DIN 53121 纸张和纸板试验——梁法测定弯曲刚度

德国标准化协会 (DIN) 发布的标准“DIN 53121 纸张和纸板试验——梁法测定弯曲刚度”描述了测量纸张、纸板和瓦楞纸板弯曲刚度（弯曲硬度）的程序。该特性在造纸和包装行业至关重要，因为它表明材料在受力情况下抵抗弯曲或变形的能力。这直接影响到折叠纸板、瓦楞纸板、书籍封面和包装盒等应用的性能。

弯曲刚度是以下方面的重要质量参数：

• 加工过程（折叠、弯曲、模切）
• 包装性能（纸箱刚性、抗压性）
• 可打印性和易用性。
• 生产过程中产品的一致性。

刚度过低会导致包装松散或形状保持性差，而刚度过高会导致折叠时开裂。

本标准采用梁法，将一条窄条材料在一端压缩（如同悬臂梁），或以可控方式支撑，使其发生挠曲变形。施加力后，测量由此产生的弯曲/挠曲。

DIN 53121 标准定义了三种主要测试方法（尽管在许多情况下，四点法是首选）：

• 两点法（通常称为两点法或悬臂法）：将一端夹紧，测量在规定距离内的挠度。
• 三点法。
• 四点法（推荐用于精度较高，特别是对于较厚或较硬的板材）：载荷从两个内点施加，支撑从两个外点提供。

弯曲刚度是指施加的弯矩与由此产生的曲率（或偏转角）之比。由于纸张具有各向异性，因此通常分别报告纵向和横向的弯曲刚度值。

DIN 53121 标准，特别是其两点弯曲和四点弯曲试验方法，在技术上与“ISO 5628 纸张和纸板——弯曲刚度测定——一般原则”标准非常相似，并且通常被认为等效。许多现代测试设备都针对这两个标准进行了双重校准。

这些测试使用专门的弯曲强度/刚度测试设备，例如：

• 泰伯型或光束法装置
• 两点/四点倾斜夹具
• 具有精确角度或偏转测量功能的电动或手动装置。

例如符合 DIN 53121 和 ISO 5628 标准的专用纸张刚度测试设备。

测试过程通常遵循以下步骤：

• 样品需进行调理（通常按照 ISO 187 标准，在 23 摄氏度和 50% 相对湿度下进行）。
• 测试条按规定尺寸切割（宽度和长度因方法和材料厚度而异）。
• 样品被夹紧或支撑。
• 施加载荷或将材料弯曲到特定角度或挠度。
• 记录力和挠度。
• 弯曲刚度由设备自动计算得出。
• 进行多次重复（在机器方向和横向方向上）。

ISO 5628 标准对于国际协调具有重要意义，但它仍然在欧洲和世界各地的纸张、纸板和包装行业中得到广泛应用。

简而言之，DIN 53121 标准概述了一种测定纸张和纸板弯曲强度（刚度）的方法。弯曲刚度是一项关键的力学性能，它描述了片材在给定载荷下抵抗弯曲的能力。在包装、印刷和加工行业，结构性能和承载性能至关重要，因此弯曲刚度尤为重要。

本标准定义：

• 一种测量弯曲强度的试验方法。
• 测试设备要求
• 样品制备程序
• 评估和报告格式

弯曲刚度会影响以下方面：

• 印刷机性能
• 纸板和包装性能
• 感知产品质量
• 折叠和起皱行为

DIN 53121 标准通常采用悬臂梁弯曲法。该方法是将纸条或纸板的一端夹紧，在一定距离内施加一定的力，然后测量由此产生的挠度（或抗弯强度）。

弯曲强度按以下方式计算：

• 施加的力
• 试纸长度
• 偏转角或位移

结果反映了材料的抗变形能力。

样品按照DIN 53121标准切割成规定尺寸。测试可以沿纵向或横向进行。由于纸张性能随纤维方向而变化，因此应分别报告两个方向的测试结果。

由于纸张对水分高度敏感，因此需要进行调湿处理才能确保获得一致且可重复的结果。结果通常表示如下：

• 抗弯强度（强度相关值）
• 或者弯曲刚度（与弯矩相关的值）

DIN 53121 标准广泛应用于以下领域：

• 折叠纸板的生产
• 印刷用纸生产
• 书籍装订和封面材料。
• 标签和包装材料
• 造纸厂和加工企业的质量控制。
• 对包装生产商的来料进行检验。
• 新型纸板等级的研发
• 解决折叠/切割问题

在质量控制中，弯曲刚度与以下因素直接相关：

• 产品稳定性
• 堆叠性
• 运输性能
• 顾客感知

根据 DIN 53121 标准，定期测试有助于制造商实现以下目标：

• 为了保持稳定的产品质量。
• 比较不同批次的材料
• 确保符合规范

本标准与其他国际刚性标准相关，例如以下列出的标准：

• ISO 2493 纸张和纸板的弯曲强度。
• TAPPI T 556 TAPPI刚度测试方法

这些标准可能采用略有不同的原理（例如泰伯刚度法），因此结果并不总是可以直接互换的。

总之，DIN 53121 标准提供了一种标准化的、可重复的纸张和纸板弯曲强度测量方法。它在确保材料在印刷、包装和加工应用中的性能方面发挥着至关重要的作用。通过控制刚度特性，制造商可以保证机械可靠性、工艺效率和产品质量。

多年来，凭借我们经验丰富的专业团队，我们始终关注客户需求，提供先进的测试服务，并协助客户建立、实施和改进管理体系。在此框架下，我们也提供符合DIN 53121标准的测试服务。