Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12113-1:2017 (ISO 2493-1:2010) về Giấy và các tông - Xác định độ bền uốn - Phần 1: Tốc độ uốn không đổi

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12113-1:2017

ISO 2493-1:2010

GIẤY VÀ CÁC TÔNG - XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN UỐN - PHẦN 1: TỐC ĐỘ UỐN KHÔNG ĐỔI

Paper and board - Determination of bending resistance - Part 1: Constant rate of deflection

Lời nói đầu

TCVN 12113-1:2017 thay thế cho TCVN 6894:2001.

TCVN 12113-1:2017 hoàn toàn tương đương với ISO 2493-1:2010.

TCVN 12113-1:2017 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 6 Giấy và sản phẩm giấy biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 12113 (ISO 2493), Giấy và các tông - Xác định độ bền uốn gồm các tiêu chuẩn sau:

- TCVN 12113-1:2017 (ISO 2493-1:2010), Phần 1: Tốc độ uốn không đổi;

- TCVN 12113-2:2017 (ISO 2493-2:2011), Phần 2: Thiết bị thử Taber.

Lời giới thiệu

Trong tiêu chuẩn cũ, hai nguyên tắc xác định độ bền uốn được kết hợp trong một tiêu chuẩn, mặc dù hai nguyên tắc rất khác nhau.

Một nguyên tắc xác định sự biến dạng của cùng một số lượng mẫu thử có các bề mặt đối diện quay về hướng biến dạng được mô tả trong tiêu chuẩn này.

Nguyên tắc còn lại sử dụng thiết bị loại Taper, trong đó mẫu thử được đặt vào thiết bị và làm cho biến dạng ở bề mặt trên và sau đó bị làm biến dạng theo hướng đối diện mà không thay đổi mẫu thử. Nguyên tắc này được mô tả trong TCVN 12113-2 (ISO 2493-2). Phương pháp được dựa theo tiêu chuẩn TAPPI T 489 om-04^[4].

GIẤY VÀ CÁC TÔNG - XÁC ĐỊNH BỀN UỐN - PHẦN 1: TỐC ĐỘ UỐN KHÔNG ĐỔI

Paper and board - Determination of bending resistance - Part 1: Constant rate of deffection

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các quy trình, dựa trên nguyên tắc tải trọng hai điểm, để xác định độ bền uốn của giấy và các tông.

CHÚ THÍCH 1 Mô tả chi tiết về nguyên tắc tải trọng hai điểm được nêu trong ISO 5628^[1].

Tiêu chuẩn này áp dụng cho phép đo độ bền uốn trong khoảng từ 20 mN đến 10 000 mN. Tiêu chuẩn không áp dụng cho các tông sóng nhưng có thể áp dụng cho các thành phần của các tông sóng.

Góc uốn cong bằng 15° và chiều dài uốn bằng 50 mm.

Đối với các mẫu có độ bền uốn quá thấp khi chiều dài uốn bằng 50 mm, có thể sử dụng chiều dài mẫu nhỏ hơn, nghĩa là 10 mm.

QUAN TRỌNG - Các kết quả thu được khi sử dụng các chiều dài uốn khác nhau không so sánh được.

Đối với các tông có xu hướng bị biến dạng vĩnh cửu khi bị uốn đến góc 15 °, có thể sử dụng góc uốn bằng một nửa, nghĩa là 7,5 °.

CHÚ THÍCH 2 Thiết bị thử loại Taber và các thiết bị sử dụng nguyên tắc tốc độ biến dạng không đổi không đưa ra các kết quả có thể so sánh được với nhau.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.

TCVN 1270 (ISO 536), Giấy và các tông - Xác định định lượng.

TCVN 3649 (ISO 186), Giấy và các tông - Lấy mẫu để xác định chất lượng trung bình.

TCVN 6725 (ISO 187), Giấy, các tông và bột giấy - Môi trường chuẩn để điều hòa và thử và quy trình kiểm tra môi trường và điều hòa mẫu.

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Lực uốn (bending force)

Lực cần thiết để uốn mẫu thử hình chữ nhật đã được kẹp ở một đầu, lực uốn được đo trong các điều kiện quy định tại tiêu chuẩn này.

3.2

Độ bền uốn (bending resistance)

Giá trị trung bình của tất cả các kết quả đo lực uốn (3.1) được tính theo quy định trong tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH Độ bền uốn được biểu thị bằng niutơn hoặc miliniutơn.

3.3

Chiều dài uốn (bending length)

Khoảng cách xuyên tâm không đổi giữa kẹp và vị trí trên mẫu thử mà tại đó lực được tác động.

CHÚ THÍCH Xem l trong Hình 1.

