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NORMA MEXICANA

NMX-N-047-SCFI-2013

INDUSTRIAS DE CELULOSA Y PAPEL – DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE TENSIÓN DE PAPEL Y CARTÓN (USANDO UN APARATO DE VELOCIDAD

CONSTANTE DE ELONGACIÓN) – MÉTODO DE PRUEBA (CANCELA A LA NMX-N-047-SCFI-2007)

PULP AND PAPER INDUSTRIES – TENSILE PROPERTIES OF PAPER AND PAPERBOARD (USING CONSTANT RATE OF

ELONGATION APPARATUS) – TEST METHOD

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PREFACIO

En la elaboración de la presente norma mexicana participaron las siguientes empresas e instituciones: - ASOCIACIÓN MEXICANA DE TÉCNICOS DE LAS INDUSTRIAS DE LA CE-

LULOSA Y DEL PAPEL A.C. (ATCP).

- BIO PAPPEL S.A.B. DE C.V.

- CÁMARA NACIONAL DE LAS INDUSTRIAS DE LA CELULOSA Y DEL PAPEL (CNICP).

- CELFIMEX S.A. DE C.V. - CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIA APLICADA Y TECNOLOGÍA

AVANZADA DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL (CICATA-IPN, Uni-dad Legaria).

- COMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN NACIONAL DE LAS INDUSTRIAS

DE LA CELULOSA Y DEL PAPEL.

- COMPAÑÍA PROCTER & GAMBLE MÉXICO S. DE R.L. DE C.V.

- COPAMEX S.A. DE C.V. - DIRECCIÓN GENERAL DE NORMAS

- GRUPO PAPELERO SCRIBE S.A. DE C.V.

- GRUPO GONDI

- KIMBERLY CLARK DE MÉXICO S.A.B. DE C.V.

- LABORATORIO CARLOS MALDONADO ELIZONDO.

- PAPELERA DEL NEVADO S.A. DE C.V.

- SECRETARÍA DE ECONOMÍA - SMURFIT CARTÓN Y PAPEL DE MÉXICO S.A. DE C.V.

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ÍNDICE DEL CONTENIDO Número del Capítulo Página 0 Introducción 1

1 Objetivo y campo de aplicación 1 2 Referencias 2 3 Definiciones 3 4 Aparatos 5 5 Muestreo y especímenes de prueba 7 6 Procedimientos 8 7 Cálculos 12 8 Informe 15 9 Precisión 16 Apéndice Normativo A 17 10 Vigencia 19 11 Bibliografía 19 12 Concordancia con normas internacionales 20

       

 

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INDUSTRIAS DE CELULOSA Y PAPEL – DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE TENSIÓN DE PAPEL Y CARTÓN (USANDO UN APARATO DE VELOCIDAD

CONSTANTE DE ELONGACIÓN) – MÉTODO DE PRUEBA (CANCELA A LA NMX-N-047-SCFI-2007)

PULP AND PAPER INDUSTRIES – TENSILE PROPERTIES OF PAPER AND PAPERBOARD (USING CONSTANT RATE OF

ELONGATION APPARATUS) – TEST METHOD

0 INTRODUCCIÓN La presente norma mexicana es elaborada por un interés compartido de la ca-dena productiva para establecer especificaciones técnicas claras y precisas, así como diversas recomendaciones técnicas para la adecuada y eficiente utiliza-ción del método de prueba para determinar las propiedades de tensión de pa-pel y cartón (usando un aparato de velocidad de elongación constante). 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN 1.1 Esta norma mexicana describe el procedimiento para determinar

cuatro propiedades de ruptura por tensión, utilizando un aparato de velocidad constante de elongación, las propiedades son: resis-tencia a la tensión en seco y en húmedo, elongación, absorción de energía a la tensión y rigidez a la tensión.

La Dirección General de Normas de la Secretaría de Economía aprobó la presente norma, cuya declaratoria de vigencia fue publicada en el Diario Oficial de la Fe-deración el: 06 de noviembre de 2013

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1.2 Este procedimiento se aplica a todos los tipos de papel y cartonci-

llo, dentro de las limitaciones del instrumento utilizado, en igual forma, si se realizan las pruebas horizontal o verticalmente, o si es operado manualmente o controlado por computadora. También se aplica a las hojas de laboratorio. No se aplica a cartón corruga-do.

1.3 La prueba de resistencia a la tensión en húmedo se aplica a los

papeles y cartones (exceptuando el corrugado) que serán someti-dos a esfuerzos al estar húmedos, ya sea durante algún proceso o durante el uso. Estos papeles incluyen, pero no están limitados, a los papeles de uso doméstico, para mapas, fotografía, bolsas y otras envolturas.

