Свойства бумаги и особенности ее производства

курсовая работа

2. Описать методы и средства определения таких характеристик бумаги, как вес 1 м2 бумаги, сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажность. - 5 стр.

3. На основании полученных экспериментальных данных, представленных в таблице:

- проверьте однородность дисперсий;

- проверьте однородность средних значений;

- проведите проверку на наличие грубых ошибок.

4. Сделайте выводы.

Табличные значения:

Fтабл =2,07

tтабл =2,00

Влияние веса 1 м2 бумаги на сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажности на качество бумаги, потребительские свойства

Технологический процесс изготовления бумаги (картона) включает следующие основные операции: аккумулирование бумажной массы; разбавление ее водой до необходимой концентрации и очистку от посторонних включений и узелков; напуск массы на сетку; формование бумажного полотна на сетке машины; прессование влажного листа и удаление избытка воды: сушку; машинную отделку и намотку бумаги (картона) в рулон. В технологическом потоке производства бумаги бумагоделательная машина -- самостоятельный агрегат, основные узлы которого установлены строго последовательно вдоль монтажной оси.

Вес (в граммах) бумажного листа площадью 1 кв. метр - плотность бумаги. Таким образом, лист бумаги плотностью 150 г/м? и площадью 1 кв. метр будет весить 150 граммов. Зачастую многие путают параметр плотности и толщины листа, пытаясь определить плотность бумаги «на ощупь». Это очень распространенное заблуждение. Листы бумаги от разных производителей, имеющие одинаковую плотность, могут различаться толщиной, поскольку имеют различную по рыхлости структуру. Не доверяйтесь осязанию - плотность бумаги можно определить лишь с использованием высокоточных электронных весов.

Сопротивление разрыву -- это усилие, требуемое для разрыва полоски материала. До определенного предела материал демонстрирует упругие и эластичные свойства. В упругой области деформация (удлинение), вызванная приложенной силой (напряжением), пропорциональна этой силе. Эта зависимость известна как закон Гука и может быть выражена следующим образом:

Напряжение (приложенная сила) = Константа х Деформация (изменение размеров)

F=E?x,

где F-- разрушающее, усилие, Е - константа, ?х -- удлинение.

Константа Е известна как модуль упругости (модуль Юнга).

Бумага и картон демонстрируют упругие свойства до определенного предела (рис. 1). Это означает, что если действие силы прекращается, образец восстанавливает свою первоначальную форму, однако выше предела упругости эта зависимость больше не действует, так как материал постепенно деформируется, вплоть до его разрыва.

Технические требования основаны на методах испытаний с фиксированной шириной полоски материала и скоростью изменения нагрузки. При этом сопротивление разрыву регистрируется как сила на единицу ширины. Сопротивление разрыву в продольном направлении выше, чем в поперечном.

Рис. 1. Зависимость напряжения от деформации, демонстрирующая упругопластические свойства. Кривая «нагрузка- удлинение»

Прочность бумаги на разрыв может выражаться разрывной длиной -- условной расчетной величиной, показывающей, при какой длине висящая полоска бумаги, закрепленная в одной точке, порвется за счет свой собственной массы.

Величина сопротивления разрыву в точке разрыва зависит от скорости изменения нагрузки. При равномерном повышении нагрузки испытания проводятся в режиме статического растяжения, а когда нагрузка прилагается резко в течение очень короткого времени -- в режиме динамического растяжения.

Последняя характеристика, определяемая как поглощение энергии растяжения (ПЭР), важна для понимания свойств бумаги, связанных с поведением многослойного бумажного мешка в испытании на сбрасывание. Это испытание является мерой работы (произведение силы и расстояния), необходимой для разрыва образца, и служит характеристикой сопротивления разрыву и относительного удлинения в процентах.

Удлинение при растяжении (разрывное удлинение).

Разрывное удлинение -- это максимальное удлинение полосы материала в испытании на разрыв, являющееся мерой эластичности. Выражается она в процентах как увеличение длины образца между зажимами по сравнению с первоначальной длиной. Удлинение в поперечном направление, больше чем в продольном.

