Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1. Потребительские свойства тарного картона и методы их оценки 9
1.2. Структура тарного картона и ее влияние на потребительские свойства 20
1.3. Современные методы оценки прочностной и деформационной анизотропии структуры бумаги и картона 35
1.4. Выводы по обзору литературы и постановка задач эксперимента 51
2. Методическая часть 53
2.1. Методика оценки прочностной и деформационной анизотропии структуры тарного картона при физико-механических испытаниях 53
2.2. Определение характеристик деформационной анизотропии тарного картона ультразвуковым методом 54
2.3.Определение бумагообразующих свойств полуфабрикатов для производства тарного картона 59
2.3.1 Определение размеров и фракционного состава по длине волокна 59
2.3.2 Определение когезионной способности волокон 60
2.3.3 Определение собственной прочности волокон 61
2.3.4 Определение критической длины волокна 61
2.4. Стандартные испытания характеристик потребительских свойств тарного картона 62
2.5. Испытания при приложении растягивающей нагрузки 63
2.6. Испытания при приложении изгибающей нагрузки 66
2.7. Испытания на вязкость разрушения 67
2.8. Статистическая обработка экспериментальных данных 71
3. Экспериментальная часть 72
3.1 Исследование прочностной и деформационной анизотропии структуры тарного картона 72
3.1.1 Анализ методов оценки прочностной и деформационной анизотропии структуры тарного картона 72
3.1.2 Влияние степени анизотропии структуры на характеристики деформа-тивности и прочности тарного картона 78
3.1.3 Статистическая оценка характеристик деформационной анизотропии структуры тарного картона 86
3.1.4 Выводы 88
3.2 Влияние технологических факторов на прочностную и деформационную анизотропию тарного картона 89
3.2.1 Взаимосвязь свойств волокна и анизотропии тарного картона 89
3.2.2 Влияние параметров работы картоноделательной машины 95
3.2.3 Вариация степени анизотропии по ширине картоноделательной машины 104
3.2.4 Выводы 107
3.3 Взаимосвязь степени анизотропии структуры и характеристик деформативности и прочности тарного картона 108
3.3.1 Корреляция характеристик анизотропии тарного картона, полученных с помощью TSO-тестера и характеристик потребительских свойств тарного картона 108
3.3.2 Уравнения связи, возможность прогнозирования 114
3.3.3 Выводы 115
3.4 Регулирование степени анизотропии тарного картона 115
3.4.1 Мероприятия по модернизации картоноделательной машины 115
3.4.2 Анализ эффективности модернизации картоноделательной машины 117
3.4.3 Выводы 120
Общие выводы 121
Библиографический список 122
Приложение А 143
- Современные методы оценки прочностной и деформационной анизотропии структуры бумаги и картона
- Определение характеристик деформационной анизотропии тарного картона ультразвуковым методом
- Анализ методов оценки прочностной и деформационной анизотропии структуры тарного картона
- Корреляция характеристик анизотропии тарного картона, полученных с помощью TSO-тестера и характеристик потребительских свойств тарного картона
Введение к работе
Наиболее массовым и перспективным продуктом целлюлозно-бумажной промышленности России в настоящее время является тарный картон, который используется для производства гофрокартона и тары. Более 80 % отечественного тарного картона производится на картоноделательных машинах, обрезная ширина которых составляет 4200-6300 мм, и которые находятся в эксплуатации 30-40 лет. Эти КДМ периодически подвергаются модернизации, что в определенной степени обусловлено проблемами с обеспечением требуемого уровня качества. Для решения обозначенных проблем в современных экономических условиях предприятия идут по пути модернизации картоноделательных машин, которая в основном затрагивает сеточную и прессовую часть, а, следовательно, изменяет характер структуры картона - сомкнутость, равномерность, распределение волокон по направлениям, т.е. анизотропию. Все это неизбежно сказывается на свойствах готовой продукции и стабильности работы картоноделательных машин.
Требования к перечню и уровню характеристик тарного картона, по которым происходит оценка качества, в настоящее время существенно отличаются на внутреннем и внешнем рынках. В последнем случае больше внимания уделяется характеристикам деформативности.
