Применяется для определения сопротивления сжатию Нижняя плита пресса, под управлением двигателя, движется вверх с определенной скоростью, тем самым сжимая образец, находящийся между верхней и нижней плитой. После этого, будет определено значение сопротивления образца по время испытания.

Стандарты: TAPPI-804, JIS-Z0212, and GB/T4857.4.

Автоматический толщиномер - UL5-C2

Прибор для испытания прочности на изгиб - UGT6014

Прибор для испытания прочности на изгиб служит для определения сопротивления излому бумаги и картона.

Измеритель сопротивления отслаиванию - UGT6022

Прибор применяется для определения значения сопротивления отслаиванию картона под воздействием определенной нагрузки заданной ориентации.

5. Обработка и интерпретация результатов исследования

Сопротивление бумаги (картона) разрушению при механических воздействиях - очень важная эксплуатационная характеристика ее, определяющая прочность и долговечность печатных и других изделий.

Прочность на разрыв определяется при помощи динамометра как предельная нагрузка, вызывающая разрыв бумаги (картона). Основная часть динамометра это массивный неравноплечий рычаг, поворачивающийся в вертикальной плоскости. Подвешенная к короткому плечу рычага полоска картона оттягивается при испытании вниз. Рычаг при этом отклоняется от вертикали, благодаря чему возникает сила, противодействующая тяге. Сила эта непрерывно увеличивается по мере отклонения рычага, и, когда она превышает прочность картона, испытуемый образец разрывается. Прибор калиброван так, что угол отклонения указывает на прочность в килограммах. На динамометре можно одновременно измерить и деформацию растяжения картона перед разрывом.

Для исследования были взяты 4 образца бумаги с разной плотностью. Использованные типы картона представлены в таблице 1.

Первый образец это более плотная бумага хорошего качества, она изготавливалась с использованием наилучших компонентов, также она была подвержена дополнительному прохождению через каландр для получения текстуры и в то же время улучшение связи волокон.

Образцы под номерами 2,3 и 4 имеют повышенную белизну, что обозначает, что в состав данной бумажной массы входит качественная целлюлоза и специальные добавки.

Для проведения измерений из данных типов картона были отрезаны несколько образцов с размеров 50 х 150мм. Половина образцов были подвержены определенному количеству изгибов - 150 раз. После многочисленных изгибов и акклиматизации, были проведены замеры на прочность и растяжение. Результаты замеров представлены в таблице 2.

Таблица 2

По результатам данной таблицы можно построить несколько диаграмм.

Диаграмма 1 - Вариация прочности на разрыв в зависимости от направления волокон.

Диаграмма 2 - Вариация разрывной длины в зависимости он направления волокон.

На диаграммах 1 и 2 видна разница между прочностью бумаги в продольном и поперечном направлении волокон. Можно заметить, что некоторые виды картона имеют лучшую прочность на разрыв в поперечном направлении волокон, а некоторые имеют туже прочность в обоих случаях.

После чего образцы были подвержены определенному числу изгибам, они были проверены вновь на прочность волокон. Результаты представлены в следующей таблице.

Таблица 3. Результаты исследований

Ниже представлены диаграммы, построенные по данным таблицы 2 и 3. В следующих диаграммах очень четко видно как влияют многочисленные изгибы на прочность бумаги.

Диаграмма 3 - Вариация прочности на разрыв в случае продольного направления волокон

Диаграмма 4 - Вариация прочности на разрыв в случае поперечного направления волокон.

Диаграмма 5 - Вариация разрывной длины в случае продольного направления волокон

Диаграмма 6 - Вариация разрывной длины в случае поперечного направления волокон.

После изучения диаграмм 3-6 замечено, что бумага изготовлена из разных компонентов, так как многочисленные изгибы и перегибы поразному влияют на прочности бумажного листа. Видно, что некоторые образцы более устойчивы к многочисленным изгибам, независимо от направления волокон, а именно образцы под номером 3,4. Это типы картона можно использовать без проблем в производстве.

Остальные образцы менее устойчивы. Нельзя определить самый неустойчивый образец, так как некоторые устойчивы в продольном направлении, а другие в поперечном и наоборот. Во время работы с таким типом картона могут появиться некоторые проблемы.

Самым прочным остался 4-ый образец, 3-ий тоже имеет хорошие данные. Эти два типа картона, при изготовлении, были подвержены дополнительным прохождением через каландр, таким образом волокна лучше скрепляются между собой придавая картону лучшую прочность.

Самым неустойчивым остается образец под номером 2, этот картон более хрупкий и волокна в нем распределены неравномерно.

Вывод

Принцип изготовления картона гениально прост: бумажная масса, состоящая из древесной и чистой целлюлозы, небольшого количества добавой и 90% воды, осаждается тонким ровным слоем на сетке - вот и все. Однако какое разнообразие продуктов! За счет чего? Только за счет природы составляющих и их соотношений.

При производстве картона надо четко соблюдать его состав, так как при несоблюдении пропорции компонентов картон теряет свои свойства, а особенно одно из главных свойств - прочность. Например при производстве бумаги из древесной целлюлозы не будут соблюдены пропорции лигнина, то картон получается малопрочным и хрупким, так как лигнин являестя вредным, побочным компонентом волокна, содержащие данный компонент плохо переплетаются. По этому, для производства высококачественного картона надо использовать не содержащие лигнина волокнистые материалы.

При изготовлении целлюлозы из древесины путем химической обработки, а именно сульфитным способом, удаляют лигнин. При такой обработке одновременно с растворением лигнина происходит и деструктивный гидролиз целлюлозы, что приводит к снижению прочности волокна, а следовательно и бумаги. Для предотвращения чрезмерной деструкции надо уменьшать продолжительность варки и концентрацию кислоты.

Также в производстве картона используется и древесная масса. В отличие от целлюлозы, древесная масса состоит не из отделенных друг от друга в процессе варки волокон, а из коротких и толстых неправильной формы частиц и мелких пылевидных частиц. Поэтому, волокна древесной массы переплетаются плохо и не образуют прочного, плотного и гладкого картонного листа.

Новые возможности в области производства бумаги (картона) открывает применение синтетичных органических, а так же неорганических волокнистых материалов: нейлона, полиэфирных и полиакриловых волокон, стеклянных, кварцевых и т.д. Картон из такого материала обладает рядом замечательных свойств. Картон, сформированный обычным образом из синтетического волокна, непрочен и разрушается при самых слабых воздействиях, по этому, такой картон надо пропитывать растворами связующих веществ, которые при высыхании и горячем прессовании бумаги склеивают волокна, обеспечивая высокую прочность.

Картон (бумага) полученные из синтетических волокнистых материалов, устойчивы к влаге, нагреванию, загниванию, химическим реактивам, а самое главное очень эластичны и прочны.

Разнообразие сортов картона дает возможность выбрать именно тот сорт (вид, тип), который необходим в каждом конкретном случае. Однако для того, чтобы выбор был правильным, необходимо знать как основные и специальные параметры отдельных сортов картона с учетом их фирменных названий, так и те требования, которые предъявляют к картону способ и технология печати, а также послепечатные процессы и само издание в целом. Это не так просто, как кажется.

Фактически решение этой технологической проблемы включает в себя решение двух задач. Во-первых, выбирающий должен точно знать, что ему необходимо, и, задавая четкие вопросы, получить очено конкретные ответы от поставщика картона (бумаги). Во-вторых, если предстоит выполнение важного заказа, а практика работы с конкретным сортом картона отсутствует, то с новым и незнакомым сортом картона необходимо сделать небольшой эксперимент (исследование).