2 REFERENCIAS Para la correcta aplicación de esta norma, debe consultar las siguientes nomas oficiales mexicanas y las normas mexicanas vigentes o las que las sustituyan: NMX-N-001-SCFI-2011 Industrias de celulosa y papel – Determinación

del gramaje o peso base del papel, cartoncillo y cartón (peso por unidad de área) – Método de prueba. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Federación el 29 de septiem-bre de 2011.

NMX-N-009-SCFI-2010 Industrias de celulosa y papel – Espesor y peso

específico de papeles y cartoncillos – Método de prueba. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Federación el 20 de septiem-bre de 2011.

NMX-N-021-SCFI-2007 Industrias de celulosa y papel - Muestreo y

aceptación de un lote sencillo de papel, cartonci-llo, cartón para contenedores o productos rela-cionados - Método de prueba. Declaratoria de vigencia publicada en el Diario Oficial de la Fe-deración el 6 de marzo de 2007.

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NMX-N-038-SCFI-2007 Industrias de celulosa y papel – Atmósferas de

acondicionamiento y pruebas de papeles, carto-nes, hojas de prueba de pulpa y productos afi-nes – Método de prueba. Declaratoria de vigen-cia publicada en el Diario Oficial de la Federación el 6 de marzo de 2007.

3 DEFINICIONES Para los propósitos de esta norma se establecen las siguientes definiciones: 3.1 Resistencia a la tensión: Es la fuerza máxima de tensión desarrollada por un espécimen de prueba antes de su ruptura en una prueba de tensión realizada bajo condiciones prescritas. En este método, la resistencia a la tensión es la fuerza por unidad de ancho del espécimen de prueba. 3.2 Resistencia a la tensión en húmedo: Es la resistencia a la tensión de un espécimen después de haber sido humede-cido con agua bajo condiciones prescritas. Las condiciones especificadas en este método de prueba son aquellas que se requieren para saturar la muestra con agua. 3.3 Elasticidad o elongación: Es el estiramiento máximo desarrollado por el espécimen de prueba antes de la ruptura en una prueba de tensión realizada hasta la ruptura bajo condiciones prescritas. La elasticidad o elongación se expresa como porcentaje sobre la distancia original entre mordazas. En algunos casos, puede ser conveniente expresarla en mm. 3.4 Absorción de energía a la tensión (TEA): Es el trabajo realizado cuando un espécimen se somete a esfuerzo hasta la ruptura por tensión bajo condiciones prescritas como se mide por la integral de la resistencia a la tensión bajo el intervalo de esfuerzo de tensión desde cero

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hasta el esfuerzo máximo. La TEA se expresa como energía por unidad de área del espécimen de prueba. Siendo el área la separación de las mordazas multi-plicada por el ancho del espécimen de prueba. 3.5 Rigidez a la tensión: Es la relación entre la fuerza de tensión por unidad de ancho del espécimen y el estiramiento a la tensión dentro de la región elástica de la relación tensión-esfuerzo. La región elástica de la relación tensión-esfuerzo es la porción lineal de la relación carga-elongación hasta el límite elástico. El límite elástico es la máxima fuerza de tensión sobre la que la relación carga-elongación se separa de la línea recta. (La rigidez a la tensión es equivalente a E•t, donde E es el módulo de elasticidad y t es el espesor de la muestra). (Véase Figura 1.) 3.6 Largo de ruptura: Es el límite de longitud calculado para que una tira de ancho uniforme, si fuera suspendida por un extremo, se rompiera por su propio peso. 3.7 Índice de tensión: Es el resultado de dividir la resistencia a la tensión en N/m entre el peso base en g/m². NOTA 1: ISO/TC6 recomienda el uso del índice de tensión sobre el del largo

de ruptura. 3.8 Esfuerzo: Es la relación de la elongación de un espécimen con su longitud inicial en la prueba. Se expresa en porcentaje. La longitud inicial del espécimen es la mis-ma que la separación inicial entre las líneas de sujeción de las mordazas. 3.9 Esfuerzo a la ruptura: Es la relación de la elongación medida en el momento de la ruptura de un es-pécimen de papel, cuando se extiende bajo condiciones definidas en un méto-do de prueba estándar, con su longitud inicial.

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3.10 Módulo de elasticidad: Es la pendiente máxima en la curva fuerza-elongación multiplicada por el largo inicial, dividida entre el ancho y el espesor del espécimen. (Se necesita para calcular la rigidez a la tensión, véase 3.5 y la Figura 1).

