2.4.2 Сопротивление сжатию короткого образца

Образцом для испытания должна быть полоска шириной 15±0,1 мм и длиной не менее 70 мм. В соответствии со стандартом образцы надо прокондиционировать при 23 ºС и относительной влажности 50 % , поскольку сила сжатия очень чувствительна к изменениям содержания влажности образцов. Соответственно, с образцами надо обращаться осторожно, нельзя касаться руками места испытания на сжатие. Сопротивление сжатию короткого образца проводится на приборе Compression Strength Tester. Данный прибор представлен на рисунке 2.9.

30 мм 30 мм 0,7 мм 15 мм

1 – манометр; 2 – принтер; 3 – дисплей; 4 – панель; 5 – фиксированная клемма; 6 – сжимаемая клемма

Рисунок 2.9 – Прибор для испытания на сопротивление сжатию короткого образца Compression Strength Tester

Образец известной ширины помещается между двумя зажимами со свободной длиной сжатия 0,7 мм. Образец ставится на торец среза по длине. При начале испытания зажимы закрываются, а подвижный зажим толкается по направлению к фиксированному зажиму, пока не произойдет разрушение волокон. При приближении зажимов друг к другу длина образца сокращается, а нагрузка в полоске возрастает. Зажимы открываются и автоматически возвращаются в исходное положение. Усилие, при котором волокна разрушаются, фиксируется инструментом. Сила разрушения при сжатии определяется как наибольшая сила сжатия на единицу ширины, которую может выдержать образец. Прибор выдает результаты в кН/м.

2.4.3 Пресс для испытания на сжатие образцов

Пресс испытательный Lorentzen and Wettre Tester SE248, представленный на рисунке 2.10, предназначен для измерения силы при проведении механических испытаний картона и его компонентов, бумаги и изделий из бумаги и картона для определения их прочности при сжатии.

Пресс испытательный представляет собой измерительную установку, содержащую силоизмеритель и обеспечивающую измерение силы при деформировании (сжатии) образцов с постоянной заданной скоростью. Конструктивно пресс состоит из двух блоков соединенных вертикальными колоннами. В нижней части расположены система электропитания, электронный блок управления и минипринтер. В верхнем блоке расположены двигатель и механизмы привода подвижной плиты, которая может перемещаться вдоль направляющих колонн. Механизм привода снабжен оптическим преобразователем, регистрирующим вращение ротора электродвигателя, которое определяет перемещение и скорость перемещения нажимной плиты. Количество электрических импульсов от оптического преобразователя, передаваемых в электронный блок управления, пропорционально перемещению, а количество импульсов в единицу времени – скорости. Испытываемый образец устанавливается между подвижной и неподвижной плитами, после чего перемещение нажимной плиты вниз воздействует на образец вплоть до его разрушения. Сбоку к верхнему блоку шарнирно прикреплена консоль с панелью управления и дисплеем.

1 – верхняя подвижная плита; 2 – нижняя пластина; 3 – экстренный останов; 4 – панель управления; 5 –встроенный принтер

Рисунок 2.10 – Пресс испытательный Lorentzen and Wettre Tester SE248

Электронный блок управляет всеми измерительными операциями. Он запоминает сигнал датчика и количество импульсов оптического преобразователя, обрабатывает их, и измеренные значения разрушающего усилия и перемещения нажимной плиты отображаются на дисплее. Затем данные могут быть распечатаны на бумажной ленте. При наличии соответствующих принадлежностей прибор обеспечивает проведение следующих испытаний: RCT –сопротивление сжатию кольца, CCT – сопротивление торцевому сжатию, CMT – сопротивление плоскостному сжатию.

2.4.3.1 Сопротивление сжатию кольца

Сущность метода заключается в определении разрушающего усилия при осевом сжатии установленной на ребро и свернутой в кольцо полоски картона (бумаги).

Образцы вырезают в виде полосок длиной 150 мм, шириной 15 мм. Испытуемые образцы не должны иметь складок, морщин и механических повреждений, которые влияют на результаты испытания. На штифт держателя прибора насаживают диск, диаметр которого подбирается по толщине образца, соблюдая следующее условие:

d = D – (3 – 3,5) S, (2.2)

где d – диаметр диска, мм;

S – толщина испытуемого образца, мм.

Далее испытуемый образец полностью вводят в кольцевую канавку, затем увеличивают нагрузку на образец до его разрушения, после чего снимают показания прибора [25].

2.4.3.2 Сопротивление плоскостному сжатию

При определении сопротивления плоскостному сжатию (СМТ) применяются образцы шириной (12,70,1) мм или (15,00,1) мм и длиной 150–160 мм.

