当纸和纸板受到外力拉伸时，会产生与之大小相等、方向相反的内力以抵消外力对它的作用，这种抵抗外力拉伸的能力就是抗张强度；同时纸内纤维之间的结合受到破坏，纤维之间的距离发生变化，纸和纸板的尺寸也发生相应变化，这种形变的大小用伸长率来衡量。
抗张强度是衡量纸和纸板抵抗外力拉伸的能力。拉伸过程分两个阶段如图1所示：在OA阶段，抗张力与伸长量基本呈正比关系；AB阶段，在载荷作用下产生塑性形变，抗张力与伸长量的比率减小，其中A点对应屈服强度，B点则为抗张强度。
衡量纸和纸板抗张性能的几个重要参数
（1）抗张强度
在标准试验方法规定的条件下，单位宽度的试样断裂前所能承受的最大张力。
（2）抗张指数
抗张强度除以定量。抗张指数消除了定量的影响。
（3）裂断长
假设将一定宽度的纸和纸板的一端悬挂起来，计算由其因自重而断裂的最大长度。裂断长抗张强度和定量有关，是一项综合指标。
（4）裂断时伸长率
在规定的试验条件下，试样断裂瞬间的伸长量与初始试验长度的比值。
（5）抗张能量吸收
单位面积的试样被拉伸至最大抗张力时所吸收的能量。抗张强度较大、伸长率较小的纸在包装时的破损程度反而比抗张强度小，伸长率较大的纸张要严重。要使包装时破损小，纸和纸板的抗张能量吸收，即强韧性是一个非常重要的指标。
（6）抗张能量吸收指数
抗张能量吸收除以定量。抗张能量吸收指数消除了定量的影响，也是一项非常重要的综合指标。
（7）弹性模量
抗张力-伸长量曲线的最大斜率乘以初始长度再除以试样的宽度和厚度的乘积。弹性模量的值越大，则纸和纸板的刚度越大，在一定张力作用下产生的弹性形变小。纸和纸板的弹性模量越大越有利于印刷。弹性模量大，相同的印刷张力下纸张的形变量小，可减少印刷质量问题，提高印刷速度。
纸和纸板的抗张强度按GB/T 12914-2018《纸和纸板 抗张强度的测定（恒速拉伸法）》进行测定。
1、测试仪器及方法标准
GB/T 12914、ISO 1924-2、GB/T 2792、TAPPI T494
2、测试目的
纸在上机运行时要保证一定的抗张强度和伸长率才能保证正常走纸，否则会出现断纸的现象。通过检测，预测整卷纸的抗张强度如图2所示，合理控制抗张强度，为生产设备和印刷设备的牵引力设置提供参考数据。
图2预测整卷纸的抗张强度
3、测试原理和设备结构
本仪器测试原理可简述为：纸和纸板的抗张强度是指在规定的试验条件下，单位宽度的纸和纸板被拉断时所受的最大张力，以kN/m表示。
本仪器由机械传动、硬件电路、传感器、显示屏及测量控制等部件组成。本仪器（以PN-TT300F智能机型为例）外形结构如图3所示。
1－急停 2－显示屏 3-下夹头 4－上夹头 5－传感器 6－电源开关 7－电源插座 8－天线 9-串口
图3 纸和纸板抗张强度测定仪结构示意图
4、试样的采取、温湿处理及试样的准备
按 GB/T450 规定采取试样。按 GB/T 10739 规定对试样进行温湿处理并在此大气条件下制备试样并进行试验。
从无损伤的纸和纸板试样上，切取宽度为（15±0.1)mm，长度足够夹持在两夹头之间的试样条避免用裸手接触位于两夹头之间的试样部分，试验区域不得有水印、折痕和皱裙。如果必须包含水印。应在试验报告中注明。试样的两长边应平直，在整个夹持长度内其平行度误差应不超过±0.1 mm。试样切口应整齐、无损伤。一次切取足够数量的试样条，以保证在每个方向（纵向或横向）各有 10 个有效的测定结果。注：注：某些纸张难以切齐，可将两层或三层纸夹在较硬的纸（如证券纸）中形成一叠，然后再切取试样。