Анализ литературных данных показал, что анизотропия свойств, присущая целлюлозно-бумажным материалам, в значительной степени определяет качество бумаги и картона. Количество публикаций в области изучения ориентации волокна, анизотропии структуры и свойств картона и бумаги исчисляется сотнями. Не умаляя заслуг всех экспериментаторов и практиков, отметим вклад, который внесли в исследование анизотропии целлюлозно-бумажных материалов отечественные и зарубежные ученые: Д.М. Фляте, Б.П. Ерыхов, Ю.-А. Ю.Сташкявичус, J.A.Van den Akker, J. Clare, Т. Corte, W. Brecht, D.N. Page, O. Kallmes, K.A. Law, G.A. Baum, P.K. Chatterjee, G. Lindblad, T.R. Hess, P.H. Brodeur и др. Вместе с тем, исследования взаимосвязи анизотропии структуры с характеристиками, определяющими качество тарного картона, являются важной технологической и материаловедческой проблемой, которая до сих пор изучена недостаточно, что обусловлено высокой вариационностью свойств и неоднородностью структуры тарного картона.
В связи с этим тема диссертационной работы является актуальной, так как направлена на определение: лучшей методики оценки и контроля степени анизотропии; корреляции степени анизотропии с деформационными и прочностными характеристиками тарного картона; выявление влияния технологических факторов на анизотропию и разработку мероприятий по модернизации крупнейшей в России картоноделательной машины с целью увеличения производительности и стабилизации качества продукции.
Цель диссертационной работы - исследовать взаимосвязь анизотропии структуры с характеристиками деформативности и прочности тарного картона, а также разработать технологические решения, приводящие к стабилизации качества продукции.
Для реализации указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
1) исследовать анизотропию деформационных и прочностных свойств тарного картона с помощью механических и ультразвукового методов;
2) исследовать влияние вариации технологических параметров на формирование анизотропии структуры и свойств тарного картона;
3) установить взаимосвязь степени анизотропии структуры и характеристик деформативности и прочности тарного картона;
4) разработать модели для прогнозирования деформационных и прочностных характеристик тарного картона с использованием данных ультразвукового контроля структуры;
5) на основе анализа экспериментальных данных оценить возможность регулирования анизотропии структуры и повышения качества тарного картона.
Автором выносятся на защиту следующие основные положения диссертации:
- теоретические представления и экспериментальные данные об анизотропии структуры тарного картона и способ количественной оценки анизотропии с использованием коэффициента f\ - данные об избирательном влиянии длины и прочности волокна и межволоконных сил связи на величины коэффициентов деформационной и прочностной анизотропии;
- исследование влияния относительной критической длины волокна в структуре картона на характеристики деформативности и прочности в зависимости от степени анизотропии;
- данные о влиянии вариации технологических параметров на деформационную и прочностную анизотропию тарного картона и о вариации его характеристик во времени и по ширине полотна;
- методика применения неразрушающего ультразвукового контроля структуры для прогнозирования и управления качеством тарного картона;
- практические рекомендации по регулированию анизотропии и стабилизации качества тарного картона, позволившие разработать и реализовать план реконструкции КДМ.
Работа выполнена на кафедре технологии целлюлозно-бумажного производства TOY ВПО «Архангельский государственный технический университет».
Современные методы оценки прочностной и деформационной анизотропии структуры бумаги и картона
Абсолютная связанная поверхность волокон определяется как разница общей поверхности волокон и свободной их поверхности в структуре бумаги или картона. Общая поверхность волокон определяется, например, методом серебрения [222, 223], свободная - с использованием теории Кубелки-Мунка путем измерения светорассеяния [238-241]. К сожалению, точность этих методик невелика.
Относительная связанная поверхность волокон в структуре бумаги или картона характеризуется отношением связанной и общей поверхности волокон в единице объема или массы полотна. Известны методики определения относительной связанной поверхности волокон путем измерения электрического сопротивления или электропроводности при пропускании постоянного тока [125,242,243].
По данным Р. Рейзиня [244, 245], величины локальных зон межволоконных контактов главным образом зависят от жесткости волокон и характера их расположения в структуре полотна. Ввиду различия и несовершенства методик их авторы информируют о неодинаковых значениях относительной связанной поверхности бумаги. Поэтому энергия межволоконных связей, определенная по приведенным выше методикам, варьирует в широких пределах.
Также используются методики изучения отдельных волокон. У. Молин [246] исследовал образование связи между отдельными целлюлозными волокнами, а также между волокнами и целлофановой пленкой и пришел к выводу что величину межволоконных связей следует характеризовать средними разрушающими напряжениями при испытании на сдвиг (тс).