3.4

Góc uốn (bending angle)

Góc mà kẹp quay khi di chuyển từ vị trí ban đầu đến vị trí mà tại đó độ bền uốn được xác định.

3.5

Chiều dài tự do (free length)

Chiều dài tổng của mẫu thử nhô ra ngoài kẹp.

CHÚ THÍCH Xem L trong Hình 1.

3.6

Chỉ số độ bền uốn (bending resistance index)

Độ bền uốn chia cho định lượng lũy thừa ba.

4  Nguyên tắc

Giá trị đo lực cần thiết để uốn mẫu thử được kẹp tại một đầu theo một góc quy định, trong đó lực được tác động tại chiều dài uốn quy định (50 mm hoặc 10 mm). Độ bền uốn được tính là giá trị trung bình của các lực đo được.

5  Thiết bị, dụng cụ

5.1  Dao cắt, để cắt được mẫu thử có kích thước với độ chính xác yêu cầu, ví dụ một khuôn cắt hoặc dao cắt hai lưỡi.

5.2  Máy đo độ bền uốn (xem Hình 1) gồm các bộ phận sau.

5.2.1  Kẹp (5), dùng để kẹp mẫu thử, có chiều rộng không nhỏ hơn 38 mm và chiều dài không nhỏ hơn 20 mm, có thể điều chỉnh được theo hướng vuông góc với bề mặt mẫu thử. Tại vị trí bắt đầu, kẹp giữ mẫu thử trong mặt phẳng thẳng đứng. Kẹp này có thể quay quanh trục tạo bởi đường kẹp với tốc độ không đổi bằng (5,0 ± 0,5) °/s theo góc uốn bằng (15,0 ± 0,3)°. Nếu cần, có thể sử dụng góc uốn bằng (7,5 ±0,3)°; xem Điều 10.

5.2.2  Dao (2), được gắn vuông góc với chuyển động ban đầu của mẫu thử (3), tác động lực uốn đặt tại tâm, tương ứng với độ rộng của mẫu thử.

Chiều dài của lưỡi dao bằng (16 ± 2) mm và mép song song với trục vít (4) của kẹp. Lưỡi được làm sắc và khoảng cách từ lưỡi đến trục vít của kẹp (l) là (50,0 ±0,1) mm. Nếu cần, khoảng cách từ lưỡi đến trục vít của kẹp (l) có thể điều chỉnh đến (10,0 ± 0,1) mm.

5.2.3  Dụng cụ đo lực (1), gây ra bởi tác động của mẫu thử lên lưỡi dao khi mẫu thử được uốn quanh một góc uốn bằng (15,0 ± 0,3)°, hoặc (7,5 ± 0,3)° (xem Điều 10). Độ chính xác của lực có giá trị đọc trong khoảng từ 0 mN đến 100 mN phải bằng ± 5 % và giá trị đọc vượt quá 100 mN phải bằng ± 2 %.

Sự di chuyển của cảm biến theo hướng tương ứng phải nhỏ hơn 0,05 mm trên toàn bộ phạm vi của phép đo. Cảm biến lực có độ nhạy thấp với các lực nằm ngang.

CHÚ DẪN

Hình 1 - Sơ đồ thử nghiệm độ bền uốn

6  Hiệu chuẩn

Hiệu chuẩn cảm biến lực và góc uốn đầy đủ và thường xuyên. Phương pháp hiệu chuẩn tùy thuộc vào loại thiết bị và phải tham khảo tài liệu hướng dẫn.

7  Lấy mẫu

Nếu các phép thử được làm để đánh giá một lô, mẫu phải được chọn theo TCVN 3649 (ISO 186). Nếu các phép thử được làm trên một kiểu mẫu khác, mẫu thử phải là đại diện của mẫu nhận được.

8  Điều hòa

Điều hòa mẫu giấy hoặc các tông theo quy định trong TCVN 6725 (ISO 187). Tiến hành chuẩn bị mẫu thử và thử trong cùng điều kiện môi trường như khi sử dụng để điều hòa mẫu.

9  Chuẩn bị mẫu thử

Khi thử độ bền uốn theo chiều dọc hoặc chiều ngang, chiều quy định phải vuông góc với chiều rộng của mẫu thử. Tránh chỗ gấp, nhăn, vết rạn hoặc khuyết tật nhìn thấy khác trong diện tích được thử. Nếu có hình bóng nước trong vùng thử thì phải nêu trong báo cáo thử nghiệm. Nhận biết các mặt của mẫu thử để đảm bảo rằng các kết quả thu được có số lượng bằng nhau với lực tác dụng lên mỗi mặt.

Mẫu thử bị xoắn hoặc cong nhiều có thể cho các kết quả không đáng tin cậy. Không thể làm phẳng các mẫu bị xoắn hoặc cong mà không phá hủy vật liệu.

