Systems. Methods. Technologies 3(35) 2017

Системы Методы Технологии . А . В . Поташев и др . Физико - механические свойства … 2017 № 3 (35) с . 120-126 125 Прочность образцов при растяжении , сжатии и из - гибе в исследованном диапазоне степени разработки волокон , получаемых из отходов сортирования лист - венной и хвойной целлюлозы , в целом закономерно возрастает , однако имеет существенно более низкий уровень по сравнению с аналогичными материалами из технической целлюлозы , что очевидно обусловлено высокой пухлостью и недостаточным связеобразовани - ем волокон в структуре . В частности , по данным В . И . Комарова и Я . В . Каза - кова [12, 13], применительно к хвойной небеленой целлюлозе из нормальной фракции щепы при числе Каппа 58,0 лабораторные образцы массой 1 м 2 75 г из не размолотых волокон имели следующие характери - стики : индекс удельного сопротивлению разрыву — 65,2 кН·м / кг ; разрывная длина — 5 900 м ; пухлость структуры — 1,73 см 3 / г . Для образцов структуры фор - мованных изделий из волокон хвойной сучковой массы при минимальных значениях степени помола и массы 1 м 2 соответствующие характеристики составили 4,20 кН·м / кг , 425 м и 4,55 см 3 / г . Применительно к целлюлозным волокнам из лист - венных пород древесины наблюдается аналогичная тенденция . Например , результаты исследований свойств неразмолотой лиственной беленой целлюлозы , используемой в композиции офсетной бумаги ( И . Б . Филиппов , В . И . Комаров [14, 15]), показали , что лабораторные образцы массой 1 м 2 60 г при испытани - ях на растяжение характеризуются индексом удельного сопротивлению разрыву 32,8 кН·м / кг , разрывной дли - ной 3 900 м и пухлостью 1,64 см 3 / г . Те же показатели по результатам испытаний на растяжение образцов структуры формованных изделий массой 1 м 2 400 г , полученных из размолотых до 14 о ШР волокон отходов грубого сортирования лиственной целлюлозы , демон - стрируют значения 5,98 кН·м / кг , 640 м и 3,85 см 3 / г соответственно . Выполнить сопоставление уровня и динамики из - менения прочности исследованных образцов при сжа - тии и изгибе ( в зависимости от степени разработки волокон ) с данными для иных целлюлозно - бумажных материалов не представилось возможным , поскольку сведений других авторов о реализации экспериментов в аналогичных условиях и с использованием указанных методов не обнаружено . Вместе с тем , общие диапазо - ны индекса сопротивления торцевому сжатию (1,2…4,5 кН·м / кг ) и индекса жесткости при изгибе (10…40 кН·см 2 / кг ), в которых варьируются данные измерений для образцов из лиственной и хвойной суч - ковой массы , практически соответствуют результатам наших исследований структуры промышленных образ - цов формованных изделий [16]. Их масса 1 м 2 состав - ляла от 370 до 850 г , основа композиции — макулатур - ное сырье . При этом прочность при сжатии , выражен - ная в размерности индекса сопротивления торцевому сжатию , изменялась в диапазоне 1,3…4,2 кН·м / кг , а сопротивление изгибу в размерности индекса жестко - сти при изгибе — 9,2…37,5 кН·см 2 / кг . Отметим , что уровень прочности при растяжении промышленных образцов , выраженный в форме индекса , также сопос - тавим с обсуждаемыми результатами для образцов из сучковой массы . Таким образом , из совокупности полученных ре - зультатов следует , что волокна отходов грубого сорти - рования лиственной и хвойной небеленой целлюлозы имеют критически более низкие структурно - морфоло - гические свойства и физико - механические характери - стики по сравнению с традиционными целлюлозными полуфабрикатами . В то же время , именно такой ком - плекс свойств вполне достаточен для их использования при минимальной технологической подготовке в каче - стве альтернативного сырья в производстве формован - ных изделий разнообразного назначения . Заключение В целом исследованные структуры формованных изделий из волокон отходов сортирования хвойной и лиственной целлюлозы , с учетом необходимости полу - чения высокой массы 1 м 2 , характеризуются более чем двукратным снижением значения пухлости по сравне - нию с традиционными небелеными и белеными волок - нистыми полуфабрикатами для производства бумаги и картона . Этот обстоятельство является причиной низ - кого уровня сопротивления образцов внешним нагруз - кам , прежде всего , при растяжении . Увеличение степе - ни разработки волокон лиственной и ( с меньшим эф - фектом ) хвойной сучковой массы позволяет сущест - венно повысить прочность структуры при растяжении . При этом прочность структуры формованных изделий при растяжении в большинстве случаев , очевидно , не является приоритетным потребительским свойством . В большей степени важен уровень сопротивления сжа - тию и изгибу структуры , который в значительной сте - пени определяется толщиной ( пухлостью ) и жестко - стью , обусловленной моментом инерции при сопро - тивлении соответствующему виду внешней нагрузки . Специфические структурно - морфологические ха - рактеристики лиственных и хвойных волокон из сучко - вой массы — средняя длина , доля мелкой фракции , распределение фракционного состава по длине волокон — позволяют при минимальной степени гидромехани - ческой разработки формировать объемные структуры с высокими значениями массы 1 м 2 и регулируемыми прочностными свойствами . Литература 1. ГОСТ Р 53636-2009. Целлюлоза , бумага , картон . Тер - мины и определения . М .: Стандартинформ , 2011. 65 с . 2. Keyes M. L. Apparatus For Making Pulp Articles. Patent 740023. 29 Sept. 1903. Print. 3. Emily Howe. The Re-invention of Molded Pulp // In: Pack EXPO, Advantages Processing and Packaging, November 2-5, 2014, P. 1-13, Chicago, Illinois, USA. 4. Wever R., Twede D. The History of Molded Fiber Packag- ing; A 20th Century Pulp Story // In: 22nd IAPRI Symposium Proceedings. Windsor, 2007, P. 1-8. 5. Ting L., Chang X. Green Packaging Material – the Appli- cation Study and Market Prospect of Molded Pulp Technology // In: International Asia Conference on Industrial Engineering and Management Innovation (IEMI2012) Proceedings. 2013. P. 345-351. 6. Ching-Jui Chang. Automated Design Process of Sustaina- ble Industrial Packaging // Dissertation New Brunswick, New Jersey, May, 2007. P. 1-110.