Ориентирующие факторы. Как было показано выше, в случае формования полотна бумаги на неподвижной сетке волокнистые элементы его структуры по площади листа располагаются хаотично, поэтому в данном случае отсутствует какое-либо направление преобладающей ориентации волокон. Подавляющее большинство технологии производства волокнистых двухмерных материалов основано на использовании движущихся формующих поверхностей (сеток). В волокнистой массе во время ее движения какие-либо фиксированные ориентационные явления не происходят. Волокна являются гибкими анизомерными элементами, ламинарное или турбулентное течение в целом не способствует их ориентированию вдоль направления течения. Волокна и другие компоненты бумажной массы, подаваемые в движущуюся формующую часть бумагоделательной машины, попадают в сферу действия нескольких внешних силовых полей. Вначале волокнистая дисперсная система по инерции продолжает двигаться с отрицательным ускорением по направлению залива. С увеличением концентрации волокна вступают в контакт (непосредственно или через другие волокна) с движущейся формующей поверхностью, и характер их движения становится принудительным, копирующим (вследствие сил трения) характер движения сетки. Основным фактором, определяющим характер анизотропии структуры полотна бумаги или картона, является градиент скоростей формующей части и напуска волокнистой массы [14, 22, 26, 125, 247-253 и др.].
Ориентационное воздействие движущейся формующей поверхности заключается в так называемом «прочесывании», т.е. вытягивании волокон волокнистой массы. Каждое волокно в момент контакта с сеткой или уже лежащими на ней волокнами соприкасается не всей своей длиной, а только сегментом определенной длины, поэтому до полного контакта подтягивается и ориентируется вдоль машинного или близких к нему направлениям.
Важно то обстоятельство, что продолжительность принудительного вытягивания каждого волокна зависит от его длины, пространственного расположения по отношению к плоскости сетки в момент соприкосновения, градиента скоростей сетки и напуска массы. Чем длиннее волокно, тем больше продолжительность процесса и ярче выражена ориентация волокна в машинном направлении полотна. И наоборот, ориентация волокон уменьшается с уменьшением их длины.
Дезориентирующие факторы. В большинстве случаев преимущественно продольная ориентация волокон в полотне бумаги или картона нежелательна. Уменьшение продольной ориентации волокон производится в основном путем поперечного возвратно-поступательного перемещения залитой на сетку волокнистой массы при помощи механизмов поперечной вибрации в регистровой части. В настоящее время так называемые механизмы поперечной тряски сетки практически не используются в связи с резко возросшими скоростями БДМ и КДМ. Однако данный принцип дезориентации заложен в современных конструкциях обезвоживающих элементов регистровой части плоскосеточных машин, например при использовании микротурбулентных планок или ящиков системы «Вариолайн».
В дезориентирующих процессах поданного в формующую часть слоя волокнистой массы большое значение имеет явление тиксотропии. Именно вследствие тиксотропных свойств массы под воздействием поперечной тряски происходят процессы дезориентации ориентированных волокон, т.е. уменьшение степени ориентирования системы соответственно и анизотропии физико-механических свойств формуемого полотна. Характер и интенсивность дезориентационных процессов в случае воздействия внешних вибрационных полей зависит от соотношения масс волокон или их агрегатов, скоплений и приобретаемых ими в результате внешних воздействий ускорений.
Чтобы увеличить эффективность воздействия поперечных колебаний на структурирующиеся волокнистые системы, необходимо определить оптимальные сочетания управляемых параметров поперечных вибраций для получения различного ассортимента бумаги, картона и других дисперсных материалов с заранее заданными свойствами. Поперечные колебания не только дезориентируют волокна, но и частично разрушают флокулы, более равномерно распределяют компоненты волокнистой массы в полотне материала.
Очень важно, что в зоне воздействия поперечных колебаний волокнистая масса была бы достаточно низкой концентрации, т.е. волокна обладали бы достаточной подвижностью и способностью легко изменять свою ориентацию. Вследствие воздействия поперечных вибраций волокна совершают поперечные перемещения и повороты, вызывающие уменьшение их общей ориентации в машинном направлении. Слои сформированной полидисперсной волокнистой системы переходят в состояние объемного динамического равновесия.
