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紙和紙板粗糙度檢測方法解析：本特生法與印刷表面法

簡介

紙和紙板的表面粗糙度是影響其印刷適性、涂布效果和包裝性能的關鍵參數(shù)。粗糙度值越低，表明材料表面越平滑，越有利于油墨均勻轉移或涂層附著。為準確評估這一特性，行業(yè)普遍采用空氣泄漏法中的**本特生法（Bendtsen Method）和印刷表面法（Print-Surf Method）**兩種檢測技術。這兩種方法通過量化空氣在特定條件下通過材料表面的泄漏量或接觸壓力變化，間接表征表面粗糙度。本文將從適用范圍、檢測項目、標準方法及儀器設備等方面展開分析，為相關領域提供技術參考。

檢測適用范圍

1. 本特生法 主要適用于中低定量紙和紙板的粗糙度檢測，尤其適合表面平滑度要求較高的材料，如銅版紙、膠版紙及部分包裝紙板。其檢測范圍通常覆蓋粗糙度值1-5000 mL/min（空氣流量），可滿足印刷、涂布等工藝的質量控制需求。

2. 印刷表面法 更側重于評估紙張在印刷過程中的實際表現(xiàn)，尤其適用于新聞紙、書刊紙及包裝材料的印刷適性分析。通過模擬印刷壓力下的表面接觸狀態(tài)，該方法能更真實地反映油墨轉移的均勻性，適用于粗糙度值在0.5-10 μm（微米級）的材料。

檢測項目及簡介

1. 本特生法檢測項目

   • 空氣泄漏量：在標準壓力下，測量單位時間內通過材料表面的空氣體積（mL/min），泄漏量越大，表面粗糙度越高。
   • 檢測原理：通過環(huán)形測量頭對樣品施加恒定壓力，利用差壓傳感器記錄空氣流量，計算粗糙度值。

2. 印刷表面法檢測項目

   • 印刷表面粗糙度（PPS值）：通過軟質測量頭模擬印刷壓力，記錄材料表面與測量頭之間的接觸壓力波動，以PPS值（Print-Smoothness）表示粗糙度。
   • 檢測原理：采用光學或壓力傳感器捕捉微觀凹凸結構引起的壓力變化，轉換為標準化粗糙度參數(shù)。

檢測參考標準

1. 本特生法相關標準

   • ISO 8791-1:2022《紙和紙板 粗糙度的測定 第1部分：本特生法》
   • TAPPI T555 om-21《Roughness of Paper and Paperboard (Bendtsen Method)》
   • GB/T 456-2002《紙和紙板平滑度的測定（本特生法）》

2. 印刷表面法相關標準

   • ISO 8791-4:2020《紙和紙板 粗糙度的測定 第4部分：印刷表面法》
   • TAPPI T555 sp-18《Surface Roughness of Paper and Paperboard (Print-Surf Method)》
   • GB/T 22363-2021《紙和紙板印刷表面粗糙度的測定》

檢測方法及儀器

1. 本特生法操作流程

   • 儀器設備：本特生粗糙度儀（Bendtsen Roughness Tester），核心組件包括壓力控制系統(tǒng)、環(huán)形測量頭（內徑31.5 mm）、空氣流量計和校準模塊。
   • 步驟：
     1. 樣品預處理：在恒溫恒濕環(huán)境（23±1℃、50±2% RH）下平衡24小時；
     2. 儀器校準：使用標準板調整空氣流量基準值；
     3. 測試：將樣品置于測量頭下方，施加100 kPa壓力，記錄60秒內空氣泄漏量；
     4. 數(shù)據(jù)計算：取至少5個測試點的平均值作為最終結果。

2. 印刷表面法操作流程

   • 儀器設備：印刷表面粗糙度儀（Print-Surf Tester），配備軟質測量頭（模擬印刷橡皮布）、壓力傳感器和高精度位移計。
   • 步驟：
     1. 樣品準備：裁切為100 mm×100 mm規(guī)格，避免折痕或污染；
     2. 儀器設置：根據(jù)標準選擇測量壓力（通常為1.0 MPa）和接觸面積；
     3. 測試：測量頭以恒定速度接觸樣品表面，記錄壓力波動曲線；
     4. 數(shù)據(jù)分析：通過軟件計算PPS值，表征表面粗糙度。

3. 儀器關鍵技術參數(shù)

   • 本特生儀：空氣流量分辨率≤1 mL/min，壓力控制精度±2%；
   • 印刷表面儀：位移傳感器精度0.1 μm，采樣頻率≥1000 Hz。

技術應用與質量控制

在實際生產中，兩種方法常結合使用以全面評估材料性能。例如，在涂布紙板的生產中，本特生法用于在線檢測涂布層均勻性，而印刷表面法則用于成品印刷前的適性驗證。根據(jù)ISO標準，粗糙度檢測的重復性應滿足以下要求：

• 本特生法：同一實驗室偏差≤5%；
• 印刷表面法：PPS值偏差≤0.2 μm。

此外，儀器需定期使用標準粗糙度板（如NIST認證的參考物質）進行校準，確保數(shù)據(jù)可比性。對于高濕度環(huán)境下的樣品，需在檢測后立即密封保存，避免水分影響結果準確性。

結語

本特生法與印刷表面法作為紙和紙板粗糙度檢測的核心手段，分別從空氣泄漏和印刷模擬角度提供了差異化的質量控制維度。隨著高速印刷設備和精密涂布工藝的發(fā)展，對檢測方法的精度和效率要求持續(xù)提升。未來，結合機器視覺和實時傳感技術的智能化檢測設備，將進一步推動該領域的技術革新。