技术概述
纸张耐折度测定是纸张物理性能检测中的重要项目之一，主要用于评估纸张在反复折叠过程中的耐受能力和使用寿命。耐折度是指纸张在受到一定的张力作用下，能够承受往复折叠的能力，通常以纸张断裂前所能承受的折叠次数来表示。这一指标直接反映了纸张的柔韧性和耐久性，对于需要长期保存或频繁翻阅的纸制品具有重要的参考价值。
纸张耐折度的测试原理基于模拟实际使用过程中纸张被反复折叠的情况。在测试过程中，纸张试样被施加一定的张力，并在特定角度下进行往复折叠运动，直到试样断裂为止。断裂时的折叠次数即为该纸张的耐折度数值。耐折度越高，说明纸张的柔韧性越好，在实际使用中更不容易因反复折叠而破损。
影响纸张耐折度的因素众多，主要包括纸张的原材料成分、打浆程度、施胶工艺、干燥方式以及环境温湿度等。一般来说，长纤维原料制成的纸张耐折度较高，而短纤维原料制成的纸张耐折度相对较低。此外，纸张的含水率对耐折度也有显著影响，适当的含水率可以提高纸张的柔韧性，从而提高耐折度；但含水率过高或过低都会降低耐折度。
纸张耐折度测定在造纸行业、印刷行业、包装行业以及档案保存等领域具有广泛的应用。通过耐折度测试，可以有效地评估纸张的质量等级，为产品开发、质量控制和质量验收提供科学依据。同时，耐折度也是许多国家标准和行业标准中规定的重要技术指标，对于保障纸张产品的质量具有重要意义。
检测样品
纸张耐折度测定适用于多种类型的纸张和纸板样品，不同类型的纸张对耐折度的要求各不相同。以下是常见的需要进行耐折度检测的样品类型：
- 书写纸和打印纸：包括各种规格的复印纸、书写纸、笔记本用纸等，这类纸张在日常使用中经常需要翻页或折叠，对耐折度有一定要求。
- 印刷用纸：包括铜版纸、胶版纸、轻涂纸等，用于书籍、杂志、画册等印刷品，需要具备良好的耐折性能以保证印刷品的使用寿命。
- 包装用纸和纸板：包括牛皮纸、瓦楞纸、白板纸、灰板纸等，用于制作各种包装盒、纸箱等，在折叠成型过程中需要承受多次弯折。
- 证券纸和钞票纸：这类纸张需要具备极高的耐折度，因为钞票和证券在流通使用过程中会被反复折叠数以千计甚至万计次。
- 地图纸和图表纸：地图在使用过程中需要频繁展开和折叠，因此对耐折度有较高的要求。
- 档案纸和文件纸：需要长期保存的重要文件和档案用纸，耐折度是评估其保存性能的重要指标。
- 纸袋纸和信封纸：在制作和使用过程中需要折叠，对耐折度有一定的要求。
- 技术用纸：如电容器纸、绝缘纸、过滤纸等特种纸张，根据其特定用途对耐折度有相应的要求。
在进行耐折度检测前，样品需要按照相关标准进行预处理，包括在标准温湿度环境下进行平衡处理，以确保测试结果的准确性和可比性。样品的采取、制备和保存也需要严格按照标准规定执行，避免因样品问题影响测试结果。
检测项目
纸张耐折度测定涉及多个具体的检测项目，主要包括以下几个方面：
- 纵向耐折度：指纸张试样纵向（即纸张运行方向）的耐折度，反映纸张在纵向上的柔韧性和耐久性。纵向耐折度通常与纸张纤维的排列方向有关。
- 横向耐折度：指纸张试样横向（垂直于纸张运行方向）的耐折度，反映纸张在横向上的柔韧性和耐久性。由于纤维排列的原因，同一纸张的横向耐折度往往与纵向耐折度存在差异。
- 双折叠次数：指纸张试样在规定的张力条件下，能够承受的往复折叠次数，是耐折度的直接表达方式，数值越大表示耐折性能越好。
- 耐折度平均值：通过对多个试样进行测试后计算得出的耐折度算术平均值，用于代表该批次纸张的耐折性能水平。
- 耐折度变异系数：反映多组测试数据之间的离散程度，用于评估纸张耐折度的一致性和稳定性。
- 耐折度对数值：由于纸张耐折度数值可能跨越较大范围，有时采用对数值进行分析和比较，使数据分布更加合理。
