Прочностные свойства картона и эффективность его адгезии с исходным волокнистым материалом напрямую зависят от впитывающей способности. Данный показатель зависит, прежде всего, от структуры картона-основы. [1, 4, 5, 6, 8]
Объектом исследования данной работы являлись картоны различных марок и производителей. Так же в качестве объекта исследования рассматривали клеящий состав силикатного клея.
Цель данной работы – анализ влияния впитывающей способности картонов на их адгезионные свойства. Для оценки влияния качества исходных материалов на эффективность процесса адгезии в работе рассматривали влияние впитываемости картона-основы на показатель сопротивления расслаивания гофрированных и склеенных картонов.
Экспериментальные исследования проводились по следующим методикам: определение массы картона площадью 1 м2 по ГОСТУ 13199-884; определение зольности по ГОСТУ 7629- 934; определение прочности на разрыв и удлинения при растяжении по ГОСТУ 13525.1-79; определение сопротивления расслаиванию картона проводится по ГОСТ 13648.6-86;определение поверхностной впитываемости воды при одностороннем смачивании по ГОСТ 12605-97; определение степени проклейки по ГОСТ 13648.6–86, определение сопротивления продавливанию ГОСТ 13525.8-86, торцевому сжатию ГОСТ 20683-97.
Результаты исследований. Образцы гофрокартона испытывались на разрывной машине, максимальные показатели прочности характерны для образцов картонов Т-24В и Т-22В, минимальные показатели прочности наблюдаются у образца картона Т-23С (табл. 1, рис. 1).
Сравнительный анализ результатов показал:
Все марки картона не соответствуют показателям ГОСТа по сопротивлению абсолютного продавливания. Образец Т-23 С не соответствует по сопротивлению при торцевом сжатии (3,523 кН/м, норма для марки не менее 3,8 кН/м). Показатели марок гофрокартона Т-22В и Т-24В характеризуются достаточными значениями по прочности в отличии от Т-23С, это связано с различными производителями Т-22 и Т-24 – «ПЦБК», Т-23 С – ООО ПКФ «Перекресток».
Таблица 1
Определение показателей гофрированного картона
|
Марка |
Производитель |
Масса м2 |
Сопротивление торцевому сжатию кН/м |
Сопротивление продавливанию (абсол.), МПА |
|
Т- 22 В |
г. Пермь «ПЦБК» |
420,0 |
4,547 |
0,722 |
|
Т- 24 В |
474,6 |
4,574 |
0,739 |
|
|
Т-23 С |
г. Благовещенск ООО ПКФ «Перекрёсток» |
402,8 |
3,523 |
0,832 |
Рис. 1. Прочностные показатели исследуемых образцов гофрокартона
Оптимальными адгезионными свойствами (рис. 1) характеризуются картоны марки Т-22 и Т-24. Данный факт может объясняться тем, что картоны этих марок характеризуется максимальными параметрами впитывающей способности (Т-22 – 114,7 г/м2, Т-24 – 176 г/м2 по Коббэ30), что в свою очередь значительно увеличивает расход клея в технологии, однако обеспечивает при этом хорошую адгезию. Минимальные показатели по впитываемости у картона Т-23 С – 40 г/м2.
Для хорошего склеивания нескольких слоев бумаги или картона их поверхность должна быть машинной отделки и иметь определенную шероховатость [3, 7]. Для оценки влияния качества исходных материалов на эффективность процесса адгезии в работе рассматривали влияние впитывающей способности, зольности и степени проклейки (табл. 2) на показатель сопротивления расслаивания картона. Исследования проводили на образцах двух склеенных картонов (для каждой марки картона) растворами силикатного клея. Данный показатель измеряли с помощью металлических пластин, прикрепленных к склеенным образцам картона двусторонней самоклеящейся лентой. Расслаивание образцов картона по площади определяли на разрывной машине под действием растягивающего усилия, перпендикулярного плоскости образца. Полученные результаты исследования представлены на рис. 2.
Сравнительный анализ показал:
Оптимальными адгезионными свойствами (рис. 2) характеризуются картон марки КТУ-125, показатели предела прочности на разрыв двух склеенных образцов картона марки максимальны – 0,217 МПа, при минимальной впитывающей способности по Коббэ30 – 15,74 г/м2.
Картоны марок Б-0-112, Б-3-140 наряду с минимальными физико-механическими показателями (предел прочности – 0,151 и 0,161 МПа соответственно); характеризуются максимальными значениями впитываемости (впитываемость по Коббэ30 – 26,88 и 29,95 г/м2). В данном случае межволоконное сцепление компенсируется большими объемами проклеивающих материалов, вводимых в картон-основу.
Таблица 2
Физико-химические показатели картонов
|
Образцы |
Производитель |
Зольность, % |
Степень проклейки, с/мм |
Впитываемость при одностороннем смачивании, г/см2 |
|
КТУ-125 |
ОАО «Сыктывкарский ЛПК» |
2,40 |
1,3 |
15,74 |
|
Б-0-112 |
ОАО»Марийский ЦБК», г. Волжск |
3,76 |
0,175 |
26,88 |
|
Б-3-140 |
ООО «Картон и Упаковка», г. Учалы |
4,78 |
0,234 |
29,95 |
Рис. 2. Прочностные показатели исследуемых образцов картона
Образец Б-0-112 имеет самые низкие значения по сопротивлению при расслаивании, возможно, это связано с тем, что поверхность основы должна быть гладкой, сомкнутой и не слишком пористой, со степенью проклейки 0,5–1,25 мм, а его показатель 0,175 мм при пористой поверхности.
Наблюдается зависимость влияния степени проклейки картона в сравнении плоского слоя (КТУ-125) и слоев для гофрирования (Б-0-112, Б-3-140) на его впитывающую способность – с увеличением значений данного показателя впитывающая способность картона снижается. Это можно объяснить тем, что при введении проклеивающих веществ в исходные волокнистые материалы увеличивается склеивание растительных волокон, и тем самым снижается впитывающая способность основы за счет заполнения пустотелых капилляров клеевыми растворами, дающими сплошную пленку на поверхности пропитываемого материала [1, 2, 3, 8].
Полученные результаты исследований подтвердили, что прочностные свойства картона и эффективность его адгезии с исходным волокнистым материалом напрямую зависят от впитывающей способности. Кроме того, отмечено, что высокие прочностные свойства готовой продукции (склеенного картона и гофрокартона), при невысоких значениях физико-механических показателей картона-основы могут быть достигнуты высокими значениями показателей их впитываемости.