一、ASTM D689标准背景与意义

在纸张和纸板的质量控制体系中，撕裂度是衡量材料抗撕裂扩展能力的关键力学性能指标，与抗张强度、耐破度、耐折度共同构成纸张物理性能评价的核心维度。

ASTM D689-17(2024)是美国材料与试验协会（ASTM）制定的纸张内部抗撕裂强度标准试验方法。该标准采用埃莱门多夫摆锤法测定纸张内部抗撕裂强度，测试的是撕裂传播所需的力，而非产生初始撕裂所需的力，这与包装材料在实际使用中受到冲击导致微裂纹后继续撕裂的实际情况更为贴近。ASTM D689在全球纸张贸易和质量控制中占据重要地位，与ISO 1974、TAPPI T414等标准共同构成一体化的国际标准体系，为纸张制造商和全球买方提供了统一的材料质量验证框架。

ASTM D689作为北美地区纸张贸易的首选标准，其结果在全球被广泛认可。其测试原理基于埃尔门多夫（Elmendorf）摆锤法，标准化地定义了试样制备、环境条件和结果报告，确保了不同实验室之间撕裂强度数据的一致性和可比性。在技术细节上，ASTM D689与ISO 1974和TAPPI T414保持一致。

二、ASTM D689与其他撕裂度标准的对比

ASTM D689与ISO 1974、TAPPI T414在技术内容和测试结果上高度一致，但在以下几个方面存在差异：

由于ASTM D689与ISO 1974、TAPPI T414技术内容基本一致，符合任何一项标准的撕裂度测试仪通常也能满足其他标准的要求，实现了一机多用的检测能力。

三、埃莱门多夫撕裂法工作原理

过程解析：

1. 摆锤能量储备：将扇形摆锤提升至初始位置（初始角27.5°），使摆锤储存一定的势能。撕裂前摆锤处于高位。

2. 试样固定：将多层试样叠放整齐，夹持在上下夹具之间，确保切口居中、试样平整，试样方向与摆锤轴线垂直。

3. 摆锤释放：释放摆锤，摆锤自由下摆。撕裂试样从切口处向规定的距离（43mm）扩展。摆锤的势能转化为撕裂试样所做的功和摆锤的剩余动能。

4. 能量计算：撕裂试样所消耗的能量与撕裂所做的功等效。通过测量摆锤的剩余角度或利用光电编码器测量摆锤角位移，系统自动计算出撕裂试样所需的平均力值。

5. 结果输出：仪器自动计算撕裂度，单位为mN或gf。

四、符合ASTM D689标准的撕裂度测试仪核心技术参数

五、完整的测试流程

第一步：状态调节

将待测纸张置于标准大气环境（23℃±1℃，50%±2%RH）中至少4小时（推荐24小时），确保试样状态一致，避免温湿度变化对纸张撕裂性能的影响。

第二步：试样裁切

使用标准裁切模具，分别沿机器方向（MD）和横向（CD）切取63mm×76mm的矩形试样。每组至少制备10个试样。

第三步：测量纸张定量

按ASTM D646或ISO 536规定测量纸张定量（g/m²），为撕裂指数计算提供依据。

第四步：预置切口

使用专用V型切刀，在试样中心切出20mm长的标准切口，切口应平直、无毛刺，底端位于宽度中央，深度需完全贯穿试样。

第五步：选择摆锤量程

根据纸张的厚度和撕裂强度选择合适量程，确保撕裂后摆锤剩余角度不小于30°（即在满量程的20%~80%范围内）。对于高强度纸张，如单层撕裂力过高，可取4层叠放测试；对于轻薄纸张，如单层撕裂力过低，可取10层叠放测试。

第六步：安装试样

将规定层数的试样叠放整齐，确保切口对齐。使用气动夹紧装置固定于上下夹具，确保试样平整、切口位于中心、试样底边与夹具底部完全接触。

第七步：释放测试

提升摆锤至初始水平位置，确认零点后按下释放按钮。摆锤自由下摆并撕裂试样，仪器自动记录撕裂力值。

第八步：结果统计与记录

每组至少测试5个有效试样，计算平均值。如撕裂线偏斜超过10mm或发生层间剥离，需在报告中注明。

六、测试流程图

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纸张样品取样（MD/CD方向分别取样）        ↓状态调节（23℃±1℃，50%±2%RH，≥4h）        ↓裁切试样（63mm×76mm）        ↓测量纸张定量（g/m²）        ↓预置切口（20mm，底端位于中央）        ↓选择合适摆锤量程（确保20%~80%量程内）        ↓叠放试样（通常4层）        ↓安装试样于撕裂度仪（气动夹紧）        ↓提升摆锤至初始位置（27.5°）        ↓释放摆锤，自动撕裂（撕裂距离43mm）        ↓读取/显示撕裂力值（mN/gf）        ↓（可选）计算撕裂指数（mN·m²/g）        ↓出具测试报告

