книги / Химия и технология древесной массы

–разрывное усилие, кгс или Н (с пересчетом на разрывную длину, м);

–сопротивление продавливанию, кПа (кгс/см2);

–сопротивление изгибу (число изгибов полоски бумаги на

90°).

Разрывная длина при постоянном характере мелочи находится

впрямой зависимости от степени помола. При разрыве бумаги из садкой ДМ происходит в основном вытаскивание волокон из толщи листа, и только незначительное количество волокон при этом разрывается, поэтому разрывная длина получается низкой. По мере повышения степени помола ДМ количество этих разрывов возрастает, сильно увеличивается разрывная длина, что указывает также на рост сил сцепления между волокнами. Разрывная длина разных марок ДДМ колеблется в пределах от 1400 до 4000 м.

На сопротивление продавливанию ДМ наличие фибриллированной мелочи оказывает примерно такое же влияние, как и на сопротивление разрыву. Ввиду этого в условиях производства для контроля ДМ можно ограничиться определением одного из этих свойств.

Прочность ДДМ на излом (число двойных перегибов) крайне низка (от 0 до 3–4) и является для ДДМ совершенно нехарактерной, поэтому для выражения гибкости ДМ вместо излома на 180° применяют показатель, получаемый при изгибе на 90° в условиях натяжения испытуемой полоски бумаги силой 0,3 кгс в специальном приборе. Число изгибов на 90° колеблется от 10–20 для грубой ДМ низкой прочности до 200–300 для длинноволокнистой ДМ средней и высокой прочности.

Порядок выполнения работы

Для определения физико-механических показателей отбирают 5–6 отливок с ровным просветом.

Разрывную длину и сопротивление продавливанию определяют так же, как и для бумаги; сопротивление изгибу – на аппарате И-2-1 в соответствии с инструкцией к аппарату.

31

Определение сопротивления разрыву (ГОСТ 1924-1–96). По-

казатель сопротивления разрыву является наиболее широко распространенной прочностной характеристикой бумаги и является надежным признаком пригодности ее для тех или иных целей.

Сопротивление разрыву выражается величиной разрывного усилия в ньютонах с указанием ширины полоски или показателем разрывной длины в метрах (или километрах), т.е. такой расчетной длиной полоски бумаги, при которой она, будучи свободно подвешена за один конец, разрывается у точки подвеса под влиянием силы собственной тяжести.

Этот показатель весьма условный и несовершенный, однако он широко принят в практике мировой бумажной промышленности.

Сопротивление бумаги разрыву определяется с помощью динамометров разного типа, принцип работы которых одинаков.

Для расчета разрывной длины необходимо иметь разрывное усилие, массу и длину испытуемой полоски бумаги.

Ll = mF , откуда L = Fml 100,

где L – разрывная длина,

l– длина полоски между зажимами, м; F – разрушающее усилие, Н;

m– средняя масса испытуемой полоски, г. Разрывная машина РМБ-30-2М приведена на рис. 12.

Разрывная машина состоит из маятникового силоизмерителя, механизма измерения удлинения и регулируемого электропривода с магнитным усилителем. Маятник 6, предназначенный для нагружения испытуемого образца, подвешен на шарикоподшипниках в верхней части стойки-угольника 23. К короткому плечу маятника на цепочке подвешен верхний зажим 14. На длинном конце маятника установлены храповики 5, фиксирующие его положение в момент разрыва испытуемого образца, указатель 4 для отсчета величины разрывного усилия, шкала 9 для отсчета удлинения образца и арретир

32

При разрушении испытуемого образца происходит мгновенное выключение электродвигателя и останов нижнего зажима вследствие размыкания контактов 12.

Для определения величины растяжения испытуемого образца в момент его разрушения предусмотрен маятник удлинения 11. На длинном его плече установлен нониус 10 для отсчета абсолютного удлинения образца и стрелка 8, указывающая его относительное удлинение.

33

Усилие, при котором происходит разрушение образца, отсчитывается по двухпоясной шкале 7.

