Właściwości mechaniczne tulei papierowych

PRACE NAUKOWO - BADAWCZERys. 2. Przyrząd do ściskania krótkich próbek między równoległymipłytami na maszynie wytrzymałościowej ZwickRys. 4. Przykładowe wykresy zależności sił obciążających ściskanekolumnowo próbki tulei i wielkości ich odkształceń dla próbek o różnejdługości z tulei zwijanej równolegle (TR)Rys. 5. Przykładowe wykresy zależności sił obciążających ściskanekolumnowo próbki tulei i wielkości ich odkształceń dla próbek o różnejdługości z tulei zwijanej spiralnie (TS)Rys. 3. Próbka tulei o dużej długości ulegająca wyboczeniu globalnemuw czasie próby zgniatania kolumnowego między równoległymi płytamiw maszynie wytrzymałościowej ZwickNa wyniki pomiarów laboratoryjnych duży wpływ ma dokładnośćwymiarowa próbek. Odnosi się to zarówno do wewnętrznej,jak i zewnętrznej średnicy tulei.W czasie przeprowadzonych badań odporności tulei tekturowychna zgniatanie kolumnowe próbom poddano próbki tuleizwijanych równolegle i spiralnie w szerokim zakresie długości– od 10 mm do 860 mm. Próby przeprowadzono na maszyniewytrzymałościowej Zwick. Do zgniatania próbek stosowano,pokazany na rysunku 2, przyrząd do zgniatania krótkich próbek170 PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · MARZEC 2013

PRACE NAUKOWO - BADAWCZE(o długości nieprzekraczającej 50 mm) oraz płyty do zgniataniadługich próbek, widoczne na rysunku 3.Wyniki badańBadaniom poddano tuleje zwijane równolegle o średnicyzewnętrznej 50,6 mm i grubości ściany 6 mm (oznaczone dalejsymbolem TR) oraz tuleje zwijane spiralnie o średnicy zewnętrznej44,4 mm i grubości ściany 2,3 mm (oznaczonej dalej symbolemTS).Z tulei zwijanej równolegle TR przygotowano próbki o długości10 mm, 20 mm, 50 mm, 100 mm, 200 mm, 400 mm, 600 mmi 860 mm, zaś z tulei zwijanej spiralnie TS – próbki o długości20 mm, 30 mm, 50 mm, 100 mm, 200 mm, 400 mm, 600 mmi 795 mm.Wykresy zależności odkształceń próbek tulei poddanychściskaniu kolumnowemu i wielkości sił obciążających te próbkiprzedstawiono na rysunkach 4 (TR) i 5 (TS). W początkowej faziekażdej próby następuje likwidacja luzów oraz wyrównanie naprężeń,następnie widoczna jest faza najbardziej stromego wykresu– zakres odkształceń najbardziej zbliżonych do sprężystych. W dalszymciągu prób przyrosty odkształcenia wymagają coraz mniejszychprzyrostów siły na skutek rosnącego udziału odkształceńlepko-sprężystych i plastycznych, a w przypadku długich próbek– w wyniku utraty stateczności na skutek wyboczenia globalnego,aż do przekroczenia wytrzymałości i zniszczenia próbki.Badaniom poddano próbki tulei papierowych (zwijanych równoleglei spiralnie) o różnej długości. Wyniki badania odpornościna zgniatanie kolumnowe tulei zwijanych równolegle są zebranena wykresie przedstawionym na rysunku 6. Niższą wytrzymałośćpróbek TR o długości 10 mm można przypisać ich zwiększonejpodatności na rozwarstwienie, będącej skutkiem sposobu cięciapróbek. Potwierdza to wygląd takich próbek, pokazanych narysunku 7.Dla przykładu, wyniki badania odporności na zgniatanie kolumnowepróbek TS przedstawiono na rysunku 8. W przypadkukrótkich próbek widać negatywny wpływ wielkości kąta, naktórym występuje karb w postaci linii śrubowej, tworzonej przezkrawędzie nawijanych i sklejanych wąskich wstęg tworzącychtuleję. Im większa jest wartość tego kąta, czyli im większa jestczęść obwodu próbki, na której występuje granica sąsiednichzwojów warstwy tektury, tym mniejsza jest nośność tulei. Poprzekroczeniu długości skoku linii śrubowej, tworzonej przezkrawędzie nawijanych wstęg, nośność tulei poddanej zgniataniukolumnowemu ustala się na równym poziomie.Rys. 6. Przykładowe wartości maksymalnej siły zgniatającej kolumnowopróbki tulei zwijanych równolegle o różnej długościRys. 7. Próbki tulei zwijanych równolegle o długości 10 mmRys. 8. Przykładowe wartości maksymalnej siły zgniatającej kolumnowopróbki tulei zwijanych spiralnie o różnej długościWykorzystując tuleje zwijane spiralnie do zastosowań, w którychsą one obciążane siłami skierowanymi wzdłuż ich osi należypamiętać, że ze względu na anizotropowość materiałów z jakichsą wykonane, będą one ulegać zniszczeniu wzdłuż linii wyznaczo-PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · MARZEC 2013171

