Технология производства бумаги и картона. Методические указания к лабораторным работам

При определении толщины бумаги и картона более 0,05 мм нарезают 20 образцов форматом 100x100 мм. Измерения проводят отступая 20 мм от кромки листа. И в данном случае толщину рассчитывают по среднеарифметическому показателю всех проведенных измерений с точностью до 0,005 мм. Для испытаний используют толщиномеры различных конструкций (рис. 3.6) у которых нагрузочное устройство должно обеспечивать давление 1 кп/см2±0,1

кгс/см2. С установкой шкалы Рис. 3.6. Толщиномер прибора на нуль испытуемый

образец закладывается между головками сеточной стороной кверху. Затем, легко опустив подвижную головку на пробу, можно по шкале отсчитать толщину.

Контрольные вопросы

1.Дайте обзор общих условий проведения испытаний и объясните их значение.

2.Что следует понимать под акклиматизацией бумаги?

3.Что следует понимать под массой 1 м2, толщиной, объёмной массой и удельным объёмом?

4.Пользуясь инструкцией по эксплуатации толщиномеров, ознакомьтесь с принципом работы этих приборов и сделайте соответствующие эскизы?

5.В соответствии с правилами измерьте толщину образцов бумаги и картона. Определите массу 1м2, рассчитайте объёмную массу

иудельный объём каждого из них. Составьте таблицу данных и сделайте соответствующие заключения о характере изделия.

21

Лабораторная работа 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БУМАГИ И КАРТОНА

Цель работы: Определение показателей механической прочности бумаги.

Оборудование и материалы: образцы бумаги, прибор для испытания прочности, эксикатор, аналитические весы.

4.1.Общие сведения

Назначение этого и других видов испытаний состоит в определении показателей механической прочности бумаги. В этой связи выше уже указывалось, что прочность бумаги зависит от характера полуфабрикатов, количества межволоконных связей, размера и ориентации волокон, а также от прочностных свойств и степени свойлачиваемости этих волокон.

Некоторые виды бумаг в соответствии с их целевым назначением должны по условиям последующей переработки обладать большим сопротивлением растяжению. По данным испытаний на разрыв можно получить информацию о разрывном усилии, разрывной нагрузке, относительном удлинении при разрыве, разрывной длине, пределе прочности при растяжении и работе, затрачиваемой на растяжение.

Разрывное усилие (FR, кп), представляет собой максимальную нагрузку, испытываемую образцом при осевом растяжении. Разрывная масса (mR, кг), представляющая собой массу бумажной полоски, закрепленной в зажимах прибора для испытания на растяжение, соответствует разрывному усилию. Разрывная длина (lR) является показателем сопротивления разрыву, при котором бумажная полоска любой длины, но равномерной ширины и толщины разрывается под нагрузкой собственной массы в точке зажима. Разрывную длину

22

обычно определяют по двум приведенным ниже формулам на основе данные разрывной массы с учетом разрывного усилия.

где lр - свободная длина испытываемой полоски между зажимами; тА

— масса бумаги; тР - масса испытываемой полоски между зажимами; b - ширина испытуемой полоски.

С помощью коэффициента 106 происходит согласование единиц массы.

Растяжение при разрыве. Это растяжение представляет собой удлинение испытываемой полоски в момент разрыва при растягивающем усилии. У прибора для определения прочности этот показатель отсчитывают на правой половине шкалы, как относительное удлинение, выражаемое в процентах, с привязкой к расстоянию между зажимами, которое составляет 180 мм. На левой половине шкалы прибора отсчет осуществляется в абсолютных значениях, выраженных в

определяемое только у специальных видов бумаги и картона, представляет собой частное от разрывного усилия FR и исходных значений поперечного сечения пробного образца:

где s — сечение образца, мм.

Работа при разрыве ER, кп/см. Эта работа представляет собой усилие, затрачиваемое с момента приложения нагрузки до момента разрыва полоски бумаги определенной длины и ширины. Она может быть представлена на плоскости в виде линии, отображающей усилие

ограниченной абсциссой. Так как бумаги одного сорта характеризуются одинаковыми кривыми при растяжении, то для

удлинение полоски с момента приложения нагрузки до ее максимальных значений (рис. 4.1).

23

путем для различных сортов бумаги, позволяет определить приближенно предел прочности при растяжении на основе данных о разрывном усилии и удлинении.

4.2.Порядок проведения работы

Из отобранных проб заготавливается десять образцов для испытания. С помощью стандартного приспособления из каждой пробы в продольном и поперечном направлениях нарезают не менее одной полоски шириной 15±0,1

Длительность испытания, т. е. время, истекшее с момента приложения нагрузки до разрыва образца, составляет 20±5 с. Результаты испытаний не учитываются при разрыве полосок непосредственно у зажимных клемм. В этом случае испытуемые образцы необходимо заменить другими.

Испытания проводятся на разрывных машинах с электроприводом (рис. 4.2), работающих по принципу маятниковых весов. У систем современной конструкции скорость отхода нижней клеммы регулируется, т. е. устанавливается заданная длительность испытания (например, 50-500мм/ мин). Эти приборы обеспечивают четыре вида отсчета: разрывное усилие указывается по двум

24

значительно уменьшается.

При отсутствии возможности проведения испытаний в помещении с кондиционированным воздухом используют коэффициенты Даллена. С их помощью можно скорректировать полученные в процессе испытаний показатели разрывной длины и растяжения при отклонении влажности от стандартных условий (65%), как показано в табл. 4.1.

25

Контрольные вопросы

1.Объясните значение понятий разрывное усилие, разрывная масса, удлинение при разрыве, разрывная длина, сопротивление разрыву при растяжении и работа, затрачиваемая на разрыв при растяжении.

