Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшим потребительским свойством многих видов бумаги и картона, производимых из сульфатной небеленой целлюлозы, наряду с определенной прочностью, является способность к деформированию при приложении растягивающей или изгибающей нагрузок. В Российской Федерации характеристики деформативности в большинстве случаев не нормируются отечественными стандартами и фактически не контролируются, как при производстве полуфабрикатов, так и при производстве бумаги и картона. В то же время, для обеспечения требований стандарта ISO 9001-87, при переходе к сертификации продукции, необходимы не только испытания на прочность, но и определение еще ряда характеристик деформативности. Это определяет целесообразность проведения комплексных исследований фундаментальных, деформационных и прочностных свойств целлюлозы и их корреляции.
Актуальность и значимость развития исследований, направленных на создание целлюлозно-бумажных материалов с повышенными деформационными свойствами, обусловили их включение в Государственную научно-техническую программу Российской Федерации "Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья", проект 3.5.3 "Исследование формирования свойств деформативности и прочности целлюлозных волокнистых материалов в процессах производства" (1991-1996 годы).
Цель и задачи исследования. Главной целью работы является установление факторов, определяющих деформационные свойства сульфатной небеленой целлюлозы, а также исследование корреляции характеристик деформативности и прочности, и разработка методов прогнозирования качества технической целлюлозы. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
провести методологическую работу и разработать программно-математическое обеспечение для совмещения разрывной машины и ПЭВМ для обработки экспериментальной кривой зависимости "усилие-удлинение" и расчета характеристик с использованием кривой зависимости "напряжение-деформация" ("6-е");
установить влияние процессов производства и технологических факторов на деформативность и прочность сульфатной небеленой целлюлозы;
исследовать корреляционную взаимосвязь фундаментальных, деформационных и прочностных характеристик сульфатной небеленой целлю-
..,,. - ,.,:4 -,. лозы и предложить способ прогнозирования свойств деформативности данного материала.
Научная новизна. Получили дальнейшее развитие и экспериментальное обоснование представления о влиянии фундаментальных свойств технической целлюлозы (по Кларку) на характеристики деформативности. Установлена избирательность влияния технологических факторов производства сульфатной небеленой целлюлозы на характеристики деформативности и прочности.
Выявлено влияние химического, при сульфатной варке, и механического, при размоле, воздействия на структуру стенки волокна технической целлюлозы, и влияние изменений структуры стенки волокна на характеристики деформативности и прочности.
Показана применимость уравнения типичного тела с одним временем релаксации для моделирования зависимости "6-е" целлюлозного материала при испытании на растяжение с постоянной скоростью.
Практическая ценность. Разработанное программно-математическое обеспечение для совмещения разрывной машины и ПЭВМ принято для внедрения в производство головного образца лабораторного испытательного комплекса на предприятии "ТОЧПРИБОР-МАРКЕТИНГ".
Установлены требования к сырью и параметрам производства сульфатной небеленой целлюлозы для получения полуфабриката с максимально возможной деформативностью и максимально возможной прочностью.
Разработана модель для прогнозирования кривой зависимости "напряжение-деформация" сульфатной небеленой целлюлозы через величины фундаментальных характеристик волокна.
На защиту выносятся:
методика получения и математической обработки кривой зависимости "6-е" при испытании на растяжение целлюлозного материала с постоянной скоростью;
установленные закономерности влияния толщины щепы, параметров сульфатной варки, степени делигнификации и степени помола на де-формативность и прочность целлюлозы из хвойных пород древесины;
влияние изменений структуры стенки древесного волокна, вызванных химическим воздействием при сульфатной варке и механическим воздействием при размоле целлюлозы, на характеристики деформативности и прочности;
установленные корреляционные зависимости фундаментальных, деформационных и прочностных характеристик сульфатной небеленой целлюлозы;
способ прогнозирования характеристик деформативности и прочности, рассчитанных по кривой зависимости "напряжение-деформация" сульфатной небеленой целлюлозы с использованием величин фундаментальных характеристик волокна при применении уравнения типичного тела с одним временем релаксации.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международных, всероссийских и региональных симпозиумах, конференциях, совещаниях и семинарах в городах: Коряжме (1992), Санкт-Петербурге (1994), Хельсинки (1995), Москве (1996), Сыктывкаре (1996), Архангельске (1997), Минске (1997), а также ежегодно докладывались на научно-технических конференциях Архангельского ГТУ (ШИ).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликованы 18 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит: из введения: обзора литературы; методической части; экспериментальной части, включающей пять разделов; общих выводов и приложения. Содержание работы изложено на 251 странице, включая 37 рисунков и 73 таблицы, библиография содержит 173 наименования.