概述
薄片撕裂度測試儀是一種基于埃萊門多夫（Elmendorf）撕裂法原理，用于精確測定塑料薄膜、薄片、紙張、紙板、紡織品、無紡布及復合片狀材料抗撕裂性能的精密檢測設備。撕裂度是指將預先切有切口的試樣撕至一定長度所需力的平均值，是衡量材料抵抗撕裂擴展能力的關鍵物理指標。
該設備通過擺錘勢能轉化為動能實現瞬間撕裂，利用能量守恒原理計算撕裂試樣所需的力。采用高精度傳感器與電子測量單元，通過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。在制藥及醫療行業，薄片撕裂度測試儀廣泛用于藥品包裝復合膜、無菌醫療器械包裝材料（如醫用透析紙、特衛強、滅菌包裹材料等）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。
適用樣品
薄片撕裂度測試儀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：
藥品包裝材料：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，本部分適用于柔軟的聚氯乙烯（PVC）和聚烯烴薄膜等材料。
醫療器械包裝材料：依據YY/T 0698.2-2022標準，適用于最終滅菌醫療器械包裝材料中滅菌包裹材料的撕裂強度檢測；依據YY/T 0698.10-2009標準，適用于可密封組合袋、卷材和蓋材生產用涂膠聚烯烴非織造布材料的撕裂度檢測。
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。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。
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。
測試原理
薄片撕裂度測試儀基于埃萊門多夫（Elmendorf）撕裂法原理進行設計。其核心原理如下：
將擺錘提升一定高度（初始角度為27.5°±0.5°），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（20±0.5mm）。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（43±0.5mm）。工作結束時，擺錘的剩余能量對應于刻度盤上的讀數或數字顯示，直接指示撕裂試樣所做的功。
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》：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。試樣的厚度上限取決于與試驗機量程相關的材料撕裂力。
GB/T 455-2026《紙和紙板 撕裂度的測定》：即將于2026年11月1日實施，全部代替GB/T 455-2002版本。該標準規定了紙和紙板撕裂度的測定方法，適用于撕裂度在儀器范圍內的低定量紙板。
GB/T 10739-2002《紙、紙板和紙漿試樣處理和試驗的標準大氣條件》：規定了測試前試樣處理和試驗的標準大氣條件。
國際標準（ISO）
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》：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。
ISO 1974:2022《紙張 撕裂度的測定（埃爾門多夫法）》：規定了用埃爾門多夫法測定紙張撕裂度的試驗方法。
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》：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。恒定半徑試樣為仲裁試樣類型。
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》：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。
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》：要求對滅菌包裹材料的撕裂強度進行檢測，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》：涉及撕裂度的檢測，要求材料具有足夠的抗撕裂強度。
國際行業標準（TAPPI）
TAPPI T414 om-17《紙張撕裂強度（埃爾門多夫儀器法）》：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。
儀器特征
高精度測控系統：采用PLC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，菜單顯示，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。
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。
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。具備測試數據記憶功能，可實現全自動測試、計算、打印結果等一體化功能。
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，以便由指針讀數計算出撕裂試樣所需的平均力。
規格參數
| 項目 | 技術參數 |
|---|---|
| 擺體容量 | 200gf、400gf、800gf、1600gf、3200gf、6400gf（選其一） |
| 測試精度 | 優于0.5% |
| 測試誤差 | ±0.2% |
| 撕裂力臂 | 104±1 mm |
| 撕裂初始角 | 27.5±0.5° |
| 撕裂距離 | 43±0.5 mm |
| 切口長度 | 20±0.5 mm |
| 控制系統 | PLC工業控制系統 |
| 顯示系統 | 7英寸HMI人機界面觸摸屏 |
| 數據輸出 | 內置微型打印機 |
| 氣源接口 | Φ4 mm 或 Φ6 mm 聚氨酯管（氣源用戶自備） |
| 工作電源 | AC 220V 50Hz |
使用方法
1. 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。檢查氣源連接是否正常，將氣源總壓力調節到0.5~0.55MPa。完成測試模式選擇，將測試儀器的系統調整到待測狀態。
2. 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。
3. 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，應使測定讀數在滿刻度值的20%～80%范圍內。
4. 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。
5. 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。
6. 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。當擺向回擺時，用手輕輕地抓住它且不妨礙指針位置，讀取指針讀數或數字顯示值。
7. 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。取至少5次有效試驗的平均值作為該樣品的撕裂度值。
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。使用無塵布清潔夾持器、擺錘及儀器臺面，清除紙屑和碎渣。禁止使用腐蝕性清潔劑。
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。
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。當試樣刀口不整齊平直時必須更換切口刀。更換切口刀必須在斷開電源和壓縮空氣下進行。
擺錘維護
扇形擺錘任何部位不允許碰撞和修銼。不使用時，應將擺錘歸位至初始位置，避免擺錘長期懸掛受力。
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。長期不用時應加蓋防塵罩，并每季度通電空載運行一次，防止部件老化。
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。定期檢查傳動部件潤滑情況，添加專用潤滑油。
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。儀器需放置于水平穩固的工作臺，周圍無明顯振動、氣流干擾，避免陽光直射。
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
將撕裂度測定儀調好水平后，不夾試樣空擺一次，觀察指針是否指零。若不指零，使用移動指針停止器調節。
擺的摩擦檢查
在擺的停止器上由接觸擺的邊緣向右25mm處做一參考記號，將扇形擺置于起始位置。空擺狀態下，最輕的擺不少于20次，輕擺不少于25次，標準擺不少于35次。每次擺向左邊時，擺的邊緣應保持在標志以內，否則軸承需清洗加油。
力值精度校準
根據儀器量程，將標準砝碼掛在擺錘指定力矩點，依次測試不同量程下儀器顯示的力值與標準砝碼換算值的偏差，偏差需≤±1%。完成力值校準后，進行零點校準。
校準周期
建議檢定周期一般為12個月。實際校準周期可根據使用頻率、環境條件、儀器穩定性等因素適當調整。儀器經過維修、更換刀具、搬動位置或改變擺重后，必須進行重新校準。在設備檢驗周期內，建議配合定期期間核查（如每月使用標準撕裂力砝碼進行快速驗證），以確認儀器的持續準確性。
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；調節水平調節螺絲。
故障二：夾持試樣時滑脫。
排除：檢查氣動夾具氣壓是否充足（需≥0.5MPa）；清潔并檢查夾持面，更換老化密封圈。
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；檢查儀器是否在校準有效期內。對于塑料薄膜，應注意高延展性材料的測試結果重復性可能較差。
故障四：撕裂過程中試樣沿傾斜方向撕裂。
排除：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。
故障五：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。
故障六：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。
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 455-2026、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，并建立相應的標準操作規程。試樣的溫濕處理是影響撕裂度測定結果的關鍵因素，應嚴格按照GB/T 10739的要求執行。擺錘容量的選擇應根據試樣撕裂力大小確定，確保讀數在滿量程的20%～80%范圍內，避免超量程使用損壞傳感器。所有測試儀器需處于有效的校準狀態，并由經過培訓的人員操作。測試結果的判定需嚴格依據產品對應的質量標準或企業內部標準。
參考資料
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