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标准编号为D5650‑97,最初于1997年批准发布,经2007年重新确认,由美国材料与试验协会(ASTM)管辖,归属于纸张及纸制品委员会D06。该标准专门针对低克重、高柔性纸张的抗弯性能测试而制定,其弯曲刚度严格限定在0至10泰伯刚度单位的小量程范围内。
本方法与基础配置泰伯型试验仪标准D5342同源,但仪器配置专门调整为适应低刚度纸张的测量,两者结果可能相差高达40%,故在指定使用D5342时严禁采用本方法。标准引用了一系列配套规范,包括D585取样规程、D685温湿调节规程以及D1968术语定义,确保从取样到测试的全流程统一可控。
适用范围明确指向包装用纸、印刷用纸、复印纸及高速文档处理等需频繁弯曲的工况。高柔性纸张在自动化设备中的走纸顺畅性、印刷套准精度乃至包裹成型效果,均直接受其弯曲抗力影响。该标准为这类低刚度产品的质量控制提供了专属的量化手段。
测试原理基于悬臂梁弯曲模型:将规定宽度的试样垂直夹持于夹具中,在距夹持线10mm(0.39英寸)处施加水平载荷,使自由端偏转15°,记录所需的弯曲力矩。该力矩直接表征试样的弯曲抗力,并换算为泰伯刚度单位。
设备采用经典的泰伯型试验仪,仪器历经五十年演进,从最初的手摇曲柄驱动发展为恒速电机驱动,并集成自动数据判定与操作序列控制。基本组件包括:垂直夹紧机构、载荷施加摆锤、角度限位器及力矩刻度盘。本方法使用的仪器配置与D5342相同,但通过更换特定量程的摆锤或弹簧,使量程锁定在0‑10泰伯刚度单位。
试样制备必须严格遵循标准:宽度精确裁切至38mm(1.5英寸),长度需保证夹具夹持后自由端有足够长度完成15°偏转。取样按D585执行,测试前试样需在标准大气条件(温度23±1℃、相对湿度50±2%)下按D685规范调节。操作时,将试样牢固夹紧,调零后匀速驱动加载机构,指针稳定后直接读取弯曲力矩值。
弯曲抗力(R)可由力矩值直接读出,无须额外计算。但若需以其他单位表达,可用公式转换:1泰伯刚度单位约等于9.81×10⁻⁴N·m(弯矩),具体换算系数依仪器说明书标定。整项测试重复性较高,但需定期校准仪器线性度,并注意夹具夹持力一致性。
| 🟦 参数名称 | 📏 技术指标 | 🎯 单位/备注 |
|---|---|---|
| 试样宽度 | 38 | mm(1.5英寸) |
| 偏转角度 | 15 | °(自中心线) |
| 施力位置(距夹具) | 10 | mm(0.39英寸) |
| 弯曲刚度测量范围 | 0~10 | 泰伯刚度单位 |
| 仪器配置 | 低刚度专用摆锤或弹簧组 | 与D5342基础配置互换 |
| 驱动方式 | 手动摇杆或恒速电机 | 电机驱动为基准型号 |
| ⚡ 对比项目 | 📐 本方法(D5650) | 🟦 基础方法(D5342) |
|---|---|---|
| 适用刚度范围 | 0~10 泰伯单位 | 通常 0~100 泰伯单位 |
| 摆锤/弹簧配置 | 低刚度专用 | 标准全套配置 |
| 试样宽度 | 38 mm | 38 mm |
| 偏转角度 | 15° | 15° |
| 结果差异 | 两方法结果可能相差达40%,不可替换使用 | |
| 📏 环境与取样要求 | 🎯 执行标准 | ⚡ 具体条件 |
|---|---|---|
| 取样规程 | D585 | 按批次随机取样,保证代表性 |
| 温湿度调节 | D685 | 温度 23±1℃ / 相对湿度 50±2% |
| 调节时间 | 不小于 4 小时 | 对于高吸湿性纸种可适当延长 |