Badanie wła ściwo ści tektury litej i...

33
1 Badanie wlaściwości tektury litej i falistej 1. Surowce do produkcji tektury. Podstawową rolę w procesie produkcji tektury litej i falistej odgrywa jakość i pochodzenie surowców wlóknistych oraz prowadzenie procesu produkcyjnego. Masy makulaturowe, zaliczane do mas wtórnych, stosowane, jako surowiec podstawowy w procesie produkcji tektur, są surowcem niejednorodnym, obejmującym szeroki zakres zużytych wyrobów papierowych. Niejednorodność surowca wynika z różnego skladu, barwy, stopnia zadrukowania i/lub uszlachetniania powierzchni (laminowanie, impregnacja) surowców wtórnych. Zanieczyszczenia wynikać mogą z użytkowania lub zabrudzenia przypadkowego, będącego efektem metod prowadzenia zbiórki makulatury. Do produkcji tektur wielowarstwowych stosowane są żne surowce wlókniste: - masy celulozowe (masy chemiczne), - ściery drzewne, - masy chemotermomechaniczne (CTMP), - masy makulaturowe. Masy celulozowe, wytwarzane najczęściej metodą siarczanową (Sa), bielone (biale) i niebielone (brązowe), jako mieszanina surowców z drewna sosnowego, świerkowego i brzozowego (tzw. wlókna pierwotne). Masy celulozowe sosnowe i świerkowe charakteryzują się wlóknami dlugimi i plaskimi, natomiast masy brzozowe skladają się z wlókien krótkich i cylindrycznych. Ściery drzewne: ścier bialy, ścier ciśnieniowy, ścier rafinerowy oraz ścier termomechaniczny. Ścier bialy SGW (ang. Stone Groundwood), otrzymywany jest przez ścieranie drewna na kamieniu w ścierakach otwartych, tzn. pod ciśnieniem atmosferycznym. Ścier ciśnieniowy PGW (ang. Pressure Groundwood), otrzymywanie obejmuje ścieranie na kamieniu w ścierakach zamkniętych pod zwiększonym ciśnieniem ok. 0,3 MPa przy natrysku wody o temperaturze 100 o C. Ścier rafinerowy RMP (ang. Rafiner Mechanical Pulp), otrzymywany w otwartych bezciśnieniowych mlynach tarczowych (rafinerach) przez rozwlóknianie nietraktowanych chemicznie wstępnie zrębków. Ścier rafinerowy ma dużą zawartość frakcji dlugowlóknistej. Ścier termomechaniczny TMP (ang. ThermoMechanical Pulp) zwany także masą termomechaniczną, otrzymywany jest w zamkniętych ciśnieniowych mlynach tarczowych (termorafinerach) przez rozwlóknienie zrębków wstępnie parowanych w temperaturze powyżej 100 o C i dodatkowo mielony w rafinerach bezciśnieniowych. Masy chemotermomechaniczne oznaczane CTMP (ang. Chemi ThermoMechanical Pulp), otrzymywane w termorafinerach przez rozwlóknienie zrębków wstępnie potraktowanych chemikaliami i parowanych w temperaturze powyżej 100 o C oraz dodatkowo jeszcze mielonych w rafinerach. Masy makulaturowe, otrzymywane są przez mechaniczne rozwlóknianie makulatury. Makulatura stosowana do produkcji tektury może pochodzić z trzech różnych źródel:

Transcript of Badanie wła ściwo ści tektury litej i...

Page 1: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

1

Badanie właściwości tektury litej i falistej

1. Surowce do produkcji tektury. Podstawową rolę w procesie produkcji tektury litej i falistej odgrywa jakość

i pochodzenie surowców włóknistych oraz prowadzenie procesu produkcyjnego. Masy makulaturowe, zaliczane do mas wtórnych, stosowane, jako surowiec podstawowy w procesie produkcji tektur, są surowcem niejednorodnym, obejmującym szeroki zakres zużytych wyrobów papierowych. Niejednorodność surowca wynika z różnego składu, barwy, stopnia zadrukowania i/lub uszlachetniania powierzchni (laminowanie, impregnacja) surowców wtórnych. Zanieczyszczenia wynikać mogą z użytkowania lub zabrudzenia przypadkowego, będącego efektem metod prowadzenia zbiórki makulatury.

Do produkcji tektur wielowarstwowych stosowane są różne surowce włókniste: - masy celulozowe (masy chemiczne), - ściery drzewne, - masy chemotermomechaniczne (CTMP), - masy makulaturowe. Masy celulozowe, wytwarzane najczęściej metodą siarczanową (Sa), bielone (białe)

i niebielone (brązowe), jako mieszanina surowców z drewna sosnowego, świerkowego i brzozowego (tzw. włókna pierwotne). Masy celulozowe sosnowe i świerkowe charakteryzują się włóknami długimi i płaskimi, natomiast masy brzozowe składają się z włókien krótkich i cylindrycznych.

Ściery drzewne: ścier biały, ścier ciśnieniowy, ścier rafinerowy oraz ścier termomechaniczny.

Ścier biały SGW (ang. Stone Groundwood), otrzymywany jest przez ścieranie drewna na kamieniu w ścierakach otwartych, tzn. pod ciśnieniem atmosferycznym.

Ścier ciśnieniowy PGW (ang. Pressure Groundwood), otrzymywanie obejmuje ścieranie na kamieniu w ścierakach zamkniętych pod zwiększonym ciśnieniem ok. 0,3 MPa przy natrysku wody o temperaturze 100 oC.

Ścier rafinerowy RMP (ang. Rafiner Mechanical Pulp), otrzymywany w otwartych bezciśnieniowych młynach tarczowych (rafinerach) przez rozwłóknianie nietraktowanych chemicznie wstępnie zrębków. Ścier rafinerowy ma dużą zawartość frakcji długowłóknistej.

Ścier termomechaniczny TMP (ang. ThermoMechanical Pulp) zwany także masą termomechaniczną, otrzymywany jest w zamkniętych ciśnieniowych młynach tarczowych (termorafinerach) przez rozwłóknienie zrębków wstępnie parowanych w temperaturze powyżej 100 oC i dodatkowo mielony w rafinerach bezciśnieniowych.

Masy chemotermomechaniczne oznaczane CTMP (ang. Chemi – ThermoMechanical Pulp), otrzymywane w termorafinerach przez rozwłóknienie zrębków wstępnie potraktowanych chemikaliami i parowanych w temperaturze powyżej 100 oC oraz dodatkowo jeszcze mielonych w rafinerach.

Masy makulaturowe, otrzymywane są przez mechaniczne rozwłóknianie makulatury. Makulatura stosowana do produkcji tektury może pochodzić z trzech różnych źródeł:

Page 2: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

2

1. odpad własny, zwany też brakiem – jest najlepszą makulaturą, ponieważ nie zawiera zanieczyszczeń,

2. makulatura przemysłowa (makulatury stanowiące zwroty z wydawnictw, zakładów produkcyjnych i przetwarzających wyroby papierowe, najczęściej zadrukowane, ale dość jednolite pod względem składu surowcowego),

3. makulatura pokonsumencka (makulatury powracające od konsumentów, są zadrukowane, często zanieczyszczone, niejednolite pod względem składu surowcowego).

Masy makulaturowe są jakościowo gorsze od mas otrzymanych z surowców powtórnie nieprzetwarzanych. Zadaniem instalacji przerobu makulatury jest rozwłóknianie surowca i oczyszczanie masy makulaturowej w stopniu gwarantującym odpowiednią jakość oraz płynność produkcji wytworu końcowego, czyli papieru lub tektury.

2. Tektura lita. Zgodnie z normą PN-P-50000:1992 „Papier, tektura, masa włóknista i określenia

związane. Terminologia.”, która jest tłumaczeniem normy ISO, produkty papierowe zostały podzielone na dwie kategorie, ze względu na ich gramaturę: papier (o gramaturze do 225 g/m2) i tekturę (o gramaturze co najmniej 225 g/m2). W przypadku materiałów wielowarstwowych wyroby o gramaturze 180 g/m2, także nazywane są tekturą.

Tektury lite (graficzne i opakowaniowe) składają się z jednej lub kilku warstw masy papierniczej, połączonych na mokro podczas procesu wytwarzania, bez użycia kleju. Tektury lite zwyczajowo, choć niepoprawnie, nazywane są kartonami. Proces produkcji polega na wylewaniu masy papierniczej w postaci warstw, w momencie, gdy warstwa poprzednia jest odwodniona, ale niewysuszona. Liczba warstw w tekturze litej może wynosić nawet siedem. Warstwy tektury litej mogą pochodzić z tej samej masy lub różnić się składem, wówczas są to masy modyfikowane np. ze względu na skład włóknisty.

Oprócz tego typu tektur istnieją jeszcze tzw. tektury laminowane, które powstają przez sklejenie w stanie wykończonym po wysuszeniu dwóch lub większej liczby tektur, najczęściej jednostronnie powlekanych, za pomocą kleju, na tzw. laminówkach.

Różnice w budowie tektury jedno- i wielowarstwowej przedstawia poniższy rysunek:

Rys. 1. Różnice budowy w przekroju poprzecznym tektur jedno- i wielowarstwowych [1]

POWŁOKA

WARSTWA SPODNIA

WARSTWY ŚRODKOWE

WARSTWA WIERZCHNIA

A. TEKTURA JEDNOWARSTWOWA B. TEKTURA WIELOWARSTWOWA

WARSTWA

WŁÓKNISTA

Page 3: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

3

Rys.2. Różnice w załamywaniu tektur jedno- i wielowarstwowych [1]

a. Tektura jednowarstwowa pęka w obrębie załamania b. Tektura wielowarstwowa nie wykazuje pęknięć

Całkowite wysuszenie tektury odbywa się w części suszącej tekturnicy. Tektura lita

stosowana do wyrobu pudełek posiada gramaturę w przedziale 225 do 400 mg/m2. O jakości poszczególnych odmian tektury decydują poza wyglądem, właściwości wytrzymałościowe. Tektura musi być odporna na nagniatanie, nacinanie, zginanie i wytłaczanie oraz rozwarstwianie, powinna wykazywać odpowiednią sztywność, płaskie „leżenie”, brak obcego zapachu oraz substancji szkodliwych dla zdrowia.