2.Опишите на основе инструкции по эксплуатации конструкцию используемого прибора для испытания прочности бумаги на разрыв. Сделайте эскиз прибора.

3.Определите сопротивление разрыву при растяжении в

продольном и поперечном направлениях бумаги толщиной 0,115мм, масса 1м2 которой равна 120 г/м2 продольное разрывное усилие равно

7,1 кп, поперечное разрывное усилие равно 2,75 кп. И картона соответственно толщиной 0,315мм, масса 1м2 которого равна 250 г/м2 продольное разрывное усилие равно 15,5 кп, поперечное разрывное усилие равно 9,75 кп.

26

Лабораторная работа 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БУМАГИ НА ИЗЛОМ

Цель работы: Исследование сопротивление бумаги и картона излому, сминанию и изгибу.

Оборудование и материалы: стопка бумаги (картона), ножницы, фальцер.

5.1. Общие сведения

Сопротивление бумаги и картона излому, сминанию и изгибу, также как сопротивление разрыву и продавливанию, относится к важным показателям механической прочности. Бумага и картон в процессе переработки, особенно на упаковочных машинах, а также при употреблении, подвергаются большим усилиям излома и изгиба. На сопротивление излому значительное влияние оказывают межволоконные силы связи, длина и модуль упругости волокон. Цель испытания состоит в том, чтобы на основе данных о способности бумаги и картона к сопротивлению при изломе сделать необходимые заключения о длине волокон и их пластичности.

Сопротивление бумаги излому характеризуется числом двойных перегибов (на 180°), выдерживаемых полоской бумаги при натяжении в 1 кг до обрыва.

Определение числа двойных перегибов производится на фальцере (рис. 5.1), устроенном следующим образом. Приводной электродвигатель посредством круглого ремня приводит во вращение приводной вал в центре прибора. На верхний конец вала насажен кривошип, передвигающий при помощи двух шатунов ножи в фальцерных головках. Перегибочные ножи приводятся в движение на 10 мм в одну и другую сторону от среднего положения. Ход ножа взад и вперёд учитывается счётчиком. Левый счётчик предназначен для задней, а правый для передней рабочей головки. Образец бумаги шириной 15 мм и длиной 100 мм (по приложенному шаблону) закрепляют в двух зажимах.

27

указывающим число двойных перегибов. После испытания следует записать среднеарифметическую величину числа двойных перегибов в продольном и поперечном направлениях и по каждому направлению в отдельности, относительное отклонение отдельных величин от среднеарифметических значений и тип используемого фальцера.

Отклонение от заданных условий испытания, особенно при колебаниях в относительной влажности окружающего воздуха, оказывает значительно большее влияние на результаты испытаний этого вида, чем при определении сопротивления продавливанию и разрыву. Установлено, что с увеличением относительной влажности окружающего воздуха возрастает число двойных перегибов. Так, при испытании бумаг одного и того же сорта в условиях 50 и 80 % относительной влажности число двойных перегибов возрастает с 75 до 130. Это свидетельствует о необходимости точного соблюдения условий кондиционирования при проведении испытаний на

характеризуется большим числом двойных перегибов, чем поперечное. Это же относится и к бумаге с высокими показателями разрывной длины. Определение числа двойных перегибов характеризуется высоким разбросом данных по результатам испытаний. Это происходит из-за чрезвычайно небольшого размера плоскости испытания, которая в отличие от того, что наблюдается при других видах испытания, составляет всего 0,12 см2. Естественно также, что результаты при этом виде испытания зависят от однородности структуры бумаги больше, чем, например, при определении

29

сопротивления разрыву и продавливанию. В связи с этим при чрезмерно большом разбросе, особенно средних значений, необходимо добиваться стабильных результатов.

Масса 1 м2 бумаги или картона также влияет на показатель прочности при изломе. С увеличением этого показателя до определенного максимума сопротивление излому возрастает, после чего начинает падать. Этот максимум зависит от типа бумаги, ее композиции и степени помола массы.

Длительность испытания, которая может составить 100-120 двойных перегибов в минуту, не оказывает существенного влияния на результаты измерения. Так как в соответствующих стандартах на качество упор делается почти исключительно на сопротивление излому, то в рамках настоящего раздела указывается только такой показатель, как длительное сопротивление изгибу. Для этой цели зажим с укрепленной полоской, поворачиваясь на 90°, подвергает последнюю двустороннему изгибу, пока она не разорвется. После этого устанавливается показатель постоянного сопротивления изгибу.

5.2.Порядок проведения работы

1.Проверяют нулевое положение счётчиков 1 и 2. Натяжные втулки 3, 4, 5, 6 притягиванием вверх кнопок 7, 8, 9, 10 приводят в начальное для испытаний положение.

2.Зажимают испытуемые полоски бумаги в зажимы 11, 12, 13 и

14.Вытягиванием пружинных втулок дают натяжение 1000 грамм на закреплённые полоски бумаги. Рычаги 15, 16, находящиеся под втулками зажимов, перемещают наружу.

3.Включают электродвигатель наклонением ручки 18 влево. После разрушения образцов делают отсчёт числа двойных перегибов по счётчикам и записывают эти показания.

4.Счётчики затем снова устанавливают на нуль, натяжные втулки приводят в начальное положение притягиванием кнопок, открывают зажимы и устраняют разорванные части полосок бумаги.

Контрольные вопросы

1.Что следует понимать под сопротивлением излому?

2.Опишите используемый вами прибор для определения сопротивлению излому и изгибу.

30