Maksymalne ciśnienie
Wytrzymałość na przepuklenie jest najwyższym ciśnieniem zarejestrowanym przed rozerwaniem próbki. Podaje się ją najczęściej w kilopaskalach.
Hasło encyklopedyczne
Centrum Wiedzy A-Z Biuro
Wytrzymałość papieru na przepuklenie – badanie i interpretacja
Wytrzymałość na przepuklenie określa maksymalne ciśnienie hydrauliczne, przy którym próbka papieru lub tektury, zamocowana nad elastyczną membraną, ulega rozerwaniu. Parametr opisuje zachowanie arkusza pod złożonym obciążeniem działającym prostopadle do jego powierzchni i jest raportowany wraz z zastosowaną metodą, warunkami kondycjonowania oraz rodzajem materiału.
W skrócie
Najważniejsze informacje o wytrzymałości na przepuklenie
Wynik ma znaczenie tylko wtedy, gdy wiadomo, jaką metodą i dla jakiego materiału został uzyskany.
Membrana hydrauliczna
Próbka jest zaciśnięta na obwodzie, a elastyczna membrana wybrzusza ją pod wpływem rosnącego ciśnienia cieczy.
ISO 2758 dla papieru
Metoda obejmuje papiery o wytrzymałości na przepuklenie od 70 kPa do 1 400 kPa.
ISO 2759 dla tektury
Metoda obejmuje zasadniczo tektury w zakresie od 350 kPa do 5 500 kPa, w tym tekturę litą i falistą.
Wskaźnik przepuklenia
Jest ilorazem wytrzymałości na przepuklenie i gramatury. Ułatwia porównanie materiałów o różnej masie powierzchniowej.
Nie jest to próba przebicia
Przepuklenie wywołuje rosnące ciśnienie na powierzchnię próbki. Badanie przebicia wykorzystuje skoncentrowane działanie penetratora.
Definicja
Co oznacza wytrzymałość na przepuklenie?
Parametr określa ciśnienie potrzebne do rozerwania arkusza w znormalizowanym układzie zacisku i membrany.
Badana próbka spoczywa nad okrągłą, elastyczną membraną i jest mocno zaciśnięta pomiędzy pierścieniowymi powierzchniami. Układ hydrauliczny tłoczy ciecz pod membranę ze stałą szybkością. Membrana wybrzusza się, odkształca próbkę i obciąża ją w wielu kierunkach aż do powstania pęknięcia.
Wytrzymałość na przepuklenie jest maksymalnym ciśnieniem rozwiniętym przez układ w chwili rozerwania. Wskazanie obejmuje również ciśnienie potrzebne do odkształcenia samej membrany, dlatego stan membrany, kalibracja czujnika i zgodność aparatu z metodą są częścią wiarygodnego pomiaru.
Badanie nie opisuje jednej, prostej cechy włókien. Wynik jest odpowiedzią całej struktury arkusza na połączone rozciąganie, odkształcenie poza płaszczyzną i rozwój pęknięcia. Nie należy zastępować nim wyników prób rozciągania, rozdzierania, zginania, ściskania ani przebicia.
Zakres metod
ISO 2758 i ISO 2759 – kiedy stosuje się poszczególne normy?
Obie metody wykorzystują podobną zasadę hydrauliczną, ale różnią się zakresem, wymaganiami aparatu i rodzajem badanego materiału.
| Metoda | Materiał | Zakres wskazany w normie | Najważniejsze ograniczenie |
|---|---|---|---|
| ISO 2758:2014 | Papier | 70–1 400 kPa | Nie jest przeznaczona do składników tektury zespolonej, takich jak liner i papier na warstwę pofalowaną; dla nich właściwsza jest ISO 2759. |
| ISO 2759:2014 | Tektura, w tym tektura lita i falista | 350–5 500 kPa | Może być stosowana od 250 kPa dla materiału przeznaczonego do wytworzenia wyrobu o większej wytrzymałości, lecz dokładność i precyzja mogą wtedy odbiegać od wartości podanych dla podstawowego zakresu. |
| TAPPI/ANSI T 403 om-22 | Papier | Zakres wynikający z aparatu i procedury metody | Wyniki należy raportować jako uzyskane według TAPPI T 403, a nie utożsamiać automatycznie z wynikiem ISO 2758. |
| TAPPI T 807 om-25 / T 810 om-22 | Linerboard / tektura falista | Zależnie od metody; T 810 obejmuje 690–4 825 kPa | Dobór metody zależy od tego, czy badany jest papier okrywowy, tektura falista czy inny rodzaj tektury. |
Porównywalność wyników
Wyników uzyskanych aparatem do papieru i aparatem do tektury nie należy łączyć bez wskazania metody. Różnice konstrukcji, membrany, zacisku i warunków pracy mogą powodować różne wartości dla tego samego materiału.