3. Opakowania tekturowe

Dobór tektury związany jest z systemem formowania pudeł, przechowywania i transportowania. Opakowanie z tektury litej powinno posiadać odpowiednią wytrzymałość, odporność na przepuklenie w kierunku prostopadłym do powierzchni, odporność na wypaczenia, zachowanie wymiarów przy zmianie wilgotności otoczenia. Aby opakowanie zachowywało dobry wygląd podczas użytkowania, nie może się wybrzuszać pod wpływem zawartości ani pod wpływem zgniatającej siły pionowej, dlatego ważna jest sztywność zginania. Parametr ten zależy od grubości tektury oraz modułu elastyczności warstw. Dla zachowania prawidłowej pracy maszyn pakujących podatność na zginanie (stosunek sztywności w miejscu nagniecenia do sztywności tektury), nie powinna przekraczać 75 %. Sztywność tektury w kierunku prostopadłym do kierunku biegnięcia włókien jest co najmniej dwa razy mniejsza od sztywności w kierunku zgodnym z biegiem włókien.

Tektury lite muszą być podatne na wykrawanie, nagniatanie, nacinanie i perforowanie, które to procesy wymagają od nich odpowiedniej ściśliwości. Podatniejsze na powyższe procesy są tektury o większej pulchności (tzn. małej gęstości).

Bardzo ważną cechą opakowań tekturowych, jest ich atrakcyjny wygląd. Powierzchnie na zewnętrzną stronę opakowania najczęściej mają barwę białą, ale mogą mieć także odcień chromatyczny, np. pastelowy. W tekturach na opakowania do żywności, kosmetyków, leków nie stosuje się na ogół fluorescencyjnych wybielaczy optycznych (FWA). Związki te wchodzą w reakcję chemiczną z substancjami aromatycznymi tytoniu, zmieniając niekorzystnie ich smak i aromat.

Tektura lita do wyrobu opakowań musi być czysta, niedopuszczalne są plamy i zabrudzenia oraz ślady zamoknięcia i pleśni. Wg norm amerykańskich, maksymalna ilość bakterii w tekturach na opakowania żywności wynosi 250 kolonii/g. Poziom skażenia tektur

Page 4: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

4

zależy od ich składu surowcowego. Tektury wytworzone z włókien pierwotnych (mas celulozowych, półchemicznych, ścieru), są zwykle mikrobiologicznie czyste. Głównym źródłem skażenia są włókna wtórne (makulaturowe). Tektury wytwarzane z udziałem makulatury nie są dopuszczone do bezpośredniego pakowania produktów spożywczych, szczególnie chodzi tu o zachowanie limitów migracji globalnej substancji toksycznych, mutagennych, metali ciężkich (np. z farb drukarskich). Tektury przeznaczone do pakowania żywności mogą być ponadto zdyskwalifikowane, gdy negatywnie wpływają na smak, zapach lub barwę zapakowanych produktów.

Tabela 1. Wymagane właściwości tektur litych na pudełka [4]

Właściwości ogólne Strona górna Strona dolna Gramatura Wytrzymałość powierzchni na

zrywanie Podatność na sklejenie

Masa właściwa Wytrzymałość powierzchni na ścieranie na sucho i na mokro

Odporność na ścieranie

Podatność na nagniatanie Połysk i gładkość Odporność na pylenie Podatność na nacinanie Odpowiednia chłonność cieczy Podatność do powlekania

materiałami barierotwórczymi Podatność na wykrawanie Brak zanieczyszczeń

powierzchni (cętek) Podatność na laminowanie z foliami tworzyw sztucznych i folią aluminiową

Podatność na składanie Podatność na zadrukowanie Podatność na powlekanie tworzywami sztucznymi

Sztywność Podatność na laminowanie lub powlekanie tworzywami sztucznymi

Obojętność fizjologiczna

Wytrzymałość na rozwarstwienie

Podatność na lakierowanie

Podatność na wytłaczanie Podatność na sklejenie Wilgotność Płaskość i stałość wymiarów

Brak obcego zapachu Czystość chemiczna Czystość bakteriologiczna

Tektury lite są klasyfikowane wg mas włóknistych stosowanych do ich wytwarzania

oraz liczby warstw. Stronę zewnętrzną stanowi warstwa pokryciowa, stronę wewnętrzną stanowi warstwa spodnia. Do znakowania tektur litych stosuje się skróty pochodzące od nazw w języku angielskim lub niemieckim. W tabeli 2 przedstawiono oznakowanie tektur litych.

Page 5: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

5

Tabela 2. Oznakowanie tektur litych w języku angielskim [4] Rodzaj tektury litej Nazwa w języku

angielskim Oznakowanie w języku angielskim*

Nazwa w języku niemieckim

Oznakowanie w języku niemieckim

Tektura na pudełka składane, niepowlekana

Folding boxboard FBB Chromoersatzkarton UC2

Tektura makulaturowa z uszlachetnianą powierzchnią

White lined chipboard

WLC Duplexkarton UD1 LUB UD2

Tektura z masy siarczanowej bielonej, powlekana

Solid bleached (sulfate) board

SBS CT gestrichener Zellstoffkarton

GZ

Tektura z masy siarczanowej niebielonej

Solid unbleached (sulfate) board

SUS - -

Tektura na opakowania do płynów

Liquid packaging board

LPB - -

* Tektury z powłokami pigmentowymi mogą być dodatkowo oznakowane literami CT (coated)

Tabela 3. Podział tektur litych [4] Jednowarstwowe O jednakowej barwie z obu stron Dwuwarstwowe (duplex) Jednostronnie kryte,

Z warstwą wierzchnią białą, Z warstwą spodnią o barwie kremowej, brązowej lub szarej

Trzywarstwowe (triplex) Dwustronnie kryte, Z warstwą wierzchnią białą, Środkową o barwie kremowej, brązowej lub szarej Z warstwą spodnią białą, kremową lub brązową

Wielowarstwowe (multiplex)

Z warstwą wierzchnią białą, Dwie do pięciu warstw środkowych o barwie kremowej, brązowej lub szarej Z warstwą spodnią o barwie kremowej, szarej lub brązowej

Page 6: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

6

4. Tektura falista. Pierwszym producentem tektury falistej był Albert Jones (USA), który w roku 1871

opatentował metodę ulepszania materiałów papierniczych do celów opakowaniowych, polegającą na pofalowaniu wstęgi papieru. Tektura falista produkowana jest od ponad 130 lat. Innym ważnym krokiem w rozwoju produkcji tektury falistej był wynalazek Olivera Longa, który w 1874 roku opracował metodę sklejania warstwy tektury płaskiej z warstwą pofalowaną, czyli metodę produkcji tektury dwuwarstwowej, a w 1881 roku metodę produkcji tektury trzywarstwowej. Masowa produkcja tektury rozpoczęła się na początku XX wieku we Francji a później stopniowo już w całej w Europie. Przemysł celulozowo – papierniczy po II Wojnie Światowej otrzymał znaczny impuls w postaci techniki pomiarowej i sterującej. Rozwój ten doprowadził do stworzenia systemów elektronicznego przetwarzania danych oraz sterowania procesem, które z początkiem lat 60-tych znalazły zastosowanie również w przemyśle celulozowo – papierniczym. Nowoczesna technika pomiarowo – sterująca dała możliwość automatyzacji procesu produkcyjnego, a tym samym zapewnienia wyrobom jednolitości.

W 1952 roku w miejscowości Santa Margherita we Włoszech powstał związek europejskich producentów tektury falistej FEFCO (Federation Eurpeennee des Fabricants de Carton Ondule), z siedzibą w Paryżu. FEFCO wprowadziło międzynarodowy znak jakości produkcji, a następnie wraz ze związkiem ASSCO (European Association to Promote the Solid Fibreboard Case Manufacturers Industry) opracowało międzynarodowy kod konstrukcyjny opakowań tekturowych.

Tektura falista, to materiał opakowaniowy, składający się z ułożonych na przemian oraz sklejonych warstw płaskich i pofalowanych. W zależności od ilości warstw wyróżnia się tektury faliste dwu-, trzy-, cztero-, pięcio- i siedmiowarstwowe. Dzięki swoim właściwościom tektura falista jest wysoko cenionym materiałem opakowaniowym. Podstawową zaletą jest jej lekkość. Ciężar właściwy tektury waha się od 100 do 200 kg/m3. Z 1 tony tektury falistej trzywarstwowej o gramaturze 650 g/m2 można wyprodukować 2000 pudeł o wymiarach wewnętrznych 400 x 300 x 200 mm.

Tektura falista to materiał dobrze nadający się po użyciu do ponownego przetwórstwa, a także do kompostowania lub spalania z odzyskiem energii. Warstwy pofalowane tektury falistej wpływają na dobre właściwości amortyzacyjne, przez co pudła dobrze zabezpieczają przed uszkodzeniami mechanicznymi zapakowane produkty. Zdecydowaną wadą tektury falistej jest duża wrażliwość na warunki atmosferyczne. Pod wpływem wilgoci tektura traci sztywność i właściwości amortyzacyjne.

Papier przeznaczony na falę (fluting), wprowadzany jest pomiędzy cylindry ryflujące, przez co narażony jest na silne i zróżnicowanie oddziaływanie sił tarcia, ściskających i rozciągających. Fluting powinien charakteryzować się odpowiednią pulchnością i porowatością, objawiającą się podatnością do klejenia z innymi warstwami. Fluting powinna charakteryzować odpowiednia odporność mechaniczna, aby nie doszło do zerwania wstęgi podczas jej przechodzenia przez walce ryflujące oraz odporność na ściskanie i rozciąganie, zachodzące podczas wtłaczania papieru w wyżłobienia na powierzchni walców ryflujących. Papier przeznaczony na warstwę pofalowaną musi poddawać się falowaniu oraz mieć zdolność do zachowania nadanego mu kształtu

Page 7: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

7

oraz zachować zdolność do zachowania regularności wszystkich charakterystyk na całej powierzchni szerokości wstęgi.