FIGURA 1. Concepto usado en la determinación del módulo de

elasticidad 4 APARATOS 4.1 Aparato probador de tensión, del tipo de velocidad constante de

elongación, que cumpla con los siguientes requerimientos: 4.1.1 Dos mordazas de sujeción, cada una con un contacto lineal para

sujetar el espécimen, con la línea de contacto perpendicular a la dirección de la carga aplicada y con medios para controlar y ajus-tar la presión de sujeción.

NOTA 2: La expresión “Contacto lineal” describe la zona que resulta de su-

jetar el espécimen entre una superficie cilíndrica y una plana o en-tre dos superficies cilíndricas cuyos ejes son paralelos.

NOTA 3: Para ciertos tipos de papel, pueden no ser apropiadas las morda-

zas de “contacto lineal” y podría ser necesario sustituirlas por su-perficies de sujeción planas. Algunos tipos de papel se maltratan por la presión en el “contacto lineal” entre superficies cilíndricas y planas. Para algunos tipos de cartón, se pueden cubrir con lija las superficies planas para minimizar el deslizamiento del espécimen.

Donde: F Fuerza de tensión

. Elongación Smax Pendiente máxima

Incremento de la fuerza

. Incremento de la elongación

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4.1.2 Las superficies de sujeción de las dos mordazas deben estar en el mismo plano y alineadas de manera que sujeten el espécimen de prueba en ese plano durante toda la prueba. Las líneas de suje-ción deben ser paralelas dentro de un ángulo de ± 1 ° y no deben cambiar durante la prueba en más de 0,5 °. La fuerza de tensión aplicada debe ser perpendicular a las líneas de sujeción con exac-titud de ± 1 ° durante la prueba.

4.1.3 La distancia entre los contactos lineales al empezar la prueba de-

be ser ajustable y reajustable con exactitud de ± 0,5 mm de la separación inicial especificada (véase 6.4).

4.1.4 La velocidad de separación de las mordazas debe ser de 25

mm/min ± 5 mm/min, en caso de utilizar otra velocidad, repórtelo (véase 6.5). Una vez ajustada la velocidad, debe ser reajustable y constante con exactitud de ± 4 %.

4.1.5 Registrador o indicador capaz de indicar la fuerza de carga real

sobre el espécimen con exactitud de 1 % ó 0,1 N, lo que resulte mayor.

4.1.6 Registrador o indicador de velocidad ajustable para proporcionar

una legibilidad y exactitud de ± 0,05 % de la elongación. 4.2 Aditamento de alineación (opcional) para facilitar el centrado y

alineación del espécimen en las mordazas de manera que las lí-neas de contacto de sujeción sean perpendiculares a la dirección de la fuerza aplicada y la línea central de la dirección larga del es-pécimen coincida con la dirección de la fuerza aplicada.

4.3 Planímetro o integrador, para medir el área bajo la curva carga-

elongación o para computar directamente el trabajo hasta la rup-tura, con exactitud de ± 1 %.

4.4 Cortador de especímenes, capaz de cortarlos del ancho requerido,

con los lados paralelos y rectos. 4.5 Lupa y regla o comparador óptico, capaces de medir el ancho del

espécimen con exactitud de 0,1 mm.

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5 MUESTREO Y ESPECIMENES DE PRUEBA 5.1 En caso de muestreo para aceptación de un lote de papel, carton-

cillo o productos relacionados, sin que haya un acuerdo previo en-tre el comprador y el vendedor, seguir lo indicado en la norma mexicana NMX-N-021-SCFI-2007 (véase 2 Referencias).

5.2 En caso de muestreo para control de calidad y otros propósitos,

use las prácticas acordadas y aceptadas por la compañía y el labo-ratorio.

5.3 Lleve a cabo el acondicionamiento de la muestra antes de cortar

los especímenes, de acuerdo con lo indicado en la norma mexica-na NMX-N-038-SCFI-2007 (véase 2 Referencias).

NOTA 4: La exposición del papel a condiciones de humedad relativa alta

antes de acondicionarlo puede llevar a resultados erráticos que varían desde una disminución en elongación y tensión hasta un aumento sustancial en dichas propiedades (no es raro un aumento en elongación del 30 %). En consecuencia la absorción de energía a la tensión se verá afectada en forma similar. Es muy importante la protección cuidadosa de la muestra desde el tiempo del mues-treo hasta que se pruebe.

5.4 Corte 10 especímenes de cada unidad de prueba de la muestra,

en cada una de las principales direcciones del papel, de 25 mm ± 1 mm de ancho con los bordes paralelos con exactitud de 0,1 mm y de longitud suficiente para sujetarla en las mordazas cuando su separación es de 180 mm ± 5 mm, dejando suficiente longitud de manera que cualquier aflojamiento se pueda eliminar de la tira antes de sujetarla. Asegúrese de que las tiras estén libres de anormalidades, dobleces o arrugas. En algunos casos, puede ser imposible o impráctico obtener un espécimen de prueba que tenga suficiente longitud para sujetarlo con la separación entre morda-zas especificada aquí, se puede utilizar un espécimen con una lon-gitud menor, pero es necesario reportar en el informe las dimen-siones utilizadas en la prueba.

