Регулирование деформационных свойств бумаги путем варьирования степени ее анизотропии

  • Didier Rech Techpap SAS, а/я 251
  • А. Н. Поташева Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0002-8216-3844
  • Я. В. Казаков Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова https://orcid.org/0000-0001-8505-5841
Ключевые слова: формование, динамический листоотливный аппарат, ориентация волокон, анизотропия, жесткость, прочность

Аннотация

Механические свойства являются ключевыми при оценке качества бумаги и определяются прочностью и жесткостью межволоконных и межмолекулярных водородных связей. Вклад разных видов связей в прочность образца возможно менять регулированием степени анизотропии бумаги. Исследованы деформационные свойства лабораторных анизотропных образцов бумаги из беленой хвойной целлюлозы при степени помола 30 °ШР, массе 90 г/м2, со степенью анизотропии жесткости TSIMD/CD (отношение индексов жесткости при растяжении, TSIMD к TSICD) 1,75…4,08. Образцы были изготовлены на динамическом листоотливном аппарате TechPap SAS (г. Гренобль, Франция) при переменных параметрах отлива: скорости сетки, скорости струи, диаметре форсунки. Деформационные и прочностные свойства определены испытанием на растяжение с получением зависимости «напряжение–деформация». Показано, что увеличение степени ориентации волокна за счет варьирования параметров отлива делает прочность в машинном направлении больше на 55 %, жесткость при растяжении – на 63 %, снижает растяжимость на 10 %; в поперечном направлении возможно уменьшение жесткости при растяжении на 33 %, прочности – на 55 %, увеличение растяжимости на 5 %. Анизотропия прочности при растяжении составила 1,73…6,00. Наибольший эффект получен для модуля упругости в области предразрушения – 2,8…38,6, т. е. ориентация волокна имеет ключевое значение при больших деформациях образцов. Установленные количественные закономерности позволяют оптимизировать величины деформационных и прочностных показателей бумаги и их соотношение в машинном и поперечном направлениях за счет варьирования параметров отлива.
Для цитирования: Rech D., Potasheva A.N., Kazakov Ya.V. Regulating the Deformation Properties of Paper by Varying the Degree of Its Anisotropy // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 5. С. 174–184. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-174-184

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Didier Rech, Techpap SAS, а/я 251

науч. сотр.

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

аспирант; ResearcherID: AAP-9396-2021

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

д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: J-4634-2012

Литература

Beloglazov V.I., Komarov V.I., Gurjev A.V. Anisotropy of Deformational and Strength Characteristics of Kraft-Liner. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2005, no. 5, pp. 113–118. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/513/513fd048ed1675b4a8742e24cd337e24.pdf

Hansson M.T., Rasmuson A. Finite Element Analysis of Three Dimensional Fibre Networks. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2004, vol. 19, iss. 1, pp. 105–111. DOI: https://doi.org/10.3183/npprj-2004-19-01-p105-111

Horng A.J., Fletcher R.S., Mickleborough C.L., Sasaki K.R. A Novel Use of the Dynamic Sheet Former in Paper Recycling: Simulates the Function of New Recycling Devices. Pulp and Paper Canada, 1996, vol. 97, iss. 12, pp. 135–137.

Kazakov Y.V. Practice of Using of Deformation Characteristics for an Estimation of Paper and Cardboard Quality. The Issues in Mechanics of Pulp-and-Paper Materials: Proceedings of the 1st International Conference. Arkhangelsk, NArFU, 2011, pp. 88–94.

Kazakov Y.V. The Structure and Properties of Laboratory Anisotropic Samples of Pulp and Paper Materials. Tsellyuloza. Bumaga. Karton, 2013, no. 6, pp. 56–60.

Kazakov Y.V. Kinetics of Deformation of Pulp and Paper Materials at Tensile Test. The Issues in Mechanics of Pulp-and-Paper Materials: Proceedings of the 5th International Conference in Memory of Professor Valery Komarov. Arkhangelsk, NArFU, 2019, pp. 23–31.