Для проведения испытаний применяются:

1) лабораторная машина для гофрирования образцов, состоящая из двух нагреваемых и вращающихся зубчатых дисков, находящихся в зацеплении;

2) зубчатая рейка и гребенка, предназначенные для приклеивания липкой ленты к гофрированному образцу;

3) зубчатая рейка должна иметь 9 зубьев высотой (4,750,05) мм и шагом между ними (8,500,05) мм и 10 впадин. Ширина рейки не менее 19 мм.

Гребенка должна иметь 10 зубьев. Форма зубьев и шаг между ними должны соответствовать размерам зубьев рейки. Высота зубьев гребенки (2,40,1) мм.

Полоски бумаги гофрируют на лабораторной гофрировальной машине при температуре (1775) ^оС.

Для этого гофрированный образец укладывают на зубчатую рейку и гребенкой прижимают так, чтобы зубья входили во впадины зубчатой рейки. Затем вершины гофров закрепляют липкой лентой длиной около130 мм. Гребенку осторожно выводят в сторону и извлекают образец из рейки за концы ленты.

Образец для испытаний должен иметь 10 гофров и 11 линий склейки липкой лентой.

Образец картона помещают в центр нижней плиты пресса на шлифовальную шкурку, положенную абразивом вверх. Приведя в движение одну из плит, нагружают образец до разрушения, затем снимают показания прибора.

Учитывают результаты испытаний образцов, гофрированный слой которых раздавлен так, что профиль гофров остается симметричным, как показано на рисунке 2.11. Образцы, которые раздавлены так, как показано на рисунке 2.12, должны быть заменены другими, вырезанными из тех же листов, из которых вырезались образцы для испытания [25].

Рисунок 2.11 – Симетричный профиль гофров	Рисунок 2.12 – Ассиметричный профиль гофров

2.4.3.3 Сопротивление торцевому сжатию

Испытуемые образцы гофрированного картона нарезают таким образом, чтобы ширина образцов (25,0±0,5мм) совпадала с направлением гофров. Длина образца – (100,0±0,5) мм. При разведенном положении прессовых плит образец ставят длинной стороной на торец между поддерживающими брусками в середину нижней плиты прибора. Нагружают образец до его разрушения и фиксируют показания прибора [25].

5. Определение межволоконных сил связи

Одним из наиболее важных для прочности бумаги результатов процесса размола целлюлозного полуфабриката, является подготовка поверхности волокон для развития межволоконных сил связи при изготовлении бумаги. Прочность бумаги на разрыв и продавливание в основном обусловлена межволоконными силами связи. Кроме того, многие физические свойства бумаги, такие как объёмный вес, непрозрачность, воздухопроницаемость, впитывающая способность и др. также обусловливаются силами связи волокон в листе [26].

Считается, что величина межволоконных сил связи определяется площадью контакта между волокнами и концентрации связей на ней, или удельной силой связи на единицу поверхности.

Для определения сил связи по методу С.Н. Иванова применяются образцы, вырезанные из двойных отливок, изготовленных следующим образом. Отливаются, прессуются, снимаются с сетки листоотливного аппарата и выкладываются на ровную поверхность две отливки. На одной из них на определенном расстоянии располагаются нитки, которые помещают на отливку во влажном виде, рисунок 2.13.

После этого вторая отливка накладывается на первую, и полученная двойная отливка помещается в сушильную камеру листоотливного аппарата. Масса каждого слоя должна составлять не менее 100 г/м².

	Рисунок 2.14 – Образцы для испытаний на силы связи
Рисунок 2.13 – Расположение ниток на отливке для определения межволоконных сил связи	Рисунок 2.15 – Проведение испытания на силы связи

Из двойных отливок изготавливают образцы размером 5015 мм, рисунок 2.14. Для проведения испытаний из образцов с помощью препарировальной иглы удаляются нитки. После этого образцы кондиционируют. Перед испытанием каждый образец нумеруют, измеряют толщину и массу, затем расслаивают, закрепляя середину образцов при помощи пинцета шириной с мм. Ширину участка образца, соединяющего два слоя, измеряют при помощи лупы с линейкой, рисунок 2.15.

Каждый из 10 приготовленных образцов испытывают на растяжение на разрывной машине (ТС 101–0,5), регистрируя усилие, требующееся для разделения образцов в плоскости слоёв.

Величину сил связи по Иванову (F_св), МПа, определяют по формуле:

, (2.3)

где Р_р – разрушающее усилие, Н;

b − ширина образца, мм;

c – ширина площадки контакта, мм.

Величину сил связи по Иванову определяют как среднее арифметическое результатов десяти измерений. Результат выражают в МПа и округляют до 0,01.