Влияние критической длины стеклянных волокон на качество бумагоподобных материалов фильтровального назначения

УДК

676.017.22:531.71

DOI:

Аннотация

Изучено влияние средней длины стеклянных волокон на изменение характеристик качества и структуры бумагоподобных материалов фильтровального назначения. Основная цель работы — определение критического значения длины стеклянных волокон, при котором происходит спад фильтрующих и прочностных характеристик качества бумагоподобных материалов. В качестве объектов исследования были выбраны нано- и микротонкие стеклянные волокна с номинальным диаметром 0,10 и 0,25 мкм соответственно, из которых изготавливали лабораторные образцы фильтрующего материала плотностью 100 г/м2. Оценку фундаментальных свойств стеклянных волокон осуществляли по общепринятым методикам, соответствующим международным стандартам. Качество структуры получаемых образцов контролировали с помощью современных методов и средств измерения, например модуля формования PTA-Line. Результаты данного исследования представлены в виде данных о фундаментальных свойствах стеклянных волокон и их влиянии на характеристики качества бумагоподобных материалов. Также были проанализированы выявленные в ходе исследований отличия в принципах формирования структуры листа при использовании нано- и микротонких волокон. Установлен механизм разрушения бумагоподобных материалов на основе стеклянных волокон, свидетельствующий о выдергивании волокон из структуры, а не их разрушение при приложении растягивающих нагрузок. Определено критическое значение длины, составляющее 1,2 мм как для микро-, так и для нанотонких стеклянных волокон, после которого наблюдается спад фильтрующих и прочностных характеристик материалов.

Сведения об авторах

Н.В. Сысоева, канд. техн. наук, доц.

В.В. Коваленко, ассист.

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова,
наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002

E-mail: n.sisoeva@narfu.ru

Ключевые слова

бумагоподобные материалы фильтровального назначения, стеклянное волокно, прочность стеклянных волокон, критическая длина

Литература

1. Иванов С.Н. Технология бумаги. М.: Лесн. пром-сть, 1970. 695 с.

2. Карлссон Х. Гид по волокну. Анализ волокна и его применение в ЦБП: справочное руководство: пер. с англ. А.М. Кряжева. Kista Snabbtryck, Sweden, 2008. 118 с.

3. Кларк Дж. Технология целлюлозы (наука о целлюлозной массе и бумаге, подготовка массы, переработка ее на бумагу, методы испытаний): пер. с англ. А.В. Оболенской и Г.А. Пазухиной. М.: Лесн. пром-сть, 1983. 456 с.

4. Фракционный состав по диаметру штапельных стеклянных волокон, используемых в производстве бумаги специального назначения / В.В. Коваленко, Н.В. Сысоева, В.К. Дубовый, А.И. Безлаковский // Лесн. журн. 2011. № 5. С. 101–105. (Изв. высш. учеб. заведений).

5. Фракционный состав по длине штапельных стеклянных волокон, используемых в производстве бумаги. Методы определения / В.В. Коваленко, Н.В. Сысоева, В.К. Дубовый, А.И. Безлаковский // Лесн. журн. 2011. № 6. С. 101–106. (Изв. высш. учеб. заведений).

Ссылка на английскую версию:

The Effect of Glass Fiber Critical Length on the Quality of Paper-Like Filter Materials

The Effect of Glass Fiber Critical Length on the Quality of Paper-Like Filter Materials

N.V. Sysoeva, Candidate of Engineering, Associate Professor

V.V. Kovalenko, Teaching Assistant

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, 163002, Arkhangelsk, Russia.

E-mail: n.sisoeva@narfu.ru

The influence of glass fiber critical length on the quality of paper-like filter was studied. The research aimed to determine the critical length after which we can see a decline in filtering and strength properties of paper-like material. Our objects of research were nano- and microthin glass fibers 0.1 and 0.25 µm in diameter respectively. These fibers were used to produce laboratory samples of filter material with the density of 100 g/m². The fundamental properties of glass fibers were estimated by standard methods according to ISO. The structure quality of the samples obtained was controlled by up-to-date methods and instrumentation, such as PTA-Line formation module. The results of the research provide data on fundamental properties of glass fibers and their impact on the quality characteristics of paper-like materials. In addition, we analyzed differences in formation of sheet structure using nano- and microthin fibers. The fracture mechanism of paper-like filter materials based on glass fibers was determined. This mechanism indicates that when subjected to tensile stress, the fibers are pulled out of the structure but not destroyed. The critical length for micro- and nanothin glass fibers was found to be 1.2 mm. Higher values cause a decline in filtering and strength properties of paper-like material.

Keywords: paper-like filter materials, glass fiber, glass fiber strength, critical length.

REFERENCES

1.Ivanov S.N. Tekhnologiya bumagi [Paper Technology]. Moscow,1970. 695 p.

2.Karlsson H. Fibre Guide. Fibre Analysis and Process Applications in the Pulp and Paper Industry (Russ. ed.: Karlsson Kh. Gid po voloknu. Analiz volokna i ego primenenie v TsBP. Spravochnoe rukovodstvo. Kista Snabbtryck, Sweden. 2008. 118 p.).

3.Clark D. Pulp Technology and Treatment for Paper. 1978 (Russ. ed.: Klark Dzh. Tekhnologiya tsellyulozy (nauka o tsellyuloznoy masse i bumage, podgotovka massy, pererabotka ee na bumagu, metody ispytaniy). Moscow, 1983. 456 p.).

4.Kovalenko V.V., Sysoeva N.V., Dubovyy V.K., Bezlakovskiy A.I. Fraktsionnyy sostav po diametru shtapel'nykh steklyannykh volokon, ispol'zuemykh v proizvodstve bumagi spetsial'nogo naznacheniya [Fractional Composition by Diameter of Staple Glass Fibers Which Are Used for Making Special Types of Paper]. Lesnoy zhurnal, 2011, no. 5, pp. 101–105.

5.Kovalenko V.V., Sysoeva N.V., Dubovyy V.K., Bezlakovskiy A.I. Fraktsionnyy sostav po dline shtapel'nykh steklyannykh volokon, ispol'zuemykh v proizvodstve bumagi. Metody opredeleniya [Fractional Composition Along the Length of Staple Glass Fibers Which Are Used in Paper-Making Production. Measuring Methods]. Lesnoy zhurnal, 2011, no. 6, pp. 101–106.