Влияние многослойного формования на характеристики прочности, деформативности и трещиностойкости картона

УДК

DOI:

Аннотация

Многослойное формование улучшает многие прочностные свойства картона. Целью настоящего исследования является изучение многослойного формования картона как одного из факторов повышения и регулирования его прочности, деформативности и трещиностойкости. Подобные исследования применительно к массовым видам картона проводились еще в 90-х гг. прошлого века А.С. Смолиным и  Г.З. Аксельродом. В настоящей работе особое внимание уделено современным и актуальным на сегодняшний день характеристикам упаковочных видов картона: сопротивлению сжатию по методу SCT, энергии внутренних связей по Скотт–Бонду и сопротивлению развитию трещин. Представлены результаты испытаний модельных образцов картона широкого диапазона композиций по волокну с использованием как первичных (беленых и небеленых) полуфабрикатов нормального и высокого выхода, так и вторичных волокон. Продемонстрирована возможность моделирования многослойного формования, позволяющего целенаправленно изменять физико-механические характеристики и получать материалы с заданными потребительскими свойствами.

Сведения об авторах

В.В. Гораздова, асп.

Е.В. Дернова, канд. техн. наук, доц.

Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова,

наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002;

е-mail: v.gorazdova@narfu.ru, e.dernova@narfu.ru

Ключевые слова

Для цитирования

Гораздова В.В., Дернова Е.В. Влияние многослойного формования на характеристики прочности, деформативности и трещиностойкости картона // Лесн. журн. 2017. № 6. С. 160–169. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.160

Литература

1. Бабаевский П.Г., Кулик С.Г. Трещиностойкость отвержденных полимерных композиций. М.: Химия, 1991. 336 с.

2. ГОСТ 13525.1–79. Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения прочности на разрыв и удлинения при растяжении. Взамен ГОСТ 13525.1–68. Введ. 1980–01–07.  М.: Стандартинформ, 2007. 5 с.

3. ГОСТ 13525.2–80. Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения прочности на излом при многократных перегибах. Взамен ГОСТ 13525.2–68. Введ. 1981–30–06.  М.: Стандартинформ, 2007. 4 с.

4. ГОСТ 27015–86. Бумага и картон. Методы определения толщины, плотности и удельного объема. Взамен ГОСТ 13199–67, ГОСТ 12432–77. Введ. 1988–01–01. М.: Изд-во стандартов, 2002 . 4 с.

5. ГОСТ 13648.6–86. Бумага  и  картон.  Методы  определения сопротивления расслаиванию. Взамен  ГОСТ 13648.6–82. Введ. 1986–12–02.  М.: Стандартинформ, 1986. 7 с.

6. ГОСТ 14363.4–89. Целлюлоза. Метод подготовки проб к физико-механическим испытаниям. Взамен ГОСТ 14363.4–79. Введ. 1993–01–01. М.: Изд-во стандартов, 1993. 14 с.

7. ГОСТ 28686–90. Бумага для гофрирования. Метод определения сопротивления торцевому сжатию (CCT) гофрированного образца. Введ. 1992–01–01. М.: Стандартинформ, 2005. 4 с.

8. ГОСТ 10711–97. Бумага и картон. Метод определения разрушающего усилия при сжатии кольца (RCT). Взамен ГОСТ 10711–74. Введ. 2003–01–01. М.: Стандартинформ, 2003.  8 с.

9. ГОСТ Р ИСО 9895–2013. Бумага и картон. Определение сопротивления сжатию. Метод испытания на коротком расстоянии между зажимами (SCT). Введ. 2015–01–01. М.: Стандартинформ, 2014. 12 с.

10. ГОСТ 32096–2013. Картон тароупаковочный для пищевой продукции. Взамен ГОСТ 9421–80. Введ. 2015–01–01. М.: Стандартинформ, 2014. 24 с.

11. Дулькин Д.А, Спиридонов В.А., Комаров В.И., Блинова Л.А. Свойства целлюлозных волокон и их влияние на физико-механические характеристики бумаги и картона  / под ред. В.И. Комарова. Архангельск: САФУ, 2011.  176 с.

12. Комаров В.И., Гурьев А.В., Елькин В.П. Механика деформирования целлюлозных тароупаковочных материалов: учеб. пособие. Архангельск:  АГТУ, 2002. 171 с.

13. Смолин А.С., Аксельрод Г.З. Технология формования бумаги и картона. М.: Лесн. пром-сть, 1984. 121 с.

14. ISO/TS 17958:2013. Paper and Board. Determination of Fracture Toughness. Constant Rate of Elongation Method (1.7 mm/s). 2013. 16 p.

15. Mäkelä P., Fellers C. An Analytic Procedure for Determination of Fracture Toughness of Paper Materials // Nordic Pulp Paper Res. J. 2012. Vol. 27, iss. 2. Pp. 352‒361.

16. Muhonen P. Brittleness of Paper:  MSc Thesis. Lappeenranta, Finland, 2013. 110 p.

17. SCAN-P77:95. Papers and Boards. Fracture Toughness. Scandinavian Pulp, Paper and Board. Testing Committee, 1995. 8 p.

Поступила 16.09.17

Ссылка на английскую версию:

UDC 676.273.2

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.160

The Influence of Multilayer Formation on Strength, Deformation and Fracture Toughness Characteristics of Board*

V.V. Gorazdova, Postgraduate Student

E.V. Dernova, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov,
Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation;
e-mail: v.gorazdova@narfu.ru, e.dernova@narfu.ru

Multilayer formation improves many strength properties of cardboard. The goal of research is to study the multilayer formation of cardboard as one of the factors of increasing and regulating its strength, deformability and fracture toughness. Smolin A.S. and Aksel'rod G.Z. carried out similar studies with respect to the mass types of cardboard in the 90's in the last century. The authors of the paper pay particular attention to the current characteristics of packaging cardboard types: compressive strength by the SCT method, internal bond strength (Scott type), and fracture toughness. The paper presents the test results of model cardboard samples of a wide range of fiber furnish using both primary (bleached and unbleached) normal and high yield semi-finished products and secondary fibers. The multilayer formation modeling, which allows us to change physico-mechanical characteristics purposefully and to obtain materials with prescribed useful qualities, is demonstrated.

