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在藥品包裝、醫(yī)療器械包裝及食品包裝材料的質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，撕裂強(qiáng)度是衡量包裝在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過程中抵抗意外撕裂能力的核心機(jī)械性能指標(biāo)。埃萊門多夫（Elmendorf）法通過擺錘勢(shì)能轉(zhuǎn)化的方式精確測(cè)量材料的撕裂阻力，在紙張和塑料薄膜領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。然而，兩大材料所遵循的國家標(biāo)準(zhǔn)——GB/T 455-2002《紙和紙板撕裂度的測(cè)定》和GB/T 16578.2-2009《塑料 薄膜和薄片 耐撕裂性能的測(cè)定 第2部分：埃萊門多夫法》——在測(cè)試原理、試樣制備、結(jié)果表達(dá)和適用材料等方面存在顯著差異。
埃萊門多夫型試驗(yàn)機(jī)基于上述標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，是多材料撕裂強(qiáng)度檢測(cè)的專業(yè)設(shè)備，配備200gf至6400gf多檔位擺錘，可靈活適配紙張、紙板、塑料薄膜等多種材料的撕裂性能測(cè)試。本文對(duì)兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比分析，幫助制藥企業(yè)和包材供應(yīng)商準(zhǔn)確理解不同材料的撕裂強(qiáng)度測(cè)試要求，科學(xué)選擇檢測(cè)儀器與方法。
1. GB/T 455-2002《紙和紙板撕裂度的測(cè)定》
GB/T 455-2002于2002年7月22日發(fā)布，2003年2月1日正式實(shí)施，是對(duì)GB/T 455.1-1989《紙撕裂度的測(cè)定法》和GB/T 455.2-1989《紙板撕裂度的測(cè)定法》的修訂。該標(biāo)準(zhǔn)等效采用ISO 1974:1990《紙張—撕裂度的測(cè)定（愛利門道夫法）》，由全國造紙工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口，由中國制漿造紙研究院起草。目前，GB/T 455-2002將于2026年11月1日被GB/T 455-2026《紙和紙板 撕裂度的測(cè)定》替代。
2. GB/T 16578.2-2009《塑料 薄膜和薄片 耐撕裂性能的測(cè)定 第2部分：埃萊門多夫法》
GB/T 16578.2-2009于2009年6月15日發(fā)布，2010年2月1日正式實(shí)施，代替了GB/T 11999-1989《塑料薄膜和薄片耐撕裂性試驗(yàn)方法 埃萊門多夫法》。該標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO 6383-2:1983，由全國塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口，主管部門為中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)。該標(biāo)準(zhǔn)于2025年3月27日通過復(fù)審，結(jié)論為繼續(xù)有效，目前仍為現(xiàn)行有效版本。
| 對(duì)比項(xiàng)目 | GB/T 455-2002（紙和紙板） | GB/T 16578.2-2009（塑料薄膜） |
|---|---|---|
| 發(fā)布/實(shí)施日期 | 2002-07-22 / 2003-02-01 | 2009-06-15 / 2010-02-01 |
| 替代標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 455.1-1989、455.2-1989 | GB/T 11999-1989 |
| 采標(biāo)關(guān)系 | 等效采用ISO 1974:1990 | 等同采用ISO 6383-2:1983 |
| 歸口單位 | 全國造紙工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) | 全國塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) |
| 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) | 現(xiàn)行（2026年11月將被替代） | 現(xiàn)行 |
兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)雖然在核心上都是通過擺錘的勢(shì)能損失來測(cè)量撕裂試樣所需的能量，但其表述和測(cè)試細(xì)節(jié)存在一定差異。
1. 紙張標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 455-2002）
將預(yù)先切口的紙（或紙板），撕至一定長度所需力的平均值。若起始切口是縱向的，則所測(cè)結(jié)果是縱向撕裂度；若起始切口是橫向的，則所測(cè)結(jié)果是橫向撕裂度，結(jié)果以毫牛（mN）表示。
