紙和紙板的挺度是衡量其抵抗彎曲能力的重要物理指標(biāo)，直接影響其加工性能（如印刷、模切、折疊）和最終用途表現(xiàn)（如紙盒的直立性、紙板的支撐性）。測定挺度有幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)方法和相應(yīng)的設(shè)備：

核心原理：

大多數(shù)挺度測試方法都是基于將試樣一端夾持固定，另一端施加力使其彎曲一定角度（或彎曲到一定角度所需的力），然后通過測量力、角度、長度等參數(shù)來計(jì)算挺度值。

 主要測定方法及對應(yīng)設(shè)備

一、  泰伯挺度法 (Taber Stiffness)

       標(biāo)準(zhǔn)： 這是常用、廣泛接受的國際標(biāo)準(zhǔn)方法。常見的標(biāo)準(zhǔn)有：

           ISO 2493 (Paper and board - Determination of bending resistance - Constant deflection rate method)

           TAPPI T 566 (Stiffness of paper and paperboard (Taber-type tester))

           TAPPI T 489 (Bending resistance (stiffness) of paper and paperboard (Taber-type tester in basic units))

           GB/T 22364 (紙和紙板 彎曲挺度的測定)

       設(shè)備： 深圳市普云電子有限公司PY-H609T型泰伯挺度儀 (Taber Stiffness Tester / V-5 Stiffness Tester)

       原理： 將矩形試樣垂直夾持在旋轉(zhuǎn)的測試盤上。測試盤下方有一個(gè)可自由擺動的擺臂，擺臂末端有一個(gè)小輥輪。當(dāng)測試盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，試樣推動擺臂上的小輥輪，使擺臂偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度（通常為15°）。擺臂上裝有砝碼，其偏轉(zhuǎn)角度與試樣抵抗彎曲的力矩成正比。

       操作簡述：

        1.  裁切規(guī)定尺寸（通常長70mm，寬38mm）的試樣。

        2.  將試樣垂直夾持在測試盤上。

        3.  選擇適當(dāng)?shù)捻来a（根據(jù)預(yù)估挺度）。

        4.  啟動儀器，測試盤帶動試樣彎曲，推動擺臂偏轉(zhuǎn)至15°（或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的其他角度）。

        5.  儀器讀取擺臂偏轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的刻度值（格數(shù)）。

        6.  根據(jù)砝碼重量和刻度讀數(shù)，通過公式或查表計(jì)算出挺度值（單位為 mN·m 或 g·cm）。

       特點(diǎn)：

           適用范圍廣：從薄紙到厚紙板均可測試（需選擇合適的砝碼）。

           測試結(jié)果穩(wěn)定可靠，重現(xiàn)性好。

           是國際通行的標(biāo)準(zhǔn)方法，數(shù)據(jù)可比性強(qiáng)。

           設(shè)備相對普及。

           單位： 通常報(bào)告為 mN·m (毫?！っ? 或 g·cm (克·厘米)。1 g·cm ≈ 0.098 mN·m。

       設(shè)備關(guān)鍵部件：

           旋轉(zhuǎn)測試盤

           夾持裝置

           帶刻度盤的擺臂

           不同重量的砝碼

           角度定位裝置（通常15°）

           驅(qū)動電機(jī)

二、 克拉克挺度法 (Clark Stiffness)

       標(biāo)準(zhǔn)： 主要用于較厚的紙板，特別是瓦楞紙板。常見標(biāo)準(zhǔn)：

           ISO 5628 (Paper and board - Determination of bending stiffness - Clark method)

           TAPPI T 451 (Stiffness of paper by the Clark stiffness tester)

           GB/T 23144 (紙和紙板 靜態(tài)彎曲挺度的測定 兩點(diǎn)法)

       設(shè)備： 克拉克挺度儀 (Clark Stiffness Tester)

       原理： 將矩形試樣水平放置，兩端支撐在間距固定的刀口上（支點(diǎn)跨距）。在試樣中點(diǎn)位置，通過一個(gè)加載頭向下施加力，測量使試樣彎曲到規(guī)定距離（撓度，通常為1.27mm或0.5英寸）時(shí)所需的力。

       操作簡述：

        1.  裁切規(guī)定尺寸（通常長100mm，寬25mm）的試樣。

        2.  將試樣水平放置在兩個(gè)間距固定的支點(diǎn)刀口上。

        3.  將加載頭置于試樣中點(diǎn)正上方。

        4.  啟動儀器，加載頭勻速下壓，使試樣中點(diǎn)產(chǎn)生規(guī)定撓度（如1.27mm）。

        5.  記錄達(dá)到該撓度時(shí)所需的力（單位：牛頓 N）。

        6.  根據(jù)力值、支點(diǎn)跨距、試樣寬度和撓度，通過公式計(jì)算出挺度值（通常報(bào)告為彎曲挺度指數(shù)，單位為 N·m?/kg3 或更常見的是報(bào)告達(dá)到規(guī)定撓度所需的力值，單位為 mN 或 N）。

       特點(diǎn)：

           更適合測量較厚、剛性較大的材料（如箱紙板、瓦楞紙板）。

           測試結(jié)果直接與材料在類似支撐狀態(tài)下的抗彎性能相關(guān)。

           單位體系相對復(fù)雜（彎曲挺度指數(shù)），有時(shí)直接報(bào)告力值更直觀。

       設(shè)備關(guān)鍵部件：

           兩個(gè)固定間距的平行刀口（支點(diǎn)）

           位于支點(diǎn)中點(diǎn)的可移動加載頭（帶力傳感器）

           位移傳感器（測量撓度）

           控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

（圖片為：深圳市普云電子有限公司出品PY-H609紙和紙板彎曲挺度測定儀，復(fù)合材料彎曲性能測試儀，剛度硬挺度儀）

三、葛萊爾挺度法 (Gurley Stiffness)

