概述

埃萊門多夫型試驗機（Elmendorf-type Tester），亦稱擺錘式撕裂度儀或愛利門道夫撕裂度儀，是一種基于埃萊門多夫（Elmendorf）撕裂法原理，專門用于測定塑料薄膜、薄片、紙張、紙板、紡織品、無紡布以及各類復合片狀材料抗撕裂性能的精密檢測設備。該設備通過模擬材料在使用、加工及運輸過程中因外力作用導致切口撕裂的實際工況，利用擺錘勢能轉化為動能實現瞬間撕裂，并精確記錄能量消耗，以計算撕裂試樣時所需要的力。

該儀器通過高精度傳感器與電子測量單元，采用PLC工業控制系統，能夠精確測量材料在撕裂過程中所消耗的能量，從而得到撕裂試樣所需要的力。其測試原理基于能量守恒與轉換：將擺錘提升至規定高度使其具備一定的勢能，當擺錘自由下擺時，利用其自身貯存的能量將試樣撕裂，由控制系統計算出撕裂試樣時消耗的能量。

在制藥及醫療行業，埃萊門多夫型試驗機廣泛用于藥品包裝復合膜、無菌醫療器械包裝材料的質量檢驗，是保證包裝完整性和使用安全性的重要檢測工具。該儀器符合多項國家與國際標準，憑借高精度測控系統與智能化操作平臺，廣泛應用于制藥企業、醫療器械生產企業、第三方檢測機構及科研院所等。

適用樣品

埃萊門多夫型試驗機適用于多種柔性片狀材料及紡織品的耐撕裂性能檢測，主要包括以下領域：

藥品與食品包裝：適用于藥用鋁塑復合膜、泡罩包裝用硬片、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、鍍鋁膜及多層復合膜等。根據GB/T 16578.2-2009標準的規定，本部分適用于柔軟的聚氯乙烯（PVC）和聚烯烴薄膜等材料，也適用于由成品和半成品切取的試樣。當試驗數據具有良好的重復性時，本方法可作為質量控制、成品或半成品的驗收或拒收的規范。

醫療器械包裝：適用于最終滅菌醫療器械包裝材料，如醫用透析紙、特衛強（Tyvek）、可密封組合袋及涂膠聚烯烴非織造布材料等。依據YY/T 0698.2-2022標準，滅菌包裹材料需進行撕裂強度的檢測。

紙張與紙板：適用于撕裂度在儀器范圍內的低定量紙板、薄頁紙等，但不適用于瓦楞紙板。根據GB/T 455-2002標準，撕裂度是指將預先切口的紙（或紙板），撕至一定長度所需力的平均值，結果以毫牛（mN）表示。

紡織品與無紡布：適用于各類機織物、無紡布及土工布的撕裂性能評估。依據ASTM D1424-21標準，本試驗方法適用于大多數織物，包括機織物、分層毯子、絨毛、毯子和安全氣囊織物，前提是織物在試驗過程中不會沿與施力方向交叉的方向撕裂。

其他材料：適用于防水卷材、編織材料、聚酯、復合薄膜和薄片等。對于測試高延展性材料時可能遇到的困難，標準中特別指出本方法在延展性相對較低的薄膜和片材上具有最佳可靠性。

測試原理

埃萊門多夫型試驗機基于能量守恒與轉換原理，采用經典的埃爾門多夫撕裂法進行測試。其核心原理描述如下：

將擺體提升一定高度，使其具備一定的勢能；當擺體自由下擺時，利用其自身貯存的能量將試樣撕裂；由PLC控制系統計算出撕裂試樣時消耗的能量，從而得到撕裂試樣所需要的力。

具體而言，試驗機的主要部件包括基架和擺錘，擺錘在摩擦力很小的軸承上支撐著，使其能圍繞水平軸自由擺動。將規定尺寸的試樣夾持在擺錘與固定夾具之間，并預先切一規定長度的切口。釋放擺錘后，其下擺產生的動能作用于試樣，將切口繼續撕裂擴展至規定距離。工作結束時，擺錘的剩余能量對應于刻度盤上的讀數，直接指示撕裂試樣所做的功。

