Жесткость при изгибе бумаги для гофрирования в случае развития пластических деформаций в сжатой зоне
Из таблицы 6 следует, что волокна ЦВВ, оставшиеся на сетке № 16 фракционатора, имеют повышенную жесткость при изгибе, по сравнению с волокнами, оставшимися на сетке фракционатора № 30, и с исходным полуфабрикатом. При анализе образцов НСПЦ также отмечаются низкие величины жесткости при изгибе более мелких фракций волокон.
Максимальная величина Sb для случая учета ползучести материала у образцов сульфатной ЦВВ наблюдается для волокон, оставшихся на сетке № 16 фракционатора, т.е. более длинных волокон, и составляет 8,4 %. У образцов, изготовленных из НСПЦ, максимальная величина Sb наблюдается из нефракционированной массы, что объясняется высоким содержание мелочи.
Из таблицы следует, что образцы НСПЦ, изготовленные из фракций волокон с сеток № 30 и № 100 фракционатора, имели сверхнизкую прочность волокна, и значения жесткости при изгибе в случае развития пластических деформаций нами не могли быть определены.
Таблица 6 Влияние фракционного состава по длине волокон на величину жесткости при изгибе полуфабрикатов, используемых при производстве бумаги для гофрирования
| Остаток на сите | Sbу, мН·м | Sb2, мН·м | С учётом слоя а | Данные с учетом пэсж | Sb, % |  % |  % | |||
 , мН·м |  , мкм |  , мН·м | пэсж,, МПа | x, мм | ||||||
| Сульфатная ЦВВ | ||||||||||
| нефр. масса | 3,32 | 3,10 | 1,02 | 64 | 2,49 | 12,2 | 13,3 | 6,6 | 47,3 | 25,0 |
| 16 | 3,47 | 3,18 | 0,87 | 83 | 3,06 | 23,6 | 4,9 | 8,4 | 50,7 | 11,9 |
| 30 | 3,29 | 3,09 | 1,14 | 58 | 2,71 | 21,0 | 5,5 | 6,1 | 44,9 | 19,8 |
| НСПЦ | ||||||||||
| нефр. масса | 1,86 | 1,11 | 1,00 | 40 | 1,52 | 12,5 | 8,5 | 40,3 | 46,7 | 9,7 |
| 30 | 1,79 | 1,51 | - | - | - | - | 6,0 | 15,6 | - | - |
| 100 | 1,49 | 1,27 | - | - | - | - | 5,4 | 14,8 | - | - |
Для образцов, изготовленных из фракций сульфатной ЦВВ, в случае развития пластических деформаций разница значений в жесткости при изгибе Sb и по толщине образца имеет такую же зависимость, как и в результате ползучести материала, и составляет порядка 70 %.
Величина Sb имеет максимальное значение у образцов ЦВВ с сетки № 16. Величина слоя а хорошо коррелирует с жесткостью при изгибе и имеет максимальную величину для образцов, изготовленных из фракций волокон, отобранных с сетки № 16. Эти образцы имели наибольшую среднюю длину волокна, толщину клеточной стенки.
В случае развития пластических деформаций в плоскости листа данная зависимость имеет противоположный характер. Образцы, изготовленные из более грубодисперсной массы сульфатной ЦВВ, имеют низкую величину Sb, по сравнению фракциями волокон с других номеров сит фракционатора. Расстояние х, на котором начинают появляться пластические деформации, увеличивается с ростом номера сетки фракционатора и имеет максимальное значение у нефракционной массы. Это можно объяснить полидисперсностью образцов.
Влияние размола в лабораторных условиях на фундаментальные свойства волокна и величину жесткости при изгибе. В таблице 7 представлены данные влияния степени помола полуфабрикатов на измеряемую величину жесткости при изгибе. Величина Sb при расчете величины Sb2, т.е. расчета с учетом ползучести материала, снижается в среднем на 17,5 % для НСПЦ и на 10,0 % для ЦВВ.
Из таблицы 7 следует, что жесткость при изгибе, рассчитанная с учетом пластических деформаций в слое а, имеет меньшую величину и снижает измеряемую жесткость при изгибе в зависимости от степени помола от 80 до 90 %.
