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纸张肖伯尔型耐折度测定标准试验方法（D643-97）
📋 概述与适用范围
标准编号D643-97最初于1997年正式发布，并于2007年完成重申确认，属于美国国家标准技术体系。该标准专用于指导使用肖伯尔型折叠仪测定纸张的耐折性能，其适用对象为厚度不超过0.25毫米（约0.010英寸）的各类纸张。厚度超出此范围的纸板或纤维板应选用M.I.T.型折叠仪，按标准D2176进行测试。
在ASTM标准体系中，D643-97与多项配套标准紧密关联。取样方法遵循D585实施规程，试样调湿处理需按照D685规定的标准环境（23摄氏度、50%相对湿度）进行。此外，标准还引用了D776干热老化试验方法、D4714湿热老化方法以及E122样本量估算规程，形成了完整的测试质量保障链条。国际方面，该标准与ISO 5626（纸张耐折度测定）存在技术对应关系，但具体参数和操作细节存在差异。
理解该标准的适用范围需注意：它仅针对经过标准调湿处理的纸张，不适用于未调湿或厚度超限的材料。标准明确声明其不涉及所有安全责任，使用者需自行建立安全规范。这一声明显现出实验室操作中潜在的风险，例如高速折叠机构可能造成夹伤，因此操作人员应接受专门培训。
⚙️ 试验原理与方法
肖伯尔耐折度测试的本质是通过重复机械折叠使纸张产生疲劳断裂。试样在规定的恒定张力下被夹持，以180度往复折叠的方式施加应力，记录纸张完全断裂时的折叠次数。该次数即为耐折度的数值，它反映了纸张抵抗周期性弯曲荷载的能力。
肖伯尔测试通过反复折叠模拟纸张实际使用中的弯曲疲劳，是评估纸张耐久性的重要手段。
设备主体为肖伯尔型折叠仪，其核心结构包括一对平行夹头、可摆动折叠刀片以及张力加载系统。试样裁切宽度通常为15毫米，有效测试长度约100毫米，折叠刀片厚度为0.5毫米。张力大小根据纸张类型选择，常用0.5千克力或1.0千克力，标准中对此有明确规定。折叠速度一般控制在每分钟175次左右，确保受力均匀。
试样制备必须严格执行D585的随机取样原则，每张试样应裁取纵向和横向至少各10条，每条试样应无折痕、水印等缺陷。测试前按D685条件调湿至少4小时，使纸张水分含量达到平衡。测试时环境条件与调湿条件一致，避免因温湿度波动导致数据偏差。操作时先将试样一端夹入固定夹头，另一端挂上张力重锤，然后启动折叠机构直至试样断裂，自动计数装置记录折叠次数。每组测试取中位数或平均值作为最终结果。
标准强调该测试与抗张强度、耐破度、撕裂度并列为四大强度指标，但其独特之处在于使用重复性机械作用使纸张弱化，因而能表征纸张在反复或粗暴使用下的耐久性。原理上，它比静态强度测试更灵敏地反映纸张的柔韧性和纤维结合强度。
📊 技术参数与指标
标准中明确规定了测试的核心技术指标，以下表格汇总了适用范围的主要参数及相关的引用标准体系。
| 🟦 参数名称 | 📏 要求数值 | 📐 单位 | 🎯 公差与说明 |
|---|---|---|---|
| 适用纸张最大厚度 | 0.25 | mm | 等效0.010英寸，超过此值不适用肖伯尔法 |
| 试样调湿温度 | 23 | °C | 按D685规定，允差±1°C |
| 试样调湿相对湿度 | 50 | % | 按D685规定，允差±2% |
| 折叠角度 | 180 | 度 | 往复折叠，刀片行程固定 |
| 🟦 标准编号 | 📏 标准名称（中文） | 📐 与本标准的关系 |
|---|---|---|
| D585 | 纸、纸板、纤维板及相关产品的取样与接收实施规程 | 规定取样方法和批次接收准则 |
| D685 | 纸张和纸制品测试前调湿实施规程 | 规定测试前温湿度调节条件 |
| D776 | 干热对纸和纸板性能影响的测定方法 | 用于加速老化后耐折度对比 |
| D1968 | 纸张和纸制品相关术语 | 提供标准术语定义 |
| D2176 | M.I.T.型折叠仪测定纸张耐折度的试验方法 | 对应肖伯尔法，用于较厚材料 |
| D4714 | 湿热（50%相对湿度、90°C）对纸和纸板性能影响的测定方法 | 用于湿热老化后耐折度评估 |
| E122 | 计算样本量以估算批次特性平均值的实施规程 | 指导测试样本数量确定 |
| ISO 5626 | 纸张 耐折度的测定 | 国际对应标准，设备原理相近 |
正确调湿是获得可重复结果的关键，23°C/50%RH下纸张含水率稳定，纤维塑性一致。