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6 PROCEDIMIENTOS 6.1 Realice las pruebas en la atmósfera especificada en la norma me-

xicana NMX-N-038-SCFI-2007 (véase 2 Referencias). 6.2 Cuando no se conoce el ancho del espécimen de prueba con exac-

titud de 0,1 mm (por ejemplo cuando no se usó un cortador de precisión evaluado previamente véase 4.4), determine el ancho y el paralelismo usando la lupa y la regla (véase 4.5). La falta de paralelismo es indicada por una diferencia en el ancho entre los dos extremos del espécimen.

6.3 El aparato de pruebas se debe calibrar y ajustar como se describe

en el Apéndice Normativo (véase A.1 y A.2). 6.4 Ajuste las mordazas a una separación inicial de 180 mm ± 5 mm.

Determine y siempre vuelva a ajustar esta distancia con exactitud de ± 0,5 mm (véase Apéndice Normativo A.1.3).

6.5 Ajuste los controles para la velocidad de separación de las morda-

zas a 25 mm/min ± 5 mm/min. (En este método se especifica un espécimen de 25 mm de ancho, 180 mm de longitud y una veloci-dad de la prueba de 25 mm/min aproximadamente. Estos núme-ros redondeados se especifican con tolerancias suficientemente grandes para acomodarse a cortadores y probadores tanto con medidas inglesas como métricas. Si se usan valores diferentes, dentro de las tolerancias, no se afectarán significativamente los resultados. En los casos en que el tiempo requerido para romper una tira sencilla exceda 30 s, se debe usar una velocidad mayor de separación de las mordazas, de manera que el tiempo para romper una sola tira esté entre 15 s y 30 s. En estos casos, se debe reportar la velocidad del instrumento con los datos reales de la prueba.

6.6 Elija un registrador de velocidad o un indicador legible a 0,05 %

de la elongación. 6.7 Si es posible, elija la lectura de la escala completa, de manera que

la fuerza de ruptura se pueda leer en los tres cuartos superiores de la escala. En caso necesario, realice pruebas preliminares para determinar la carga de la escala completa.

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NOTA 5: Si por cualquier razón no se puede cumplir alguna de las condicio-

nes especificadas antes (longitud del espécimen, velocidad de se-paración de las mordazas, ancho de la muestra) debido a que la muestra tenga un tamaño pequeño o cualquier otra razón, se tie-ne que mencionar en el informe la variación hecha al método, así como, su motivo.

6.8 Alinee y sujete el espécimen primero en una mordaza y después

en la otra, con cuidado, eliminando cualquier parte floja, pero sin estirar el espécimen. Al manejar el espécimen evite tocar con los dedos el área de pruebas entre las mordazas. Use una presión de sujeción satisfactoria, de manera que no haya deslizamiento ni al-gún daño en el espécimen. Los instrumentos automatizados en los que las dos mordazas cierran simultáneamente, quedan dentro del contexto de este método.

6.9 Pruebe 10 especímenes en cada dirección del papel para cada uni-

dad de prueba. 6.10 Rechace cualquier valor si el espécimen se deslizó en las morda-

zas, se rompió en el área de sujeción o si muestra evidencia de estiramiento disparejo a lo ancho. También rechace los valores de los especímenes que se rompan dentro de 5 mm del área de suje-ción, en caso de que una inspección posterior indique que el lugar de la ruptura se debe a sujeción impropia o al espécimen mal ali-neado. Si más del 20 % de los especímenes de una muestra son rechazados, rechace todas las lecturas obtenidas con esa muestra, inspeccione el aparato para ver si cumple con las especificaciones y realice lo necesario para corregir el problema.

6.11 Si se está determinando resistencia a la tensión y elongación, lea

y registre la fuerza a la ruptura con precisión de 0,5 % de la esca-la completa y la elongación a la ruptura, al equivalente a 0,05 % del estiramiento.

6.12 Resistencia a la tensión en húmedo Cuando se prueban materiales diseñados para mantener la resistencia en hú-medo, que se pueden manejar sin dificultad cuando están húmedos, por ejem-plo: papel fotográfico, para mapas o bolsas, proceda como sigue:

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6.12.1 Sumerja los especímenes de prueba en agua destilada que se de-be mantener a 23 °C ± 2 °C durante el período requerido.