Cắt theo từng chiều được yêu cầu (chiều dọc và/hoặc chiều ngang), tối thiểu mười mẫu thử có kích thước rộng (38,0 ± 0,2) mm và dài ít nhất 80 mm (chiều dài uốn 50 mm).

Nếu sử dụng chiều dài uốn ngắn hơn, mẫu thử phải dài ít nhất 40 mm (chiều dài uốn 10 mm).

10  Cách tiến hành

Nếu yêu cầu xác định hệ số độ bền uốn (3.6), xác định định lượng theo TCVN 1270 (ISO 536).

Tiến hành phép thử với chiều dài uốn bằng (50,0 ± 0,1) mm. Đối với các mẫu có độ bền uốn quá thấp khi chiều dài uốn bằng 50 mm, có thể sử dụng chiều dài uốn ngắn hơn bằng (10 ± 0,1) mm. Nếu vậy, chiều dài uốn phải được báo cáo.

QUAN TRỌNG - Các kết quả thu được khi sử dụng các chiều dài uốn khác nhau không so sánh được.

Lồng mẫu thử vào kẹp, sao cho chiều dài của mẫu thử nhô ra khỏi kẹp và mẫu thử phải được kẹp thẳng. Đối với chiều dài uốn bằng 50 mm, chiều dài (L) bằng (57 ± 3) mm; đối với chiều dài uốn bằng 10 mm, chiều dài (L) bằng (17 ± 3) mm. Không chạm tay trần vào mẫu thử tại vùng gần kẹp để tránh làm tăng độ ẩm của vùng này vì có thể ảnh hưởng đến kết quả đo.

Áp lực kẹp phải đủ lớn để giữ chắc mẫu thử sao cho lực uốn đo được không bị ảnh hưởng bởi áp lực kẹp (xem Tài liệu tham khảo [6]).

Nên sử dụng kẹp khí nén hoặc các cách kẹp khác để đảm bảo áp lực này được kiểm soát.

CHÚ THÍCH 1 Áp lực kẹp quá cao có thể làm giảm giá trị lực uốn.

Cài đặt thiết bị có góc uốn bằng 15°. Không uốn hoặc gập mẫu theo bất kỳ cách nào, trước khi thử và không thử bất kỳ mẫu thử nào nhiều hơn một lần vì kết quả uốn liên tục dẫn đến sự giảm lực uốn, do đó làm giảm độ bền uốn. Để uốn đúng đến góc bằng 15° (hoặc 7,5°), phải đảm bảo sao cho lưỡi dao tiếp xúc với bề mặt mà không tác động một lực nào lên mẫu.

Nếu quan sát thấy lực tối đa đạt được trước khi mẫu thử uốn qua 15° hoặc bị đứt hoặc gấp hoặc nhăn thì phải loại bỏ kết quả thử. Nếu số mẫu thử bị loại bỏ vì nguyên nhân này lớn hơn 10 % thì sử dụng góc uốn 7,5°. Nếu như vậy, góc uốn phải được báo cáo.

QUAN TRỌNG - Kết quả thu được tại góc 7,5 ° không thể chuyển đổi sang góc 15° bằng cách nhân đôi, vì mối liên hệ này không tỷ lệ trực tiếp với góc uốn.

CHÚ THÍCH 2 Xu hướng giấy bị biến dạng theo cách không chấp nhận được tăng lên theo sự tăng độ dày. Không đưa ra được độ dày chính xác khi sử dụng góc uốn 7,5°.

Đo lực uốn theo cách được khuyến cáo trong hướng dẫn đối với loại thiết bị sử dụng. Ghi lực uốn (3.1) F, đối với số lượng mẫu thử yêu cầu.

Khi thử, số lượng các kết quả thử phải như nhau với hai mặt của mẫu thử. Khi thử cho một mặt, phải có tối thiểu mười mẫu thử và mười giá trị đọc đối với một góc uốn. Không sử dụng lại mẫu thử sau khi nó được lấy ra khỏi kẹp.

11  Tính toán và biểu thị kết quả

11.1  Độ bền uốn

Đối với mỗi chiều thử yêu cầu (chiều dọc và/hoặc chiều ngang), tính độ bền uốn (3.2), B, là giá trị trung bình của tất cả các giá trị đọc,  và độ lệch chuẩn.

Báo cáo độ bền uốn, đối với mỗi chiều yêu cầu, theo niutơn hoặc miliniutơn, đến ba chữ số có nghĩa.