耐折度指标本身无绝对等级划分，但通常纵向耐折度高于横向。纵向与横向折叠次数的比值可有效反映纤维取向程度，比值越大说明定向越显著。若横向值反而偏高，则表明纤维异常地沿横向排列，这对于分析纸机运行状态具有重要意义。标准未规定具体合格判定值，由供需双方协商确定。
🔬 工程应用与注意事项
在实际工程中，肖伯尔耐折度测试广泛应用于地图、乐谱、折叠式印刷品、蓝图等需要反复折叠开启的纸制品质量评估。这些产品在使用过程中承受频繁的弯曲应力，耐折度比抗张强度更能反映其使用寿命。此外，耐折度也是加速老化试验中的关键监控指标，通过对比老化前后的折叠次数下降率，判断纸张的耐久性衰减程度。
需特别注意：试样厚度不得超过0.25毫米，否则夹持和折叠动作可能失真，结果无效。
质量控制中应重点关注以下要点：第一，取样方向必须明确区分纵向与横向，因为纤维取向导致的差异有时可达300%以上；第二，张力选择应根据纸张定量合理设定，包装纸等较厚品种使用1.0千克力，薄纸使用0.5千克力；第三，夹具必须彻底清洁，防止纸屑影响夹持力；第四，测试环境需保持稳定，温度波动超过±1°C或湿度波动超过±2%时，应废弃当批结果。对于要求高精度的场合，建议使用自动进样和恒温恒湿箱集成系统。
常见误区包括将耐折度等同于折叠性能，实际它反映的是强度而非可折叠性。另外，对于涂布纸或含有大量填料的纸张，折叠处涂层开裂可能导致过早断裂，这并不代表纸张本体纤维强度差，分析数据时应结合微观观察。标准还提示，该试验对纸张柔韧性非常敏感，老化后柔韧性损失会明显反映为折叠次数下降，因此常用于热老化及湿热老化试验中的强度保留率评价。
❓ 常见问题解答
🔍 问：肖伯尔耐折度与M.I.T.耐折度有何本质区别？
答：两者核心区别在于适用厚度和折叠动作。肖伯尔法要求纸张厚度≤0.25毫米，采用180°往复折叠，张力固定；M.I.T.法适用厚度更大（可达1.25毫米），采用135°折叠且张力可调。对于超出肖伯尔范围的纸板，必须选用M.I.T.法（标准D2176）。
答：两者核心区别在于适用厚度和折叠动作。肖伯尔法要求纸张厚度≤0.25毫米，采用180°往复折叠，张力固定；M.I.T.法适用厚度更大（可达1.25毫米），采用135°折叠且张力可调。对于超出肖伯尔范围的纸板，必须选用M.I.T.法（标准D2176）。
💡 问：为什么耐折度测试不能直接代表纸张的实际折叠性能？
答：标准4.1明确指出，耐折度测量的是纸张强度而非折叠性。它通过重复弯曲使纤维断裂，体现的是抗疲劳能力。而实际折叠性能还受挺度、表面摩擦等因素影响。因此，耐折度高不等于纸张容易折叠且不破裂，二者概念不同。
答：标准4.1明确指出，耐折度测量的是纸张强度而非折叠性。它通过重复弯曲使纤维断裂，体现的是抗疲劳能力。而实际折叠性能还受挺度、表面摩擦等因素影响。因此，耐折度高不等于纸张容易折叠且不破裂，二者概念不同。
⚡ 问：调湿条件对结果影响有多大？能否在普通环境中测试？
答：纸张是吸湿性材料，水分含量每变化1%，耐折度可能波动10%–30%。标准规定的23°C/50%RH环境是为了统一基准，消除水分差异。必须在恒温恒湿室或箱内进行调湿和测试，否则数据无法比较，也不符合标准要求。
答：纸张是吸湿性材料，水分含量每变化1%，耐折度可能波动10%–30%。标准规定的23°C/50%RH环境是为了统一基准，消除水分差异。必须在恒温恒湿室或箱内进行调湿和测试，否则数据无法比较，也不符合标准要求。
📌 问：如何利用耐折度判断纸张纤维取向是否正常？
答：一般情况下，纵向（纸机方向）的纤维排列更多，因此纵向耐折度高于横向。纵向与横向的比值越大，说明纤维定向越强。如果横向耐折度反而更高，表明纤维异常地横向排列，可能是纸机运行或浆料分散出了问题。这一指标比抗张强度纵向比更敏感。
答：一般情况下，纵向（纸机方向）的纤维排列更多，因此纵向耐折度高于横向。纵向与横向的比值越大，说明纤维定向越强。如果横向耐折度反而更高，表明纤维异常地横向排列，可能是纸机运行或浆料分散出了问题。这一指标比抗张强度纵向比更敏感。
🎯 问：测试中试样在夹口处断裂应如何处理？
答：如果断裂发生在距离夹口5毫米以内，该结果应舍弃，因为此处应力集中不代表材料真实耐折性能。需重新测试，并检查夹头是否对中、试样是否扭曲。对于频繁在夹口断裂的情况，可适当减小张力或检查刀刃锋利度。
答：如果断裂发生在距离夹口5毫米以内，该结果应舍弃，因为此处应力集中不代表材料真实耐折性能。需重新测试，并检查夹头是否对中、试样是否扭曲。对于频繁在夹口断裂的情况，可适当减小张力或检查刀刃锋利度。
关键注意：测试前务必确认试样厚度≤0.25毫米，并严格按D685调湿，否则结果不具备标准有效性。