6.12.2 Para determinar el tiempo requerido para la saturación, haga

pruebas preliminares de 5 especímenes cada una, cortadas en sentido de la máquina y saturadas por inmersión durante diferen-tes tiempos. En todas las pruebas preliminares el aumento en los intervalos de tiempo debe ser suficiente para ser determinante. En general cada intervalo sucesivo debe ser alrededor del doble del previo. Para papeles o cartones difíciles de saturar, puede ser ne-cesario hacer las pruebas preliminares después de inmersiones de 2 h, 4 h, 8 h, 16 h y 24 h.

6.12.3 Cuando se tiene menos del 10 % de pérdida de resistencia a la

tensión entre dos intervalos de tiempo, considere el periodo más largo como el tiempo mínimo requerido como prueba final.

6.12.4 Pruebe los especímenes suficientes para establecer el tiempo de

saturación para el papel a probar. 6.12.5 Después de la saturación completa (el tiempo de saturación puede

variar mucho dependiendo del calibre, el encolado, etc.), saque la tira y colóquela plana y recta sobre una pila de papel secante, cú-brala con una hoja de papel secante y presione suavemente para eliminar el exceso de agua.

6.12.6 Inmediatamente después, coloque el espécimen de prueba en el

aparato medidor de tensión y rómpalo como se indica en 6.8, 6.9 y 6.10.

6.12.7 Se debe evitar una presión excesiva de las mordazas. Sólo se de-

be aplicar la presión suficiente para evitar que el espécimen se deslice. La presión excesiva dará como resultado roturas en línea recta en la zona de sujeción o en la zona inmediatamente adya-cente a ella. Sin embargo una presión demasiado baja en la mor-daza resultará en deslizamiento y o mostrara una discontinuidad abrupta en la curva de carga/elongación, con la falla del espéci-men por debajo de la zona de sujeción.

6.12.8 Para cada unidad de prueba registre la resistencia a la tensión en

húmedo como el promedio de la carga de ruptura de 10 especí-

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menes en cada dirección del papel y repórtelo como resistencia a la tensión en húmedo.

6.13 Resistencia a la tensión en húmedo Cuando se prueban materiales diseñados para tener niveles bajos de resisten-cia en húmedo y que no se pueden manejar sin dificultad cuando están húme-dos, por ejemplo, los papeles de uso doméstico, proceda como sigue: 6.13.1 Coloque cada uno de los especímenes cerca del aparato medidor

de tensión, sobre unas capas de papel grueso y agregue agua con un gotero en un área del espécimen de aproximadamente 0,5 cm a todo lo ancho, en cantidad suficiente para saturar el papel, in-mediatamente tome con cuidado el espécimen, sujételo en el me-didor de tensión y aplique la carga para la prueba como se indica en 6.8, 6.9 y 6.10.

6.13.2 Para cada unidad de prueba registre la resistencia a la tensión en

húmedo como el promedio de la carga de ruptura de 10 especí-menes en cada dirección del papel y repórtelo como resistencia a la tensión en húmedo.

6.14 Si se va a determinar la absorción de energía a la tensión (TEA),

registre la lectura del integrador o use el planímetro para deter-minar el área bajo la curva de carga-elongación desde la carga ce-ro hasta la carga de ruptura.

NOTA 6: Para terminar la integración, se debe considerar que el espécimen

se rompió totalmente cuando se alcanzó la máxima carga de ten-sión y que la carga de tensión no haya caído en más de 0,25 % de la carga máxima de la escala completa. Este procedimiento es aplicable en la determinación de la TEA siempre que la elongación máxima coincida con la ruptura, que es lo usual.

6.15 Si se va a determinar la rigidez a la tensión, mida la elongación a

dos niveles de fuerza dentro de la región elástica de la relación fuerza de tensión-esfuerzo. El más bajo de los dos niveles de fuer-za debe ser cuando menos 5 % del límite elástico aparente, el más alto, no más de 75 % y los dos niveles de fuerza deben estar separados por 20 % cuando menos del límite elástico aparente. Para los propósitos de esta medida, el límite de elasticidad apa-

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rente se define como el punto en el que la relación fuerza de ten-sión-esfuerzo se separa de la línea recta. Alternativamente, la curva puede vigilarse continuamente y tomar el valor máximo como rigidez a la tensión. Determine la rigidez a la tensión, S

t de:

St

Dónde: S

t es la rigidez a la tensión, kN/m

∆f diferencia entre dos niveles de fuerza, kN

L longitud inicial de la prueba, m (separación inicial de las morda-

zas)

w ancho inicial del espécimen, m

∆L cambio en la longitud correspondiente a ∆f, m

7 CÁLCULOS 7.1 Para cada unidad de prueba y en cada dirección principal, calcule

de los valores registrados: el promedio de la fuerza a la ruptura en seco o en húmedo, el promedio de la elongación a la ruptura, el promedio del valor del integrador o del planímetro y el prome-dio de la curva de elasticidad según se requiera. Corrija los resul-tados del aparato, si es necesario, de acuerdo con la curva de co-rrección (véase Apéndice Normativo A.2.2). La corrección para la deflexión del instrumento debe aplicarse tanto a la elongación co-mo a las medidas de energía. Determine el intervalo o la desvia-ción estándar en cada caso.