在实际检测中，根据不同的产品标准和客户需求，可以选择性地进行上述项目的检测。对于一般的纸张产品，纵向耐折度和横向耐折度是最基本的检测项目；对于需要更全面评估的情况，还可以增加耐折度变异系数等项目的分析。
检测结果的表达方式也有多种，常见的包括：双折叠次数（次）、以10为底的对数值（lg）、耐折度指数等。不同的标准可能采用不同的表达方式，在报告结果时需要明确标注所采用的标准和方法。
检测方法
纸张耐折度测定主要有两种经典方法：肖伯尔法和MIT法，这两种方法在测试原理、仪器结构和适用范围上各有特点。
一、肖伯尔法
肖伯尔法是国际上广泛采用的纸张耐折度测试方法，其测试原理是：将纸张试样夹持在两个夹头之间，施加一定的张力，然后通过折叠刀片使试样在垂直方向上做往复折叠运动，直到试样断裂，记录折叠次数。肖伯尔法的折叠角度约为180度，折叠速度为每分钟100至120次，施加的张力根据纸张种类不同而有所调整，通常为7.55N或9.81N。
肖伯尔法的测试步骤如下：
- 按照标准规定从样品中切取规定尺寸的试样，通常为宽度15mm，长度不小于100mm。
- 将试样在标准大气条件下进行平衡处理，使其含水率达到平衡状态。
- 根据纸张类型选择合适的张力，将试样夹持在仪器夹头上，确保试样平直无皱褶。
- 启动仪器，折叠刀片开始往复运动，使试样反复折叠。
- 当试样断裂时，仪器自动停止并记录折叠次数。
- 取断裂后的试样，检查断裂位置是否在折叠线附近，如不在规定位置则该次测试无效。
- 对多个试样进行平行测试，计算平均值和变异系数。
二、MIT法
MIT法起源于美国，也是一种常用的纸张耐折度测试方法。与肖伯尔法不同，MIT法的折叠角度为135度，折叠速度较慢，通常为每分钟175次左右，施加的张力可调范围更大，从0.5kg到1.5kg不等。MIT法特别适用于厚度较大的纸张和纸板的耐折度测试。
MIT法的测试特点包括：
- 折叠角度为135度，折叠幅度比肖伯尔法小。
- 张力调节范围大，可根据纸张厚度和强度选择合适的张力。
- 适用于厚度范围更广的纸张和纸板。
- 测试结果与肖伯尔法可能存在差异，需要在报告中注明所采用的方法。
三、测试注意事项
在进行纸张耐折度测定时，需要注意以下事项以确保测试结果的准确性：
- 环境条件控制：测试应在标准大气条件下进行，温度为23±1℃，相对湿度为50±2%。环境条件的变化会直接影响纸张的含水率和柔韧性。
- 样品预处理：试样在测试前应在标准大气条件下平衡至少4小时，使其含水率达到平衡。
- 试样制备：试样的切取应使用锋利的切刀，确保边缘整齐、无毛刺，切口质量会影响测试结果。
- 夹持方式：试样夹持时应保持平直，不能有皱褶或扭曲，夹持力要适中，既要保证试样不滑脱，又不能损伤试样。
- 仪器校准：定期对测试仪器进行校准和维护，确保张力、折叠角度、折叠速度等参数符合标准要求。
- 数据统计：每个样品应进行足够数量的平行测试，通常不少于10个试样，以保证结果的可靠性。
两种方法各有优劣，选择时应根据纸张类型、测试目的和相关标准要求确定。在进行结果比较时，必须注明所采用的测试方法，因为不同方法得到的结果可能存在显著差异。
检测仪器
纸张耐折度测定需要使用专门的耐折度测定仪，根据测试方法的不同，主要有肖伯尔式耐折度仪和MIT式耐折度仪两种类型。
一、肖伯尔式耐折度仪
肖伯尔式耐折度仪是根据肖伯尔法原理设计的专用测试仪器，主要由以下部分组成：
- 夹持系统：包括两个夹头，用于固定纸张试样，其中一个夹头固定不动，另一个夹头可施加张力。
