湿纸幅的〃粘附力/强度〃比值测试仪器制造技术

一种湿纸幅的“粘附力／强度”比值测试仪器，由试样拉伸剥离装置、测试信号采集装置和数据处理装置构成，试样拉伸剥离装置的试样夹头与测试信号采集装置的力传感器连接，试样拉伸剥离装置的水平步进电机和垂直步进电机与测试信号采集装置的模数（Ａ／Ｄ）转换器连接，该模数（Ａ／Ｄ）转换器与数据处理装置的计算机连接，在抄纸过程中利用该仪器测试“粘附力／强度”值，为改进抄纸工艺提供依据。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测试仪器，更详细地说是涉及造纸工业生产领域的抄纸过程中湿纸幅的粘附力及强度的测试仪器。湿纸幅的粘附力(Adhesion，用A表示)是指湿纸幅粘附在某一材料表面后，将其分离时所需的力；湿纸幅的强度(Strength，用S表示)是指其受载拉伸时，抵御破坏的能力。湿纸幅的“粘附力/强度”比(以下简称A/S比)是造纸工业纸张制造过程中的重要控制参数，它反映了湿纸幅在成形过程中从造纸机伏辊或压榨辊剥离的难易程度。科学研究和生产实践表明在抄纸过程中，若粘附力较大时，湿纸幅难以剥离；而湿纸幅强度较低时，在剥离时容易断裂。在生产上希望湿纸幅的粘附力A小且湿纸幅强度S大，因此A/S比值较小的湿纸幅，其浆料的抄造性能较好，即在生产中发生断头的次数少，从而可提高造纸机的车速和纸张的产量。对于一台造纸机，当抄造车速等操作条件确定后，总有一确定的A/S比比值的上限，在实际造纸工业生产中，当新产品试制或原有工艺改变时，可在现场取样测试湿纸幅的A/S比，若该测定值大于该造纸机的A/S比上限值，则难以保证生产的正常进行。此时可通过调整浆料配比或造纸机操作参数等方法，使之降至适宜的A/S比指标(即低于A/S比的上限值)，从而保证造纸机正常的操作。采用湿纸幅A/S比的控制方法，可减少造纸工艺调整过程中的盲目性，使生产操作过程控制目标更加明确。造纸原料主要有木材和非木材原料两种。对于木材原料，由于其纸浆的纤维平均长度较长，滤水速度较快，湿纸幅粘附力小且湿强度高，即A/S值比较小，一般可满足实际生产操作的要求。因而对以木材为原料的造纸工业来说，湿纸幅的A/S比的测试显得不很重要。但对于非木材原料，由于其纸浆的纤维平均长度较短，滤水速度较慢，湿纸幅粘附力大且湿强度低，则A/S比值往往较大，使得其在生产中的抄造性能较差，难以在较高的车速下进行抄造，从而制约了造纸机能力的发挥。我国是以非木材原料造纸为主的国家，因此测量湿纸幅的A/S比值对于我国造纸工业的科学研究领域和实际生产过程控制都有着非常重要的意义。目前国外仅有湿纸幅强度测试仪，如瑞典的L&W公司生产的Wet Web Strength Tester，但无湿纸幅粘附力的标准测试仪器，虽然早期也报导过国外有研究者用自制的仪器测试湿纸幅的粘附力，但装置简陋，数据的重复性较差。且由于世界上造纸工业发达国家多采用木材造纸，而木浆的湿纸幅粘附力较小，对实际的生产操作影响很小，故国外对湿纸幅粘附力测量的研究在60年代末已告一段落，因而对湿纸幅的粘附力测量装置的研究也无新的进展，更没有出现将湿纸幅强度和湿纸幅粘附力的比值同时测量的仪器。国内对湿纸幅强度的测量还是采用较原始的杠杆式拉伸装置滴水测重的方法，由于需在操作中经常加注蒸馏水，给操作带来不便，且该仪器只能测量湿纸幅抗张强度的指标，对湿纸幅粘附力和湿纸幅的粘附力/强度的比值等较为重要的指标无法测量。本技术的目的在于针对现有技术的不足之处，设计出一种湿纸幅的“粘附力/强度”比值的测试仪器。使用本仪器，既可分别测量湿纸幅粘附力和湿纸幅强度，还可以测量这两者的比值。其中对湿纸幅强度的测量，可同时测出湿纸幅抗张强度、湿纸幅伸长率和湿纸幅累积破裂功等三项指标，为改进抄纸工艺提供依据。本技术的技术方案如下本技术的仪器由试样拉伸剥离装置、测试信号采集装置和数据处理装置构成。试样拉伸剥离装置的斜试样平台固定在滑块上，垂直滑杆垂直穿过滑块的通孔，垂直滑杆的两端与固定架的上、下端连接，平行于垂直滑杆的丝杆与滑块的螺孔组成螺旋传动机构，垂直步进电机通过联轴器与丝杆的一端连接，丝杆的另一端与固定架上端的轴承连接；测试信号采集装置的力传感器探头接湿纸幅夹头，力传感器的基座通孔套在水平滑杆上，力传感器的基座与弹簧钢带的一端连接，弹簧钢带的另一端卷在水平步进电机的转轴上。测试信号采集装置的力传感器与放大器的输入接口连，放大器的输出接口与模数(A/D)器的输入接口连接。数据处理装置是计算机、显示器及打印绘图机。