塑料薄膜與薄片的測試原理為：在規定負荷條件下，在薄而軟的塑料片材或薄膜的試樣上切出一規定的切口，測定使切口撕裂擴展至規定距離所需力的方法。試樣的厚度上限取決于與試驗機量程相關的材料撕裂力。

紙張與紙板的測試原理為：具有規定預切口的一疊試樣（通常4層），用一垂直于試樣面的移動平面擺施加撕力，使紙撕開一個固定距離，用擺的勢能損失來測量在撕裂試樣的過程中所做的功。若起始切口是縱向的，則所測結果是縱向撕裂度；若起始切口是橫向的，則所測結果是橫向撕裂度。

織物的測試原理為：使用落錘（埃爾門多夫型）裝置測定從織物切口開始傳播單撕裂所需的力。

測試標準

埃萊門多夫型試驗機的設計與測試方法嚴格遵循以下國內外標準：

中國國家標準（GB）

GB/T 16578.2-2009《塑料 薄膜和薄片 耐撕裂性能的測定 第2部分：埃萊門多夫（Elmendor）法》：本標準于2009年6月15日發布，2010年2月1日實施，代替GB/T 11999-1989，由中國石油和化學工業聯合會提出，全國塑料標準化技術委員會歸口。標準規定了在規定負荷條件下，在薄而軟的塑料片材或薄膜的試樣上切出一規定的切口，測定使切口撕裂擴展至規定距離所需力的方法。本方法適用于柔軟的聚氯乙烯（PVC）和聚烯烴薄膜等材料。標準采標情況為等同采用ISO 6383-2:1983國際標準。

GB/T 455-2002《紙和紙板撕裂度的測定》：本標準是對GB/T 455.1-1989和GB/T 455.2-1989的修訂，于2002年7月22日發布，2003年2月1日實施，由中國輕工業聯合會提出，全國造紙工業標準化技術委員會歸口。標準等效采用ISO 1974:1990《紙張—撕裂度的測定（愛利門道夫法）》，適用于撕裂度在儀器范圍內的低定量紙板，不適用于瓦楞紙板。

GB/T 450-2002《紙和紙板試樣的采取》和GB/T 10739-2002《紙、紙板和紙漿試樣處理和試驗的標準大氣條件》作為規范性引用文件被采用。

國際標準（ISO）

ISO 1974:2012《紙 撕裂度的測定 埃爾門多夫法》：本標準規定了一種測定紙（面外）撕裂強度的方法，如果抗撕裂性在設備范圍內，也可用于低重量板。施加維持由試樣中的初始切割引發的撕裂所需的每張紙的平均力。如果第一次切割是縱向的，則結果是縱向的抗撕裂性；如果第一次切割是在對角線方向，則結果以對角線方向的抗撕裂性給出。撕裂強度以毫牛頓（mN）表示。

ISO 6383-2:1983《塑料 薄膜和薄片 耐撕裂性能的測定 第2部分：埃萊門多夫法》：本標準規定了用埃萊門多夫法測定塑料薄膜和薄片的耐撕裂性，適用于測試由軟聚氯乙烯、聚烯烴、聚酯、復合薄膜和薄片等材料的成品和半成品切取的試樣。耐撕裂力定義為用規定的方法撕裂試樣所需的力，單位為牛頓（N）。

美國標準（ASTM）

ASTM D1922-23《用擺錘法測定塑料薄膜和薄板抗擴展撕裂性的標準試驗方法》：本標準涵蓋了使用Elmendorf型撕裂測試儀測定撕裂開始后通過指定長度的塑料薄膜或非剛性片材傳播撕裂的平均力。引用了兩個試樣類型：矩形試樣和恒定半徑試驗長度試樣，后者應為樣本或裁判樣本。該方法已被廣泛用作包裝應用中使用的塑料薄膜和薄板的抗撕裂性指標之一。注：薄膜被任意定義為標稱厚度不大于0.25毫米的片材。