Kazakov Y.V., Koncevaya V.I. Mechanics of Anisotropic Laboratory Hand-Made Samples of Pulp-and-Paper Materials. The Issues in Mechanics of Pulp-and-Paper Materials: Proceedings of the 2nd International Conference in Memory of Professor Valery Komarov. Arkhangelsk, NArFU, 2013, pp. 201–207.

Kazakov Y.V., Romanova A.N., Chukhchin D.G. Effect of Fiber Orientation Anisotropy on the Paper Deformation Properties. The Issues in Mechanics of Pulp-and-Paper Materials: Proceedings of the 3rd International Conference in Memory of Professor Valery Komarov. Arkhangelsk, NArFU, 2015, pp. 298–303.

Kazakov Ya.V., Komarov V.I. The Software of the Laboratory Test Complex for the Deformability and Strength Evaluation of Pulp and Paper Materials (KOMPLEX). Certificate of the Computer Software Official Registration No. 2001610526, 2001. 1 p.

Komarov V.I. Analysis of the Stress-Strain Relationship under Tensile Testing of Pulp and Paper Materials. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 1993, no. 2-3, pp. 123–131. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/ef4/123_130.pdf

Komarov V.I., Beloglazov V.I., Gurjev A.V., Sysoeva N.V. Study of the Factors Influencing the Anisotropy of Tensile Stiffness of Cardboard Liner. Tsellyuloza. Bumaga. Karton, 2005, no. 7, p. 48.

Komarov V.I., Kazakov Y.V. Analysis of Mechanical Behavior of Pulp and Paper Materials under Tensile Load. Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2000, no. 3(12), pp. 52–62.

Kulachenko A., Uesaka T. Direct Simulations of Fiber Network Deformation and Failure. Mechanics of Materials, 2012, vol. 51, pp. 1–14. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2012.03.010

Lindblad G., Fürst T. The Ultrasonic Measuring Technology on Paper and Board. Kista, Sweden, Lorentzen and Wettre, 2001. 98 р.

Mourad S., Skali-Lami S., Trehoult C. Instability of the Flow in a Closed Cylindrical Cavity and in a Short-Dwell Cavity. Coating Conference Proceedings. Toronto, 1999, pp. 447–455.

Romanova A.N., Kazakov Y.V. Measurement of Fiber Orientation Degree in Anisotropic Paper Structure. Actual Problems of Metrological Support for Applied Research Practice: Proceedings of the 2nd All-Russian Scientific and Technical Conference of Young Scientists, Postgraduate Students and Students. Arkhangelsk, NArFU, 2016, pp. 219–227.

Skowroński J.W. Modeling of Refining to Save Energy and Define the Impact of Refining Variables on Printability of Inkjet Paper. Part 3. Model to Predict Properties of Oriented Laboratory Sheets. Przeglad Papierniczy, 2011, vol. 67(10), pp. 625–631.

Tosto F.J., Chen J., Oliver J.F. Application of the Dynamic Sheet Former to Simulate Paper Grades Produced from Western Canadian Pulps. Proceedings of the Annual Meeting of the Pulp and Paper Technical Association of Canada, 2001, vol. 87, iss. B, pp. B31–B41.

Uesaka T., Juntunen J. Time-Dependent, Stochastic Failure of Paper and Box. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 2012, vol. 27, iss. 2, pp. 370–374. DOI: https://doi.org/10.3183/npprj-2012-27-02-p370-374

Volkel H-G. Economical Lab-Sheet Forming Methods. Proceedings of the European Conference on Pulp and Paper Research: The Present and the Future. Stockholm, 1996, pp. 179–185.

Zhang F.-D., Pei J.-C., Li J., Liu W., Zhou C.-X. The Effect of Speeds of Jet and Wire on the Physical Properties of Paper Sheets Forming in a Dynamic Sheet Former. China Pulp and Paper, 2014, vol. 33(6), pp. 25–30.

Опубликован
2021-10-26
Как цитировать
.
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