       標(biāo)準(zhǔn)： 主要用于相對較薄、柔軟的紙張（如薄頁紙、卷煙紙、電容器紙、特種紙）。常見標(biāo)準(zhǔn)：

           TAPPI T 543 (Bending resistance of flexible packaging material (Gurley type tester))

           ASTM D6125 (Standard Test Method for Bending Resistance of Paper and Paperboard (Gurley Type Tester))

       設(shè)備： 葛萊爾挺度儀 (Gurley Stiffness Tester)

       原理： 將矩形試樣的一端垂直夾持。一個(gè)平衡擺臂通過一個(gè)樞軸連接到夾持器上。擺臂的自由端掛有砝碼。當(dāng)擺臂處于水平位置時(shí)，其自由端剛好接觸試樣。釋放擺臂，在砝碼重力作用下，擺臂推動試樣彎曲。測量擺臂從初始水平位置（0°）彎曲到特定角度（通常為15°）所需的時(shí)間（秒）。

       操作簡述：

        1.  裁切規(guī)定尺寸（通常長89mm，寬38.1mm）的試樣。

        2.  將試樣垂直夾持。

        3.  選擇適當(dāng)重量的砝碼掛在擺臂上。

        4.  將擺臂抬升至水平初始位置。

        5.  釋放擺臂，同時(shí)啟動計(jì)時(shí)器。

        6.  當(dāng)擺臂彎曲到15°時(shí)，計(jì)時(shí)器停止。

        7.  記錄所需時(shí)間（秒）。時(shí)間越長，表示挺度越大。

        8.  結(jié)果通常直接報(bào)告為 Gurley 挺度值（秒），或根據(jù)砝碼重量換算成彎曲矩 (Bending Moment, g·cm)。

       特點(diǎn)：

           特別適合測量非常柔軟、挺度低的紙張。

           測試速度快。

           結(jié)果以時(shí)間表示，直觀但單位與其他方法不同（秒），有時(shí)需換算。

           在北美應(yīng)用較多。

       設(shè)備關(guān)鍵部件：

           試樣垂直夾持器

           帶刻度的擺臂（通常有15°標(biāo)記）

           樞軸

           可更換砝碼

           角度觸發(fā)器和計(jì)時(shí)器

四、  彎曲挺度 (Bending Stiffness / Flexural Rigidity)

       標(biāo)準(zhǔn)： 一些更基礎(chǔ)的研究或特定標(biāo)準(zhǔn)中，會直接測量材料的彎曲彈性模量 E 和慣性矩 I，然后計(jì)算彎曲挺度 D = E  I (單位 N·m2)。這需要測量材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和截面幾何特性。雖然最基礎(chǔ)，但在常規(guī)工業(yè)質(zhì)量控制中不如上述方法常用。

五、選擇方法與設(shè)備的考慮因素

   材料厚度與挺度范圍： 薄軟紙選葛萊爾或輕負(fù)荷泰伯；普通紙到紙板選泰伯；厚硬紙板選克拉克或泰伯（重負(fù)荷）。

   最終用途： 包裝盒直立性關(guān)注泰伯或克拉克；瓦楞紙箱性能關(guān)注RCT/SCT和泰伯/克拉克；薄頁紙加工性能關(guān)注葛萊爾。

   遵循的標(biāo)準(zhǔn)： 客戶要求、行業(yè)規(guī)范、內(nèi)部質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)通常會指定具體方法（如ISO, TAPPI, GB）。

   數(shù)據(jù)可比性： 如果需要與歷史數(shù)據(jù)或行業(yè)數(shù)據(jù)對比，應(yīng)使用相同的方法（尤其是泰伯法應(yīng)用廣）。

   設(shè)備可用性與成本： 泰伯挺度儀最為普及。

六、測試注意事項(xiàng)

   溫濕度控制： 紙張性能對溫濕度敏感，測試必須在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下（通常23±1°C, 50±2% RH）進(jìn)行，并在該條件下平衡樣品。

   試樣方向： 紙張具有各向異性，必須注明測試方向（縱向MD或橫向CD），通常兩個(gè)方向都需要測試。

   試樣尺寸與制備： 嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求裁切試樣，邊緣光滑無毛刺。

   設(shè)備校準(zhǔn)： 定期對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，確保準(zhǔn)確性。

 總結(jié)

   泰伯挺度法 (Taber Stiffness) 是測量紙和紙板挺度的黃金標(biāo)準(zhǔn)和常用方法，適用范圍廣，設(shè)備普及度高（泰伯挺度儀），結(jié)果以 mN·m 或 g·cm 表示。

   克拉克挺度法 (Clark Stiffness) 特別適合較厚、剛性大的紙板（如箱板紙），結(jié)果常報(bào)告達(dá)到規(guī)定撓度所需的力 (mN/N) 或彎曲挺度指數(shù)。

   葛萊爾挺度法 (Gurley Stiffness) 主要用于非常薄軟的紙張，結(jié)果以時(shí)間 (秒) 或換算的彎曲矩 (g·cm) 表示。

   選擇哪種方法取決于材料特性、應(yīng)用場景、遵循的標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)備條件。在大多數(shù)情況下，尤其是需要通用可比數(shù)據(jù)時(shí)，泰伯法是市場上常用的。