ASTM D1424-21《用落擺（埃爾門多夫型）裝置測定織物撕裂強度的標準試驗方法》：本標準于2021年7月1日發布，涵蓋使用落錘（Elmendorf型）裝置測定從織物切口開始傳播單撕裂所需的力。本試驗方法適用于大多數織物，包括機織物、分層毯子、絨毛、毯子和安全氣囊織物，前提是織物在試驗過程中不會沿與施力方向交叉的方向撕裂。在貿易中，這種試驗方法用于織物商業裝運的驗收試驗。

ASTM D689-17《紙張內撕裂強度的標準試驗方法》：涉及紙張內部抗撕裂性的測定。

醫藥行業標準（YY/T）

YY/T 0698.2-2022《最終滅菌醫療器械包裝材料 第2部分：滅菌包裹材料 要求和試驗方法》：本部分適用于最終滅菌醫療器械包裝材料中滅菌包裹材料，要求對其進行撕裂強度的檢測，包括紡織材料干態和濕態撕破強力。

YY/T 0698.10-2009《最終滅菌醫療器械包裝材料 第10部分：可密封組合袋、卷材和蓋材生產用涂膠聚烯烴非織造布材料 要求和試驗方法》：本部分涉及撕裂力的檢測，采用擺錘式撕裂度儀進行測試。

國際行業標準（TAPPI）

TAPPI T414 om-12《紙張內部抗撕裂性（埃爾門多夫型法）》：本標準測量使用埃爾門多夫型撕裂測試儀在撕裂開始后撕裂多層紙穿過指定距離所需的垂直于紙平面的力，測量結果可用于計算單張紙的近似撕裂強度。工作是通過埃萊門多夫型撕裂測試儀的擺錘將多層試樣一起撕裂一個固定距離，以擺錘勢能的損失來測量撕裂所做的功。

儀器特征

埃萊門多夫型試驗機普遍具備以下技術特征：

高精度測控系統：采用PLC（可編程邏輯控制器）工業控制系統，配合高精度傳感器與電子測量單元，自動化電子式測量確保測試的穩定性和準確性，測試精度優于0.5%，測試誤差控制在±0.2%以內。

智能化操作平臺：配備7英寸HMI人機界面觸摸屏，操作直觀、簡便。具備數字水平調整輔助功能，可確保儀器始終處于最佳的測試狀態。用戶可通過觸摸屏選擇測試模式與擺錘容量，輸入樣品編號及測試組數。

自動化輔助裝置：配備氣動夾持系統與擺錘自動釋放裝置，有效避免了因人為因素引起的系統誤差。當試樣被夾持在夾具中后，可通過釋放機構無任何震動地釋放擺錘。

多容量擺錘可選：提供200gf、400gf、800gf、1600gf、3200gf、6400gf等多種規格的擺錘，用戶可根據材料特性與檢測標準選配其一。可附加增重擺錘以增加擺錘撕裂力的容量。

數據統計與輸出：系統具備數據自動統計與存儲功能，內置微型打印機，方便快捷輸出測試結果。

精密測量機構：擺錘繞滾珠軸承或其他基本無摩擦的軸承作自由擺動。可動夾具與固定夾具準確對齊，每個夾具具有規定的夾持面尺寸。指針和刻度盤上帶有圓弧形刻度盤，其刻度值從擺錘容量的0~100%，以便由指針讀數計算出撕裂試樣所需的平均力，精確度在1%以內。

規格參數

埃萊門多夫型試驗機的典型技術參數如下：

注：對于塑料薄膜，被測材料的標稱厚度不大于0.25mm（0.010英寸）。

使用方法

埃萊門多夫型試驗機的使用應遵循標準化操作流程：

測試前準備：將儀器置于水平、穩固的工作臺面上。檢查擺錘、夾具及試樣切口刀是否完好。接通電源并進行預熱，使系統穩定。

水平調節：觀察儀器底座的水平泡，調節地腳螺絲使儀器處于水平狀態。當擺錘靜止時，觀察擺上的標記應與底板上的標記重合；若不重合，通過底座調節螺絲進行調整。

參數設置與擺錘選擇：在觸摸屏上選擇對應的測試模式與擺錘容量，輸入樣品編號及測試組數。擺錘容量的選擇應根據試樣撕裂力的大小確定，確保讀數在滿量程的20%~80%范圍內。