Определение характеристик деформационной анизотропии тарного картона ультразвуковым методом
Импульсные ультразвуковые методы отличаются рядом положительных признаков, практически не требуют сложной аппаратуры, осуществляются в широком частотном диапазоне, отличаются высокой точностью. Кроме этого, они могут использоваться для исследования материалов различной конфигурации и габаритов, притом сохраняют их целостность. Процесс измерения отличается незначительной трудоемкостью и продолжительностью. Это доказано современным уровнем развития технологии ультразвукового неразрушающего контроля структуры и свойств бумаги и картона, о которых пойдет речь в заключительной главе.
Ультразвуковой неразрушающий контроль представляет собой универсальное средство, которое может быть использовано во многих случаях для анализа материалов. Хотя чаще всего ультразвуковой неразрушающий контроль используется для измерения толщины, дефектоскопии и формирования акустических изображений. Высокочастотные ультразвуковые волны могут быть также использованы для выявления и измерения некоторых механических, структурных или композиционных свойств твердых тел или жидкостей.
Ультразвуковой анализ материалов основывается на простом физическом принципе: на характеристики любых волн оказывает влияние среда, в которой распространяются эти волны. Таким образом, изменение значения одного или более из четырех легко измеряемых параметров, связанных с прохождением высокочастотной ультразвуковой волны через материал (времени прохождения, ослабления, рассевания и частотной составляющей) часто свидетельствует об изменениях таких физических свойств материала, как твердость, упругость, плотность, однородность или зернистость. При ультразвуковом неразрушающем контроле используются частоты в диапазоне приблизительно от 20 кГц до 100 МГц. Среди них наиболее часто используется диапазон от 500 кГц до 20 МГц. Широко используются как продольные, так и поперечные ультразвуковые, а в некоторых специальных случаях - также поверхностные (волны Релея) и плоскостные (волны Лэмба). Так как короткие волны более чувствительны к изменениям среды, через которую они проходят, во многих случаях для анализа материалов требуются преимущественно более высокие частоты. Ультразвуковые импульсы, проникающие в объект контроля, обычно генерируются и принимаются пьезоэлектрическими преобразователями. В большинстве случаев одиночный преобразователь, приставляемый к одной стороне объекта контроля, выступает как передатчик, так и приемник (в эхоимпульсном режиме). В других случаях, особенно при контроле материалов с высокой степенью ослабления или рассеивания ультразвука, используются раздельные преобразователи, размещаемые на противоположных сторонах объекта контроля (в режиме сквозного прозвучивания). Ультразвуковая волна формируется возбуждением преобразователя импульсом ударного возбуждения или непрерывным прямоугольным импульсом, поступающим с генератора импульсов прибора. Ультразвуковая волна проходит через материал объекта контроля, отражаясь донной поверхностью объекта, и возвращается в исходную точку (в эхоимпульсном режиме) или принимается другим преобразователем (в режиме сквозного прозвучивания). Принятый сигнал затем усиливается и анализируется.
Для анализа материалов может быть использован широкий диапазон приборов, использующих как аналоговую, так и цифровую обработку сигналов. Значительное преимущество ультразвукового контроля перед другими методами анализа материалов заключается в том, что он может проводиться в процессе производства или поточным способом. Высокочастотные ультразвуковые волны могут быть успешно переданы из движущихся материалов без непосредственного контакта.
В качестве измеряемых параметров при ультразвуковом неразрушающем контроле используются: 1) скорость ультразвука (время прохождения ультразвукового импульса в объекте контроля). Скорость ультразвука является наиболее легко измеряемым параметром и в гомогенной среде непосредственно соотносится с модулем упругости и плотностью. Таким образом, изменения упругости или плотности влияют на время прохождения ультразвукового импульса через объект контроля данной толщины. Кроме этого, на скорость ультразвука может оказывать влияние степень неоднородности материала; 2) ослабление ультразвука. Энергия ультразвука поглощается или ослабляется с различной степенью в разных материалах в зависимости от плотности, твердости, вязкости и молекулярной структуры материала. Ослабление обычно повышается с увеличением частоты колебаний; 3) рассеяние ультразвука. Ультразвуковые волны отражаются от границы между различными материалами. Изменения в зернистой структуре, ориентации волокон, пористости, ориентации частиц и других микроструктурных переменных может повлиять на амплитуду, направление и частотную составляющую рассеиваемых сигналов. Эффект рассеивания может быть также отслежен косвенно при наблюдении за изменениями амплитуды донных эхосигналов или сигнала при измерении методом сквозного прозвучивания; 4) частотная составляющая (спектр). Все материалы с разной степенью работают как низкочастотный фильтр, ослабляя или рассеивая высокочастотную составляющую широкополосной ультразвуковой волны больше, чем низкочастотную. Таким образом, анализ изменений остающейся частотной составляющей выбранного широкополосного импульса, проходящего через материал объекта контроля, может обеспечить отслеживание комбинированного действия ослабления и рассеивания.
