4 3406 887 33,08 1,45 109,2 4,0 38,6 35,8 21,6 1606 10,71

Окончание табл. 11

Номер образца Е1, МПа St?

кН/м (p, МПа (p, % Ap, мДж Относительные вклады

Рис. 8. Изменение работы разрушения Ар при испытании на растяжение: ( – предел упругости; ( – начало образования пластических деформаций; ? – начало быстрого роста трещины; ( – разрушение материала; 1 – крафт-лайнер 8; 2 – крафт-лайнер 9; 3 – тест-лайнер 3; 4 – тест-лайнер 5

Из рис. 8 следует: во-первых, ход кривых определяется видом волокна, картон из первичного более длинного волокна обнаруживает наиболее высокие значения характеристик; во-вторых, закономерность изменения характеристик зависит от того, какое волокна (первичное или вторичное) в структуре картона; в-третьих, закономерности изменения величины работы в III и IV зонах деформирования идентичны, а главное различие в механическом поведении обусловлено процессами, происходящими в I и II зонах деформирования, т.е. определяется поведением в силовом поле межволоконных сил связи и перемещениями волокон с l ( lкр (занятием оптимального, с энергетической точки зрения, положения).

Таким образом, механическое поведение материала, а следовательно, и весь комплекс его деформационных и прочностных свойств в сильной степени зависит от замедленно-упругой деформации, или от проявления вязкоупругих свойств в областях II и III кривой зависимости «(–(», обусловленной критической длиной волокна lк, относительным содержанием волокон с l < lкр и l > lкр, относительным вкладом в возникающую пластическую деформацию механизмов сдвиговой вынужденной эластичности.

Итогом проведенных исследований является теоретическое обоснование главных факторов повышения механических свойств в технологии тест-лайнера – критическая длина волокна в структуре материала и относительное содержание фракции с длиной волокна более критической.

Бумаге и картону, как твердым упругопластическим волокнисто-пористым трехмерным листовым структурам, характерна анизотропия свойств. Степень анизотропии свойств характеризуется соотношением коэффициентов жесткости при растяжении в машинном (TSIMD) и поперечном (TSICD) направлениях (TSIMD/TSICD). Эксперименты показали, что по ширине картонного полотна можно выделить участки, анизотропия структуры которых отличается на 7 … 50 %. Снижение вариации анизотропии бумаги и картона – одна из главных задач теории и практики производства, обеспечивающая повышение качества продукции.

В табл. 12 представлены данные о влиянии анизотропии на характеристики прочности и деформативности при испытании на растяжение.

Подчеркнем, что с ростом анизотропии структуры снижаются как стандартные характеристики качества (сопротивление продавливанию П и сопротивление сжатию кольца RCT), так и вновь вводимая характеристика – сопротивление торцевому сжатию короткого участка образца SCT. При этом возрастает трещиностойкость образцов JIс за счет увеличения относительного вклада работы в области предразрушения Aт в работу разрушения.

Таблица 12. Влияние степени анизотропии структуры тест-лайнера на характеристики прочности и деформативности при испытании на растяжение

Степень анизотропии

структуры

TSI MD/CD Направление испытания Е1,

МПа St,

кН/м P,

МПа (p,

мДж Относительные вклады в работу разрушения, %

Aу Aз-у Aп Aт

1,50 MD 2787 677 126,52 29,92 1,76 116,4 3,9 40,7 38,7 16,7

CD 1683 414 76,00 20,61 2,54 125,8 2,0 39,8 41,5 16,7

1,75 MD 3582 861 134,89 37,44 1,55 122,1 0,4 43,2 37,7 18,7

CD 1789 439 73,68 20,03 2,31 111,0 2,0 39,4 40,7 17,9

2,00 MD 3617 882 138,21 37,79 1,49 117,6 0,1 42,2 36,0 21,7

CD 1599 390 70,28 19,19 2,42 110,3 2,1 38,7 42,5 16,7

2,25 MD 3710 902 134,49 36,87 1,37 104,6 0,4 43,8 34,3 21,5

CD 1574 381 62,93 17,31 2,37 98,8 2,0 41,2 38,4 18,4

В обобщенном виде результаты исследований по деформационным и прочностным свойствам картонов можно свести к основному выводу – их определяющей зависимости от величины замедленно-упругой деформации, т.е. от степени проявления вязко-упругих свойств в областях II (зона вязкоупругих деформаций) и III (зона замедленно-упругих деформаций) зависимости «напряжение–деформация». А они обусловлены критической длиной волокна lкр, относительным содержанием волокон с l < lкр и l > lкр и относительным вкладом в возникающую пластическую деформацию механизмов сдвиговой вынужденной эластичности.

Результаты исследований составляют комплекс экспериментальных данных для использования в разработке инновационных технологий производства тест-лайнера и флютинга.

Глава 9. РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ

ТЕХНОЛОГИИ БУМАГИ И КАРТОНА ИЗ МАКУЛАТУРЫ

На основе обобщений имеющихся научных данных автором был сделан главный вывод, что важнейшим элементом структуры являются силы межволоконной связи, в конечном итоге, выступающие лимитирующим фактором прочности бумаги и картона из вторичного волокна.

Следуя главному выводу, во главу теории восстановления бумагообразующих свойств можно поставить следующие положения:

– мерой потери бумагообразующих свойств вторичного волокна является степень ороговения, как результат предыдущих технологических циклов переработки; характерное свойство ороговения – ограниченная обратимость;

– предел обратимости ороговения, или предел восстановления бумагообразующих свойств волокна, определяется глубиной развития гидратационных эффектов при активирующем воздействии гидродинамических, физико-химических и химических процессов в технологии (роспуск, размол, набухание, фракционирование, очистка, добавки химикатов, воздействие температуры и др.);

– интегрирующей количественной характеристикой ороговения является доля уменьшения водоудержания вторичного волокна (WRVорог) в сравнении с водоудержанием первичного волокна (WRVперв), что можно выразить уравнением

WRVперв – WRVвтор = WRVорог; (2)

– интегрирующей количественной характеристикой восстановления (регенерирования) бумагообразующих свойств может служить предел обратимости ороговения волокна или доля приращения водоудержания в условиях осуществляемых технологических процессов (WRVобрат):

WRVобрат = WRVорог – (WRVо.п, (3)