試樣制備：按規定尺寸裁剪試樣。對于塑料薄膜，采用恒定半徑試樣（仲裁試樣）或矩形試樣。對于紙張，通常采用4層試樣疊放。使用標準切口刀在試樣中心位置預切規定長度的切口（20±0.5mm），該切口應光滑無刻痕。

夾持試樣：開啟氣動夾具，將試樣平展地放置在夾鉗內，確保上下夾口夾緊均勻。兩夾具應準確對齊，當夾具在起始位置時，兩夾具應相隔2.8±0.3mm的距離。在測試高延展性材料時需特別小心，因為這些材料的可變伸長率和傾斜撕裂效應可能導致測試結果的重復性較差。

執行測試：按下“測試”鍵，擺錘自動釋放。儀器實時采集數據并計算撕裂力。

結果記錄：測試完成后，數據自動存儲，可通過內置打印機輸出測試報告。

維護保養

日常清潔：每次測試后，應清理擺錘、軸承及夾具上的灰塵與碎屑，保持儀器清潔。

潤滑維護：定期在擺錘的轉動軸承處加注儀表油或鐘表油，確保軸承轉動靈活，保持基本無摩擦狀態。

防塵管理：非試驗時間，需用防塵布覆蓋整個儀器，避免落塵影響精度。

刀具檢查：定期檢查切口刀是否鋒利，確保切口尺寸準確、邊緣光滑無刻痕。

定期檢查：使用標準砝碼進行期間核查，確保力值測量的準確性。

校準方法與周期

環境要求：校準驗證需在溫度23℃±2℃、相對濕度50%±5%的標準環境下進行。

水平校準：擺錘靜止時，觀察擺上的標記應與底板上的標記重合；若不重合，通過底座調節螺絲進行調整。

擺錘平衡檢查：檢查擺錘的重心位置，確保空擺時指針歸零。

摩擦檢查：空擺狀態下，記錄擺錘的擺動次數，以判斷軸承摩擦是否在允許范圍內。

校準周期：建議校準周期為12個月。期間核查可使用標準撕裂試樣或標準砝碼進行快速驗證。

常見故障與排除方法

故障一：擺錘回零不準或指針漂移。

• 排除：檢查軸承是否缺油或污損，應加注鐘表油清洗軸承；檢查指針緊固螺絲是否松動。

故障二：夾持試樣時滑脫。

• 排除：檢查氣動夾具氣壓是否充足；清潔并打磨夾持面，更換老化密封圈。確保兩夾具準確對齊且夾緊均勻。

故障三：測試結果重復性差。

• 排除：檢查刀具是否鋒利，確保試樣切口光滑無刻痕；檢查擺錘是否處于自由懸掛狀態。對于塑料薄膜，應注意變化的伸長和傾斜撕裂可能導致高延展性材料的試驗重復性很差。

故障四：觸摸屏失靈或系統無法啟動。

• 排除：檢查電源電壓是否穩定，檢查內部保險管是否熔斷，需聯系廠家技術支持。

故障五：撕裂過程中試樣沿傾斜方向撕裂。

• 排除：這種傾斜定向撕裂常見于某些高定向材料。當發生此情況時，檢查試樣的取向是否與撕裂方向一致，考慮使用恒定半徑試樣（仲裁試樣）替代矩形試樣以提高重復性。

故障六：測試結果超出儀器量程或低于滿量程20%。

• 排除：檢查所選的擺錘容量是否合適。當撕裂力較低時，允許取兩層或兩層以上的多層試樣；當讀數可能低于滿量程20%時，必須使用單層試樣和容量較低的擺錘。

重要提示：以上內容基于通用技術規范和行業標準。在實際應用中，應嚴格遵守GB/T 16578.2-2009、GB/T 455-2002、ASTM D1922、ASTM D1424、ISO 6383-2、ISO 1974、YY/T 0698系列標準及TAPPI T414等相關標準的最新版本規定，并根據樣品的實際特性選擇合適的擺錘容量，避免超量程使用損壞傳感器。對于高延展性材料，應特別注意其測試結果的可重復性可能較差，需進行充分的方法驗證