纸和纸板粗糙度(空气泄漏法) 本特生法和印刷表面法检测

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纸和纸板粗糙度检测方法解析：本特生法与印刷表面法

简介

纸和纸板的表面粗糙度是影响其印刷适性、涂布效果和包装性能的关键参数。粗糙度值越低，表明材料表面越平滑，越有利于油墨均匀转移或涂层附着。为准确评估这一特性，行业普遍采用空气泄漏法中的**本特生法（Bendtsen Method）和印刷表面法（Print-Surf Method）**两种检测技术。这两种方法通过量化空气在特定条件下通过材料表面的泄漏量或接触压力变化，间接表征表面粗糙度。本文将从适用范围、检测项目、标准方法及仪器设备等方面展开分析，为相关领域提供技术参考。

检测适用范围

1. 本特生法 主要适用于中低定量纸和纸板的粗糙度检测，尤其适合表面平滑度要求较高的材料，如铜版纸、胶版纸及部分包装纸板。其检测范围通常覆盖粗糙度值1-5000 mL/min（空气流量），可满足印刷、涂布等工艺的质量控制需求。

2. 印刷表面法 更侧重于评估纸张在印刷过程中的实际表现，尤其适用于新闻纸、书刊纸及包装材料的印刷适性分析。通过模拟印刷压力下的表面接触状态，该方法能更真实地反映油墨转移的均匀性，适用于粗糙度值在0.5-10 μm（微米级）的材料。

检测项目及简介

1. 本特生法检测项目

   • 空气泄漏量：在标准压力下，测量单位时间内通过材料表面的空气体积（mL/min），泄漏量越大，表面粗糙度越高。
   • 检测原理：通过环形测量头对样品施加恒定压力，利用差压传感器记录空气流量，计算粗糙度值。

2. 印刷表面法检测项目

   • 印刷表面粗糙度（PPS值）：通过软质测量头模拟印刷压力，记录材料表面与测量头之间的接触压力波动，以PPS值（Print-Smoothness）表示粗糙度。
   • 检测原理：采用光学或压力传感器捕捉微观凹凸结构引起的压力变化，转换为标准化粗糙度参数。

检测参考标准

1. 本特生法相关标准

   • ISO 8791-1:2022《纸和纸板 粗糙度的测定 第1部分：本特生法》
   • TAPPI T555 om-21《Roughness of Paper and Paperboard (Bendtsen Method)》
   • GB/T 456-2002《纸和纸板平滑度的测定（本特生法）》

2. 印刷表面法相关标准

   • ISO 8791-4:2020《纸和纸板 粗糙度的测定 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《纸和纸板印刷表面粗糙度的测定》

检测方法及仪器

1. 本特生法操作流程

   • 仪器设备：本特生粗糙度仪（Bendtsen Roughness Tester），核心组件包括压力控制系统、环形测量头（内径31.5 mm）、空气流量计和校准模块。
   • 步骤：
     1. 样品预处理：在恒温恒湿环境（23±1℃、50±2% RH）下平衡24小时；
     2. 仪器校准：使用标准板调整空气流量基准值；
     3. 测试：将样品置于测量头下方，施加100 kPa压力，记录60秒内空气泄漏量；
     4. 数据计算：取至少5个测试点的平均值作为最终结果。

2. 印刷表面法操作流程

   • 仪器设备：印刷表面粗糙度仪（Print-Surf Tester），配备软质测量头（模拟印刷橡皮布）、压力传感器和高精度位移计。
   • 步骤：
     1. 样品准备：裁切为100 mm×100 mm规格，避免折痕或污染；
     2. 仪器设置：根据标准选择测量压力（通常为1.0 MPa）和接触面积；
     3. 测试：测量头以恒定速度接触样品表面，记录压力波动曲线；
     4. 数据分析：通过软件计算PPS值，表征表面粗糙度。

3. 仪器关键技术参数

   • 本特生仪：空气流量分辨率≤1 mL/min，压力控制精度±2%；
   • 印刷表面仪：位移传感器精度0.1 μm，采样频率≥1000 Hz。

技术应用与质量控制

在实际生产中，两种方法常结合使用以全面评估材料性能。例如，在涂布纸板的生产中，本特生法用于在线检测涂布层均匀性，而印刷表面法则用于成品印刷前的适性验证。根据ISO标准，粗糙度检测的重复性应满足以下要求：

• 本特生法：同一实验室偏差≤5%；
• 印刷表面法：PPS值偏差≤0.2 μm。

此外，仪器需定期使用标准粗糙度板（如NIST认证的参考物质）进行校准，确保数据可比性。对于高湿度环境下的样品，需在检测后立即密封保存，避免水分影响结果准确性。

结语

本特生法与印刷表面法作为纸和纸板粗糙度检测的核心手段，分别从空气泄漏和印刷模拟角度提供了差异化的质量控制维度。随着高速印刷设备和精密涂布工艺的发展，对检测方法的精度和效率要求持续提升。未来，结合机器视觉和实时传感技术的智能化检测设备，将进一步推动该领域的技术革新。