В некоторых случаях данные ультразвукового контроля, такие как скорость ультразвука, могут непосредственно использоваться для расчета свойств материала, например модуля упругости. В других случаях ультразвуковой контроль используется как сопоставительный метод, когда в целях установления протокола контроля в данном случае применения необходимо экспериментально оценить стандартные образцы, представляющие диапазон свойств материала объекта контроля. У таких стандартных образцов можно зафиксировать изменение величин характеристик прохождения ультразвука при известных свойствах материала, после чего, опираясь на полученные данные, определять или предсказывать аналогичные изменения в реальных объектах контроля.
Анализ методов оценки прочностной и деформационной анизотропии структуры тарного картона
Степень анизотропия тарного картона, как и других волокнистых целлюлозно-бумажных материалов, обусловлена влиянием большого количества технологических факторов и параметров работы оборудования, вследствие чего может в значительной степени варьироваться.
Для решения задач диссертационной работы провели анализ использования неразрушающего метода оценки упругих свойств крафт-лайнера ОАО «Архангельский ЦБК», с целью статистического анализа и выявления взаимосвязи анизотропии свойств и технологических параметров работы КДМ. Образцы картона массой 1 м2 от 125 до 200 г тестировали на ультразвуковой установке TSO L&W, в соответствии с методикой, изложенной в п. 2.2. Параллельно снимали показания АСУТП, фиксировали характеристики бумажной массы основного и покровного слоя, а также параметры работы КДМ в мокрой части. В таблице 3 представлены обобщенные данные статистического анализа показателей упругих свойств, измеренных с помощью тестера TSO L&W на первом этапе исследования. Для оценки использованы: среднее значение по параметру или характеристике (Хср), среднее квадратическое отклонение (а), максимальное и минимальное значения, коэффициент вариации (v).
Статистическая оценка характеристик, полученных на TSO-тестере до замены напорного ящика, показала высокую нестабильность угла TSO по ширине . КДМ-1, т.е., основные положения не соблюдались. Важно упомянуть, что ориентация волокна и угол TSO не одно и тоже. Угол TSO или угол между машинным направлением и направлением, в котором обнаруживается максимальная жесткость при растяжении материала - это сложный показатель, где ориентация волокна является лишь одной составляющей. Прочие составляющие обусловлены явлениями растяжения и уплотнения полотна картона в прессовой части, растяжения и усадки в сушильной части и возникновением усадочных напряжений в структуре в результате сушки.
Для характеристик TSIMD И TSICD выявлены существенные отклонения от необходимого уровня, который должен составлять соответственно 5-Ю % и 10-20 %. Значение отношения TSIMD/CD в среднем составляло 2,8 (без учёта массы 1м), при этом минимальное среднее значение 2,65 (для массы 1м2 150 г), максимальное -3,0 (для массы 1 м2 125 г), в то время как, рекомендуемое соотношение составляетот 1,4 до 2,5.