Rys. 3. Powstawanie spoiny klejowej [8] Zdolność do wchłaniania wystarczającej ilości kleju w krańcowo krótkim czasie,

determinowanym przez prędkość pracy maszyny oraz zdolność przekazywania wystarczająco dużej ilości ciepła, aby klej mógł związać się w momencie kontaktu z warstwą pokryciową.

Poniżej przedstawiono kolejne etapy nakładania kleju: A. Nałożenie kleju, B. Penetracja kleju w głąb flutingu i linera, C. Wzrost temperatury powyżej punktu żelowania w strefie połączenia, D. Rozpuszczenie skrobi, wchłonięcie wody przez skrobię, E. Łączenie cząsteczek skrobi ze sobą i z włóknami, F. Żelowanie skrobi, wzrost jej lepkości i hamowanie penetracji skrobi w głąb papieru, G. Dostarczone ciepło powoduje suszenie tektury i utwardzenie połączenia klejowego.

Opakowania tekturowe są często sklejane płaszczyznowo na zakładkę. Do sklejania

stosuje się kleje z polimerów naturalnych (skrobiowe, kazeinowe) lub wodne dyspersje tworzyw sztucznych (np. polioctan winylu). Aby połączenie klejowe było mocne, sklejane powierzchnie powinny charakteryzować się zbliżoną absorpcją. Klej silnie penetruje w warstwę tektury o większej chłonności, ulegając szybko immobilizacji (unieruchomieniu), a nie uzyskuje wystarczającego zakotwiczenia na stronie powlekanej o mniejszej absorpcji. W rezultacie wytrzymałość spoiny może być za mała i opakowanie rozklei się pod wpływem siły obciążenia zapakowanym produktem. Połączenie opakowań można uzyskać także za pomocą klejów topliwych, tzw. hot – meltów, wówczas absorpcja dwóch stron tektury nie ma większego znaczenia.

Rys. 4. Schemat budowy tektur falistych:

a) tektura dwuwarstwowa, b) tektura trzywarstwowa, c) tektura pięciowarstwowa, d) tektura siedmiowarstwowa; 1 – warstwa płaska zewnętrzna, 2 – warstwa pofalowana, 3 – warstwa płaska wewnętrzna, 4 – warstwa płaska środkowa [12]

Page 8: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

8

Obecnie najbardziej rozpowszechnioną tekturą falistą jest tektura trzywarstwowa, która składa się z dwóch warstw płaskich: zewnętrznej i wewnętrznej oraz warstwy pofalowanej „fluting”, mieszczącej się między nimi. Warstwa środkowa jest istotą tej konstrukcji tektury, gdyż powoduje usztywnienie warstw płaskich z nią sklejonych. Daje to wyrób w postaci „sandwicha”, o połowę lżejszy od tektury litej o tej samej grubości i jednocześnie sztywniejszy oraz bardziej odporny na zgniatanie i przebicie. Warstwę pofalowaną można dodawać kolejno i naprzemiennie z płaską, uzyskując coraz grubszy wyrób. Wytwarzane są tektury pięciowarstwowe i siedmiowarstwowe. Każda kolejna dodatkowa warstwa pofalowana zwiększa coraz bardziej sztywność otrzymywanej tektury. Przy tekturze siedmiowarstwowej uzyskuje się materiał porównywalny w zakresie sztywności z płytą z tworzywa sztucznego, lecz jednocześnie łatwo ponownie nadający się do przerobienia.

Na przestrzeni lat pojawiały się różne konstrukcje fal: fala podwójna i fala dwuwarstwowa. Ciekawym nowym rozwiązaniem konstrukcyjnym jest tektura czterowarstwowa z falą X.

fala podwójna fala dwuwarstwowa

fala w kształcie litery X Rys. 5. Różne konstrukcje warstwy pofalowanej – fluting [12] Osiągnięciem ostatnich lat jest produkcja tektury z mikrofalą G o wysokości

0,55 mm, którą zastosowano w małych opakowaniach jednostkowych, uzyskując pudełko o dużej sztywności ścianek, w które pakuje się np. perfumy.

Tektura falista jest obecnie głównym materiałem opakowaniowym do produkcji pudeł z zamknięciem czteroklapowym, tacek i pudeł paletowych. Opakowania te cechuje niewielka masa, duża trwałość, bardzo dobre zabezpieczenie towaru przed uszkodzeniem w czasie transportu i podczas składowania oraz wysoka estetyka. Z uwagi na to, że po użyciu pudła są składane, zajmują one małą powierzchnię podczas składowania. Istnieje możliwość ich powtórnego przerobu, jako makulatury.

Charakterystycznymi wskaźnikami jakościowymi tektury falistej są: kształt i wielkość fali. W warstwie pofalowanej fala może mieć różny kształt: sinusoidalny lub klinowy. Częściej stosowana jest o kształcie sinusoidalnym (rys.6).

Page 9: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

9

Rys. 6. Profile fal: a) sinusoidalna, b) klinowa [12] W zależności od wymiarów fali, tj. wysokości fali i jej gęstości, czyli ilości fal

w jednostce długości, występują różne rodzaje fal. Wysokość fali h jest to odległość wierzchołka fali od podstawy lub odległość

między dwiema warstwami płaskimi. Podziałka fali t jest to odległość między dwoma sąsiednimi wierzchołkami fali. Współczynnik pofalowania jest to stosunek długości papieru przed pofalowaniem

do długości wstęgi po sfalowaniu. Rys. 7. Wymiary fali: h – wysokość fali, t – podziałka fali [12]

Znane rodzaje fali to: • fala E (mikrofala) fala o wysokości od 1,1 mm do 1,7 mm, wg niektórych autorów

1,2 – 2,0 mm – tektura z tą falą ma raczej walory estetyczne i nadaję się do opakowań małych i nie zawierających ciężkich towarów (często stosowana do pakowania przypraw, galaretek, kawy cappuccino).

• fala B fala o wysokości od 2,5 mm do 3,0 mm, wg niektórych autorów 2,3 – 3,2 mm. • fala C fala o wysokości od 3,0 mm do 3,7 mm.

Rzadziej spotykane to:

• fala A fala o wysokości od 3,6 do 4,5 mm, wg niektórych autorów 3,6 – 4,8 mm – wycofywania i w zasadzie rzadko spotykana.

• fala N fala o wysokości około 0,6 mm. • fala X – jest to tektura czterowarstwowa, w której są dwa arkusze zewnętrzne i dwa

arkusze pofalowane, których wierzchołki spotykają się. Współczynnik pofalowania będzie się różnie kształtować dla tego rodzaju

wyrobów. Wynika z tego, że fala może mieć różną wielkość podstawy, tj. może być szeroka, średnia i wąska.

Page 10: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

10

W tabeli 4. zestawiono parametry budowy tektury falistej w zależności od kształtu fali, tj. wysokości fali, jej szerokości i zagęszczenia na długości 1 m.

Tabela 4. Kryterium podziału fal w tekturach ze względu na: rodzaj, symbol, wysokość i podziałkę [12]

Rodzaj fali Symbol fali Wysokość fali, mm

Podziałka fali, mm

Liczba fal na 1 m

Wysoka A 3,6 – 4,8 8,3 – 8,9 108 – 118 Niska B 2,3 – 3,2 5,8 – 6,4 154 – 166 Średnia C 3,0 – 3,7 7,0 – 7,6 127 – 138 Bardzo wysoka D 6,6 10 –12 83 – 10 Mikrofala E 1,2 – 2,0 3,3 – 4,2 238 – 295 Minifala F 0,6 – 1,1 2,2 – 3 309 – 445 Minifala G 0,55 1,8 555 Bardzo wysoka K 7 12,5 – 13 75 – 80 Minifala N 0,6 1,82 550

Tektura z falą „X”, zwana także „Xitex”, jest to tektura falista czterowarstwowa,

składająca się z dwóch płaskich zewnętrznych oraz dwóch , sklejonych ze sobą grzbietami fal, warstw pofalowanych, z falą o wysokości większej o ok. 0,8 mm od fali C. Taka opatentowana w Austrii tektura falista charakteryzuje się dużą odpornością na zgniatanie płaskie i mniejszą znacznie materiałochłonnością niż tektura pięciowarstwowa, a wykonane z niej pudła mają bardzo dobre właściwości amortyzacyjne i są bardzo odporne na nacisk statyczny. Pozwala to na stosowanie tektury o obniżonej gramaturze przy zachowaniu wymaganej wytrzymałości pudeł.

Wysokość fali wpływa na własności tektury falistej. Im fala jest wyższa, tym tektura ma lepsze własności amortyzacyjne a wykonane z niej pudło większą sztywność, ale wraz ze wzrostem wysokości fali wzrasta też materiałochłonność tektury. Na przykład stosowana niegdyś powszechnie tektura z falą A (fala wysoka), ma dobre własności amortyzacyjne i zapewnia stosunkowo dużą sztywność konstrukcji pudła oraz odporność na nacisk statyczny przy piętrzeniu opakowań w stosy (BCT). Zaleca się nadal jej stosowanie, ale tylko w przypadkach pakowania wyrobów o dużej podatności na uszkodzenia mechaniczne, np. szklanych. Tektura z falą B (falą niską) wykazuje dużą odporność na zgniatanie warstwy pofalowanej (FCT) i powinna być stosowana np. do pakowania wyrobów wielosztukowych o dużej masie, np. konserw w puszkach lub farb w blaszanych opakowaniach. Najczęściej jednak stosowana jest tektura z falą C, która posiada własności pośrednie. Przy produkcji tektury pięcio- lub siedmiowarstwowej zaleca się stosowanie warstw pofalowanych o różnym kształcie (np. B i C), wówczas fala B powinna znajdować się przy zewnętrznej, a fala C przy wewnętrznej powierzchni.

Do produkcji opakowań przeznaczonych do kontaktu z żywnością stosuje się pudła wykonane z zastosowaniem, jako części składowej, kraftlinera ze 100 % udziałem masy celulozowej siarczanowej, przeważnie sosnowej, niebielonej i flutingu z masy półchemicznej,

Page 11: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

11

zazwyczaj brzozowej. Pudła do innych zastosowań wykonuje się z surowców opartych na masie makulaturowej (testlinery wielowarstwowe i fluting).