7.2 Divida el promedio de fuerza de ruptura entre el ancho del espé-

cimen para obtener la resistencia a la tensión. Si se determinó en libras y pulgadas, se puede convertir a kN/m multiplicando por 0,1751. Si se determinó en kg/mm, se puede convertir a kN/m multiplicando por 9,807.

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NOTA 7: Para calcular el largo de ruptura en metros (seco al aire) use la siguiente fórmula:

LR = 102,000 (T’ R) = 3658 (T’’ R’)

Para calcular el índice de tensión en newton metros por gramo, use la siguiente fórmula:

IT = 1000 (T’ R) = 36,87 (T’’ R’) Dónde: LR largo de ruptura en m

IT índice de tensión en N•m/g

T resistencia a la tensión en kN/m

T’ resistencia a la tensión en lbf/in.

R gramaje (seco al aire) en g/m²

R’ peso por unidad de área (seco al aire) en lb/1000 pies²

7.3 Para calcular el porcentaje de elasticidad, divida el promedio de

elongación a la ruptura entre la separación inicial de las mordazas y multiplique por 100.

7.4 Multiplique el promedio del valor del integrador o planímetro por

el factor apropiado para el equipo y condiciones usadas para ob-tener el área bajo la curva de carga-elongación en unidades de energía, de preferencia joules o en pulgadas-libras fuerza (Véase nota 6). Calcule la absorción de energía a la tensión, de acuerdo con una de las siguientes fórmulas: (para la prueba de las cons-tantes vea el Apéndice Normativo A.4).

TEA = 1 x 10

6 A/LW o 9,807 x 10

4 A’/LW o 175,1 a/lw

tea = 12 a/lw

Donde: TEA absorción de energía a la tensión en J/m²

L separación inicial de las mordazas en mm

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W ancho del espécimen en mm

A área bajo la curva carga-elongación en J

A’ área bajo la curva carga-elongación en kgf•cm

tea absorción de energía a la tensión en pie•lbf/pie²

a área bajo la curva carga-elongación en lbf•pulg.

l separación inicial de las mordazas en pulg.

w ancho del espécimen en pulg.

Para convertir la absorción de energía a la tensión de pie•lbf/pie²

a J/m², multiplique por 14,60. NOTA 8: El “área bajo la curva carga-elongación” es el área entre la curva

y el eje de la elongación. 7.5 Divida la curva elástica entre el ancho del espécimen para obtener

la rigidez a la tensión. Si la curva se midió en libras y pulgadas, se puede convertir a kN/m, multiplicando por 0,1751.

7.6 Determine los intervalos correspondientes o las desviaciones es-

tándar de los valores obtenidos. NOTA 9: Se encuentran disponibles sistemas de “hardware/software” que

pueden realizar todos los cálculos necesarios en las unidades deseadas.

7.7 Este procedimiento permite realizar simultáneamente en el mismo

espécimen de prueba las cuatro pruebas descritas: resistencia a la tensión en seco, elongación, absorción de energía a la tensión y rigidez a la tensión. La resistencia a la tensión en húmedo requie-re de otro espécimen.

7.8 En el sistema métrico modernizado o Sistema Internacional (SI),

las unidades de fuerza y energía son newton (N) y joule (J), res-pectivamente. Los factores de conversión para convertir las uni-dades acostumbradas a las unidades SI, son los siguientes:

Fuerza: 1 lbf = 4,448 N 1 kgf = 9,807 N

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Energía: 1 N•m = 1,000 J 1 pie•lbf = 1,356 J 1 m•kgf = 9,807 J Resistencia a la tensión: 1 lbf/pulg = 0,175 kN/m 1 kgf/15 mm = 0,654 kN/m Índice de tensión: El largo de ruptura en metros es igual a

102 veces el índice de tensión en newton metros por gramo.