將擺錘提升一定高度，使其具備一定的勢(shì)能；當(dāng)擺錘自由下擺時(shí)，利用其自身貯存的能量將試樣撕裂；由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算出撕裂試樣時(shí)消耗的能量，從而得到撕裂試樣所需的力。
2. 薄膜標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 16578.2-2009）
GB/T 16578的本部分規(guī)定了在規(guī)定負(fù)荷條件下，在薄而軟的塑料片材或薄膜的試樣上切出一規(guī)定的切口，測(cè)定使切口撕裂擴(kuò)展至規(guī)定距離所需力的方法。試樣的厚度上限取決于與試驗(yàn)機(jī)量程相關(guān)的材料撕裂力。
測(cè)試原理均采用埃萊門多夫法，通過擺錘貯存的勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能進(jìn)而產(chǎn)生的撕裂力，將樣品撕破，用測(cè)試系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)并計(jì)算得到最終的撕裂強(qiáng)度。
1. 試樣尺寸要求
| 對(duì)比項(xiàng)目 | GB/T 455-2002（紙和紙板） | GB/T 16578.2-2009（塑料薄膜） |
|---|---|---|
| 試樣尺寸 | (63±0.5)mm×(50±2)mm | 標(biāo)準(zhǔn)尺寸，通常為63mm×50mm |
| 試樣疊層 | 通常為4層 | 視材料而定，厚度上限取決于撕裂力 |
| 切口要求 | 沿短邊方向切出20mm標(biāo)準(zhǔn)切口 | 規(guī)定切口，使切口撕裂擴(kuò)展至規(guī)定距離 |
| 方向區(qū)分 | 嚴(yán)格區(qū)分縱向與橫向 | 同樣需區(qū)分加工方向 |
紙張撕裂度試驗(yàn)中，應(yīng)按樣品的縱橫向分別切取試樣。如果紙張縱向與樣品的短邊平行，則進(jìn)行橫向試驗(yàn)，反之進(jìn)行縱向試驗(yàn)。每個(gè)方向應(yīng)至少做5次有效試驗(yàn)。
2. 環(huán)境調(diào)節(jié)要求
兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均強(qiáng)調(diào)測(cè)試前必須在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行試樣處理和平衡。GB/T 455-2002引用GB/T 10739-2002規(guī)定：測(cè)試應(yīng)在（23±1）°C、（50±2）%RH條件下進(jìn)行。溫濕度直接影響紙張水分和纖維間結(jié)合力，對(duì)撕裂度結(jié)果影響巨大。
對(duì)于塑料薄膜，環(huán)境濕度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響相對(duì)較小，但仍需在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行測(cè)試。
3. 擺錘容量選擇準(zhǔn)則
兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均遵循20%～80%黃金法則。應(yīng)使測(cè)定讀數(shù)在滿刻度值的20%～80%范圍內(nèi)。若測(cè)定讀數(shù)低于滿刻度的20%，意味著所選擺錘容量過大；若測(cè)定讀數(shù)高于80%，說明擺錘容量不足，試樣撕裂時(shí)所消耗的能量接近或超過擺錘的總勢(shì)能范圍。
GB/T 16578.2-2009中，試樣的厚度上限取決于與試驗(yàn)機(jī)量程相關(guān)的材料撕裂力。對(duì)于較硬的薄膜材料，標(biāo)準(zhǔn)明確指出不適用。該標(biāo)準(zhǔn)適用于柔軟的聚氯乙烯（PVC）和聚烯烴薄膜等材料，不適用于硬質(zhì)聚氯乙烯、聚酰胺和聚酯薄膜等較硬的材料。
1. 撕裂強(qiáng)度的結(jié)果表達(dá)
| 對(duì)比項(xiàng)目 | GB/T 455-2002（紙和紙板） | GB/T 16578.2-2009（塑料薄膜） |
|---|---|---|
| 基本單位 | 毫牛（mN） | 毫牛（mN）或牛頓（N） |
| 撕裂指數(shù) | 撕裂度÷定量，單位mN·m2/g | 常用，但標(biāo)準(zhǔn)未強(qiáng)制規(guī)定 |
| 層數(shù)處理 | 由平均撕裂力和試樣層數(shù)確定 | 依材料而定 |
紙張撕裂度由平均撕裂力和試樣層數(shù)來確定。撕裂指數(shù)是將撕裂度歸一化到定量上（撕裂指數(shù) = 撕裂度 ÷ 定量），消除了不同定量紙張比較時(shí)的厚度影響，更能反映纖維本身的強(qiáng)度特性。
2. 適用材料范圍
GB/T 455-2002適用于撕裂度在儀器范圍內(nèi)的低定量紙板，不適用于瓦楞紙板，但可適用于瓦楞原紙；不適用于測(cè)定高度定向的紙張的橫向撕裂度。
GB/T 16578.2-2009適用于柔軟的聚氯乙烯（PVC）和聚烯烴薄膜等材料，但不適用于硬質(zhì)聚氯乙烯、聚酰胺和聚酯薄膜等較硬的材料。需要注意，變化的伸長和傾斜的撕裂會(huì)使伸長較大的薄膜的試驗(yàn)重復(fù)性很差，伸長率較高的薄膜材料優(yōu)先考慮褲形撕裂法。