Papiery stosowane na warstwy płaskie dzielą się na tzw. kraftlinery i testlinery. Kraftliner jest wytwarzany w 100% z włókien pierwotnych bez udziału włókien makulaturowych i wówczas jest on wytworem jednowarstwowym. W niektórych przypadkach jest dopuszczalny dodatek masy makulaturowej, wówczas kraftliner musi składać się z dwóch warstw. Papiery stosowane w tekturach falistych na warstwę płaską posiadają gramaturę z przedziału 90 – 250 g/m2 (testlinery) i 90 – 330 g/m2 (kraftlinery).

W związku z tym, że masa celulozowa siarczanowa z drzew iglastych jest produktem deficytowym, prowadzi się prace nad możliwością zastąpienia masami mniej szlachetnymi, bez pogorszenia wskaźników wytrzymałościowych.

Rys. 8. Schemat warstwy pofalowanej [1] h – wysokość fali, t – podziałka, a – długość warstwy pofalowanej, b – długość papieru przed pofalowaniem.

Rys. 9. Schematy metod nanoszenia kleju [5]

Page 12: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

12

5. Metody badań tektury i wyrobów tekturowych. Właściwości tektur wielowarstwowych można podzielić na pięć grup:

Rys 10. Podział metod badań tektury i wyrobów tekturowych [1]

Page 13: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

13

Pulchność (wolumen). Pulchność, zwana także wolumenem, jest określana przez stosunek grubości tektury wyrażonej w mikrometrach do gramatury tektury wyrażonej w g/m2.

=

g

cm

g

DV

3

gdzie: [1] V – pulchność, cm3/g, D – grubość papieru, µm, g – gramatura papieru, g/m2. Pulchność jest odwrotnością gęstości pozornej, służy m.in. do rozróżniania

i klasyfikacji tektur makulaturowych (WLC) o specyficznych pulchnościach: 1,3; 1,4; 1,5 cm3/g.

Wymiary (wymiary arkusza dla papieru arkuszowego i szerokość zwoju oraz

jego średnica dla papieru zwojowego). Wymiary arkusza (tektura arkuszowa) lub średnica (tektura zwojowa), są parametrami wpływającymi na prawidłowy przebieg procesu drukowania i wykańczania. Jeśli nie ustalono inaczej, wg obowiązujących przepisów zawartych w OWZP (patrz gramatura), dopuszczalne największe odchylenie długości i szerokości formatu, o długości boku arkusza większej niż 400 mm, wynoszą:

- format netto ± 0,3 % lub + 0,6 % (*), najwyżej ± 2 mm lub + 4 mm (*) - format brutto ± 0,5 %, najwyżej + 5 mm (*)

* Jeżeli nie jest akceptowana tolerancja w dół (-) i jeśli jest to zaznaczone w umowie dostawca – odbiorca.

Tolerancja wymiarowa tektur zwojowych odnosi się do szerokości wstęgi i średnicy zwoju,

- dla wstęgi o szerokości do 1600 mm, wynosi ± 0,5 % szerokości zwoju, najwyżej ± 3 mm i najmniej ± 2 mm.

Prostokątność arkusza. Prostokątność arkusza, to zawartość kąta prostego (90 o)

między wszystkimi przecinającymi się krawędziami. Sprawdzenia prostokątności arkusza należy dokonywać tylko na arkuszach krojonych fabrycznie. Często nie zachowanie prostokątności arkusza objawia się małą stabilnością wymiarową przy drukowaniu wielokolorowym. Metody oznaczania prostokątności arkusza:

- tzw. metoda składania arkusza, stosowana do tektur małej sztywności i niskiej gramaturze, prostokątność oblicza się z dokładnością do 0,1 % wg wzoru:

Page 14: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

14

%100⋅=AB

XP [1]

gdzie: X – odległość między wierzchołkami C i D arkusza po złożeniu AB – odległość pomiędzy wierzchołkami A i B (długość) arkusza.

- metoda pomiaru przekątnych, - metoda precyzyjnego pomiaru kolejnych kątów arkusza. Stabilność wymiarowa. Stabilność wymiarowa, tzw. stateczność wymiarowa,

jest to skłonność tektur do zmiany wymiarów pod wpływem zmian wilgotności względnej powietrza (higrostateczność) i bezpośredniego nawilżania (hydrostateczność). Stabilność wymiarowa ma charakter anizotropowy (odkształcenie jest zwykle dwukrotnie większe w kierunku poprzecznym niż podłużnym). Pod wpływem nawilżania następuje zwiększenie wymiarów liniowych, pod wpływem suszenia następuje skurczenie, czyli zmniejszenie wymiarów liniowych.

Najbardziej stabilna strefa klimatyczna, czyli warunki, w jakich tektura arkuszowa

ma najmniejsze odkształcenia liniowe, to 45 – 60 % wilgotności względnej tektury (w temp. 18 – 22 oC).

Stosowane są dwie metody oznaczenia stabilności wymiarowej (tektura klimatyzowana, 50 ± 2 % wilgotności względnej powietrza (w temp. 23 ± 1 oC)):

1. Dla tektur niepowlekanych przez moczenie kwadratowych próbek i oznaczenie zmian wymiarów po nawilżeniu i wysuszeniu.

2. Dla tektur powlekanych pomiar wydłużenia i skurczu przy zmiennych warunkach wilgotności względnej powietrza w temp. 23 ± 2 oC z 35 % do 75 % oraz od 75 % do 35 % wilgotności względnej powietrza.

Wyniki podawane są w [%], jako najczęściej dopuszczalne następujące zmiany wymiarów przyjmuje się:

- wydłużenie dla kierunku MD ≤ + 0,6 %, - wydłużenie dla kierunku CD ≤ + 1,8 %, - skurcz w kierunku MD ≥ - 0,3 %, - skurcz w kierunku CD ≥ - 0,5 %. Przy zmiennej wilgotności względnej powietrza dla kierunku CD, jako graniczne

wartości najczęściej przyjmowane są: - wydłużenie 35 % → 75 % ≤ + 1,0 %, - skurcz 75 % → 35 % ≥ - 0,8 %

Szorstkość. Parametr ten określa gładkość powierzchni tektur, zamiennie stosowany

jest z terminem szorstkość. Dla tektur wielowarstwowych powlekanych stosowane są dwie metody określania szorstkości: PPS i Bendtsena, są to pośrednie metody pneumatyczne. Niestety obie metody nie pozwalają na osobne określenie mikro – i makrostruktury tektury.

Page 15: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

15

Aparat Parker Print Surf (PPS) ma największe zastosowanie do pomiaru gładkości, w tym głównie tektur powlekanych. Metoda badania polega na pomiarze przepływu powietrza pomiędzy powierzchnią tektury a głowicą pomiarową, który jest przeliczany na uśredniony profil (uśrednienie nierówności) na powierzchni pomiarowej. Wynik podawany jest w [µm] w zależności od wywieranego nacisku na tekturę. Metoda PPS daje więcej informacji o powierzchni tektury niż metoda Bendtsena. Najczęściej pomiaru dokonuje się przy nacisku masy 10 kg i badanie oznacza, jako PPS10. Im mniejszy wynik, tym gładsza tektura. Granicą wykrywalności tej metody jest 0,5 µm.

Metoda Bendtsena jest częścią składową automatycznej linii pomiarowej, ale stosowana jest także samodzielnie do pomiaru szorstkości tektur wielowarstwowych powlekanych. Wynik podawany jest w ml/min przepływającego powietrza między głowicą pierścieniową a powierzchnią tektury. Granicą wykrywalności tej metody jest 5 ml/min.

Wyniki badań aparatem PPS oraz Bendtsena nie mogą być porównywane ani przeliczane z PPS na Bendtsena i odwrotnie.

Spoistość powierzchni. Spoistość powierzchni, zwana także odpornością tektury

na odrywanie cząstek z jej powierzchni lub odpornością na zrywanie powierzchni. Dla papierów drukowych wyróżnia się dwa przypadki nasilenia zrywania powierzchni:

- wyszczypywanie powłoki (ang. pilling), - zrywanie powierzchni (ang. picking). W przypadku tektur wielowarstwowych obserwować można jeszcze dwa przypadki:

- rozwarstwianie tektury (ang. delamination), - powstawanie pęcherzy, czyli delaminacja powłoki w przypadku tektur powlekanych (ang. blistering).

Rys. 11. Rodzaje zrywania powierzchni wielowarstwowych [1]

Zanieczyszczenia powierzchni (cętki). Zanieczyszczenia powierzchni, tzw. cętki,

powstają podczas produkcji tektury. Plamki na powierzchni papieru powodują jego brzydki wygląd, złą czytelność wydrukowanej lub zapisanej powierzchni. Zanieczyszczenia powierzchni tektur wielowarstwowych można obserwować w świetle odbitym w postaci plamek o różnych, nieregularnych kształtach i wymiarach. Źródłem tych wad mogą być niezmielone pęczki włókien, drzazgi, kawałki kory, ziarenka piasku, węgiel, sadza, barwniki,

Page 16: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

16

cząstki wypełniaczy i nierozpuszczalne składniki cieczy bielącej, cząstki żelaza, miedzi i brązu, żywice, piana, śluz, oleje itp.

Anizotropia. Anizotropia tektury wielowarstwowej, przejawia się różnymi

jej właściwościami w zależności od kierunku zorientowania włókien względem biegu sita maszyny papierniczej. Podczas formowania i odwadniania wstęgi tektury, większość włókien układa się w kierunku równoległym do biegu sita, co warunkuje różnice właściwości fizycznych i mechanicznych w poszczególnych kierunkach.

W kierunku podłużnym tektura wykazuje, w porównaniu do kierunku poprzecznego, większą odporność na rozciąganie i zginanie oraz większą sztywność, ale znacznie mniejsze odkształcenie liniowe i rozciągliwość. W kierunku zgodnym z biegiem produkcji wstęgi, tektura posiada prawie dwukrotnie większą sztywność w porównaniu do kierunku poprzecznego. Dla tektur wielowarstwowych anizotropia jest niepożądana. Anizotropowe właściwości tektur warunkują konieczność zachowania kierunku ułożenia włókien zależnie od przeznaczenia tektury.