Сопротивление раздиранию

Сопротивление раздиранию (рис. 2) -- это усилие, необходимое для увеличения разрыва в листе после сделанного в нем надреза. В большинстве случаев необходимо увеличивать сопротивление раздиранию, но в некоторых случаях требуется, что бы материал рвался чисто (например, у отрывных лент для облегчения открывания упаковки и получения доступа к содержимому).

Сопротивление продавливанию

Для испытания на сопротивление продавливанию образец бумаги или картона закрепляют над закрытым эластичной (резиновой) мембраной круглым отверстием и подвергают действию возрастающего давления до тех пор, пока образец не разрывается (рис. 3). Это испытание несложно, но в реальных условиях его связь с прочностью довольно сложна. Высокие значения сопротивления продавливанию свидетельствуют о жесткости материала. На этапе подготовки бумажной массы в нее могут быть добавлены мочевино- и меламино-формальдегидные смолы, которые способствуют сохранению значительной доли прочности бумаги как в сухом виде, так и при намокании в ходе дальнейшего использования. Сопротивление продавливанию во влажном состоянии рассчитывается на основе сравнения значений сопротивления продавливанию под действием давления в сухом состоянии и после определенного увлажнения образца. Процентное отношение значений сопротивления продавливанию в мокром и сухом состоянии соответствует степени сохранения прочности в мокром состоянии.

Рис. 2. Принцип определения сопротивления раздиранию

Рис.3. Принцип определения сопротивления продавливанию

Производство бумаги относится к отраслям промышленности, расходующим большое количество воды. В некоторых развитых странах на долю целлюлозно-бумажной промышленности приходится до 70 % промышленного использования воды. Во всех процессах бумажного производства, за исключением сухого способа изготовления бумаги, вода играет важную роль. Именно в воде происходит набухание растительных волокон, их размол, процессы наполнения, проклейки и окраски. На бумагоделательной машине бумага изготовляется из разбавленной водной суспензии. Перед каландрированием бумагу смачивают водой. Вода -- один из компонентов любого вида бумаги. Ее количество в бумаге и свойства оказывают влияние на свойства изготовляемой бумаги. Вследствие гигроскопичности и в зависимости от своего химического состава растительные волокна, из которых изготовлена бумага, впитывают из окружающего воздуха то или иное количество влаги до установления равновесия между параметрами окружающего воздуха и влажностью бумаги.

С уменьшением относительной влажности окружающего воздуха уменьшается и влажность бумаги, находящейся в этой атмосфере. Однако в обычных условиях окружающего воздуха бумага абсолютно сухой не бывает. Влияние влаги в бумаге на показатели ее механической прочности общеизвестно. Бумага, лишенная влаги (абсолютно сухая), состоит из жестких непластифицированных водой волокон и поэтому ее сопротивление излому оказывается пониженным. Вместе с тем в чрезмерно увлажненной бумаге силы связи между волокнами настолько ослаблены, что при этом снижается не только сопротивление излому, но и величина многих других показателей бумаги (например, сопротивлений разрыву или продавливанию). Таким образом, для каждого вида бумаги существует оптимальная величина влажности, при которой положительное влияние гибкости и пластичности волокон преобладает над отрицательным влиянием снижения величины межволоконных сил связи.

Поэтому у бумаги со слабо развитыми межволоконными связями даже небольшое увлажнение бумаги способствует уменьшению ее сопротивления излому, в то время как у бумаги с повышенной величиной межволоконных сил связи умеренное увлажнение влечет за собой повышение ее сопротивления излому. В зависимости от вида выпускаемой бумаги расход свежей воды на 1 т готовой продукции практически колеблется в очень широких пределах и составляет от нескольких кубических метров до 1000 и более. Даже при выработке одного и того же вида бумаги на разных предприятиях расход свежей воды весьма различен и зависит от принятых схем технологического процесса и использования оборотной воды, общей культуры производства и работы установленного оборудования.

Вывод

Существует множество факторов влияющих на качество бумаги и потребительские свойства. Так вес одного квадратного метра бумажного листа характеризует его плотность. Сопротивление раздиранию в продольном направлении, сопротивление продавливанию и влажность дают представление о прочности конечного продукта. В зависимости от того какими свойствами должна обладать бумага, при её производстве используют различные породы древесины, химические добавки, степень влажности сырья и т.д. Все этапы производства - сложные технологические процессы, находящиеся в строгой зависимости друг от друга.

Делись добром ;)