Привод машины состоит из электродвигателя постоянного тока, червячной и винтовой пар, магнитного усилителя и электрического блока. Привод помещен в тумбе 24. Он обеспечивает плавное регулирование скорости опускания нижнего зажима в широких пределах. Подъем нижнего зажима ускорен независимо от величины установленной рабочей скорости.

Органы управления работой машины расположены на пульте 1. Напряжение на электрическую часть машины подается при включении тумблера. Опускание нижнего зажима, его остановка при необходимости в процессе испытания и возврат в исходное верхнее положение происходят после нажатия кнопок, снабженных надписями «Вниз», «Стоп», «Вверх».

Установка необходимой скорости опускания нижнего зажима осуществляется при помощи рукоятки 2.

Испытанию подвергают не менее 5 полосок отливок, причем каждая полоска в отдельности. Расстояние между зажимами устанавливается 100 мм. Длина полосок с учетом припуска для закрепления в зажимах должна быть 140–150 мм. Ширина полосок во всех случаях должна быть 15±0,15 мм.

Испытания выполняются в такой последовательности. Устанавливают необходимое расстояние между зажимами путем закрепления выдвижного стержня с делениями на соответствующей отметке. На маятник машины устанавливают соответствующий груз. По шкале скоростей определяют требуемую скорость опускания нижнего зажима. Ручку тумблера переводят в положение «Вкл.», при этом зажигается сигнальная лампочка. Испытуемый образец закрепляют в зажимах в слегка натянутом состоянии, наблюдая, чтобы не было его перекоса. Освобождают верхний зажим и маятник усилия. Нажимают кнопку «Вниз». При этом нижний зажим опустится вниз, и произойдет нагружение испытуемого образца. В момент разрыва образца нижний зажим автоматически останавливается, а положение маятника фиксируется храповиком.

34

Записывают показания по шкале разрывного усилия и удлинения. При нажатии кнопки «Вверх» нижний зажим возвращается в исходное положение. Придерживая маятник, нажимают на храповики и возвращают его в исходное положение и фиксируют. При помощи винта фиксируют положение верхнего зажима.

Срезают куски разорванной полоски бритвой или острым ножом у самого основания зажимов и откладывают их в сторону, сохранив до окончания опыта. Ослабляют верхний и нижний зажимы и вынимают оставшиеся в зажимах концы полоски. После этого аппарат готов для последующего испытания. Если полоска при испытании разрывается у самого зажима или внутри него, это указывает на неправильное закрепление полоски, и опыт необходимо повторить с новой полоской бумаги. Опыт можно считать проведенным правильно, если полоска разорвалась на расстоянии не менее 1 см от зажимов.

Взвешивают все вместе отложенные разорванные полоски бумаги (5 в машинном и 5 в поперечном направлениях) с точностью до 0,001 г и определяют среднюю массу одной полоски.

Результаты испытаний записывают в таблицу и рассчитывают средние значения разрывного усилия и удлинения в машинном, поперечном и в среднем по двум направлениям. Затем по приведенной выше формуле рассчитывают разрывную длину, округляя до целых десятков.

Удельное сопротивление разрыву, кН/м,

Fуд = Fb ,

где b – ширина полоски, м.

Индекс прочности при растяжении, Н·м/г,

J p = Fbgуд 1000,

где b – ширина полоски, мм; g – масса, г/м2.

35

Числовое значение индекса прочности равно числовому значению разрывной длины (в метрах), умноженному на 9,81·10–3.

Разрушающее напряжение (предел прочности при растяжении), МПа,

σp = bFδ,

где F – разрушающее усилие, Н; b – ширина полоски, мм;

δ – толщина бумаги, мм.

Если шкала разрывного усилия отградуирована в килограммсилах, то расчет разрывной длины выполняется по формуле

L = Plp ,

где L – разрывная длина, м; l – длина полоски, м;

P – разрывное усилие, кгс (Н); р – масса испытуемой полоски, г.