Rys. 12. Prawidłowy sposób zagospodarowania arkusza tektury wielowarstwowej [1]

Właściwości hydrofobowe i hydrofilowe określają wpływ wilgoci, wody oraz cieczy organicznych na zachowanie się tektury wielowarstwowej. Do właściwości hydrofobowych i hydrofilowych zalicza się:

- wilgotność bezwzględną, - wilgotność względną, - chłonność tektury, - skłonność do falowania, - skłonność do zwijania się.

Page 17: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

17

Wilgotność bezwzględna tektur wielowarstwowych wynosi od 6 – 9 %.

Wyznaczana jest przez suszenie do stałej masy w temperaturze 105 oC. Określana jest, jako procentowy stosunek masy wody zawartej w tekturze w stosunku do suchej masy tego wyrobu. Wilgotność bezwzględna zależy w głównej mierze od wilgotności powietrza, temperatury i składu surowcowego tektury. Wilgotność bezwzględna papieru może być różna przy tej samej wilgotności względnej powietrza, ponieważ przebieg sorpcji i desorpcji wilgotności wykazuje zjawisko histerezy. Różnice wilgotności bezwzględnej mogą wynosić 2 – 3 %.

Wilgotność względna tektur wielowarstwowych. Ze względu na hydrofilowe składniki jak włókna mas mechanicznych i/lub celulozowych, tektura łatwo pochłania wilgoć z powietrza. Ze względu na budowę kapilarno – porowatą, tektury w sposób mechaniczny zatrzymują w swoich porach wodę pochodzącą z kondensacji kapilarnej lub też z bezpośredniego z nią kontaktu.

Zdolność tektur wielowarstwowych do pochłaniania wilgoci z powietrza, zależy od: - względnej wilgotności, - temperatury powietrza, - rodzaju włókien i stopnia ich zmielenia, - stopnia zaklejenia włókien, - zawartości wypełniaczy, - obecności pigmentów, - zawartości substancji hydrofobowych i hydrofilowych. Wilgotność względna tektury jest równoważna wilgotności względnej powietrza

odpowiadającej stanowi równowagi dynamicznej przy wymianie pary wodnej między tekturą a powietrzem, czyli jest równoważna wilgotności względnej powietrza zawartego pomiędzy arkuszami tektury w stosie.

Zależność między wilgotnością względną a bezwzględną nie wykazuje proporcjonalności i nie można jej przeliczać, jak ma to miejsce w przypadku wilgotności powietrza.

Zwiększenie wilgotności tektury powoduje zmiany jej właściwości fizycznych, m.in.:

- pogorszenie właściwości wytrzymałościowych (w tym spadek sztywności), - zwiększenie odkształceń liniowych, - zwiększenie ściśliwości (większa miękkość tektury), - zwiększenie szorstkości tektury (zmniejszenie gładkości), - zwiększenie grubości spowodowane zwiększeniem wymiarów włókien przez

pęcznienie (przy pomiarze bez obciążeń). Klimatyzowanie i przechowywanie tektur wielowarstwowych. Gwałtowne zmiany temperatury i/lub wilgotności mogą spowodować deformacje

i pogorszenie płaskości leżenia, prowadzące do utrudnień w dalszym przetwarzaniu. Poza należytym opakowaniem, tektura powinna być przechowywana w pomieszczeniach magazynowych spełniających odpowiednie warunki. Pomieszczenia powinny być suche,

Page 18: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

18

przewiewne, odizolowane od obcych zapachów, o temperaturze powietrza nie mniejszej niż 4 oC, wilgotności około 60 %. Dla magazynów ogrzewanych i nawilżanych, zaleca się magazynowanie w temperaturze 18 – 22 oC oraz wilgotność względną powietrza 45 – 60 %. Warunki magazynowania muszą zabezpieczać tekturę przed zawilgoceniem, zamoczeniem, zabrudzeniem czy uszkodzeniem. Okna powinny być tak umieszczone, aby promienie słoneczne nie padały bezpośrednio na tekturę i nie powodowały zmian jej zabarwienia.

Tektura powinna być składowana w opakowaniach fabrycznych, na podkładach lub paletach lub w regałach, oddzielnie ze względu na rodzaj, odmianę i gatunek. Tekturę w zwojach należy układać pionowo, jedno czoło zwoju na drugim. Tekturę arkuszową w paletach, można sztaplować.

W przypadku, gdy zachodzi potrzeba szybkiego orientacyjnego określenia jakości tektury falistej można określić ją na podstawie dwóch podstawowych parametrów: gramatury i odporności na przepuklenie bezwzględne. Odporność na przepuklenie bezwzględne, traktowana niegdyś jako podstawowa cecha tektur falistych, jest często krytykowana, ponieważ nie odzwierciedla żadnego występującego w rzeczywistości narażenia a odporność tektury falistej na przepuklenie jest zależna prawie wyłącznie od odporności na przepuklenie jej warstw płaskich.

Orientacyjną miarą jakości tektur falistych może być stosunek wartości odporności na przepuklenie bezwzględne do gramatury.

G

PW = [5]

gdzie: W – umowny wskaźnik jakości tektury falistej, P – odporność na przepuklenie bezwzględne [kPa], G – gramatura tektury [g/m2]. Wartość wskaźnika dla tektur falistych zadowalającej jakości powinna być

nie mniejsza niż 2. Im wartość wskaźnika W jest większa, tym lepszej jakości jest badana tektura.

Odporność na nacisk przy piętrzeniu opakowań tekturowych jest również w znacznym stopniu związana z odpornością na drgania występujące podczas transportu towarów. Podstawowym badaniem określającym odporność na piętrzenie jest badanie odporności na ściskanie BCT (Box Crush Test) pudeł z tektury falistej. Badanie to wykonywane jest na kompletnych opakowania, zamkniętych jak do użytku, lecz bez wypełnienia towarem. Badanie to przeprowadzane jest na prasie z napędem mechanicznym ze stałą prędkością posuwu sztywnej płyty zgniatającej (10 mm/min). Opakowanie do badań w warunkach laboratoryjnych poddawane jest klimatyzacji w warunkach „normalnych” (temperatura 23 +/- 1 oC, wilgotność 50 +/- 2 %) w czasie 24 godzin. Klimatyzowanie opakowań przed badaniami ma na celu zachowanie porównywalności wyników badań. Ustalenie zależności między odpornością pudeł z tektury falistej na ściskanie a rzeczywistą odpornością pudeł na nacisk podczas piętrzenia w stosie

Page 19: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

19

w magazynach obejmuje określenie współczynników bezpieczeństwa przy projektowaniu opakowań transportowych, na podstawie znormalizowanych badań odporności na ściskanie.

Podstawowy wzór do określania dopuszczalnej wysokości piętrzenia danego opakowania w stosie:

kQ

hFH

⋅⋅=

[9]

gdzie: H – dopuszczalna wysokość piętrzenia [m], F – maksymalna dopuszczalna siła nacisku, jaka może oddziaływać na opakowanie [kN], h – wysokość opakowania [m], Q – ciężar opakowania z zawartością [kN], k – współczynnik bezpieczeństwa zależny od zastosowanego materiału i wpływu długotrwałego składowanie, dla opakowań z papieru i tektury k = 1,4.

Analizując uzyskane wyniki do obliczenia maksymalnej dopuszczalnej siły nacisku

F, należy uwzględnić dodatkowych współczynnik kW, wynikający z wpływu warunków klimatycznych na uwzględniony we wzorze:

wk

BCTF = [9]

BCT – wartość siły nacisku ustalonej na podstawie wyników badań pudeł [kN]

Wytrzymałość na rozciąganie - maksymalna siła rozciągająca przypadająca na jednostkę szerokości, jaką papier lub tektura wytrzymują zanim ulegną zerwaniu w warunkach określonych przez znormalizowaną metodę badania.

Samozerwalność - wyliczona graniczna długość paska papieru lub tektury o jednakowej szerokości, powyżej której pasek zamocowany na jednym końcu ulegnie zerwaniu pod własnym ciężarem.

Wskaźnik wytrzymało ści na rozciąganie: Wytrzymałość na rozciąganie (wyrażona w niutonach na metr) podzielona przez gramaturę.

Właściwości wytrzymałościowe. Właściwości wytrzymałościowe należą

do najważniejszych cech tektury, ze względu na przebieg procesów poligraficznych, przetwórczych i okresu użytkowania. Odporność tektury uzależniona jest w dużej mierze od długości włókien, sił wiążących włókna (skład i rodzaj surowców włóknistych, sposób mielenia – stopień rozwinięcia powierzchni włókien), środki wiążące, kleje, wypełniacze, przebieg procesu produkcyjnego oraz warunki zewnętrzne (wilgotność, temperatura) podczas użytkowania.

Page 20: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

20

Badanie właściwości wytrzymałościowych powinno odbywać się w kontrolowanych warunkach temperatury i wilgotności i te informacje powinny być publikowane wraz z wynikami badań. Warunkami znormalizowanymi dla tego typu badań, przyjęto wykonywanie oznaczeń w temperaturze 23 +/- 1 oC i wilgotność względna powietrza 50 +/- 2 %.

Badanie właściwości wytrzymałościowych określa w umowny sposób charakterystykę papieru pod wpływem działania siły lub sił, działających w określonym kierunku, równolegle lub prostopadle do płaszczyzny. Badania te możemy podzielić na dwie zasadnicze grupy: badania nieniszczące (lub niedestrukcyjne) oraz badania niszczące. Do grupy badań nieniszczących zaliczamy:

- oznaczanie ściśliwości, - oznaczanie sztywności, - oznaczanie twardości, - współczynnika tarcia, - współczynnika sprężystości, - zdolność relaksacji, - odkształcenie plastyczne.