PRACE NAUKOWO - BADAWCZEnych przez kierunek równoległy do kierunku wytwarzania wstęg,z których zostały sklejone. Widać to wyraźnie na rysunku 9. Dlaporównania, na rysunku 10 pokazano obraz zniszczenia tuleizwijanej równolegle.PodsumowanieRys. 9. Przykład odkształcenia na skutek globalnego wyboczenia giętnegotulei zwijanej spiralnie w próbie zgniatania kolumnowego – widoczneuszkodzenie wzdłuż linii śrubowej prostopadłej do kierunku poprzecznegowstęg tworzących ścianę tuleiDotychczas otrzymane wyniki badań odporności tulei papierowychna zgniatanie kolumnowe wskazują na potrzebę dalszychprac mających na celu określenie standardowych warunkówprzygotowania próbek i przeprowadzania prób wytrzymałościowych– zarówno w zakresie doboru wymiarów próbek, jak i czasuobciążania próbek oraz prędkości ich odkształcania.LiteraturaRys. 10. Przykład odkształcenia na skutek globalnego wyboczenia giętnegotulei zwijanej równolegle w próbie zgniatania kolumnowego – widoczneuszkodzenie wzdłuż linii prostopadłej do kierunku poprzecznego arkuszatektury, z którego zwinięto tuleję1. Szewczyk W.: „Właściwości mechaniczne tulei papierowych. Część I.Metody badania”, Przegl. Papiern. 67, 2, 91 (2011).2. Szewczyk W.: „Nowe metody oceny nośności wielowarstwowychlaminatów z papierów i tektur”, Wydawnictwo PŁ, Łódź 2008.3. McNown W.J.: “Short-span compressive strength testing: proceduresand tools for improved tester accuracy”, Tappi J. 75, 1, 83 (1992).4. Rennie G.S.: “Quantifying the relationship between the short spancompression and ring crush tests”, Tappi J. 78, 7, 183 (1995).5. PN ISO 9895:2002 „Papier, tektura – Odporność na zgniatanie – Badanieprzy krótkim wpięciu (SCT)”.6. Timoshenko S.P., Gere J.M.: „Teoria stateczności sprężystej”, Arkady,Warszawa 1961.Artykuł recenzowany„Karton, naturalnie!”Kampanię edukacyjną pod takim tytułemrozpoczęła w marcu br. Fundacja ProKarton(założona w lipcu 2011 r. przez trzechnajwiększych producentów opakowań dożywności płynnej: Tetra Pak, SIG Combibloci Elopak).Celem akcji jest promocja zalet opakowańpapierowych do płynnej żywnościi przypominanie, że są one: wygodne, bezpiecznei ekologiczne. Mają wiele kształtówi różne pojemności, dzięki czemu są opakowaniamifunkcjonalnymi, dostosowanymido indywidualnych potrzeb konsumenta.Opakowana w nie żywność zachowuje swewalory odżywcze i smakowe.Badanie przeprowadzone na zlecenieFundacji ProKarton optymistycznie świadczyo tym, że papierowe opakowania dożywności płynnej są pozytywnie odbieraneprzez konsumentów, którzy postrzegają jejako przyjazne dla środowiska. Niepokoijednak liczba osób, które nie wiedzą, żezużyte opakowanie po mleku czy sokachnależy wrzucić do pojemnika do selektywnejzbiórki odpadów. 12% Polaków niesegreguje opakowań, a 75% potrzebujedodatkowej informacji, gdzie je wrzucać.Edukacja jest więc potrzebna i kampaniaFundacji ProKarton może odegrać w niejistotną rolę.Kampanię wspierają m.in. MagdalenaStużyńska, aktorka, Sławomir Brzózek,prezes Fundacji Nasza Ziemia, RadosławRozmierski, kierownik ds. zapewnieniajakości w firmie Tetra Pak oraz BognaSroka-Mucha, absolwentka AkademiiSztuk Pięknych w Krakowie, specjalizującąsię w ilustracji prasowej, plakaciei grafice wydawniczej, która stworzyłamaskotkę kampanii – Pana Kartonika i jegorodzinkę.Profil maskotki niebawem pojawi sięna Facebooku, a kampania informacyjnaw blogosferze.172 PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · MARZEC 2013