- 折叠系统：包括折叠刀片和折叠口，刀片做往复运动使试样反复折叠。折叠口由特殊材料制成，表面光滑，减少对试样的磨损。
- 张力系统：通过弹簧或砝码系统施加规定的张力，张力大小可调以适应不同类型的纸张。
- 计数系统：自动记录折叠次数，当试样断裂时自动停止计数。
- 控制系统：控制仪器的启动、停止和运行速度。
肖伯尔式耐折度仪的技术参数通常包括：
- 折叠角度：180度左右
- 折叠速度：100-120次/分钟
- 张力范围：通常为7.55N或9.81N
- 试样尺寸：宽度15mm，长度不小于100mm
- 适用纸张厚度范围：一般适用于厚度较小的纸张
二、MIT式耐折度仪
MIT式耐折度仪是根据MIT法原理设计的测试仪器，其结构和工作方式与肖伯尔式有所不同：
- 折叠机构：采用摆动式折叠机构，折叠角度为135度。
- 张力施加：采用砝码或弹簧施加张力，张力范围可调，通常为0.5-1.5kg。
- 计数装置：电子计数器自动记录折叠次数。
- 适用范围：可测试厚度较大的纸张和纸板。
MIT式耐折度仪的技术参数通常包括：
- 折叠角度：135度
- 折叠速度：175次/分钟左右
- 张力范围：0.5-1.5kg可调
- 试样尺寸：宽度15mm或25mm
- 适用纸张厚度范围：可测试较厚的纸张和纸板
三、仪器的选择与维护
在选择耐折度测定仪时，应考虑以下因素：
- 测试标准要求：根据产品标准或客户要求确定需要采用的测试方法。
- 样品类型：不同类型的纸张可能需要不同的测试方法和仪器。
- 测试精度：选择精度高、稳定性好的仪器，确保测试结果可靠。
- 操作便捷性：仪器应操作简便，便于日常使用和维护。
- 数据管理：现代仪器通常具有数据存储和输出功能，便于数据管理和报告生成。
仪器的日常维护对于保证测试结果准确性至关重要：
- 定期清洁仪器，保持折叠口和刀片的清洁光滑。
- 检查张力系统，确保张力施加准确。
- 校准计数器，确保计数准确无误。
- 检查夹持系统，确保夹持牢固且不损伤试样。
- 按照仪器说明书进行定期保养和校准。
应用领域
纸张耐折度测定在多个行业和领域具有重要的应用价值，是纸张质量控制和产品开发的重要手段。
一、造纸行业
在造纸行业中，耐折度是评估纸张产品质量的重要指标之一。通过耐折度测试，造纸企业可以：
- 监控生产工艺的稳定性，及时发现生产过程中的问题。
- 优化原材料配比和工艺参数，提高产品质量。
- 进行产品分级，满足不同客户的需求。
- 开展新产品研发，开发高性能纸张产品。
- 进行质量控制，确保出厂产品符合标准要求。
二、印刷出版行业
印刷出版行业对纸张的耐折度有较高要求，特别是书籍、杂志等需要翻阅的印刷品：
- 评估印刷用纸的耐用性，确保印刷品的使用寿命。
- 选择适合不同印刷品的纸张，如精装书籍需要更高耐折度的纸张。
- 预测印刷品在装订过程中的表现，避免因耐折度不足导致的破损。
- 控制书籍质量，特别是工具书、教材等需要频繁翻阅的书籍。
三、包装行业
包装用纸和纸板在制造和使用过程中经常需要折叠，耐折度是重要的质量指标：
- 评估包装材料的折叠性能，确保包装盒成型顺利。
- 预测包装在使用过程中的耐久性，特别是需要多次开合的包装。
- 开发新型包装材料，满足特殊包装需求。
- 进行包装质量验收，确保包装产品符合要求。
四、档案管理与图书保护
档案和图书需要长期保存，耐折度是评估其保存性能的重要指标：
- 评估档案纸和图书用纸的保存性能。
- 制定档案保存标准和保护措施。
- 选择适合长期保存的纸张材料。
- 评估古籍修复材料的适用性。
五、金融证券行业
钞票纸、证券纸等特种纸张需要具备极高的耐折度：
- 钞票纸需要承受数以万计的折叠，耐折度是最重要的质量指标之一。