Выявлено также, что максимальные значения индексов жесткости (TSIMD И TSICD) наблюдаются в середине полотна, независимо от массы 1 м . Данный факт был вызван двумя причинами. Во-первых, более существенной ориентацией волокон в машинном направлении в середине полотна, что подтверждается значениями TSO угла. Во-вторых, более сильной запрессовкой структуры картона в середине. Полученные в результате экспериментов данные были учтены при определении приоритетов в дальнейшей модернизации КДМ. В первую очередь была необходима замена напорного ящика. В последствии в технические условия на поставку оборудования были включены требования по предельным отклонениям угла TSO по ширине полотна картона, которые не должны превышать ± 5 . 1) В первой серии экспериментов проведен анализ физико-механических методов в оценки прочностной и деформационной анизотропии тарного картона с помощью коэффициентов анизотропии трех видов. Установлено, что коэффициент анизотропии К?1, рассчитываемый как отношение величины характеристики, определенной в заданном направлении (MD или под углом к МП), к величине трансвер-сальной по отношению к заданному направлению характеристики, более пригоден для контроля и прогнозирования свойств тарного картона, по сравнению с традиционным коэффициентом К , рассчитываемый как отношение величины характеристики определенной в заданном направлении (MD или под углом к MD), к величине характеристики в CD направлении. 2) Выявлено различие коэффициентов деформационной и прочностной анизотропии при использовании физико-механических методов испытаний тарного картона. Основная причина этого явления объясняется различным вкладом собственной прочности волокон и межволоконных сил связи и вариацией значений этих характеристик, что было подтверждено в последующих экспериментах. 3) Получены данные о влияние степени анизотропии структуры на характеристики деформативности и прочности тарного картона. Показано, что сопротивление сжатию короткого участка образца по методу SCT, не смотря на минимальное влияние масштабного фактора, также в сильной степени зависит от анизотропии структуры, причем вариация этой характеристикам по направлениям ориентации и во ширине полотна уменьшается с повышением массы 1 м2 тарного картона. 4) Методика исследования степени анизотропии с помощью физико механических испытаний позволяет использовать большое количество различных характеристик деформативности и прочности. Однако она требует много времени на проведении измерений и обработку их результатов, причем все испытания яв ляются. В связи с этим было принято решении о продолжении исследований с по мощью ультразвукового неразрушающего метода контроля структуры и анизотро пии жесткости при растяжении тарного картона, с его внедрением в систему управ ления качества на Архангельском ЦБК. 5) Проведен анализ использования неразрушающего метода измерения уп ругих свойств крафт-лайнера ОАО «Архангельский ЦБК», с целью оценки стати стических характеристик, показателей деформационной анизотропии тарного кар тона.
Корреляция характеристик анизотропии тарного картона, полученных с помощью TSO-тестера и характеристик потребительских свойств тарного картона
Кроме указанных факторов, на ориентацию волокна и профиль угла TSO по ширине бумаги или картона дополнительно могут повлиять особенности конструкции напорного ящика (например, устройства бокового отвода массы или локального разбавления по ширине), температурный режим отлива, угол соприкосновения массы с сеткой и др.
Профиль индекса жесткости в поперечном направлении TSIMD должен поддерживаться достаточно «плоским» для большинства видов бумаги и картона. При оптимальной настройке БДМ, отклонения между минимальным и максимальным значениями TSIMD не превышают 5-Ю %. Анализ и корректировка профиля TSIMD позволяет предотвращать несовпадения оттисков при многоцветной печати, провисание кромок при переработке, неравномерность намотки рулонов и др.
TSIMD можно использовать для прогнозирования значений различных параметров сопротивления сжатию, при контроле стабильности качества в целом, для предотвращения воздушных пузырей и морщин на полотне в поперечном направлении. Переменными факторами технологического процесса, которые влияют на уровень и форму профиля TSIMD, являются композиция и степень помола бумажной массы, отношение скорости напуска и скорости сетки, параметры прессования и состояние прессовых сукон, режим сушки.
Параметр TSICD характеризует упругость структуры картона в поперечном направлении. Обычно различие между минимальным и максимальным значением этой характеристики составляет 10-20 %. Значения и профиль TSICD непосредственно зависят от усадки или расширения в поперечном направлении.
При оптимальной настройке процесса профиль TSI в поперечном направлении должен коррелировать с RCTCD И SCTCD, т.е. с важнейшими характеристиками сопротивления сжатию (жесткости) картона, с точки зрения его дальнейшей переработки в гофрокартон и тару.
По данным разработчиков, TSICD позволяет анализировать и решать проблемы, связанные с сопротивлением сжатию, со стабильность размеров при увлажнении, с несовпадением оттисков при многоцветной печати, скручиванием полотна в поперечном направлении и т.п. На профиль TSICD влияют те же факторы, что и на профиль TSIMD Характеристика TSIMD/CD - представляет собой соотношение двух описанных выше профилей. Его величина меняется в зависимости от вида и марки бумаги или картона. Обычно она составляет от 1,1 у микрокрепированной мешочной бумаги до 5,0 у газетной бумаги. Применительно к тарному картону рекомендуемый уровень TSIMD/CD зависит от преимущественных требований к жесткости или прочности (сопротивлению продавливанию). Для получения картона для плоских слоев с высокой жесткостью значение TSIMD/CD необходимо поддерживать в интервалеот 1,4 до 2,3, а для картона-лайнера с максимально высокими значениями сопротивления продавливанию - от 2,3 до 2,5.