Удлинение при растяжении определяется на аппарате РМБ-30-2М одновременно с испытанием бумаги на сопротивление разрыву. Отсчет удлинения в процентах при расстоянии между зажимами 180 мм снимают со шкалы при помощи стрелки 8 (см. рис. 12). При других расстояниях между зажимами относительное удлинение, %,

lотн = ∆l0l 100,

где ∆l – среднее значение удлинения для всех испытанных образцов, мм;

l0 – исходная длина рабочей части образца (расстояние между зажимами), мм.

36

Сопротивление продавливанию и сопротивление разрыву в одинаковой мере зависят от степени помола массы и наличия фибриллированной мелочи. В практике производства механической массы пользуются, как правило, определением сопротивления разрыву.

Плотность и пухлость бумаги (или отливок из механической массы)

Одной из характеристик структуры бумаги является показатель плотности, широко используемый в нашей промышленности (за рубежом чаще используют показатель пухлости, представляющий собой величину, обратную плотности).

Плотность бумаги, т.е. массу 1 см3 бумаги в граммах, определяют исходя из толщины и массы 1 м2 бумаги, определенных на одних и тех же образцах, г/см3,

Сопротивление бумаги продавливанию является одним из основных показателей прочности бумаги, хотя и является чисто эмпирическим критерием.

Сопротивление бумаги продавливанию равно максимальному давлению, которое выдерживает непосредственно перед разрывом образец бумаги в форме кружка диаметром 30,5±0,025 мм.

37

няется диафрагменный гидравлический аппарат ПР-1 (типа Мюллена), или ПГБ (рис. 13).

Прибор работает автоматически от нажатия кнопки 4 «Испытание». При этом происходит последовательно прижим образца, его продавливание, реверс и остановка двигателя. Размер образцов 70×70 мм. После нажатия кнопки «Испытание» вводить руку внутрь зоны испытания строго запрещается. Для проведения испытаний устанавливают контрольные стрелки измерителей давления 7 на нулевую отметку шкалы и включают прибор тумблером 8. Устанавливают образец между камерой 3 с продавливающей мембраной и прижимным колоколом 2. Нажимают кнопку 4 «Испытание», и над ней загорается сигнальная лампочка. После разрушения образца лампочка гаснет. Записывают показания измерителей давления и вращением против часовой стрелки устанавливают контрольные стрелки на нулевую отметку шкалы.

Регулирование давления прижима образца осуществляется ручкой 1 и указывается на манометре 5. При загорании лампочки 6 «Отказ» необходимо выключить прибор и устранить неисправность.

При испытании бумаги, у которой сопротивление продавливанию меньше нижнего предела шкалы манометра, одновременно следует продавливать не один, а несколько листов. Необходимо ис-

38

пользовать минимальное количество испытуемых листов, при котором суммарное сопротивление продавливанию будет превышать нижний предел. Листы укладывают таким образом, чтобы верхняя сторона одного была обращена к сеточной стороне другого и чтобы машинное направление у них было параллельным.

Производят не менее 5 испытаний с образцом, обращенным верхней стороной к резиновой диафрагме, и не менее 5 с образцом, обращенным сеточной стороной к резиновой диафрагме.

Результат испытаний записывают в таблицу и рассчитывают значения абсолютного и относительного сопротивления продавливанию по формулам

где P1 – абсолютное сопротивление продавливанию, Па; Р2 – относительное сопротивление продавливанию, Па;

Рв и Рс – сопротивление продавливанию соответственно для

верхней и сеточной стороны, Па; g – масса 1 м2 бумаги, г.

Показатель сопротивления изгибу характеризует гибкость волокон, зависящую от толщины волокон и их стенок, от степени фибриллирования волокон (от 10–20 для садкой массы низкой прочности до 200–300 для жирной массы высокой прочности).

Волокна механической массы значительно жестче, чем волокна целлюлозы. Гибкость волокон механической массы определяется количеством лигнина в волокнах: чем ниже содержание лигнина, тем выше гибкость волокон.

Аппарат И-2-1 для определения показателя сопротивления изгибу представлен на рис. 14.

39