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板挺度仪在带覆膜的食品纸板检测中的应用


 引言
12月7日,我们的客户邮寄来5种利乐包材,让我们帮忙检测下挺度,这里利乐包材是指带覆膜的食品纸板如右下图1所示。五种试样分别为:
 1# 试样: 200g 爱迪生奶酪酸奶;
 2# 试样: 250ml花生牛奶;
 3# 试样:250g 问候阳光奶酪酸奶;
 4# 试样: 250ml 菠萝味营养快线;
 5# 试样: 500ml 优的乳乳酸饮料
    当初拿到试样时,打开包装一看材料上有折痕以为是测试折痕挺度。因为我们有两种挺度:一种是PN-ST500 瓦楞纸板挺度测定仪 用来测试厚度范围为0.2mm~1.0mm纸板的15°挺度;另一种用于测量纸板的挺度和折痕力,挺度是15°挺度和90°折痕力,挺度和折痕力的比例关系正确才能生产出完美的纸盒,主要用于自动化包装中。问客户测试哪种挺度,客户自己也不知道;在进一步的交流中,知道此产品的执行标准是GB/T 18192-2008 液体食品无菌包装用纸基复合材料。此产品标准对挺度的技术要求如表1所示。

产品标准GB/T 18192对挺度要求采用GB/T 2679.3方法标准的进行试验。GB/T 2679.3恰好对应我们的仪器PN-ST500 电脑挺度测定仪。
试验原理
 在标准条件下,弯曲一端夹紧的规定尺寸的试样至15°角时的力或力矩,以mN或mN.m表示。
测试平台
1. PN-ST500电脑挺度测定仪(如图2所示)
2. PN-STC70 挺度专用取样器(如图3所示)
 
                                          
 取样
试样的采取必须按照GB/T 450的规定进行。
 温湿处理
试样必须按GB/T 10739的规定进行处理,并在此条件下进行制备和测试。
 试样的制备
将试样切成长70mm,宽38mm±0.2mm的长方形。5种试样,纵向取5张试样,横向取5张试样。由于试样的宽度由误差要求,所以最好采用专用的取样器进行取样,以免影响测试结果。
注意:试样面上不应有折子、皱纹、肉眼可见的损失或其他缺陷。如果有水印,应在报告中注明。
 参数设置
挺度测试需要设置的三个参数:
a. 弯曲长度:50mm;
b. 测试角度:15°;
c. 测试时间 3~20秒,本次选择5秒。
 放置试样   
   一只手轻轻旋动鱼尾螺钉,另一只手将待测试样的一段放于试样夹内,然后松手。注意:夹子不要夹得太紧,以免引起试样损坏或读数偏差。   
 测试
1. 按“清零”键,对仪器进行清零。
2. 按“测试”键,启动测试程序,当夹头转到15°时,测试自动停止,屏幕显示测试结果(如图5所示),夹头返回到初始位置。
3. 取下已测试试样,放上新试样继续测试,直到5张试样测试完毕。
4. 按“统计”键显示统计结果,包括平均值、最大值、最小值、标准偏差和变异系数。
 
计算
挺度以弯曲一端夹紧的规定尺寸的试样至15°角时的力矩M,以mN.m表示。
力矩可按公式1计算:
M=F×L   ………………………………………………(公式1)
式中:
F——弯曲最大力,单位为mN;
L——弯曲长度,单位为mm;
测试数据分析
5种试样测试数据如表2所示:


    将纵、横向挺度值同表1标准值进行对比。由于表1技术要求是一定体积的试样对应的挺度值,我们将200g的质量转换成体积,即 ,水的密度为1g/ml,奶酪酸奶的密度大于水的密度,所以200g的体积小于200ml。
    1#、2#、3#和4# 试样对应容器容量≤250ml,只要纵向挺度满足≥7.0即可,对横向挺度没有要求;5# 试样对应250ml<容器容量≤500ml,纵向挺度满足≥10.0,横向挺度满足≥6.0。将数据的对比做成表格,如表3所示。

        也就是说,这5种利乐包装材料的挺度都能够满足国标GB/T 18192的要求,都是合格的。
 在均满足国标的基础上,哪种材料的挺度更好呢?
为了直观的进行数据比较,将表2的测试数据生成柱状图,一种是横向挺度(如图2所示);另一种是纵向挺度(如图3所示)。
 
                                             图2  横向挺度的对比
   从图2可以看出5种利乐包材挺度从大到小的顺序依次是:5# 试样〉 2# 试样〉 4# 试样〉1# 试样〉 3# 试样。相同质量的奶酪酸奶1# 试样和3# 试样进行比较,1# 试样的挺度明显大于3#试样。相同体积的2# 试样和4# 试样进行比较,2# 试样的挺度明显大于4#试样。
 
                                            图3 纵向挺度的对比
   对比图3和图2,纵向挺度的大小规律同横向相同,不同的是纵向挺度值明显高于横向挺度。
  对于带覆膜的食品纸板来说,挺度是一项重要的指标,挺度高,外观美观、平整,但挺度过大,成型就比较困难,而且会增加成本。挺度跟纸板的厚度、定量有关,所有将挺度控制在一定范围,即可以满足客户要求,又能节省成本。
结束语:
本期以客户提供的超市中常见的牛奶、酸奶、奶酪及碳酸饮料的包装盒(俗称利乐包材)为介绍对象,介绍了带覆膜的食品纸板挺度的检测方法,并对数据进行了初步分析,希望对读者挺度的测试有所帮助。

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