Расчет жесткости при изгибе образцов полуфабрикатов в плоскости листа показал, что изменение величины Sb у образцов сульфатной ЦВВ при увеличении степени помола с 14 до 35 °ШР составляет от 21 до 27 %. При этом величина х изменяется от 8,5 до 4,5 мм. Так, для образцов НСПЦ величина Sb с увеличением степени помола изменяется с 15 до 5 %. Величина х остается практически неизменной и составляет 5 мм.
Таблица 7 Влияние степени помола полуфабрикатов на величину жесткости при изгибе полуфабрикатов, используемых при производстве бумаги для гофрирования
| Степень помола, ШР | Sbу, мН·м | Sb2, мН·м | С учётом слоя а | Данные с учетом пэсж | Sb, % |  % |  % | |||
 , мН·м |  , мкм |  , мН·м | пэсж, МПа | x, мм | ||||||
| Сульфатная ЦВВ | ||||||||||
| 14 | 1,10 | 0,99 | 0,19 | 68 | 0,86 | 12,2 | 8,5 | 10,0 | 82,8 | 21,8 |
| 18 | 0,95 | 0,85 | 0,08 | 71 | 0,69 | 21,6 | 6,9 | 10,5 | 91,5 | 27,4 |
| 24 | 0,76 | 0,68 | 0,06 | 65 | 0,56 | 23,0 | 5,5 | 10,1 | 91,6 | 26,3 |
| 35 | 0,72 | 0,65 | 0,09 | 54 | 0,55 | 31,9 | 4,5 | 9,7 | 87,9 | 23,6 |
| НСПЦ | ||||||||||
| 14 | 0,78 | 0,64 | 0,57 | 36 | 0,66 | 9,1 | 5,8 | 18,0 | 26,9 | 15,3 |
| 18 | 0,74 | 0,61 | 0,51 | 33 | 0,68 | 17,1 | 5,3 | 17,7 | 31,1 | 8,1 |
| 24 | 0,65 | 0,54 | 0,17 | 50 | 0,59 | 17,2 | 5,2 | 17,5 | 73,8 | 9,1 |
| 35 | 0,53 | 0,44 | 0,24 | 52 | 0,50 | 27,4 | 5,0 | 17,5 | 54,7 | 5,6 |
Как было показано выше, каждая фракция волокон по-разному влияет на жесткость бумаги при изгибе, и поэтому были проведены испытания образцов, имеющие различный фракционный состав.
Величины х и а у образцов сульфатной ЦВВ увеличиваются с ростом средней длины волокна и уменьшаются с увеличением толщины клеточной стенки, нулевого разрушающего напряжения и межволоконных сил связи. У образцов, изготовленных из НСПЦ, величина слоя а возрастает с увеличением нулевого разрушающего напряжения и межволоконных сил связи и уменьшается с ростом толщины и средней длины волокна. Величина х возрастает с ростом длины и толщины волокна и уменьшается с ростом сил связи и разрушающего напряжения.
Установлено, что пластическая составляющая для образцов, изготовленных из сульфатной ЦВВ, с увеличением степени помола остается неизменной, а у образцов НСПЦ линейно уменьшается. Наибольшие коэффициенты парной корреляции между фундаментальными характеристиками волокна и величинами жесткости при изгибе имеют такие показатели, как средняя длина, плотность и собственная прочность волокна.
3. Влияние некоторых из основных параметров производства бумаги
для гофрирования на величину зоны пластических деформаций,
возникающих в образце при испытании на изгиб
Влияние нагрузки при размоле на жесткостные характеристики полуфабрикатов для изготовления бумаги для гофрирования. На производстве картона были проведены отборы проб лиственной НСПЦ и хвойной сульфатной ЦВВ до и после размола на первой ступени.
Нагрузки на отдельных мельницах первой ступени размола ЦВВ и НСПЦ последовательно варьировали в диапазоне от 250 до 450 кВт·ч/т, при использующемся в технологическом интервале для ЦВВ 400 кВт·ч/т, а для НСПЦ – 300 кВт·ч/т.
В исследованном диапазоне изменения нагрузки при размоле наблюдается постепенное увеличение жесткости лабораторных образцов ЦВВ. При этом интересно отметить, что, как и для полуцеллюлозы, существенное повышение нагрузки при размоле практически не сказывается на морфологические характеристики волокон. Однако обнаружена тенденция к повышению фактора формы волокна и отмечены достаточно стабильные значения содержание мелочи и числа изломов на волокне (таблица 8).