Do drugiej grupy badań, czyli niszczących, zaliczamy:

- badania statyczne: - wytrzymałość na rozciąganie w warunkach statycznych, - wydłużenie, - przepuklenie. - badania dynamiczne: - odporność na zginanie, - wytrzymałość na przedarcie, - odporność na rozwarstwienie, - odporność na łamanie. Między wskaźnikami statycznymi i dynamicznymi nie występują współzależności

i nie można ich przeliczać względem siebie. Wytrzymałość na rozciąganie. Wytrzymałość na rozciąganie charakteryzuje

wytrzymałość na zerwanie w warunkach statycznych. Określana jest w niutonach na jednostkę szerokości badanej tektury. Wytrzymałość na rozciąganie jest najważniejszą właściwością wytrzymałościową tektur wielowarstwowych, stosowanych np. do produkcji opakowań i okładek. Nie odzwierciedla ona jednak charakteru tektury wielowarstwowej jako tworzywa, ponieważ wyraża obciążenie zrywające na jednostkę liniową (przypadającą na szerokość badanej próbki), a nie jednostkę powierzchni. Wytrzymałość na rozciąganie zależy przede wszystkim od ilości i mocy wiązań między włóknami oraz (w mniejszym stopniu) od długości włókien (jest ona proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego ze średniej ważonej długości włókien). Wielkość wytrzymałości tektury na rozciąganie

Page 21: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

21

jest zależna od jej wilgotności (im wyższa wilgotność, tym mniejsza wytrzymałość na rozciąganie). Wytrzymałość na rozciąganie jest zawsze większa w kierunku podłużnym niż poprzecznym o 50 – 100 %.

Rozciągliwość. Rozciągliwość stanowi miarę odkształcenia tektury pod wpływem

naprężenia rozciągającego, aż do chwili zerwania. Wydłużenie ma także wpływ na inne właściwości mechaniczne, jak np. na odporność na zginanie. W przeciwieństwie do wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenie jest prawie zawsze większe w kierunku poprzecznym (różnica wydłużenia ok. 1,5 – 2 %). Najczęściej waha się w granicach 2 – 4 % dla kierunku poprzecznego. Wydłużenie zależy od stopnia zmielenia masy papierniczej i długości włókien oraz od stopnia wypełnienia i sprasowania wstęgi tektury. Mielenie przeważnie zwiększa wydłużenie, skracanie włókien powoduje zmniejszenie wydłużenia. Zmniejszenie stopnia wypełnienia i sprasowania powoduje na ogół zmniejszenie wydłużenia. Wydłużenie jest bardzo wrażliwe na starzenie się tektury wielowarstwowej, zmniejszenie wydłużenia w określonym czasie najlepiej charakteryzuje trwałość takiej tektury.

Sztywność. Wyraża odporność tektury wielowarstwowej (lub innego produktu

papierowego) na wygięcie pod wpływem sił działających prostopadle do jej powierzchni. Sztywność wzrasta proporcjonalnie do trzeciej potęgi grubości wyrobu papierowego, a przy stałej grubości proporcjonalnie do gęstości pozornej wyrobu, maleje przy zwiększeniu wilgotności oraz pod wpływem dodatku plastyfikatora. Wskaźnik ten jest około dwukrotnie większy w kierunku podłużnym niż poprzecznym.

Pożądana jest sztywność tektur wielowarstwowych przeznaczonych do produkcji pudełek składanych, kart do gry, brystolów, papierów listowych, dokumentowych itp., niepożądana jest m.in. do papierów drukowych.

Papier i tektura podlegają w procesach technologicznych zadrukowywania i obróbki wykończeniowej różnym odkształceniom. Dlatego też, chcąc zapewnić prawidłowy przebieg produkcji, należy znać właściwości wytrzymałościowe tych materiałów. Jedną z ważnych roboczych właściwości produktów papierowych jest ich sztywność, czyli opór, jaki stawiają one przy odkształceniach spowodowanych działaniem zewnętrznych sił zginających. Sztywność częstokroć warunkuje zachowanie się tektur wielowarstwowych w procesie technologicznym i decyduje o rezultatach końcowych produkcji. W przypadku produkcji pudełek składanych sztywność tektur wielowarstwowych jest podstawowym parametrem, który decyduje o sztywności całej konstrukcji opakowania, a tym samym o jego wielkości i możliwości pakowania konkretnego towaru.

Sztywność przy zginaniu S, bo tak poprawnie z fizycznego punktu widzenia nazywa się parametr, jest iloczynem współczynnika sprężystości (modułu Younga) E (N/m2) oraz geometrycznego momentu bezwładności l (m4), odniesionego do jednostkowej szerokości b (m) badanego układu:

][ mNb

lES ⋅⋅=

[1]

Page 22: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

22

Ćwiczenie 1. Oznaczanie zawartości wilgoci Zasada oznaczania polega na zważeniu próbki wyrobu w czasie pobrania i wysuszeniu

jej do stałej masy w temperaturze 105±5oC. Ćwiczenie opracowano na podstawie PN-ISO 287:1994. Etapy postępowania: Z badanego wytworu papierniczego przygotować próbki papieru w postaci pasków o szerokości 50 – 75 mm i długości co najmniej 150 mm. Całkowita masa próbek powinna wynosić co najmniej 50 g. Z każdego arkusza powinno się przygotować dwie próbki. Włożyć próby do suszarki laboratoryjnej i suszyć do stałej masy w temperaturze 100 ± 5°C. Próby studzić w eksykatorze przed ponownym ważeniem. Wilgotność W oblicza się w procentach według wzoru:

W = 1

21

m

mm − ⋅ 100 [12]

gdzie: m1 - masa próbki przed suszeniem, g, m2 - masa próbki po suszeniu, g,

W sprawozdaniu wynik podać jako średnią z dwóch równoległych oznaczeń z dokładnością do 0,1%. Wilgotność wytworu papierniczego nie powinna przekraczać 10%. Ćwiczenie 2. Oznaczanie grubości, gęstości pozornej i objętości właściwej dla papieru i tektury, wg normy PN – EN ISO 534.

Metoda oznaczania grubości, gęstości pozornej i objętości właściwej

jest odpowiednia dla papierów i tektur. Oznaczanie wykonywane jest za pomocą mikrometru z obciążeniem, wyposażonego

w dwie płaskie, równoległe, okrągłe stopki pomiarowe, między którymi, podczas pomiaru umieszczony jest papier lub tektura.

Określono dwie metody pomiaru grubości papieru i tektury:

a. pomiar pojedynczego arkusza papieru lub tektury, jako grubość pojedynczego arkusza

b. pomiar pliku arkuszy papieru, jako grubość arkusza z pliku. Określono także metody obliczania:

- gęstości pozornej pojedynczego arkusza i gęstości pozornej arkusza z pliku,

oraz - objętości właściwej pojedynczego arkusza i objętości właściwej arkusza z pliku

dla oznaczonych grubości.

Page 23: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

23

Grubość, jest odległością między przeciwległymi płaszczyznami, wyrażona

w milimetrach. Pomiaru grubości można dokonać na próbkach, które zostały poddane klimatyzowaniu (temperatura 23 +/- 1 oC i wilgotność względna powietrza 50 +/- 2 %), dla płaszczyzny 2 cm2, przy nacisku 98,1 kPa. Wraz ze zmianą grubości zmieniają się wytrzymałość tektury, właściwości dielektryczne i optyczne. Grubość tektury (średnio od 0,3 do 0,5 mm) jest ważna ze względu na przeznaczenie do zadrukowywania.

Grubość pojedynczego arkusza – odległość między dwiema powierzchniami papieru lub tektury, oznaczona przy określonym obciążeniu statycznym za pomocą znormalizowanej metody badawczej.

Gęstość pozorna tektury, to masa jednego centymetra sześciennego tektury, wyrażoną w gramach (g/cm3), obliczamy ją dzieląc gramaturę tektury przez jej grubość. Jest to właściwość tektury, wpływająca na właściwości mechaniczne, optyczne i hydrofilowo – hydrofobowe (chłonność, odkształcenie liniowe). Gęstość pozorna tektur wielowarstwowych zależy od stopnia ich przetworzenia, tj. liczby i krotności powłok, ilości warstw włóknistych itp. Tektury do produkcji pudełek składanych (FBB) mają gęstość pozorną w przedziale od 0,50 – 0,80 g/cm3, tektury lite celulozowe (SBB) 0,75 – 1,00 g/cm3, tektury makulaturowe (WLC) 0,65 – 0,85 g/cm3.

Gęstość pozorna pojedynczego arkusza – masa na jednostkę objętości, wyrażona w gramach na centymetr sześcienny, obliczona z gramatury i grubości pojedynczego arkusza.

Objętość właściwa pojedynczego arkusza – objętość na jednostkę masy, wyrażona w centymetrach sześciennych na gram, obliczona z grubości pojedynczego arkusza i jego gramatury. Objętość właściwa arkusza z pliku – objętość na jednostkę masy, wyrażona w centymetrach sześciennych na gram, obliczona z grubości arkusza z pliku i gramatury arkusza.

2.1. Oznaczanie grubości tektury i grubo ści warstw Zasada metody

Mierzona jest grubość pojedynczego arkusza, zgodnie z wymaganiami oznaczania, za pomocą suwmiarki o wysokiej dokładności.

Z oznaczonej gramatury i grubości papieru lub tektury obliczana jest gęstość pozorna pojedynczego arkusza lub gęstość pozorna arkusza z pliku.

Z oznaczonej gramatury i grubości papieru lub tektury obliczana jest objętość właściwa pojedynczego arkusza. Sposób postępowania

1. Próbki do badań przygotowywać w takich samych znormalizowanych warunkach klimatyzowania, w jakich klimatyzowano próbkę ogólną.

2. Powierzchnie próbek do badań nie powinny mieć fałd, zmarszczek, pęknięć ani innych wad, mogących wpływać na wyniki.

Page 24: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

24

3. Z arkusza wyciąć dwie próbki do badań o minimalnych wymiarach 60 x 60 mm. Podczas badania tektury nie stosować próbek do badań o wymiarach większych niż 100 x 100 mm.

4. Pomiaru należy dokonać przynajmniej w pięciu miejscach. 5. Podać wynik, jako średnią arytmetyczną z pięciu oznaczeń, w mikrometrach.

Oznaczanie grubości pojedynczych warstw

1. Oznaczanie wykonywać w takich samych znormalizowanych warunkach klimatyzowania, w jakich klimatyzowano próbki ogólne.

2. Ustawić mikrometr na poziomej płaszczyźnie zabezpieczonej przed wibracjami i umieścić próbkę do badań między rozsuniętymi stopkami pomiarowymi mikrometru.

3. Wykonać po jednym pomiarze każdej próbki do badań w odległości co najmniej 20 mm od dowolnego brzegu próbki do badań.

4. Wykonać co najmniej pięć niezależnych pomiarów. 5. Podać wynik, jako średnią arytmetyczną z pięciu oznaczeń, w mikrometrach.