3. 藥品及醫(yī)療器械包裝應(yīng)用場景
在藥品包裝領(lǐng)域，撕裂強(qiáng)度檢測(cè)貫穿包裝材料的全生命周期：
藥品說明書紙：低定量印刷紙的縱向撕裂度常用200gf-400gf擺錘檢測(cè)
醫(yī)用包裝紙：醫(yī)療器械滅菌包裝紙（如透析紙）需驗(yàn)證橫向撕裂度
藥用鋁箔復(fù)合膜：中等撕裂強(qiáng)度材料，常選用800gf-1600gf擺錘
輸液袋包裝薄膜：高韌性薄膜，需選用3200gf-6400gf大容量擺錘
值得注意的是，GB/T 16578.2-2009明確規(guī)定，當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有良好的重復(fù)性時(shí)，本方法可作為質(zhì)量控制、成品或半成品的驗(yàn)收或拒收的規(guī)范。這一規(guī)定為制藥企業(yè)建立內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)提供了直接依據(jù)。
一臺(tái)功能完備的埃萊門多夫型試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能夠同時(shí)滿足紙張和塑料薄膜的撕裂強(qiáng)度檢測(cè)需求，其關(guān)鍵配置如下：
| 擺錘容量 | 主要適用材料 | 典型應(yīng)用 |
|---|---|---|
| 200gf / 400gf | 低定量紙張、薄型印刷紙 | 藥品說明書紙、低定量包裝紙 |
| 800gf | 一般紙板、復(fù)合膜 | 藥盒紙板、中等強(qiáng)度復(fù)合膜 |
| 1600gf | 高強(qiáng)度紙張、中等薄膜 | 醫(yī)療器械包裝紙、PE薄膜 |
| 3200gf | 高強(qiáng)度塑料薄膜 | 輸液袋包裝膜、共擠膜 |
| 6400gf / 更高 | 超高韌性薄膜、復(fù)合材料 | 高強(qiáng)度工程薄膜、多層復(fù)合膜 |
擺錘容量選擇應(yīng)嚴(yán)格遵循20%～80%讀數(shù)范圍原則。建議在測(cè)試或更換材料批次時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)試驗(yàn)證，根據(jù)實(shí)測(cè)讀數(shù)向上或向下調(diào)整擺錘檔位，確保測(cè)試數(shù)據(jù)處于儀器精度最佳區(qū)間。由于GB/T 455-2002將于2026年11月被新版替代，企業(yè)在采購設(shè)備時(shí)，應(yīng)關(guān)注設(shè)備對(duì)新舊標(biāo)準(zhǔn)的兼容能力，確保檢測(cè)體系的持續(xù)合規(guī)。
問：紙張和塑料薄膜的埃萊門多夫撕裂測(cè)試在標(biāo)準(zhǔn)上最大的區(qū)別是什么？
答：兩者的最大區(qū)別在于適用材料的特性要求和標(biāo)準(zhǔn)采標(biāo)來源。紙張標(biāo)準(zhǔn)GB/T 455-2002等效采用ISO 1974:1990，試樣通常為4層，測(cè)試結(jié)果除以層數(shù)得到單層撕裂度，且必須嚴(yán)格區(qū)分縱向和橫向；塑料薄膜標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16578.2-2009等同采用ISO 6383-2:1983，試樣層數(shù)根據(jù)厚度確定，且明確不適用于硬質(zhì)聚氯乙烯、聚酰胺和聚酯薄膜等較硬材料。此外，伸長率較高的薄膜不適用埃萊門多夫法，應(yīng)優(yōu)先考慮褲形撕裂法（GB/T 16578.1-2008）。
問：如何根據(jù)材料特性確定擺錘容量？紙張和薄膜的選錘原則是否一致？
答：選錘原則一致，均遵循20%～80%黃金法則——應(yīng)使測(cè)定讀數(shù)在滿刻度值的20%～80%范圍內(nèi)。若讀數(shù)低于20%，應(yīng)換用更小容量的擺錘；若讀數(shù)高于80%，應(yīng)換用更大容量的擺錘。建議在測(cè)試或材料變更時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)試驗(yàn)證，2-3次即可確定最佳擺錘檔位。
問：GB/T 455-2002即將被替代，企業(yè)在選擇埃萊門多夫型試驗(yàn)機(jī)時(shí)應(yīng)注意什么？
答：GB/T 455-2002將于2026年11月1日被GB/T 455-2026替代。企業(yè)在采購設(shè)備時(shí)，應(yīng)關(guān)注供應(yīng)商是否能夠提供滿足新舊標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)備，以及是否提供標(biāo)準(zhǔn)切換后的應(yīng)用支持和軟件升級(jí)服務(wù)。建議選擇具備多標(biāo)準(zhǔn)兼容能力（GB/T 455、GB/T 16578.2、ISO 1974、ISO 6383-2、ASTM D1922）的設(shè)備，以適應(yīng)不同市場的檢測(cè)需求，避免因標(biāo)準(zhǔn)更新導(dǎo)致設(shè)備需要頻繁換代。
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