Absorción de energía a la tensión: 1 pie•lb/pie² = 14,60 J/m² Rigidez a la tensión: lbf/pulg = 0,175 kN/m 8 INFORME 8.1 Reporte para cada unidad de prueba y en cada dirección del papel

con tres cifras significativas: 8.1.1 El promedio de resistencia a la tensión y el intervalo o la desvia-

ción estándar en kN/m y si lo desea en lbf/in o en kgf/15 mm. 8.1.2 El promedio de elongación y el intervalo o la desviación estándar

como porcentaje. 8.1.3 El promedio de resistencia a la tensión en húmedo en kN/m y si lo

desea en lbf/in o en kgf/15 mm. 8.1.4 Reporte si se aplicó el procedimiento de inmersión y el tiempo re-

querido para la saturación; o si se aplicó el procedimiento para papeles de difícil manejo al estar húmedos.

8.1.5 Si lo desea, reporte la resistencia a la tensión en húmedo en cada

dirección como porcentaje de la resistencia a la tensión en seco. 8.1.6 El promedio de absorción de energía a la tensión y el intervalo o la

desviación estándar en J/m² y si lo desea en pie•lbf/pie².

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8.1.7 El promedio de la rigidez a la tensión y el intervalo o la desviación estándar en kN/m y si lo desea en lbf/pulg.

8.2 Reporte en cada caso el número de pruebas rechazadas y la razón

para el rechazo. 8.3 Reporte cualquier desviación del procedimiento de prueba, como:

cuando se tiene que usar un espécimen corto, una configuración de sujeción alternativa, el ancho del espécimen diferente, o cuan-do se varió la velocidad (Véase 6.5).

9 PRECISIÓN Los siguientes datos de precisión, fueron tomados del método de prueba TAPPI T 494 om-06 (véase 13.1) 9.1 Con base en los estudios (3) realizados de acuerdo con el método

de prueba TAPPI T 1200 “Evaluación de los métodos de prueba entre laboratorios” se espera que dos resultados, cada uno repre-senta un promedio de 10 determinaciones de la misma o de dife-rentes muestras, se espera que estén de acuerdo con las cantida-des que se presentan en la tabla 1. El estudio entre laboratorios incluye 20 laboratorios y 22 muestras. Las muestras van de una resistencia a la tensión de 2 a 12 kN/m y una elongación de 1 a 9 % y energía absorbida a la tensión TEA de 30 a 450 J/m2.

TABLA 1. Límites de probabilidad 95 % Resistencia a

la tensión* Porcentaje de

elongación* (%) TEA* %

Repetibilidad (mismos muestra, operador y aparato)

5

9

10 - 16

Reproducibilidad (misma muestra, diferentes labora-torios)

10

25

22 - 36

*Porcentaje del promedio de los dos resultados

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9.2 En cada caso el coeficiente de variación de un resultado (promedio de 10 determinaciones) se espera que sea de alrededor de 0.36 veces el valor mostrado en la tabla.

9.3 La repetibilidad de las medidas de rigidez a la tensión, basadas en

resultados de pruebas en un solo laboratorio, se estiman ser de 7 % - 8 %.

APÉNDICE NORMATIVO A

AJUSTE, MANTENIMIENTO, CALIBRACIÓN DEL APARATO Y MODIFICACIONES AL PROCEDIMIENTO

A.1 Ajuste, Mantenimiento y calibración del aparato A.1.1 Revise con regularidad el aparato para ver que esté limpio y que

no tenga fallas como desgaste, desalineación, partes flojas o al-gún daño. Limpie el aparato y corrija cualquier falla.

A.1.2 Nivele el aparato con precisión en sus dos principales direcciones.

Alinee las mordazas para que sujeten el espécimen en el plano de la aplicación de la carga durante toda la prueba.

A.1.3 Coloque las mordazas de manera que la separación sea la que se

especifica en 6.4. Verifique la distancia midiéndola en el centro de las impresiones de la línea de sujeción producidas en tiras de hoja metálica delgada después de sujetarla entre las mordazas.

A.1.4 Determínese la presión adecuada de sujeción, de manera que no

haya deslizamiento ni daño al espécimen. NOTA 10: Los papeles preparados con pastas muy hidratadas o refinadas,

como el papel para planos o el glassine, presentan los problemas más difíciles de sujeción. En esos casos se recomienda que la pre-sión de sujeción se ajuste por medio de una prueba con papel al-banene resistente. La presión de sujeción se ajusta para obtener resultados satisfactorios con esta amplia variedad de papeles de resistencias y pesos intermedios. El empleo de una presión exce-siva se muestra por roturas rectas que se presentan inmediata-

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mente al lado de la zona de sujeción; mientras que el uso de una presión demasiado pequeña muestra una discontinuidad abrupta en la curva carga-elongación, o por falla del espécimen fuera de la zona de la mordaza, o bien, después de la prueba, una impresión de la línea de sujeción más ancha de lo normal.