Przebieg badania
Jak mierzy się wytrzymałość papieru na przepuklenie?
Powtarzalność zależy od reprezentatywnego pobrania próbki, kondycjonowania, sprawnego aparatu i jednolitego wykonania każdego oznaczenia.
Pobranie i kondycjonowanie
Próbkę partii pobiera się zgodnie z planem badań, a arkusze doprowadza do równowagi w atmosferze określonej dla papieru i tektury. Przy badaniu jakości średniej partii zastosowanie ma ISO 186, a warunki atmosfery opisuje ISO 187.
Kontrola aparatu
Sprawdza się układ pomiaru ciśnienia, szczelność układu hydraulicznego, brak pęcherzy powietrza, stan membrany oraz równomierność i wartość nacisku zacisku.
Zamocowanie próbki
Niepofałdowany i nieuszkodzony fragment materiału umieszcza się płasko pomiędzy pierścieniami. Zacisk musi zapobiegać przesuwaniu bez powodowania przedwczesnego uszkodzenia przy krawędzi.
Narastanie ciśnienia
Ciecz hydrauliczna wybrzusza membranę ze stałą szybkością określoną przez metodę. Aparat rejestruje rosnące ciśnienie aż do rozerwania próbki.
Ocena oznaczenia
Kontroluje się miejsce i charakter pęknięcia. Wyniki obciążone poślizgiem, wadliwym zaciskiem lub inną niezgodnością odrzuca się zgodnie z procedurą metody.
Raport
Podaje się średnią, rozrzut wyników, jednostkę, metodę, typ aparatu, warunki kondycjonowania, identyfikację próbki i każde odstępstwo od procedury.
Obliczenia
Wytrzymałość i wskaźnik przepuklenia
Ciśnienie przepuklenia jest wynikiem bezpośrednim. Wskaźnik przepuklenia wymaga dodatkowo oznaczenia gramatury.
| Wielkość | Sposób wyrażenia | Jednostka | Znaczenie |
|---|---|---|---|
| Wytrzymałość na przepuklenie | Średnia z ważnych oznaczeń maksymalnego ciśnienia | kPa | Opisuje bezwzględny opór próbki na rozerwanie w warunkach danej metody. |
| Odchylenie standardowe lub inna miara rozrzutu | Obliczana z serii oznaczeń | kPa lub % | Pokazuje jednorodność próbki i powtarzalność serii. |
| Wskaźnik przepuklenia | Wytrzymałość na przepuklenie podzielona przez gramaturę | kPa·m²/g | Odnosi wynik do masy powierzchniowej i ułatwia porównania pomiędzy różnymi gramaturami. |
Wzór
Wskaźnik przepuklenia = p / g, gdzie p oznacza wytrzymałość na przepuklenie w kPa, a g gramaturę w g/m² oznaczoną zgodnie z ISO 536.
Przykład obliczeniowy: dla wyniku 240 kPa i gramatury 80 g/m² wskaźnik wynosi 3,00 kPa·m²/g. Jest to wyłącznie demonstracja rachunku, nie wartość charakterystyczna dla określonego produktu.
Zmienność materiału
Co wpływa na wynik próby przepuklenia?
Wartość jest skutkiem współdziałania budowy arkusza, stanu próbki i parametrów badania.
Gramatura i grubość
Większa ilość materiału w polu pomiarowym może zwiększać bezwzględną wartość ciśnienia, lecz zależność nie musi być liniowa.
Sieć włóknista
Długość włókien, ich orientacja, liczba i jakość połączeń oraz równomierność formacji wpływają na przenoszenie naprężeń i rozwój pęknięcia.
Wilgotność
Papier jest higroskopijny. Zmiana wilgotności może zmieniać sztywność, zdolność odkształcania i wytrzymałość, dlatego próbki muszą być kondycjonowane.