2.2. Oznaczanie gęstości pozornej pojedynczych arkuszy tektury Obliczyć wartość średnią gęstości pozornej pojedynczego arkusza, dSt, w gramach

na centymetr sześcienny, według wzoru:

st

tst

gd

δ=

[1]

gdzie: gt – gramatura papieru, g/m2, σst – średnia grubość pojedynczego arkusza papieru, µm. Wynik podać z dokładnością do dwóch miejsc dziesiętnych. Obliczyć wartość średnią gęstości pozornej warstwy tektury, dSw, w gramach

na centymetr sześcienny, według wzoru:

sw

wsw

gd

δ=

[1]

gdzie: gw – gramatura warstw płaskich, g/m2, σsw – średnia grubość pojedynczego arkusza papieru, µm. Wynik podać z dokładnością do dwóch miejsc dziesiętnych.

Page 25: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

25

Ćwiczenie 3. Oznaczanie gramatury tektury falistej i gramatury warstw płaskich

Gramatura tektury, to masa jednego metra kwadratowego tektury (g/m2). Gramatura tektur wielowarstwowych jest znormalizowana, w postaci szeregów gramatur liczb naturalnych. Niestety można spotkać wiele szeregów gramatur w zależności od producenta. Jeżeli obliczana jest gęstość pozorna lub objętość właściwa papieru lub tektury, należy oznaczyć gramaturę reprezentatywnej próbki do badań pobranej z próbki ogólnej. Do prawidłowego oznaczania gramatury próbki należy poddać ją klimatyzowaniu (temperatura 23 +/- 1 oC i wilgotność względna powietrza 50 +/- 2 %).

Dopuszczalne odchylenia gramatury mogą być regulowane na podstawie umów między producentem a odbiorcą. Normy Polskie, Normy Europejskie oraz Normy ISO nie są dokumentami obowiązującymi, natomiast na te normy odbiorca może powoływać się w umowie z producentem, wówczas wymagania stają się obowiązujące. Odbiorca może także zaakceptować warunki techniczne producenta lub trzecim przypadkiem dotyczącym umów producent – odbiorca, jest sytuacja, gdy producent nie powołuje się na konkretne normy, jak również nie podaje w specyfikacji dopuszczalnych odchyleń gramatury, wówczas obowiązują „Ogólne warunki zbytu papieru i tektury producentów Unii Europejskiej (OWZP)”. Dokument ten podaje oprócz procedur handlowych większość dopuszczalnych tolerancji strukturalno – wymiarowych i procedury ich oznaczania w oparciu o Normy ISO.

Tabela 5. Przeciętne tolerancje gramatury tektur wielowarstwowych wg OWZP [1]

Gramatura Tolerancja [%] Od 180 g/m2 do 249 g/m2 +/- 6 % Od 249 g/m2 do 449 g/m2 +/- 5 %

Aby uniknąć błędu podczas przeliczania arkuszy z kilogramów na sztuki, powinno

się uwzględniać gramaturę nominalną powiększoną o największą wartość tolerancji. Gdy tektura jest sprzedawana w przeliczeniu na arkusze, wówczas wysokość palet lub stosów zawierających tą samą liczbę arkuszy jest różna. Jest to konsekwencją odchyleń w gramaturze oraz jej grubości.

3.1. Oznaczanie gramatury tektury falistej

Zasada metody polega na zważeniu na wadze analitycznej próbek tektury falistej o powierzchni 100 cm2 i przeliczeniu wyniku na m2. Ćwiczenie opracowano na podstawie PN-ISO 536:1996. Sprzęt laboratoryjny: waga laboratoryjna, wykrojnik, nóż do wykrawania, podkładka z tworzywa sztucznego. Etapy postępowania:

Page 26: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

26

1. Do badań wyciąć starannie 3 próbki (o powierzchni 100 cm2) z tektury otrzymanej do badań. Jeżeli rozmiar tektury nie pozwala wyciąć próbek o podanym rozmiarze, należy wyciąć próbki o powierzchni 25 cm2. Pomiar powierzchni wykonać z dokładnością do 0,5 mm.

2. Zważyć każdą badaną próbkę na wadze z dokładnością do 1 g. 3. Gramaturę g każdej badanej próbki oblicza się w g/m2 według wzoru:

10000⋅=A

mg [12]

gdzie: m - masa badanej próbki, g, A - powierzchnia badanej próbki, cm2.

4. W sprawozdaniu podać wynik jako średnią arytmetyczną gramatur badanych próbek.

3.1. Oznaczanie gramatury warstw płaskich tektury falistej

Zasada metody polega na rozdzieleniu warstw składowych próbki tektury falistej pod wpływem wody, wysuszeniu warstw płaskich, klimatyzowaniu i oznaczeniu gramatury.

Ćwiczenie opracowano na podstawie PN-85/P-50155.

Sprzęt laboratoryjny: kuweta fotograficzna 200 x 300 mm, suszarka elektryczna o temperaturze suszenia 105oC, wykrojnik do wycinania prób o wymiarach 100 x 100 mm z dokładnością 0,5 mm, waga laboratoryjna, umożliwiająca ważenie z dokładnością do 0,01 g ważonej masy.

Etapy postępowania:

1. Wykorzystać próbki tektury użyte w punkcie 3.1. 2. Zaznaczyć na każdej próbce na obu stronach numer próby. 3. Zanurzyć przygotowane próbki w kuwecie z wodą i pozostawić do czasu

samoczynnego rozdzielenia się warstw. Proces rozdzielenia warstw można przyspieszyć, stosując wodę ciepłą o temperaturze około 50oC.

4. Oznakować po rozdzieleniu także warstwę pofalowaną. 5. Wyjmować próbki kolejno z wody, każdą układać na arkuszu bibuły i drugim

arkuszem odcisnąć nadmiar wody. Pozostałość kleju usuwać na mokro przez ostrożne zdrapanie przy użycie papieru ręcznikowego, bez usuwania i oddzielania włókien.

6. Zniwelować fale w pofalowanej warstwie tektury falistej. Ułożyć ją w tym celu między arkuszami bibuły i ciepłym żelazkiem wyprasować w celu rozprostowania fali. Prasowanie wykonać tylko w celu rozprostowania sfalowanego arkusza, a nie jego wysuszenia. UWAGA: przy prasowaniu do pełnego wysuszenia następuje przyklejenie arkusza do żelazka.

Page 27: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

27

7. Zmierzyć długość rozprostowanego arkusza – wynik wykorzystać przy wyznaczaniu współczynnika pofalowania.

8. Kolejno przyciąć próbki do wymiarów 100 cm2 (lub 25 cm2 jeżeli były próbki mniejszych rozmiarów), używając nożyczek, a nie noża z ostrzem.

10. Uzyskane z rozdzielenia tektury falistej arkusiki papieru suszyć w suszarce laboratoryjnej z nawiewem, w temperaturze około 50o C.

11. Zważyć na wadze analitycznej wszystkie badane próbki po suszeniu. 12. Wyznaczyć gramaturę. 13. W sprawozdaniu podać w zestawieniu tabelarycznym wszystkie otrzymane wyniki

dla każdej warstwy tektury falistej: zewnętrznej, pofalowanej i wewnętrznej z dokładnością do trzech cyfr znaczących oraz wynik końcowy, jako średnią arytmetyczną z pięciu oznaczeń z dokładnością do liczby całkowitej.

Ćwiczenie 4. Oznaczanie wymiarów fali

Zasada metody polega na wyznaczeniu przy użyciu suwmiarki określonych parametrów konstrukcyjnych tektury.

Ćwiczenie opracowano na podstawie PN-90/P-50527.

4.1. Oznaczanie wysokości fali

Etapy postępowania: 1. Pobrać 3 arkusze tektury i z każdego wyciąć po jednej próbce o wymiarach 100 x 100

mm. 2. Zmierzyć suwmiarką z dokładnością do 0,05 mm odległość między warstwami

płaskimi. Na każdej próbce wykonać dwa oznaczenia. 3. Zmierzyć suwmiarką grubość arkusików warstw płaskich. 4. Przy obliczeniu uwzględnić grubość arkuszy warstw płaskich. 5. W sprawozdaniu, jako wynik końcowy podać średnią arytmetyczną z wykonanych

oznaczeń.

4.2. Oznaczanie podziałki fali

Etapy postępowania: 1. Do oznaczeń wykorzystać próbki, jak do badania oznaczenia wysokości fali i na każdej

próbce zaznaczyć 10 grzbietów fal. 2. Zmierzyć suwmiarką z dokładnością do 0,05 mm odległość między pierwszym

i dziesiątym grzbietem fali. 3. Obliczyć podziałkę fali dla każdej badanej próbki, dzieląc uzyskany wymiar

przez liczbę fal. 4. W sprawozdaniu za wynik końcowy przyjąć średnią arytmetyczną z trzech oznaczeń

z dokładnością do 0,1 mm.

Page 28: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

28

4.3. Oznaczanie współczynnika pofalowania

Etapy postępowania: 1.Wykorzystać dane wyznaczone przy oznaczaniu gramatury warstw płaskich, tj. długość

próbki po rozprostowaniu warstwy papieru pofalowanego. 2.Obliczyć współczynnik pofalowania dla pięciu różnych prób, dzieląc długość

rozprostowanej próby przez jej długość początkową. 3.W sprawozdaniu wynik podać jako średnią arytmetyczną.

Ćwiczenie 5. Oznaczanie odporności na przepuklenie

Zasada metody polega na zmierzeniu ciśnienia hydraulicznego, działającego jednostronnie na membranę, która wybrzuszając się, powoduje pęknięcie wyrobu. Przepuklenie stanowi funkcję zespoloną odporności na zerwanie i rozciągliwości.

Podstawowym parametrem oceny wytrzymałości papierów pakowych i papierów przeznaczonych do wyrobu fal tektur falistych jest odporność na przepuklenie. Przepuklenie jest to wytrzymałość pojedynczego arkusza papieru na jednorodne ciśnienie, działające prostopadle do powierzchni tego arkusza. Etapy postępowania: 1. Z badanego arkusza tektury przygotować pasek o szerokości około 30 cm i długości

badanego arkusza. Badana próba nie powinna mieć fałd, załamań ani widocznych uszkodzeń.

