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纸与纸板水分测试方法详解

水分是纸与纸板中的含水量,即试样按规定方法烘干后所减少的质量与取样时质量之比,一般以百分数表示。纸和纸板的含水量对印刷、印后加工、产品存储、产品使用过程有举足轻重的作用。纸张水分含量对印刷影响很大,水分太低,纸质发脆,印刷中易产生静电;含量过高,将会使油墨难以干燥。水分变化对纸的各种特性影响也很大,随着随分的变化,其定量、抗张强度、柔韧性、耐折度等都将发生变化,纸张尺寸会发生伸缩,甚至发生卷曲、翘边、起皱、荷叶边等现象。水分的测定对衡量纸与纸板的性能和质量具有重要的意义。目前,纸和纸板的水分常用测试方法主要有以下三种:
     第一种:高周波原理,适合现场检测,便携式。
测试仪器:PN-FDG1 纸张水分仪

     第二种:国际通用烘箱法,适合实验室使用,经济型,测试时间较长。
测试仪器: DHG—9003BS 电热恒温鼓风干燥箱

     第三种:卤素水分测定仪法,适合实验室使用,一种快速检测水分的方法,集成干燥箱和天平的功能预一体,高效、精度高,测试时间短。
测试仪器: XY105MW卤素水分测定仪
纸和纸板水分的测定按照GB/T 462-2008《纸、纸板和纸浆 分析试样水分的测定》进行,该标准修改采用ISO 287:1985。

一、测试仪器及方法标准

GB/T 462 、ISO 287、TAPPI T412
二、测试目的
水分变化对纸的各种特性影响也很大,随着水分的变化,其定量、抗张强度、柔韧性、耐折度等都将发生变化,纸张尺寸也会发生伸缩,甚至发生卷曲、翘边、起皱、荷叶边现象。通过检测,控制纸和纸板的性能和质量。
三、测试原理
称取试样取样时的质量,然后烘干至恒重,再次称量质量。试样烘干前后的质量之差与烘干前的质量之比,即为试样的水分。
四、试样的采取、处理及容器的准备
按照GB/T 740、GB/T 450规定取样。
注:如果取样的地方温暖而潮湿,应避免样品受到污染或造成水分损失,操作时最好戴上橡皮手套,为了避免因样品暴露在大气中,会使其水分发生变化,取样后应立刻将样品全部装入容器中。
容器的准备:取样前应将数量足够、洁净干燥的容器编上号,并在大气中平衡,然后将每个容器称量并盖好盖,直至装入试样。
五、试验步骤及方法

(1)第一次干燥和承重
将装有试样的容器,放入能使温度保持在(105±2)℃的烘箱进行烘干。对于纸张试样,第一次烘干时间不应少于2h。烘干时,可以将放有试样的容器的盖子打开,也可以将试样从容器中取出摊开来,但试样和容器应在同一烘箱中同时烘干。在此期间,应保证烘箱中不放置新试样。
当试样已完全烘干时,应迅速将试样放入容器中并盖好盖子,然后将容器放入干燥器中冷却(冷却时间可根据不同的容器估计出来)。将容器的盖子打开马上盖上,已平衡容器内外的气压,然后称取装有试样的容器,并计算出烘干后的试样质量。

图1  水分测试设备
(2)干燥并称重至达到恒重
将装有试样的容器再次放入烘箱中烘干一段时间,重复5.1中干燥和承重步骤,直至达到恒重,其烘干的时间至少为第一次烘干时间的一半。
当连续两次在规定的时间间隔下,称量的差值不大于烘干前试样质量的0.1%时,试样即达到恒重。
六、结果计算分析
纸与纸板的水分X(%)按式(1)计算:

 
式中:
m1—烘干前的试样质量,g;
m2-烘干后的试样质量,g。
同时进行两次测定,取其算术平均值作为测定结果。测定结果应修约至小数点后第一位,且两次测定值间的绝对误差应不超过0.4。
七、可能的错误操作及误差来源

(1)未及时充分混匀样品
因为不管容器如何密封,随着时间的推移,样品终将从表层开始吸入空气中的水分,从而造成样品各点水分含量不均。
(2)放置样品过多
在烘箱中放烘箱中放入过多的样品将造成吸收热不充分,蒸发不完全,水分结果偏低。
(3)烘箱温度均匀性差
使用普通烘箱会造成受热不均,应尽量选用符合标准要求的试验型烘箱。
(4)烘干的时间不够
在标准中规定烘干时间为2h,这对大多数地区适用。但是要使样品达到恒重的具体时间受当地的湿度和海拔影响。比如,郑州气候干燥则烘干时间缩短,南方气候潮湿,烘干2h还不能完全达到恒重。
(5)电子天平精度不够
按标准要求所称量值应精确到0.001g,从理论上看使用感量为0.001g的天平就够了。但是,在实际工作中却很有可能遇到天平末尾数漂移,不能保证精确度。为了保证精确度,最好选用感量为0.00001g的电子天平。称量结果精确到小数点后三位。
(6)每次称量后,示值不回零
天平未调水平、未预热、未预加载、线性不好和更换位置后没校准可能会产生这种示值不回零的情况。电子天平是电子仪器,测量前要预热30min以上,使内部电子器件达到热稳定平衡。预加载是对电子天平进行短暂加压和卸压操作,这是因为天平长时间不使用后,器内部传感器是处于休眠状态,金属弹片也停止了工作,此时的电子天平性能处于不稳定状态,示值稳定性和回零不好。电子天平首次使用前,先调水平,开机越热,测量前先进行预加载,定期进行校准。 
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本论于2023年2月发表于《纸箱世界》杂志
 

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