Warstwy i dodatki
Zaklejanie, powlekanie, laminowanie, wypełniacze i dodatki wytrzymałościowe mogą zmieniać sposób rozkładu obciążenia i inicjacji pęknięcia.
Wady lokalne
Fałdy, nacięcia, zagniecenia, nierównomierna formacja i uszkodzenia krawędzi pola pomiarowego mogą obniżyć wynik lub zwiększyć jego rozrzut.
Aparat i wykonanie
Zużyta membrana, niewłaściwy nacisk zacisku, powietrze w układzie hydraulicznym, błędna kalibracja albo niezgodna szybkość pompowania zniekształcają pomiar.
Interpretacja
Jak prawidłowo czytać wynik?
Wartość liczbowa nie jest samodzielną oceną jakości ani przydatności papieru.
Porównuj tylko dane zgodne metodycznie
Porównywane próbki powinny być badane według tej samej normy, na zgodnym aparacie, po takim samym kondycjonowaniu i z jednakowym sposobem raportowania. Należy rozróżniać papier, tekturę litą, składniki tektury falistej oraz gotową tekturę falistą.
Uwzględniaj średnią i rozrzut
Dwie próbki mogą mieć podobną średnią, lecz różną jednorodność. Duży rozrzut może wskazywać na zmienność materiału, problemy z pobraniem próbki albo nieprawidłowości wykonania badania.
Łącz z innymi parametrami
Dla oceny zachowania w procesie i użytkowaniu potrzebne mogą być również gramatura, grubość, wilgotność, rozciąganie, rozdzieranie, sztywność, przepuszczalność powietrza, chłonność i właściwości powierzchniowe.
Błędne interpretacje
Najczęstsze pomyłki dotyczące przepuklenia
Najwięcej błędów wynika z pomijania metody, gramatury i rodzaju badanego materiału.
„Większy wynik zawsze oznacza lepszy papier”
Nie. Parametr opisuje jeden typ obciążenia. Papier może mieć inne wymagania związane z drukiem, sztywnością, chłonnością, trwałością lub obróbką.
„Wskaźnik i ciśnienie to to samo”
Nie. Ciśnienie jest wynikiem bezwzględnym w kPa, a wskaźnik dzieli je przez gramaturę.
„ISO 2758 i ISO 2759 są wymienne”
Nie. Normy mają różne zakresy materiałowe i wymagania aparatu; wynik musi być przypisany do konkretnej metody.
„Przepuklenie mierzy odporność na przebicie ostrym przedmiotem”
Nie. Obciążenie jest przekazywane przez elastyczną membranę, a nie przez grot lub trzpień.
„Jedno oznaczenie wystarcza”
Nie. Papier jest materiałem niejednorodnym, dlatego wynik opiera się na serii ważnych oznaczeń i ocenie rozrzutu.
„Warunki otoczenia nie mają znaczenia”
Nie. Zawartość wilgoci zależy od temperatury i wilgotności względnej, a stan wilgotności wpływa na właściwości mechaniczne arkusza.
Klaster tematyczny
Powiązane parametry papieru
Każda metoda odtwarza inny mechanizm obciążenia, dlatego wyniki wzajemnie się uzupełniają.
Strona nadrzędna
Parametry papieru
Mapa właściwości fizycznych, mechanicznych, optycznych i użytkowych papieru.
Otwórz stronę →ParametrGramatura papieru
Masa jednostki powierzchni potrzebna między innymi do obliczenia wskaźnika przepuklenia.
Otwórz stronę →Badanie mechaniczneWłaściwości przy rozciąganiu
Siła, odkształcenie i energia zerwania w jednoosiowej próbie paska.
Otwórz stronę →Badanie mechaniczneOdporność na rozdzieranie
Energia lub siła potrzebna do propagacji istniejącego rozdarcia.
Otwórz stronę →Badanie mechaniczneSztywność na zginanie
Opór arkusza lub tektury przeciw odkształceniu zginającemu.
Otwórz stronę →Stan materiałuWilgotność papieru i tektury
Zawartość wody wpływająca na wymiary i właściwości mechaniczne.
Otwórz stronę →Pytania techniczne
Najczęstsze pytania o badanie przepuklenia
Odpowiedzi dotyczą znaczenia parametru, a nie wyboru konkretnego produktu.
