如何選購實(shí)用的拉力試驗機

塑料和橡膠的拉伸性能是其力學(xué)性能中最重要、最基本的性能之一，它在很大程度上決定了該種塑料和橡膠的使用場(chǎng)合。拉伸性能的好壞，可以通過(guò)拉伸試驗來(lái)檢測。

1、高分子聚合物的拉伸性能

作為材料使用時(shí)要求高分子聚合物具有必要的力學(xué)性能�？梢哉f(shuō)，對于高分子聚合物的大部分應用而言，力學(xué)性能比其他物理性能顯得更為重要。

高分子聚合物具有所有已知材料中可變性范圍最寬的力學(xué)性質(zhì)，這是由于高聚物由長(cháng)鏈分子組成，分子運動(dòng)具有明顯的松弛特性的緣故。如高聚物材料具有相當高的伸長(cháng)率，一般PE的斷裂伸長(cháng)率在90％～950％（其中線(xiàn)性低密度聚乙烯LLDPE的伸長(cháng)率較高），通過(guò)特殊的制作工藝，部分材料的伸長(cháng)率可在1000％之上，而普通高聚物材料的斷裂伸長(cháng)率也多在50％～100％之間。通常對材料的拉伸性能要求較高的有熱收縮膜以及拉伸膜等。

2、拉伸試驗

拉伸試驗（應力－應變試驗）一般是將材料試樣兩端分別夾在兩個(gè)間隔一定距離的夾具上，兩夾具以一定的速度分離并拉伸試樣，測定試樣上的應力變化，直到試樣破壞為止。

拉伸試驗是研究材料力學(xué)強度最廣泛使用的方法之一，需要使用恒速運動(dòng)的拉力試驗機。按載荷測定方式的不同，拉力試驗機大體可以分為擺錘式拉力試驗機和電子拉力試驗機兩類(lèi)，目前使用較多的是電子拉力試驗機。

3、電子拉力試驗機選擇指標

由于軟包裝材料主要是高分子聚合物或它的相關(guān)材料，如前所述高聚物材料的伸長(cháng)率遠遠優(yōu)于金屬、纖維、木材、板材等材料，因此檢測高分子聚合物的拉力機就與通常的材料拉伸性能檢測拉力機有一定的差別，尤其需要注意的是電子拉力機的有效行程以及試樣夾具兩方
面。

3.1 有效行程

在進(jìn)行拉伸試驗時(shí)，所用試樣的尺寸雖然小，但材料的伸長(cháng)率普遍比較高，因此用于檢測軟包裝材料的拉伸性能需要配備行程較大的拉力機，否則夾具運行可能會(huì )超過(guò)行程的使用極限、造成設備的損壞。

GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》中給出的斷裂伸長(cháng)率或屈服伸長(cháng)率（εt，單位是％）的計算公式如下：



式中：εt是斷裂伸長(cháng)率或是屈服伸長(cháng)率；

L是試樣斷裂時(shí)或屈服時(shí)標線(xiàn)間的距離；

L0是標線(xiàn)間的距離。

需要注意的是在伸長(cháng)率的計算中，我們僅采集試樣上兩條標線(xiàn)間的伸長(cháng)量。標線(xiàn)是通過(guò)打印或手工的方式畫(huà)在制取完成的試樣上的（標線(xiàn)的添加應對試樣不產(chǎn)生任何影響），而標線(xiàn)間的距離是多少呢？不同的標準給出的這一距離大多存在一定的差異，而同一標準中也是往往針對不同的材料給出不同的試樣尺寸，因此標線(xiàn)之間的距離也是不同的，不過(guò)這樣有利于檢測伸長(cháng)率非常大或非常小的材料并得到精確的試驗結果。對于塑料薄膜，標線(xiàn)之間的距離通常是在25～50mm之間。

由于試樣在拉伸試驗中變形伸長(cháng)不僅僅是在標線(xiàn)之內，凡是在兩夾具之間的試樣都會(huì )得到不同程度的拉伸變形。標準中與標線(xiàn)距離相對應的夾具間的初始距離在80～115mm以?xún)�，如果兩夾具間的試樣都能保持同樣的伸長(cháng)率并假設為500％，則拉力機的有效行程需在480～690mm，如果是伸長(cháng)率為1000％的試樣，則拉力機的有效行程至少為880mm才能保證試驗的正常進(jìn)行。

筆者對目前市場(chǎng)上出售的電子拉力機的有效行程進(jìn)行了隨機調查，在所調查的國內外幾個(gè)品牌的72臺拉力機中，行程范圍分布如圖1所示。



圖1. 拉力機行程范圍分析圖

圖中，圖示1代表行程在500mm以下的設備，占13.9％；圖示2為行程在500～900mm的設備，占56.9％；圖示3是行程在901～1100mm的設備，占20.8％；圖示4是行程在1100mm以上的設備，僅占8.4％。然而在這次統計的電子拉力機中，大行程的設備并非全部用于軟包裝材料的檢測，部分是用于人造木板、帆布、窗簾、銅材等材料的拉伸試驗中。

3.2 試樣夾具

GB13022-91《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》中對夾具的描述為：“試驗機應備有適當的夾具，該夾具不應引起試樣在夾具處斷裂，施加任何負荷時(shí)，試驗機上的夾具應能立即對準成一條線(xiàn)，以使試樣的長(cháng)軸與通過(guò)夾具中心線(xiàn)的拉伸方向重合�！�…將試樣置于試驗機的兩夾具中，使試樣縱軸與上、下夾具中心連線(xiàn)相重合，并且要松緊適宜，以防止試樣滑脫和斷裂在夾具內。夾具內應襯橡膠之類(lèi)的彈性材料�！庇捎诟呔畚锊牧狭�學(xué)性能的特殊性以及軟包裝材料特殊的使用方式使軟包材檢測的試樣厚度非常薄，一般的夾具無(wú)法滿(mǎn)足要求，使用不當會(huì )引起試樣在夾具處斷裂致使試驗失敗。

3.3 XLW(L)PC型智能電子拉力試驗機

Labthink蘭光是專(zhuān)業(yè)制作軟包裝材料檢測設備的企業(yè)，特別針對軟包裝材料伸長(cháng)率大的特點(diǎn)制作了XLW(L)PC型智能電子拉力試驗機（見(jiàn)圖2），行程可達1000mm，可以進(jìn)行拉伸、剝離、撕裂、熱封等七種試驗，并專(zhuān)業(yè)設計了各類(lèi)專(zhuān)用于軟包裝材料的測試夾具，是一款為軟包裝材料量身定做的力學(xué)性能拉力試驗機。