七、单层与多层测试的选择策略

ASTM D689标准在撕裂度测试中提供了灵活的层数选择机制：

多层撕裂的优势在于平均化了纸张局部缺陷（如不均匀的纤维分布、局部针孔等），使测试结果更能代表材料的整体性能，同时摆锤量程适配性更强。单层直接测试适用于高强度材料或需要真实反映单张产品撕裂性能的场景。

八、符合标准与不符合标准的设备差异

九、ASTM D689的应用价值

ASTM D689标准在纸张质量评价中发挥着关键作用。撕裂强度通常与纤维长度、打浆条件和结合效率密切相关，是评价纸张整体结构完整性的重要指标。在质量体系中，ASTM D689支持：

• 日常生产监控：跟踪撕裂度的批次一致性，及时发现工艺波动

• 供应商质量评价：统一的质量基准，确保入厂材料符合要求

• 工艺问题排查：撕裂度异常时可追溯纤维处理或工艺变化的原因

• 产品性能标杆：在不同纸种之间建立撕裂性能的客观比较基准

ASTM D689的结果通常与抗张强度、耐破度、耐折度等指标结合分析，共同为纸张的强度特性提供全面理解。

十、应用领域与典型用户

主要应用领域：

1. 造纸企业——产品质量检验、工艺优化控制、产品分级

2. 包装企业——纸袋、包装纸、瓦楞原纸的入厂验收

3. 第三方检测机构——委托检测、质量认证、标准符合性验证

4. 海关技术中心——进出口纸张产品检验

5. 科研院所——纤维材料研究、造纸工艺研发

典型用户：

• 造纸厂质量部门

• 纸制品包装生产企业

• 质检院、海关技术中心

• 高校制浆造纸工程实验室

• 国际纸张贸易商

十一、设备技术优势与服务支持

济南西奥机电有限公司提供的数显撕裂度测试仪严格符合ASTM D689-17(2024)及ISO 1974、GB/T 455等国内外标准要求：

• 符合多重标准：满足ASTM D689、ISO 1974、GB/T 455、TAPPI T414等国内外标准，测试结果全球可比

• 高精度测量系统：采用高精度角度传感器（光电编码器），撕裂力测试范围200mN-16000mN，测量精度±0.5%，分辨率0.1mN

• 多种摆锤量程可选：配备多组摆体容量（200gf至6400gf），可根据不同纸张强度灵活选择，确保20%~80%量程内测试

• 气动试样夹持：气动夹具确保试样夹持稳定，压力均匀，有效避免人为因素造成的误差

• 智能化操作系统：微电脑控制系统，7英寸彩色触摸屏，中英文双语界面，参数设置直观，一键启动测试

• 内置校准程序：配备标准校准砝码，便于计量机构定期校准，确保长期准确性

• 数据管理功能：测试数据自动存储、统计，支持平均值、标准偏差等计算，支持打印及导出

技术支持服务：

• 售前选型咨询与标准解读

• 上门安装调试与操作培训

• 整机质保及终身配件供应

• 定制化非标测试方案开发

十二、常见问题解答

Q1：ASTM D689与ISO 1974、TAPPI T414是什么关系？

ASTM D689是北美地区的通用标准，ISO 1974是国际标准，TAPPI T414也是北美地区标准。这三项标准在技术原理和主要参数上高度一致。我国国家标准GB/T 455等效采用ISO 1974，因此符合ASTM D689标准的设备也完全满足GB/T 455的要求，测试结果具有全球可比性。

Q2：ASTM D689标准中多层测试的作用是什么？

标准推荐使用多层试样（通常4层）进行测试。多层撕裂可以有效平均化纸张局部缺陷（如不均匀的纤维分布、局部针孔等），使测试结果更能代表材料的整体性能。测试结果可换算为单张纸的近似撕裂强度。

Q3：为什么ASTM D689标准不适用于高定向材料的横向撕裂？

高定向纸张在制造过程中纤维高度取向，横向撕裂时撕裂线往往会偏离正常的撕裂路径（通常偏斜10mm以上），沿纤维方向延伸，导致测试结果不可靠。对于此类材料，需使用恒定半径弧形试样进行测试，具体方法参照TAPPI T 496标准。

Q4：纸张撕裂度与纸张其他强度指标有何关系？

撕裂度与纸张的抗张强度、耐破度、耐折度等指标共同构成纸张物理性能的评价体系。通常纸张的纵向抗张强度高于横向，而横向撕裂度小于纵向撕裂度。通过综合测试这些指标，可以全面了解纸张的纤维特性和结构均匀性。

Q5：高定向纸张如何准确测试横向撕裂度？

对于高度定向的纸张，ASTM D689标准不适用于横向撕裂测试。应依据TAPPI T 496《纸张、纸板和相关材料横向内部抗撕裂强度的试样制备规程》，使用恒定半径弧形试样模板进行制样，通过弧形轮廓强制撕裂路径维持在理想的方向上，从而获得有效的横向撕裂度数据。

原创作者：济南西奥机电有限公司

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  撕裂度试验仪

  型号：SLD

  参考价：￥咨询