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标准D5039-97最初于1997年发布,2002年重新批准,同时作为美国国家标准和美国纸浆与造纸工业技术协会试验方法T 455。该标准的核心目标是提供一套鉴别单网长网造纸机生产纸张网面的试验方法。网面是纸张在造纸机上与成型网接触的一面,另一面为毛毯面。由于两面在纤维排列、填料分布、表面平滑度及光学特性上存在差异,识别网面对于质量控制、印刷适应性分析及纸张研究具有重要意义。标准明确指出其不适用于圆网造纸机、双网造纸机或其他特殊纸机产品。此外,对于涂布纸或表面处理纸、高级破布浆纸等特殊品种,可能无法可靠识别,此时应尝试多种程序。
该标准由美国材料与试验协会D06委员会制定,并得到美国纸浆与造纸工业技术协会采纳。首次批准为1997年,2002年确认有效。标准编号D5039中的后缀-97表示采纳年份。标准的制定基于造纸工业长期经验,旨在统一网面识别程序,也是长网纸机质量检测的基础方法之一。本标准引用了美国材料与试验协会D1968术语标准,确保术语一致性。共包含六种独立的识别程序:直接观察法、碳纸污痕法、润湿法、润湿与炭化法、撕裂法和软金属标记法。使用者应优先采用简便方法,若一种可得出明确结果即可确认。
本部分详细介绍六种鉴别程序的原理与操作要点。所有试样应从待测批次中代表性取样,避免边缘或损坏部位。每种程序应至少在样品的不同区域重复两次以上,以确保结果可重复。
程序A——直接观察法:利用低角度照射光凸显网印。网印是成型网在纸面留下的规则印记,呈矩形或菱形,尺寸通常小于2毫米,而毛毯印记较大且不规则。操作时将试样折叠使两面同时可见,水平放置,光源以小于10度角照射纸面,观察者的视线垂直于光路。通过旋转试样调整光照方向,可更清晰显示网印。必要时可借助低倍双筒显微镜分辨。若网印清晰可见,则可直接判定网面。
程序B——碳纸污痕法:利用碳纸在压力摩擦下将碳粉转移到纸面,网面因结构更平整致密而留下更清晰的条纹。操作时,取一小块碳纸置于拇指与中指或食指之间,使碳面朝向纸面,在试样表面用力均匀按压,并以较慢速度拉动碳纸,形成一条约12毫米宽、51至76毫米长的黑色污痕。支撑面应为光滑平板如玻璃板。在试样的两面分别制作污痕,比较条纹清晰度。网面通常呈现更规则、更纤细的暗线,而毛毯面则较为模糊。
程序C——润湿法:用海绵或毛刷蘸取适量水,均匀涂布于纸张一面。网面因纤维结合致密,吸水后横向膨胀较小,而毛毯面较疏松,横向膨胀较大,因此纸页会向毛毯面卷曲。通过观察卷曲方向可间接识别网面。对于薄纸效果明显,涂布纸可能无效。
程序D——润湿与炭化法:在润湿后使用酒精灯或热板短暂加热(约1至2秒),使纸面轻微炭化。网面由于纤维排列整齐,炭化后呈现规则网格或点阵图案;毛毯面则呈无规则炭斑。此方法可放大两面结构差异,但需控制加热时间,避免烧穿纸张。
程序E——撕裂法:将纸张裁成约50毫米宽的长条,沿纵向(机器方向)快速撕裂。网面因纤维定向均匀,撕裂边缘整齐、毛刺少;毛毯面则纤维凌乱,边缘毛糙。此方法要求操作快速果断,最好与已知样品对比。
程序F——软金属标记法:选用硬度适中的铅棒或铝棒,在纸面以恒定力度划约30毫米长的线。网面平滑度高,划痕较浅且线条细;毛毯面则划痕较深且边缘模糊。此方法对施胶度高的纸张可能不敏感。
标准强调,以上六种程序只要有一种给出明确结果,网面鉴定即可成立。实际操作中应从最简便的直接观察开始,若不确定再依次尝试其他方法。对于涂布纸等特殊品种,可能需要组合多种方法并仔细比对。
标准对直接观察法和碳纸污痕法给出了具体操作参数,下表汇总了这些关键数值及要求。这些参数是确保试验结果可靠的重要依据。
| 🟦参数项目 | 📏规定值/范围 | 📐补充说明 |
|---|---|---|
| 光源照射角度 | 小于10度 | 光线与纸面夹角,低角度可增强网印对比度 |
| 网印典型尺寸 | 小于2毫米 | 网印形状为矩形或菱形,是网面判定核心特征 |
| 观察视线方向 | 垂直于光路 | 减小漫反射,突出表面纹理 |
| 辅助放大工具 | 可选低倍双筒显微镜 | 放大倍率2至10倍,便于确认网印细节 |
| 🟦参数项目 | 📏规定值/范围 | 📐操作要求 |
|---|---|---|
| 污痕宽度 | 约12毫米(1/2英寸) | 通过手指按压碳纸宽度控制 |
| 污痕长度 | 51至76毫米(2至3英寸) | 拉动碳纸的行程距离 |
| 施压方式 | 拇指与中指或食指按压 | 施加相当压力,保持均匀接触 |
| 支撑基底 | 光滑平板(如玻璃板) | 保证试样背面平整,压力分布均匀 |
对于润湿法、炭化法等,标准未规定量化指标,但要求操作时严格控制润湿程度和热源使用安全,并重复试验以确保结果一致。
网面鉴别在造纸生产、印刷和纸品加工中具有实际价值。例如,印刷时网面与毛毯面吸墨性不同,可能导致印刷品外观差异;涂布加工时需针对不同表面调整工艺。本标准提供的方法简便易行,无需复杂设备,适合在工厂现场或实验室快速实施。
应用中需注意以下质量控制要点:第一,试样代表性至关重要,应从卷筒横向不同位置取样,避免局部异常。第二,对于涂布纸或经过压光处理的纸张,网印可能被覆盖,此时直接观察和碳纸污痕法可能失效,应优先尝试润湿法或撕裂法。第三,碳纸污痕法所用碳纸应保持新鲜,反复使用可能造成碳粉不均。第四,润湿与炭化法涉及明火或高温,必须在通风橱内操作,并配备灭火器材。
此外,标准强调不能将本方法用于双网或圆网纸机产品,因为这类纸张两面可能具有相似的网印特征。若待测纸样来源不明,应首先确认其造纸机类型。在实际工作中,建议将本标准的六种程序作为标准操作流程,并记录每种程序的结果,以便追溯。