Файл: Сушкова Н.Д. Бумажные мешки. Производство, свойства и применение мешочной бумаги и мешков.pdf

Повышение влажности усиливает текучесть бумаги благодаря пластифицирующему действию воды, ослабляющему прочность

может привести к разрушению бумаги в нескольких точках и не всегда в самых слабых местах. При так называемой критической скорости деформации возникающее напряжение не успевает равно­ мерно распределиться по всем эле­ ментам структуры и разрыв бумаги происходит непосредственно в точке удара. Критическая скорость дефор­

щепринятой методики оценки ее рео­ логических свойств. Для характери­ стики реологических свойств требуется определить долю участия каждого элемента структуры бумаги в обеспе­ чении вязкости р, и эластичности ли­ ста. Релаксация напряжений в одних элементах листа всегда сопровожда­ ется ползучестью в других. В первую очередь принимают во внимание меж­ волоконные силы связи между моле­ кулами.

Изменение свойств бумаги при нагружении можно иллюстри­ ровать механической моделью (рис. 3), состоящей из пружины

самортизатором (элемент Максвелла) и параллельной пружины.

Вмодели (рис. 3,6) элемент Сен-Венана 3 символизирует силы трения. В начальной стадии приложения нагрузки вытягиваются

8

только пружицы и зависимость нагрузка — деформация имеет прямолинейный характер. С увеличением нагрузки начинает дви­ гаться поршень амортизатора и кривая зависимости нагрузка — деформация приближается к оси абсцисс [5, 7, 8].

Если для вычисления реологических параметров мешочной бу­ маги по методике А. Б. Израелита [9] воспользоваться стандарт­

от различных технологических факторов, например от условий размола.

Ползучесть мешочной бумаги лабораторного отлива снижается при повышении степени помола массы и зависит от характера режима размола. Влияние характера обработки волокна на неко­ торые свойства мешочной бумаги и прочность мешков из нее по­ казано на рис. 4. Пропорционально увеличению степени разра­ ботки волокна возрастает прочность мешков, коэффициент вяз­ кости бумаги р и ее динамический модуль упругости (В = Е1+ Е2),

9

включающий модули упругости параллельной и последовательной пружин (рис. 3, а). Изменение статического модуля упругости Е\ характеризуется при тех же условиях некоторой областью раз­

Влияние реологических параметров бумаги на прочность меш­ ков при изменении массы 1 м2 и влажности не идентично: проч­ ность мешков и реологические параметры изменяются пропорцио­ нально массе 1 м2, но при повышении влажности, несмотря на сни­ жение всех реологических параметров (особенно динамического модуля упругости), прочность мешков сначала возрастает до мак­ симума, соответствующего влажности бумаги 12—14%, а затем падает [9]. Из этого следует, что на прочность мешков существенно влияют не только реологические, но и другие свойства бумаги.

Значения основных реологических параметров мешочной бу­

от исходного состава сырья и характера его обработки, но и от условий работы бумагоделательной машины. Преимущественная ориентация волокон вдоль полотна бумаги сопровождается повы­ шением упругости вдоль и увеличением Пластичности поперек листа. Кромки бумаги отличаются от середины полотна большей необратимостью свойств. С увеличением натяжения на бумагоде­ лательной машине снижается способность бумаги к удлинению. Минимальное удлинение наблюдается у мешочной бумаги одно­ сторонней гладкости, высушенной на большом цилиндре, препят­ ствующем усадке. Сушка на воздухе под натяжением обеспечивает

получение бумаги с максимальным удлинением в поперечном на­ правлении.

Изменения, внесенные в последние годы в конструкцию бумаго­ делательных машин с учетом реологии бумаги, позволили резко улучшить динамическую прочность мешочной бумаги за счет по­ вышения ее удлинения. Тем не менее значения реологических па­ раметров бумаги подлежат уточнению при непременном совершен­ ствовании механической модели и методики испытания.

Сопротивление разрыву, удлинение и работа на разрыв. Проч­ ность бумажного листа, как известно, зависит от прочности цел­ люлозных волокон и связи между ними. В процессе размола во­ локна укорачиваются, гидратируются и силы связи между ними увеличиваются. Увеличению прочности связей между волокнами способствуют также прессование и сушка бумаги, хотя и в мень­ шей степени, чем размол.

Сопротивление разрыву отдельных волокон целлюлозы из раз­ ных пород древесины достигает 40—70 кгс/мм2, что соответствует разрывной длине 35—55 км [11]. Так как разрывная длина боль­

10

шинства видов бумаги значительно ниже указанной величины, при­ нято считать, что при разрыве бумаги повреждаются главным обра­ зом межволоконные связи и лишь 10—20% волокон.

Силы связи в бумажном листе подразделяются на три основ­ ных вида: механические силы трения между волокнами, силы межмолекулярного электромагнитного взаимодействия (силы ван дер Ваальса) и водородные силы связи типа ОН •••О.

Водородная связь возникает между атомами на расстоянии 2,55—2,75 А, а силы ван дер Ваальса проявляются на расстоянии 3—5 А между полярными и неполярными группами макромолекул целлюлозы. Энергия этих сил связи составляет соответственно 3— 8 ккал/моль и 1—2 ккал/моль [12, с. 43—65].

По данным С. Н. Иванова [12, с. 48—50], прочность связей в листе из неразмолотой целлюлозы не превышает 1 кгс/см2. После

мешков. Однако одного показателя разрывной длины для оценки качества бумаги оказалось недостаточно.

Ф. Бургшталлер и Р. А. Краус [13] рекомендовали оценивать качество бумаги в первую очередь по ее способности поглощать энергию при растяжении до разрыва. Энергия, поглощенная по­ лоской бумаги, измеряется обычно на динамометре, снабженном регистрирующим устройством. Растягивающее усилие и величина удлинения вплоть до разрыва фиксируются в виде диаграммы нагрузка—удлинение (рис. 6). Площадь, ограниченная проведен­ ной кривой и осью абсцисс на этой диаграмме, представляет собой

И