2. Należy wykonać przynajmniej 10 oznaczeń dla każdej strony próby. 3. Po włączeniu aparatu należy sprawdzić ustawienie ciśnienia przepuklającego

na manometrze przyrządu – powinno wynosić 0,5 MPa. 4. Kolejno wprowadzić do aparatu dane według ustawionego programu: liczbę prób

(dziesięć) oraz gramaturę papieru. Czas między poszczególnymi badaniami ustawiony jest na 10 sekund.

5. Na ekranie aparatu pojawia się pytanie: ready? 6. Umieścić próbkę tektury centralnie nad gumową membraną, a pod pierścieniem

dociskającym przyrządu, badaną stroną do membrany i włączyć przycisk Yes. Aparat pracuje automatycznie według zadanego programu, opuszczając pierścień dociskowy i zwiększając ciśnienie aż do pęknięcia próbki.

Page 29: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

29

Rys. 13. Aparat do badania wytrzymałości na przepuklenie firmy Lorentzen & Wertte. [12] 7. Na ekranie wyświetla się wynik i pojawia się pytanie: OK? - zatwierdzenie wyniku.

Naciskamy potwierdzenie – Yes. 8. Wynik zostaje zapisany na taśmie papieru. Jeśli wynik odbiega od pozostałych, nie

aprobujemy go i odrzucamy przez naciśnięcie przycisku No. 9. Na ekranie pojawia się kolejne pytanie: ready? Kolejno należy wsunąć następną próbkę

tą samą stroną badaną do membrany. Nacisnąć potwierdzenie – Yes. Po 10 sekundach nastąpi kolejne opuszczenie górnego pierścienia i pomiar aż do pęknięcia.

10. Czynność powtarzać dla kolejny prób. 11. Oznaczanie wykonać również dla drugiej strony tektury, ponownie wprowadzając liczbę

prób i gramaturę. 12. Wytrzymałość na przepuklenie uzyskuje się jako wartość maksymalnego ciśnienia,

wyrażonego w kPa, które rozdarło próbkę. 13. Aparat podaje także wynik wskaźnika przepuklenia dla każdej badanej próbki

w kPa/m2. 14. W sprawozdaniu podać w tabeli wszystkie uzyskane wyniki dla każdej ze stron papieru, średnią dla każdej z badanych stron oraz średnią dla obu stron i wskaźnik przepuklenia.

Ćwiczenie opracowano na podstawie PN-ISO 2758:1995.

Ćwiczenie 6. Oznaczanie chłonności liniowej metodą Cobb

Zasada metody polega na wyznaczeniu masy wody, jaką próba papieru o powierzchni 100 cm2 i wysokości lustra wody 1 cm wchłania przez określony czas.

Metoda ta jest zalecana dla wszystkich papierów i tektur, których chłonność wody jest mniejsza niż bibuł i wynosi w metodzie Klemma poniżej 5 mm.

Page 30: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

30

Chłonność wody (wartość Cobb60) jest to masa wody, która w określonym czasie i określonych warunkach jest absorbowana przez 1 m2 papieru lub tektury. Wyznacza się ją w aparacie Cobb dla powierzchni 100 cm2.

Przyjęto wyznaczać tzw. wskaźnik Cobb60 – co oznacza 60 sekund oddziaływania

wody na próbę badanego wytworu papierniczego, tj. od momentu pierwszego kontaktu z wodą do rozpoczęcia osuszania.

Ćwiczenie opracowano na podstawie PN-ISO 535. Aparat Cobb składa się ze sztywnej podstawy, o gładkiej powierzchni i metalowego

cylindra o średnicy wewnętrznej pierścienia 112,8 mm, co odpowiada powierzchni 100 cm2, oraz urządzenia umożliwiającego docisk cylindra do podstawy. Wysokość cylindra nie jest istotna, ważne, by zapewniała otrzymanie słupa wody o wysokości 10 mm. Krawędź cylindra powinna być płaska i gładka oraz wystarczająco gruba, aby zapobiec przecinaniu próbki. Ponadto powierzchnia płaska powinna być wyposażona w uszczelkę, która zapobiega przeciekaniu wody.

Uzupełnieniem aparatu jest wałek metalowy o masie 10 kg i wymiarach: szerokość 200 mm i średnica 90±10 mm, służący do odciskania nadmiaru wody w bibułę.

Czas oznaczania zależy od szybkości wsiąkania wody w próbę. Jeżeli papier ma niską wchłanialność wody, dopuszcza się przedłużenie czasu oznaczania powyżej 300 sekund.

Rys. 14. Aparat Cobb – pierścień z rączką, umożliwiającą podniesienie pierścienia i wałek dociskowy [12]

Page 31: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

31

Tabela 6. Czasy oznaczania w metodzie Cobb

Zalecany czas oznaczania (s)

Symbol Nadmiar wody usunąć po s

Osuszyć po s

30 60 120 300 1800

Cobb30

Cobb60

Cobb120

Cobb300

Cobb1800

20±1

45±1

105±2

285±2 1755 do 1815

30±1

60±2

120±2

300±2

15±2 po usunięciu nadmiaru wody

UWAGA: czasy podane w kolumnach 3 i 4 są mierzone od momentu zetknięcia się wody z badaną próbką [na podstawie PN-ISO 535]

Ważne jest, aby we wszystkich przypadkach podczas pomiarów zachować

jednakowy czas usunięcia nadmiaru wody 15±2 s (z wyjątkiem Cobb30).

Etapy postępowania:

1. Powierzchnia papieru do badania powinna być wolna od fałd, zagięć, pęknięć lub innych uszkodzeń.

2. Wyciąć z badanego arkusza papieru przy użyciu wykrojnika 10 próbek kwadratowych o boku 125 mm.

3. Oznakować każdą ze stron próby i zważyć z dokładnością do 1 mg. 4. Podnieść cylinder przyrządu przez ściśnięcie rączki w dłoni. 5. Umieścić centralnie pojedynczą próbę papieru na podstawie przyrządu. 6. Zwolnić uścisk, który uwalnia sprężynę. Metalowy pierścień zostanie dociśnięty

do podstawy. 7. Sprawdzić, czy badana próba wystaje równomiernie poza obwód pierścienia. 8. Odmierzyć w cylindrze miarowym 100 cm3 wody. Przygotować stoper oraz miejsce

do odciskania wody z próby, wałek metalowy i bibułę do osuszania próby. 9. Wlać szybko wodę do cylindra aparatu, jednocześnie włączając stoper. 10. Po 45 sekundach wylać wodę szybkim ruchem do przygotowanej kuwety, podnieść

szybko cylinder przyrządu przez ściśnięcie uchwytu i wyjąć próbę. UWAGA: należy uważać, aby przy wylewaniu wody nie zamoczyć brzegów próby, wystających poza cylinder.

11. Położyć badany arkusik stroną badaną do góry na przygotowanej bibule, ułożonej na gładkiej i równej powierzchni stołu.

12. Po 60 sekundach od rozpoczęcia badania położyć arkusz suchej bibuły na badaną próbkę (15 sekund od wylania wody) i usunąć nadmiar wody za pomocą wałka metalowego, którym należy wykonać dwa ruchy toczenia po próbie (od siebie i z powrotem) bez dodatkowego nacisku. Próba po osuszeniu nie powinna mieć połysku, tzn. śladów nieusuniętej wody.

Page 32: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

32

13. Złożyć próbkę papieru natychmiast po osuszeniu stroną zwilżoną do wewnątrz i zważyć z dokładnością do 0,001 g. Należy unikać strat spowodowanych odparowaniem.

14. Czynność powtórzyć dla kolejnych prób, tak aby dla każdej strony papieru otrzymać 3 oznaczenia. Do każdego oznaczenia stosować świeżą wodę.

15. Chłonność wody A, wyrażoną w g/m2 z dokładnością do jednego miejsca znaczącego, oblicza się dla każdej próbki według wzoru:

s

mmA

)(10 124 −

= [12]

gdzie: m2 - masa próbki po nawilżeniu, g, m1 - masa próbki klimatyzowanej, g, s - powierzchnia nawilżania w czasie oznaczenia, cm2. W sprawozdaniu podać wyniki dla każdej strony oddzielnie, jako średnią

arytmetyczną co najmniej trzech oznaczeń.

Page 33: Badanie wła ściwo ści tektury litej i falistejue.poznan.pl/data/upload/articles_download/22771/20140918/tektura... · Podatno ść na wykrawanie Brak zanieczyszcze ń powierzchni

33

1. Jakucewicz S., Tektury graficzne i opakowaniowe, Ecco Papier Warszawa 2005. 2. Czechowski J., Jakubiszyn M., Ogólna charakteryztyka papierów do produkcji tektury falistej,

Opakowanie 7/2003, str. 12 – 15. 3. Czerniawski B., Michniewicz J., Opakowania żywności, Wyd. Agro Food Technology, Czeladź 1998,

str. 117 – 198. 4. Drzewińska E., Stanisławska A., Tektury lite – rodzaje i właściwości, Opakowanie 7/2003, str. 24 – 28. 5. Jankowski S., Tektura falista, Opakowaie 7/2005, str. 6 – 8. 6. Czechowski J., Jakubiszyn M., Ogólna charakteryztyka papierów do produkcji tektury falistej,

Opakowanie 7/2003, str. 12 – 15. 7. Jakucewicz, Opakowania i tektury graficzne, Ecco Papier Warszawa 2005. 8. Jankowski S., Tektura falista, Opakowaie 7/2005, str. 6 – 8. 9. Pyś D., Odporność pudeł z tektury falistej na ściskanie podczas piętrzenia w warunkach

magazynowych, Opakowanie 7/2005, str. 22 – 23. 10. Leks – Stępień J., Wpływ właściwości warstw papierowych na jakość tektury falistej, Opakowanie

7/2005, str. 10 – 12. 11. Drzewińska E., Rogaczewski Z., Technologia celulozy i papieru. 12. Towaroznawstwo artykułów przemysłowych, cześć III, Badanie jakości wyrobów, MD 180, red. A.

Korzeniowski, rozdziały 5, 6 i 7.