- 证券纸、支票纸等需要长期保存和流通，对耐折度有严格要求。
- 护照纸、证件纸等需要反复翻阅，需要具备良好的耐折性能。
六、质量监督与检验
质量监督部门将耐折度作为纸张产品质量监督的重要指标：
- 产品质量抽检，监督市场产品质量。
- 产品质量认证，验证产品是否符合相关标准。
- 仲裁检验，解决产品质量纠纷。
- 进出口检验，确保进出口纸张产品符合相关要求。
常见问题
在纸张耐折度测定过程中，经常会遇到一些问题，以下是对常见问题的解答：
问：肖伯尔法和MIT法有什么区别？如何选择？
两种方法的主要区别在于折叠角度、折叠速度和张力设置不同。肖伯尔法折叠角度为180度，MIT法为135度；肖伯尔法适用于较薄的纸张，MIT法适用于较厚的纸张和纸板。选择时应根据相关标准要求和纸张类型确定，如产品标准明确规定采用某种方法，则应按标准执行。
问：同一纸张的纵向和横向耐折度为什么不同？
这是由于纸张中纤维的排列方向造成的。在造纸过程中，纤维倾向于沿纸张运行方向排列，形成纵向。纵向的纤维排列更整齐，纤维之间的结合力更强，但柔韧性相对较差；横向的纤维排列较为杂乱，柔韧性相对较好。因此，同一纸张在不同方向上的耐折度会存在差异，通常需要分别测试纵向和横向耐折度。
问：环境条件对耐折度测试结果有什么影响？
环境条件对耐折度测试结果有显著影响。温度和湿度的变化会影响纸张的含水率，进而影响纸张的柔韧性和强度。一般来说，适当提高含水率可以增加纸张的柔韧性，提高耐折度；但含水率过高会使纤维间结合力下降，反而降低耐折度。因此，测试应在标准大气条件下进行，试样也需要进行充分的平衡处理。
问：耐折度测试结果离散性大是什么原因？
耐折度测试结果离散性大的原因可能包括：试样本身的不均匀性、取样位置不同、切样质量差异、夹持方式不一致、仪器状态不稳定、环境条件波动等。为减小离散性，应严格按照标准取样，保证切样质量，保持仪器良好状态，控制环境条件稳定，并增加平行测试次数。
问：如何提高纸张的耐折度？
提高纸张耐折度的方法包括：选用长纤维原料，提高纤维的柔韧性；优化打浆工艺，适当提高打浆度；控制干燥工艺，避免过度干燥；调整施胶剂类型和用量，增加纸张柔韧性；添加柔软剂或增塑剂；控制成纸含水率在适当范围等。具体措施需要根据纸张类型和用途综合考虑。
问：耐折度与纸张其他物理性能有什么关系？
耐折度与纸张的多个物理性能相关。一般来说，耐折度与抗张强度、撕裂度有一定的相关性，但并非线性关系。耐折度更多地反映纸张的柔韧性和疲劳性能。纸张强度高不一定耐折度也高，如果纸张过于脆硬，强度虽高但耐折度可能较低。因此，耐折度是评估纸张综合性能的重要指标，需要与其他指标结合分析。
问：耐折度测试的标准有哪些？
常用的耐折度测试标准包括：国家标准GB/T 457《纸和纸板耐折度的测定》、国际标准ISO 5626《纸张耐折度的测定》、TAPPI标准T511等。不同标准在测试方法、仪器参数、结果表达等方面可能存在差异，测试时应明确所采用的标准，并在报告中注明。
问：厚度较大的纸板如何进行耐折度测试？
对于厚度较大的纸板，通常采用MIT法进行测试，因为MIT法对厚度较大的样品适应性更好。测试时需要选择合适的张力，避免因张力过小导致试样松弛或张力过大导致试样过早断裂。对于特别厚的纸板，可能需要采用其他方法评估其折叠性能。
问：耐折度测试过程中需要注意哪些安全事项？
耐折度测试仪在使用过程中应注意：仪器应放置在平稳的工作台上，避免振动影响测试；操作时应注意不要触碰运动部件；试样断裂时可能弹出，应保持适当距离；仪器维护时应先断电再进行；定期检查仪器各部件是否正常，发现异常应及时维修。