试样拉伸剥离装置的试样夹头与测试信号采集装置的力传感器连接，试样拉伸剥离装置的水平步进电机和垂直步进电机与测试信号采集装置的模数(A/D)转换器连接，该模数(A/D)转换器与数据处理装置的计算机连接。试样拉伸剥离装置是这样完成对湿纸幅的拉伸剥离动作的试样夹头夹住湿纸幅的一端，湿纸幅的另一端贴在斜试样平台上；只测湿纸幅的强度时，将斜试样平台换成试样夹头，则湿纸幅的两端都分别夹在两个试样夹头上。当垂直步进电机带动丝杆转动时，由于垂直滑杆的限位作用，丝杆只能通过螺旋传动使滑块作垂直方向的运动，从而带动固定在滑块上的斜试样平台完成对湿纸幅的拉伸动作。当水平步进电机转动时，弹簧钢带作卷曲或松开动作，牵引力传感器沿着水平滑杆作水平方向的运动，从而完成对湿纸幅的剥离动作。本技术仪器的工作过程以及测试湿纸幅的粘附力、强度及其比值的过程如下1、湿纸幅粘附力的测试将抄制好的湿纸幅试样置于斜试样平台压紧(湿纸幅的湿含量根据实验要求在抄纸时进行控制)，用细针挑起试样的上端，并夹在湿纸幅夹头上。根据不同的剥离角和湿纸幅伸长率，由数据处理装置进行驱动速度的设定，启动垂直步进电机和水平步进电机，垂直步进电机驱动丝杆使斜试样平台以一定的速度作纵向运动。水平步进电机通过弹簧钢带使力传感器作水平运动，从而使湿纸幅以恒定的速度和剥离角从斜试样平台上剥离。湿纸幅剥离时与斜试样平台间的粘附力由力传感器测量，经测试信号采集装置放大和模数转换后，由数据处理装置的计算机读取，经处理后得到粘附力和剥离功值。2、湿纸幅强度的测试测试湿纸幅强度时，将斜试样平台换成湿纸幅夹头，将抄制好的湿纸幅试样置于两湿纸幅夹头之间并夹好(湿纸幅的湿含量应控制成与粘附力测定时一致)，启动垂直步进电机开关(此项测量时水平步进电机不启动)，垂直步进电机带动纸页向下拉伸，同时由力传感器测出纸页张力的大小，经过测试信号采集装置放大和模数转换后，由数据处理装置处理得湿纸幅的累积破裂功。该项测量可给出湿纸幅抗张强度、湿纸幅伸长率和湿纸幅的累积破裂功等三项指标。3、湿纸幅A/S比的测试将湿纸幅粘附力和湿纸幅强度测试结果送入数据处理装置处理后，可得出两者的比值，即为湿纸幅A/S值。本技术与现有技术相比，具有如下优点1、本技术的湿纸幅“粘附力/强度”比值测试仪器既可分别测量湿纸幅粘附力和湿纸幅强度，还可以测量这两项指标的比值。其中对湿纸幅强度的测量，可同时测出湿纸幅抗张强度(指湿纸幅受到拉伸时，断裂前所能承受的最大载荷)、湿纸幅伸长率(指湿纸幅受到拉伸时，断裂前最大伸长量的百分率)和湿纸幅累积破裂功(湿纸幅受到拉伸时，其应力--应变曲线下的面积)等三项指标。2、本技术设计了斜面试样平台，斜面平台的夹角可调，因此可根据需要测定不同剥离角的A/S值。3、本技术的试样拉伸剥离装置设计新颖，既很好地模拟了纸页在造纸机上的剥离和拉伸，又便于制造加工和使用。4、本技术的驱动系统，可采用精密的步进电机，因此在对湿纸幅粘附力的测量过程中，可通过调节两电机的供电脉冲频率及频率比，精确地控制湿纸幅的剥离速度，使测量在稳定的条件下进行；另一方面，还可通过改变两步进电机的供电脉冲频率，进行不同剥离速度下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿纸幅的“粘附力／强度”比值测试仪器，其特征在于由试样拉伸剥离装置、测试信号采集装置和数据处理装置构成；试样拉伸剥离装置的斜试样平台固定在滑块上，垂直滑杆垂直穿过滑块的通孔，垂直滑杆的两端与固定架的上、下端连接，平行于垂直滑杆的丝杆与滑块的螺孔组成螺旋传动机构，垂直步进电机通过联轴器与丝杆的一端连接，丝杆的另一端与固定架上端的轴承连接；测试信号采集装置的力传感器探头接湿纸幅夹头，力传感器的基座通孔套在水平滑秆上，力传感器的基座与弹簧钢带的一端连接，弹簧钢带的另一端卷在水平步进电机的转轴上；测试信号采集装置的力传感器与放大器的输入接口连，放大器的输出接口与模数（Ａ／Ｄ）器的输入接口连接；数据处理装置是计算机、显示器及打印绘图机；试样拉伸剥离装置的试样夹头与测试信号采集装置的力传感器连接，试样拉伸剥离装置的水平步进电机和垂直步进电机与测试信号采集装置的模数（Ａ／Ｄ）转换器连接，该模数（Ａ／Ｄ）转换器与数据处理装置的计算机连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何北海，阎东波，卢谦和，邹海旋，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]