Отношение TSIMD/CD используется при анализе настройки БДМ и КДМ, решении проблем с сопротивлением расслаиванию, разносторонностью и скручи-ваемостью. Соотношение TSIMD/CD определяется в основном различием между скоростью напуска массы и скоростью движения сетки. Известно, что наилучшее формование и минимальная склонность к скручиванию достигаются, когда различие между скоростями равно нулю. Однако при этом трудно обеспечить стабильную работу бумагоделательной машины. Более высокие значения соотношения скорости напуска и скорости сетки в целом приводят к повышению TSI MD/CD-Также этого можно добиться, если обеспечить большее натяжение полотна картона в сушильной части машины.
В производственных условиях зависимость между TSIMD/CD И отношением скорости напуска массы к скорости движения сетки во многом обусловлена типом формующей части КДМ Например, для плоскосеточных КДМ минимальное отношение TSIMD/CD а следовательно оптимальное формование и наилучшая прочность достигается при vjvc 1, т.е. в условиях, когда трудно обеспечить стабильность технологического режима и качества готовой продукции. Модернизация плоскосеточной КДМ с установкой верхней формующей сетки позволяет получать минимум TSIMD/CD при vjvc 1 (1,15-1,25) и оптимизировать формование и прочность картона, а также регулировать жесткость в широком диапазоне значений
Использование парного корреляционного анализа и нахождение уравнений линейной регрессии позволило выявить некоторые закономерности изменения характеристик анизотропии упругих свойств картона от технологических параметров.
В качестве исходных использованы данные, собранные для проведения статистического анализа показателей анизотропии жесткости при растяжении в период до модернизации системы короткой циркуляции, напуска и прессовой части КДМ. Наиболее нестабильными параметрами в это время были коэффициент напуска бумажной массы основного слоя на сетку КДМ, количество нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы (НСПЦ) в композиции картона, доля покровного слоя в общей структуре картона, концентрация массы в напорных ящиках, степень помола массы основного и покровного слоя, скорость сетки и скорость полотна на накате.
Уровень варьирования исследованных технологических параметров как и объем выборки для каждого значения массы 1 м2 был различным в силу того, что использование TSO-тестера проводилось режиме плановой работы КДМ. Как следствие и величины значимости коэффициентов парной корреляции также отличаются. Значения коэффициентов корреляции представлены в таблице 3.13.
Оценка влияния изученных технологических параметров на характеристики физико-механических свойств картона и характеристики анизотропии жесткости для общей выборки показала отсутствие взаимосвязи между стандартными характеристиками и коэффициентом напуска основного слоя с одной стороны и наличие значимых коэффициентов корреляции с углом TSO, TSIMD И TSIMD/CD С другой. Это позволило предварительно предположить, что характеристики анизотропии жесткости обладают большей чувствительностью к изменению коэффициента напуска основного слоя вне зависимости от массы 1 м . Наибольшее положительное влияние на стандартные характеристики оказывает концентрация в напором ящике основного слоя. Однако возможно это вызвано тем, что с увеличением массы 1 м2 увеличивается и концентрация
Отмечено отрицательное влияние на величины RCT и SCT количества покровного слоя и степени помола массы основного слоя. Композиция картона по волокну (доля НСПЦ) в исследованном диапазоне не оказывала значимого влияния ни на одну из характеристик, определяемых с помощью тестера TSO L&W.
На рисунках 3.13-3.16 показано влияние некоторых технологических параметров на характеристики, измеряемые с помощью ультразвукового метода.
Из литературных данных известно, что угол TSO наиболее чувствителен к изменения технологических параметров в мокрой части КДМ, и в первую очередь характеризует сбалансированность работы напорного ящика. Однако корреляционный анализ показал, что угол TSO имеет значимые коэффициенты с Коси, т.е. соотношением скорости напуска массы и скорости сетки, лишь с картоном невысоких масс 1м2 (125, 140 г). Коэффициент корреляции между TSO и Косн для картона массой 125 и 140 г/м2 равен 0,56.