Keywords: combined cardboard, high-yield pulp, semichemical pulp, hardwood and softwood bleached pulp, waste paper, strength, deformability, fracture toughness.

REFERENCES

1. Babaevskiy P.G., Kulik S.G. Treshchinostoykost' otverzhdennykh polimernykh kompozitsiy [Crack Resistance of Cured Polymer Compounds]. Moscow, Khimiya Publ., 1991. 336 p. (In Russ.)

2. GOST 13525.1–79. Polufabrikaty voloknistye, bumaga i karton. Metod opredeleniya prochnosti na razryv i udlinenie pri rastyazhenii [State Standard 13525.1–79. Fibre Semimanufactures, Paper and Board. Tensile Strength and Elongation Tests]. Moscow, Standartinform Publ., 2007. 5 p. (In Russ.)

3. GOST 13525.2–80. Polufabrikaty voloknistye, bumaga i karton. Metod opredeleniya prochnosti na izlom pri mnogokratnykh peregibakh [State Standard 13525.2–80. Fibre Semimanufactures, Paper and Board. Method for Determination of Breaking Strength]. Moscow, Standartinform Publ., 2007. 4 p. (In Russ.)

4. GOST 27015–86. Bumaga i karton. Metody opredeleniya tolshchiny, plotnosti i udel'nogo ob"ema [State Standard 27015–86. Paper and Board. Methods for Determining Thickness, Density and Specific Volume]. Moscow, Standartinform Publ., 2002. 4 p. (In Russ.)

5. GOST 13648.6–86. Bumaga i karton. Metody opredeleniya soprotivleniya rasslaivaniyu [State Standard 13648.6–86. Paper and Cardboard. Methods of Splitting Strength Determination]. Moscow, Standartinform Publ., 1986. 7 p. (In Russ.)

6. GOST 14363.4–89. Tsellyuloza. Metod podgotovki prob k fiziko-mekhanicheskim ispytaniyam [State Standard 14363.4–89. Pulp. Preparation of Samples for Physical and Mechanical Tests]. Moscow, Standartinform Publ., 1993. 14 p. (In Russ.)

7. GOST 28686–90. Bumaga dlya gofrirovaniya. Metod opredeleniya soprotivleniya tortsevomu szhatiyu (CCT) gofrirovannogo obraztsa [State Standard 28686–90. Corrugating Paper. Method for Determination of Corrugating Resistance to Edge Compression]. Moscow, Standartinform Publ., 2005. 4 p. (In Russ.)

8. GOST 10711–97. Bumaga i karton. Metod opredeleniya razrushayushchego usiliya pri szhatii kol'tsa (RCT) [State Standard 10711–97. Paper and Board. Method for Determination of Breaking Force by Ring Compression (RCT)]. Moscow, Standartinform Publ., 2003. 8 p. (In Russ.)

9. GOST R ISO 9895–2013. Bumaga i karton. Opredelenie soprotivleniya szhatiyu. Metod ispytaniya na korotkom rasstoyanii mezhdu zazhimami (SCT) [State Standard R ISO 9895–2013. Paper and Board. Compressive Strength. Short-Span Test]. Moscow, Standartinform Publ., 2014. 12 p. (In Russ.)

10. GOST 32096–2013. Karton taroupakovochnyy dlya pishchevoy produktsii [State Standard 32096–2013. Packaging Paperboard for Food Products. General Specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2014. 24 p. (In Russ.)

11. Dul'kin D.A., Spiridonov V.A., Komarov V.I., Blinova L.A. Svoystva tsellyuloznykh volokon i ikh vliyanie na fiziko-mekhanicheskie kharakteristiki bumagi i kartona [Properties of Cellulose Fibers and Their Influence on Physical and Mechanical Characteristics of Paper and Paperboard]. Ed. by V.I. Komarov. Arkhangelsk, NArFU Publ., 2011.
176 p. (In Russ.)

12. Komarov V.I., Gur'ev A.V., El'kin V.P. Mekhanika deformirovaniya tsellyuloznykh taroupakovochnykh materialov [Mechanics of Deformation of Cellulosic Packaging Materials]. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2002. 171 p. (In Russ.)

13. Smolin A.S., Aksel'rod G.Z. Tekhnologiya formovaniya bumagi i kartona
[The Forming Technology of Paper and Cardboard]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1984. 121 p. (In Russ.)

14. ISO/TS 17958:2013. Paper and Board. Determination of Fracture Toughness. Constant Rate of Elongation Method (1.7 mm/s). 2013. 16 p.

15. Mäkelä P., Fellers C. An Analytic Procedure for Determination of Fracture Toughness of Paper Materials. Nordic Pulp Paper Res. J., 2012, vol. 27, iss. 2, pp. 352‒361.

16. Muhonen P. Brittleness of Paper:  MSc Thesis. Lappeenranta, Finland, 2013. 110 p.

17. SCAN-P77:95. Papers and Boards. Fracture Toughness. Scandinavian Pulp, Paper and Board. Testing Committee, 1995. 8 p.

Received on September 16, 2017

For citation: Gorazdova V.V., Dernova E.V. The Influence of Multilayer Formation on Strength, Deformation and Fracture Toughness Characteristics of Board. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 6, pp. 160–169. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.6.160