Czy wytrzymałość na przepuklenie można odczytać z gramatury?
Nie. Gramatura informuje o masie jednostki powierzchni. Dwa materiały o tej samej gramaturze mogą mieć różną sieć włóknistą, dodatki, wilgotność i budowę warstwową, a więc również różne wyniki przepuklenia.
Czy test można wykonać na gotowej tekturze falistej?
Tak, jeśli stosuje się metodę przeznaczoną do danego rodzaju tektury i jej zakresu. ISO 2759 obejmuje między innymi tekturę falistą, a TAPPI T 810 opisuje badanie tektury falistej w określonym zakresie ciśnienia.
Czy strony arkusza dają zawsze ten sam wynik?
Nie należy tego zakładać. Warstwy, powłoki i asymetria budowy mogą wpływać na odkształcanie. Orientację i sposób wykonania serii ustala właściwa procedura badawcza.
Czy wynik laboratoryjny przewiduje zachowanie opakowania?
Tylko częściowo. Przepuklenie opisuje odporność materiału w konkretnym teście. Zachowanie opakowania zależy również od konstrukcji, złączy, wymiarów, zgniatania, przebicia, wilgotności i warunków transportu.
Weryfikacja
Źródła pierwotne i aktualne metody
Zakresy, definicje i zasady badania zweryfikowano w oficjalnych kartach norm ISO i TAPPI. Pełne wymagania aparatu, kalibracji, liczby oznaczeń i raportowania znajdują się w dokumentach normalizacyjnych.
- ISO 2758:2014 — Paper — Determination of bursting strength — aktualne, potwierdzone wydanie dla papieru w zakresie 70–1 400 kPa.
- ISO 2759:2014 — Board — Determination of bursting strength — aktualne, potwierdzone wydanie dla tektury, zasadniczo w zakresie 350–5 500 kPa.
- ISO 187:2022 — Standard atmosphere for conditioning and testing — aktualne wymagania dotyczące atmosfery i kondycjonowania papieru, tektury i mas włóknistych.
- ISO 186:2002 — Sampling to determine average quality — aktualne wydanie dotyczące reprezentatywnego pobierania próbki partii; kolejna wersja jest w opracowaniu.
- ISO 536:2019 — Determination of grammage — aktualna metoda oznaczania gramatury stosowanej przy obliczaniu wskaźnika przepuklenia.
- ISO 4046-5:2016 — Vocabulary — Properties of pulp, paper and board — aktualne wydanie terminologiczne, przeznaczone do rewizji.
- TAPPI/ANSI T 403 om-22 — Bursting strength of paper — metoda TAPPI dotycząca pomiaru wytrzymałości papieru na przepuklenie.
- TAPPI T 807 om-25 — Bursting strength of linerboard — metoda dla linerboard i wybranych tektur.
- TAPPI/ANSI T 810 om-22 — Bursting strength of corrugated board — metoda dla jedno- i dwuściennej tektury falistej w zakresie 690–4 825 kPa.
Przykładowe produkty papiernicze
Papiery A4 80 g/m²
Format i gramatura nie przesądzają o wyniku próby. Wartość wytrzymałości na przepuklenie jest właściwością konkretnego materiału i wymaga badania według ustalonej metody.
Papiery biurowe i format A3
Produkty o zbliżonym przeznaczeniu mogą mieć odmienną budowę arkusza. Do porównań potrzebne są wyniki uzyskane na reprezentatywnych, kondycjonowanych próbkach.
Papiery o podwyższonej gramaturze
Wraz z gramaturą często rośnie bezwzględne ciśnienie potrzebne do rozerwania arkusza. Wskaźnik przepuklenia odnosi wynik do gramatury, lecz nie zastępuje pełnej charakterystyki materiału.
Role i arkusze specjalne
Sposób wytwarzania, warstwy funkcjonalne i kierunkowość materiału mogą wpływać na przebieg pękania. Dane produktowe nie są wynikiem badania wytrzymałości na przepuklenie.
Dalsze kroki
Od parametru do zastosowania
Wynik badania opisuje określoną właściwość materiału. Kryteria użytkowe papieru obejmują również technologię druku, format, gramaturę, wykończenie i wymagania urządzenia.