Гигроскопичность бумаги и картона – качество, диктующее необходимость в обязательном соблюдении определенных технологических и климатических условий. При изготовлении, нанесении печати, складировании, транспортировке, использовании готовых бумажно-целлюлозных изделий следует избегать намокания, которое негативно отражается на прочностных показателях. Во влажном состоянии резко снижается сопротивляемость разрывным усилиям. Бумага и картон не выдерживают скоростей печатных, картонажных, бумаго-сверлильных и прочих производственных линий. Материалы разрушаются, что приводит к убыткам.
Изучение характеристик предварительно увлажненной бумаги, картона позволяет определить допустимые пределы насыщения водой, так как в ряде производственных процессов неизбежен контакт с увлажненными поверхностями или средой. Бумажно-целлюлозная продукция впитывает влагу в процессе нанесения печати, склеивания, каландрирования паром, при обработке защитными и упрочняющими составами.
Специфика исследования механической прочности увлажненной бумаги и картона
Основным параметром, характеризующим поведение бумаги, картона после увлажнения, является влагопрочность. Показатель отображает степень сохранения прочности после воздействия воды в сравнении с аналогичным параметром продукции в сухом состоянии. Численные значения, полученные при лабораторных испытаниях, позволяют выбрать оптимальный вариант упрочнения.
Технологию повышения подбирают в зависимости от назначения изделий и способов дальнейшей обработки. Если требуется усиление влагостойкости на молекулярном уровне, в бумажную массу вводят гидрофобные химические соединения на производственном этапе. Если важна поверхностная сопротивляемость проникновению влаги, проклеивающие составы наносят на готовую целлюлозно-бумажную продукцию.
Наиболее интенсивно проклеивают офсетные сорта бумаги. Повышение прочности нанесением клеевых веществ особенно необходимо, если бумага предназначена для многократных окрашивания с последовательным наложением слоев. Например, бумажная основа для денежных знаков, фотографической подложки, картографической печатной продукции.
Методики исследования сопротивляемости увлажненных целлюлозно-бумажных продуктов разрывным нагрузкам декларирует ГОСТ 13525.7-68, в котором изложены правила проведения 2-х вариантов испытаний:
- Тестирование при кратковременном намокании. Исследования проводятся с применением специфического приспособления, обеспечивающего механическое погружение предварительно кондиционированных образцов в емкость с дистиллированной водой. Механизм обеспечивает погружение с последующим извлечением без контакта с руками лаборанта и прочими поверхностями, способными повлиять на степень увлажнения. Намокание длится 30±2 с, после чего извлеченную из воды пробу растягивают разрывной установкой до полного разрушения. В момент разрыва фиксируется величина напряжения.
- Исследования при длительном намокании. Параметры прочности для случаев длительного воздействия воды получают, погрузив образец в ванночку с дистиллированной водой на период свыше 60 мин. Образцы предварительно не кондиционируют, но температуру жидкости в емкости поддерживают на уровне микроклимата жилых помещений. Извлеченные из воды пробы просушивают и отжимают, для чего обкладывают промокательной бумагой, затем прокатывают валиком. Просушенные листы помещают в зону испытаний разрывной машины, растягивают до момента разрыва. Величину усилия при разрушении фиксируют.
Для обеих вариаций испытаний изготавливают по 20 образцов в виде полосок бумаги, картона. Половину испытывают в сухом состоянии, чтобы получить стандартные показатели сопротивляемости разрыву. В расчетах используют среднее арифметическое.
Влагопрочность рассчитывают, разделив предел прочности на разрыв целлюлозно-бумажной продукции во влажном состоянии на аналогичную величину, полученную при тестировании сухих образцов. Результат умножается на 100, выражается в процентах.
Технические средства для определения прочности бумаги и картона при увлажнении
Для получения сведений о сопротивляемости целлюлозно-бумажных изделий разрывным усилиям во влажном состоянии потребуются:
- Универсальная испытательная установка МИМ. Работа многозадачного аппарата заключается в имитации эксплуатационных нагрузок, действующих на материалы с постоянными или плавно изменяющимися характеристиками испытаний. Машина оснащена системой регулировки силы, скорости и продолжительности воздействия для настройки нагрузок разрывающего, прокалывающего, изгибающего, растягивающего, сжимающего типа. Процессы регистрации показаний и передачи в ПК лаборанта автоматизируются при подключении к аппарату модуля БСПД, разработанного креативными сотрудниками компании «ГОСТ». Обработка информации производится софтом «ГОСТ-ТЕСТ» на основании действующих в РФ нормативных документов.
- Специализированное приспособление. Конструкция с механически перемещающейся емкостью используется в тестировании при кратковременном воздействии воды. Приспособление закрепляют в рабочей области испытательной установки.
- Емкость для намокания. Ванночка габаритами 250×250×25 мм служит емкостью для длительного замачивания полосок бумаги, картона.
- Средства для измерений. Для изготовления образцов требуется линейка с высокоточной, четко нанесенной шкалой, для контроля температуры – термометр, для регистрации продолжительности кратковременного замачивания нужен секундомер.
Выбрать технические средства для оснащения производственной, учебной, научно-исследовательской лаборатории помогут опытные менеджеры компании «ГОСТ».