Таблица 8 Влияние нагрузки при размоле полуфабрикатов на величину жесткости при изгибе
полуфабрикатов, используемых для производства бумаги для гофрирования
| Нагрузка мельнице, кВт·ч/т | Sbу, мН·м | Sb2, мН·м | С учётом слоя а | Данные с учетом пэсж | Sb, % |
jpg"> % |  % | |||
 , мН·м |  , мкм |  , мН·м | пэсж, МПа | x, мм | ||||||
| Сульфатная ЦВВ | ||||||||||
| до размола | 1,86 | 1,59 | 0,67 | 41 | 1,46 | 16,2 | 5,4 | 14,5 | 58,6 | 9,9 |
| 250 | 1,40 | 1,27 | 0,42 | 47 | 1,17 | 14,5 | 12,1 | 9,6 | 70,0 | 16,4 |
| 300 | 1,32 | 1,17 | 0,23 | 63 | 0,92 | 18,1 | 13,4 | 11,2 | 82,6 | 30,3 |
| 400 | 1,49 | 1,35 | 0,40 | 44 | 1,13 | 18,3 | 13,0 | 9,4 | 73,2 | 24,2 |
| 450 | 1,81 | 1,65 | 0,67 | 30 | 1,47 | 17,3 | 13,1 | 9,0 | 62,9 | 18,8 |
| НСПЦ | ||||||||||
| до размола | 1,55 | 1,37 | 0,46 | 41 | 0,86 | 11,7 | 6,8 | 11,6 | 69,5 | 19,0 |
| 250 | 1,68 | 1,57 | 1,22 | 14 | 1,50 | 15,3 | 7,5 | 6,6 | 27,4 | 10,7 |
| 300 | 1,20 | 1,08 | 0,58 | 41 | 1,08 | 16,1 | 7,1 | 10,0 | 53,2 | 12,9 |
| 400 | 1,05 | 0,97 | 0,30 | 72 | 0,84 | 14,1 | 7,0 | 7,4 | 71,4 | 8,1 |
| 450 | 1,07 | 1,00 | 0,72 | 33 | 0,93 | 8,8 | 7,3 | 7,0 | 32,7 | 13,1 |
Установлено, что постепенное увеличение нагрузки при размоле от 250
до 450 кВт·ч/т различным образом влияет на характеристики жесткости. Наблюдается постепенное снижение жесткости при изгибе.
Величина Sb изменяется с увеличением нагрузки на мельнице. Максимальная величина Sb наблюдается у неразмолотых волокнистых полуфабрикатов и составляет для образцов ЦВВ 14 %, а для образцов НСПЦ 11 %. Подобное изменение жесткостных характеристик обычно связывают с совокупным изменением длины волокна и степени их разработки.
Для сульфатной ЦВВ наблюдается рост жесткости при изгибе с учетом пластических деформаций, возникающих по толщине образца, с увеличением нагрузки на мельнице. Слой а, в котором возникает предельное состояние, наоборот уменьшается. У лабораторных образцов НСПЦ с увеличением нагрузки на мельнице как жесткость, так и слой а уменьшается.
Максимальная величина Sb наблюдается при наименьшем значении жесткости при изгибе, т.е. для сульфатной ЦВВ при нагрузке на мельнице 300 кВт·ч/т, для НСПЦ 400 кВт·ч/т. Это объясняется в первую очередь низкими показателями межволоконных сил связи при данных значениях нагрузки.
Величина Sb в случае развития пластических деформации в плоскости листа полуфабрикатов с увеличением нагрузки на мельницах уменьшается. Величина х фактически не зависит от нагрузки на мельнице. Это можно объяснить тем, что значительного изменения длины волокна не происходит.
Величины жесткости при изгибе в направлении MD и CD в зависимости от величины TSIMD/CD. В данном разделе представлены данные эксперимента, показывающие влияние степени анизотропии на измеряемую жесткость при изгибе. Степень анизотропии рулона на накате БДМ определялась на
TSO – тестере. Для испытания были выбраны образцы с одного тамбура с
TSI MD/CD 2,4; 2,7; 2,9; 3,5.
В таблице 9 представлены данные о влиянии степени анизотропии бумаги для гофрирования на ползучесть структуры образцов под воздействием изгибающей нагрузки. Жесткость при изгибе в направлении MD как при упругом деформировании Sbу, так и в результате проявления эффекта ползучести материала Sb2 с ростом степени анизотропии увеличивается.
