直接给出被测物在D65标准照明条件下的三刺值或色品(度)坐标值。
仪器对白色物体的白度评价能以三刺激值按CIE1986年15号出版物公布的白度公司换算其白度值(W10),和色调值(TW10),也可以按目前国际上各行业制度的白度公式换算其行业的白度值,及求取色调或不同样品间的色差(详见附见A)仪器对纸张的不透明度可准确地测量。
因此仪器可广泛地应用于纸张、纸板、纺织品、化纤、陶瓷、搪瓷、面粉、日用化工制品、塑料、矿物、滑石粉、瓷土、白色水泥等物体的白度和色度的准确测量。
也适用于对洗涤剂、洗衣机的质量评价。
基本参数和技术要求如下:
(1).基本参数:
测量范围:
0~199.9%
分辨力:
0.1%
测量孔径:
φ30mm
仪器备有BCD码输出插座供用户接插计算机、打印机。
(2).仪器标准工作条件
温度:
±
23±
2℃
相对湿度:
小于60%
仪器应在室温均匀的环境中工作。
室内无强电磁场干扰与强光源辐射。
(3).技术指标:
(1)测量系统照明与探测条件:
45/0
(2)测量系统光谱特性:
见表1
表1
测定项目
仪器的全有光效谱特性
主峰波长nm
半宽度nm
R457白度
X10
(2)
Y10
Z10(Z白度)
457
600
550
450
44
85
100
50
(3)准确度:
见表2
表2
功能
准确度
R457白度(ISO白度)
Z白度
不透明度(T)
Y亮度
ΔX
ΔY
≤1.0
≤0.5
2.0
0.02
(4)稳定度:
(预热预调后)
1小时漂移不大于读数的0.5%±
1个字
(5)重复性(预热预调后)
A、短期重复性:
(15分钟内)
100%R:
≤±
0.2%±
0:
0.1%±
B、长期重复性:
0.5%±
纸或纸板的白度是指白色或接近白色的纸或纸板表面对兰光的反射率,以相对于兰光照射氧化镁或硫酸钡标准板的反射百分率表示。
仪器利用光电效应原理,采用双光路和模数转换电路,测量试样表面漫反射的辐亮度与同一辐照条件下完全漫反射体的辐亮度之比,来达到“白度”、“不透明度”、“色度”的测量目的。
仪器的光路工作原理如图3所示。
图3
1、光源;
2、入射光斑孔;
3、聚光透镜;
4、滤光片插件;
5、滤光器盆;
6、试样;
7、滤光片插件;
8、接收光栏;
9、测量光电池;
10、补偿光电池;
11、保护玻璃;
12、光补偿器;
13、导光管
仪器的光路如图4所示:
低功率的钨卤素灯
(1)作为光源,入射光经过入射光斑孔
(2)投射到聚光透镜(3)上,经聚光后成平行的光束经滤光片插件(4)通过滤光器盘(5)上的某一特制的滤光器,照射在被测样品(6)上,入射光束轴线与样品表面的法线成45°
夹角。
在该入射光路中设有一插件位置,供测试时插入滤光片插件。
以修正入射光束的光谱分布曲线。
试样表面的漫反射光线经某一种特性的滤光插件(7)滤光后通过接收光栏(8)至测量光电池(9)组成测量光路。
仪器的另一路光经导光管(13),将光源恒定的辐通量,引向光补偿器(12),使补偿光电池(10)接收该路恒定的辐射光能,作为参比光路。
仪器的电路工作原理如图4所示:
仪器采用双光电池补偿电路和热敏电阻补偿电路,来提高仪器的稳定性。
用数字显示直接读取白度值或三刺激值。
其工作原理是:
由于投射在试样表面的辐通量是恒定的,但因试样表面的漫反射率不同,其漫反射的射辐亮度也不同,使测量光电池上受到不同程度的光照射产生不同的光电流,而补偿光电池上的辐照度是同一光源的辐射下接收恒定的光电流,把测量光电池输出的光电流由“电流——电压转换器”
(1)转换成电压:
经温度补偿器,再经过电压放大器放大。
输出与被测试亲的漫反射率成正比的电压VX,送到“电压——数字转换器”的测量电压输入端。
把补偿光电池的输出光电流,经过“光电流——电压转换器”
(2)转换成比较补偿电压VR,送到“模——数转换器”的基准电压输入端。
“模——数转换器”转换结果的数字n由下式表达:
式
(1)中:
K为常数
VX为测量光路的测量电压。
Vr为补偿光路的基准比较电压。
A1、a2分别是测量光电池和补偿光电池的温度系数。
Δt的变化温度。
由于电路中设计了温度被偿,使测量光电池的温度得到了补偿,从而达到了温度系数a1=a2的目的。
故式
(1)可简化为:
n即于被测试样的漫反射率。
四、实验操作步骤
1、仪器使用前的准备工作:
(1)在使用仪器之前,使用者必须熟读仪器使用说明书,正确掌握其规定的工作条件及使用方法。
(2)在开机工作前,应用脱脂棉蘸无水酒精将仪器的试样座(7)与测量口(8)擦试干净,以免沾污白板及被测试的样品。
(3)将待用的参比色板是用擦镜纸擦拭干净,再用洗耳球吹去表面可能留有的纤维束,然后装上金属手柄。
注③:
参比白板各量值(R457、X10
(1)、X10
(2)、Y10、Z10)是由随机的硫酸钡粉体白板相对应的标称值传递而来。
(4)用洗耳球将黑筒吹净。
(5)滤光片插件的插置和功能手轮的选位由测定项目而定,详见表3注①与注②。
(6)样品的制备应符合下列要求:
①被测试样表面须均匀平整,在重复测试时应保持白板或被测样品纵横方向的一致性。
②对于纸与纸板的精确测试时,测试前试样的处理方法ISO187-77《纸和纸板——试样的温湿处理》第6条规定,温度23±
1℃,
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