如需测定抗张指数或抗张能量吸收指数，则应按 GB/T 451.2 规定测定试样定量。如需测定弹性模量，则应按 GB/T 451.3 规定测定试样厚度。
5、试验步骤及方法
测试前，仪器力值清零。设置夹头间距180mm，测试速度20mm/min。
将试样夹在夹头上，注意不应用手接触试样两夹持线之间的试验区域。建议处理试样时，佩戴一次性手套或轻质的棉手套。摆正并夹紧试样，不留任何可觉察的松弛，并且不产生明显的应变。保证试样平行于所施加的张力方向（见图4）。
a——两夹持线之间的夹角，a=0°±1°。
b——试样中心线与夹持线的夹角，a=90°±1°。
c——张力方向，与试样中心线平行，夹角不大于1°。
图4 夹持线与试样的关系
开始试验直至试样断裂。记录所施加的最大抗张力，从仪器上如图5所示直接读出断裂时伸长率（%)。
在要求的每个方向（纵向或横向）各测试至少10个试样舍去所有在距夹持线 10 mm 范围内断的试样的试验数据。每个方向上得到10个有效结果。如果 20%以上的试样在夹持线10mm范围内断裂，则应检查试验仪，如仪器有故障，则舍弃全部试验结果并采取补救措施。在试验报告中注明在距夹持线10mm范围内断裂的试样数量。
图5纸和纸板抗张强度测试设备
6、结果计算分析
（1）抗张强度
按下式计算抗张强度S，单位为千牛每米（kN/m）。
式中：F— 最大抗张力的平均值，N；b — 试样的宽度，mm。
（2）抗张指数
按下式计算抗张指数I，单位为牛顿每克（N·m/g）。
式中：w — 定量的定量，g/m2。
（3）断裂时伸长率
按下式计算每次试验的断裂时伸长率，以断裂时伸长量与初始试验长度的比值（%）表示。
式中： — 断裂时伸长量，mm； — 试样的初始试验长度，mm。
（4）裂断长
按下式计算裂断长
，单位为千米（km）。
（5）抗张能量吸收
按下式计算抗张能量吸收Z，单位为焦耳每平方米（J/m2）。
（6）抗张能量吸收指数
（7）弹性模量
按下式计算每个试样抗张力-伸长量曲线的最大斜率Smax（见图6），单位为N/mm。
式中：l——试样的初始长度，mm。t——试样厚度，mm。
7、可能的错误操作及误差来源
7.1 可能的错误操作
7.1.1 开机直接测。
本仪器属于电子仪器，测量前要预热30min以上，使内部电子器件达到热稳定平衡。
7.1.2 参数设置不正确。试样宽度、定量和测试速度均影响测试结果。试样宽度用于抗张强度的计算，定量用于抗张指数的计算，如果输入错误造成测试结果出错。
7.1.3 试样夹持是倾斜
试样夹持时倾斜，轴线不与夹持具轴线平行，容易造成向上的分解力，影响测试结果准确性。试样被夹持后,两条夹，线应互相平行,其夹角，超过1°。
7.2 主要误差来源
7.2.1 压力测量系统校准不准确。本仪器为高精密电子产品，使用一段时间后，因为电子元器件及传感器具的性能变化，测试准确测量准确度漂移，从而会影响测试结果，要定期对仪器进行校准。
7.2.2 测试速度
抗张强度测试一般使用20mm/min，偏差为±5mm/min。
7.2.3 取样的影响
取样的质量直接影响测试结果，取样精度越高，测试数据更准确。所以，抗张强度一般采用专用切纸刀进行取样。
本文2023年10月，发表于《纸箱世界》杂志