11.2  Chỉ số độ bền uốn

Nếu có yêu cầu, tính chỉ số độ bền uốn (3.6) với mỗi chiều thử yêu cầu (chiều dọc và/hoặc chiều ngang) như sau

Trong đó

B_I là chỉ số độ bền uốn, tính bằng niutơn mét mũ sáu trên gam mũ ba (N.m⁶/g³);

B là độ bền uốn, tính bằng niutơn (N);

g là định lượng, tính bằng gam trên mét vuông (g/m²), xác định theo TCVN 1270 (ISO 536).

Báo cáo chỉ số độ bền uốn đối với từng hướng quy định đến ba chữ số có nghĩa.

CHÚ THÍCH Chỉ số độ bền uốn hoàn toàn có thể áp dụng đối với mẫu thử của vật liệu đồng nhất, uốn góc nhỏ. Tuy nhiên, chỉ số độ bền uốn rất có ích đối với việc so sánh độ bền uốn của các loại giấy với sai khác nhỏ về định lượng hoặc chuẩn hóa độ bền uốn theo định lượng cho trước, uốn theo góc 15° có nghĩa là mẫu thử có độ biến dạng dẻo càng cao thì định lượng càng lớn. Vì lý do này, chỉ số độ bền uốn ít hữu ích hơn đối với vật liệu có định lượng cao và ít hữu ích hơn khi so sánh các loại giấy khác nhau về định lượng (xem Thư mục tài liệu tham khảo^[6]).

12  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm ít nhất phải bao gồm các thông tin sau.

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Thời gian và địa điểm thử;

c) Mô tả và nhận biết vật liệu được thử;

d) Môi trường điều hòa được sử dụng;

e) Góc uốn, nếu không phải bằng 15°;

f) Chiều dài uốn, nếu không bằng 50 mm;

g) Đối với từng chiều thử, độ bền uốn như quy định trong 11.1;

h) Đối với từng chiều thử, độ lệch chuẩn của độ bền uốn;

i) Nếu có yêu cầu, xác định chỉ số độ bền uốn đối với từng chiều thử, như quy định trong 11.2;

j) Sai khác bất kỳ so với tiêu chuẩn này mà có thể gây ảnh hưởng đến kết quả.

Phụ lục A

(tham khảo)

Độ chụm

Trong tháng 11 năm 2008, chín phòng thử nghiệm đến từ 6 nước Châu Âu đã tiến hành thử sáu mẫu theo chiều dọc (MD) và chiều ngang (CD). Đối với từng mẫu, mười mẫu thử được thử, sử dụng năm lần uốn trái và năm lần uốn phải.

Các tính toán được thực hiện theo ISO/TR 24498^[3] và TAPPI T 1200^[5].

Độ lệch chuẩn độ lặp lại được nêu trong Bảng A.1 và A.2 là độ lệch chuẩn độ lặp lại “pooled” nghĩa là độ lệch chuẩn được tính toán bằng căn bậc hai của độ lệch chuẩn của các phòng thử nghiệm tham gia. Giá trị này khác với định nghĩa truyền thống về độ lặp lại trong TCVN 6910 (ISO 5725).

Giới hạn độ lặp lại và độ tái lập được báo cáo là các ước lượng của sai lệch lớn nhất mong muốn trong 19 của 20 trường hợp, khi so sánh hai kết quả thử của vật liệu tương tự với vật liệu được mô tả dưới điều kiện thử tương tự. Các ước lượng này không có giá trị với vật liệu khác nhau hoặc điều kiện thử khác nhau.

Giới hạn độ lặp lại và độ tái lập được tính bằng cách nhân độ lệch chuẩn độ lặp lại và độ tái lập với 2,77.

CHÚ THÍCH 2,77 = 1,96 miễn là các kết quả thử có sự phân bố chuẩn và độ lệch chuẩn s_r dựa trên số lượng lớn các phép thử.

Bảng A.1 - Giá trị ước lượng độ lặp lại của phép thử

Bảng A.2 - Giá trị ước lượng độ tái lặp của phương pháp thử

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 5628:1990, Paper and board - Determination of bending stiffness by static methods - General priciples.

[2] TCVN 6910 (ISO 5725) (tất cả các phần), Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả đo.

[3] ISO/TR 24498:2006, Paper, board and pulps - Estimation of uncertainty for test methods.

[4] TAPPI Test method T 489 om-04, Bending resistance (stiffness) of paper and paperboard (Taber-type stiffness tester in basic configuration.

[5] TAPPI Test method T 1200 sp-07, Interlaboratory evalutaion of test methods to determine TAPPI repeatability and reproducibility.

[6] FELLERS, C. và CARLSSON, L. Bending stiffness, with special reference to paperboard. Handbook of physical and mechanical testing of paper and paperboard. Mark, R.E., Habeger, C., Borch, J. anhd Lyne, B., New York, Basel, (2002), Marcel Dekker: pp. 233-256.