A.2 Calibración del aparato de pruebas A.2.1 Después de nivelar el aparato con exactitud, calibre el mecanismo

medidor de la carga con pesas patrón por el método de pesos muertos, es decir, obtenga lecturas más o menos en 10 puntos uniformemente espaciados de la escala, aplicando pesos conoci-dos a la mordaza que acciona el mecanismo indicador o registra-dor, con incrementos crecientes y después decrecientes. Anote las lecturas de la escala cuando las pesas y el mecanismo lleguen suavemente a la posición de equilibrio. Si las lecturas difieren de las cargas aplicadas en más del 0,5 %, trace una curva de correc-ción.

NOTA 11: Este procedimiento de calibración sólo es aplicable a instrumentos

medidores de tensión verticales. Para los instrumentos horizonta-les siga los procedimientos recomendados por el fabricante.

A.2.2 Calibre el mecanismo medidor del alargamiento con un vernier

interior o con otros medios adecuados, en el intervalo total de cargas de interés. Lea la escala de alargamiento en diversos pun-tos uniformemente espaciados en el intervalo de, aproximada-mente, 1 % a 20 % de alargamiento. Si las indicaciones tienen error de más de 0,1 %, trace una curva de corrección.

A.3 Modificaciones al procedimiento y sus efectos A.3.1 Especímenes de prueba A.3.1.1 Si se tienen que usar especímenes de menores dimensiones (por

ejemplo, debido al tamaño de las hojas de prueba), use de prefe-rencia 25 mm ó 15 mm de ancho, y de longitud lo suficiente para poder sujetarlas en las mordazas a 100 mm ± 5 mm ó 50 mm ± 2 mm de distancia.

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A.3.1.2 Los especímenes de menor longitud dan resultados mayores y es difícil medir con exactitud la elongación. Para los papeles con mala formación, la diferencia entre una longitud de prueba de 100 mm y la longitud estándar de 180 mm puede ser del 10 % mayor en resistencia a la tensión y TEA.

NOTA 12: Se sabe que la carga de ruptura a la tensión, y en consecuencia la

deformación a la ruptura y la TEA disminuyen al aumentar la lon-gitud del espécimen de prueba. Esta disminución se debe a que los especímenes fallan en su parte más débil y cuando aumenta la longitud del espécimen, también aumenta la probabilidad de que en él se encuentre una parte más débil.

A.3.1.3 El ancho del espécimen se usa en los cálculos de la resistencia a la

tensión, la TEA y la rigidez a la tensión. Se ha encontrado que se obtienen resultados más bajos con los especímenes menores de 12 mm de ancho. Para los especímenes que tienen el ancho ma-yor de 12 mm, los resultados de la prueba por unidad de ancho no se afectan significativamente por el ancho del espécimen.

10 VIGENCIA La presente norma mexicana, entrará en vigor 60 días naturales después de la publicación de su declaratoria de vigencia en el Diario Oficial de la Federa-ción. 11 BIBLIOGRAFÍA 11.1 TAPPI T 494 om-06 Propiedades de ruptura por tensión de papel y

cartoncillo (usando un aparato de velocidad de elongación cons-tante). [Tensile properties of paper and paperboard (using con-stant rate of elongation apparatus)]. TAPPI Test Methods 2008-2009.

11.2 Método de prueba TAPPI T 400 sp.06 Muestreo y aceptación de

un lote sencillo de papel, cartoncillo, cartón de fibra o productos relacionados. (Sampling and Accepting a Single Lot of Paper, Pa-perboard, Fiberboard, or Related Product). TAPPI Test Methods 2008-2009

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11.3 Método de prueba TAPPI T 402 sp-03 Acondicionamiento normali-

zado y atmósferas de prueba para papel, cartón, hojas de pulpa de laboratorio y productos relacionados. (Standard Conditioning and Testing Atmospheres for Paper, Board, Pulp Handsheets, and Related Products). TAPPI Test Methods 2008-2009.

11.4 International Standard ISO 1924-2-2008 Determinación de

propiedades de tensión. Método de velocidad de elongación cons-tante (20 mm/min) “Determination of tensile properties – Part 2: Constant rate of elongation method (20 mm/min)

12 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES Esta norma mexicana no coincide con la norma internacional ISO 1924-2:2008 Paper and board - Determination of tensile properties - Part 2: Constant rate of elongation method (20 mm/min). No es posible concordar con el concepto in-ternacional por razones técnicas y de infraestructura, como el uso de aparatos diferentes a los establecidos en la norma internacional, con el objeto de res-ponder a la infraestructura mexicana, aparatos de los que depende el procedi-miento.

México, D.F., a 6 de noviembre de 2013

EL DIRECTOR GENERAL DE NORMAS LIC. ALBERTO ULISES ESTEBAN MARINA

MGAMM/EMZ/RRM