Geum.ru

Влияние структуры целлюлозно-бумажных материалов на их деформационные и прочностные свойства 05. 21. 03 Технология и оборудования химической переработки биомассы дерева; химия древесины

Вид материалаАвтореферат

Содержание


3 Корреляция деформационных и прочностных характеристик с показателями, оценивающими качество формования бумаги и картона
EI, мНсм
4 Уравнения связи структурных и физико-механических характеристик бумаги и картона
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

Наилучшие показатели просвета у картона с беленым покровным слоем KTL. Картон универсальный, по сравнению с картоном топ-лайнер той же массы 1 м2, имеет более низкие показатели качества формования (это наиболее дешевый материал). Отмечено, что производители картона KVS, повышая механические характеристики картона, одновременно добиваются и улучшения качества формования по сравнению с картоном K0.

Для всех видов картона отмечен факт увеличения неоднородности просвета при повышении массы 1 м2, что связано с ухудшением условий формования на сетке КДМ. Однако, изменение характеристик качества просвета при изменении массы 1 м2 меньше, чем при переходе к другому виду картона.

По степени влияния на характеристики просвета факторы можно расположить в ряд: вид картона (композиция по волокну), марка картона, масса 1 м2. При этом внутри каждого вида картона имеет место определенный разброс характеристик, оценивающих качество формования.


3 Корреляция деформационных и прочностных характеристик с
показателями, оценивающими качество формования бумаги и картона


Корреляционный анализ позволяет количественно оценить связь качества формования и физико-механических характеристик материала. Для проведения корреляционного анализа у образцов бумаги производства ОАО «Архангельский ЦБК», для которых определены характеристики просвета, были определены физико-механические характеристики.

Парный корреляционный анализ показателей просвета с механическими характеристиками показал, что на любые физико-механические свойства бумаги оказывает влияние одновременно несколько оптических характеристик. Поэтому был проведён множественный корреляционный анализ (таблица 4) для которого из всего списка характеристик неоднородности структуры бумаги были выбраны четыре: от первой группы – неравномерность распределения масс W – x1; от второй группы, характеризующей параметры распределения яркости образца относительно среднего значения – неоднородность просвета  – x2; для учета влияния массы 1 м2 – светопропускание T – x3; от третьей группы, характеризующей геометрические параметры неоднородностей – средний размер неоднородностей dсред – x4. Жирным шрифтом выделены значимые коэффициенты корреляции.

Таблица 4 – Коэффициенты множественной корреляции для каландрированной бумаги

y

r
, г/см3
L, м
R, мН
N, чдп
EI, мНсм2
Е1, МПа
St, кН/м
Ap, мДж
εp, %
σp, МПа
JlC, мДж/м2
m, г/м2

ry,12
0,344
0,391
0,373
0,468
0,305
0,300
0,565
0,431
0,512
0,380
0,553
0,550

ry,13
0,596
0,766
0,680
0,402
0,934
0,782
0,735
0,562
0,579
0,739
0,536
0,877

ry,14
0,505
0,420
0,463
0,512
0,677
0,607
0,676
0,233
0,293
0,429
0,651
0,720

ry,23
0,583
0,751
0,667
0,311
0,929
0,778
0,753
0,531
0,527
0,725
0,560
0,895

ry,24
0,495
0,401
0,470
0,376
0,674
0,610
0,708
0,162
0,155
0,411
0,649
0,769

ry,34
0,553
0,707
0,663
0,471
0,920
0,783
0,603
0,538
0,531
0,677
0,229
0,836

ry,123
0,597
0,770
0,696
0,480
0,936
0,783
0,753
0,606
0,643
0,742
0,560
0,901

ry,124
0,511
0,473
0,521
0,664
0,679
0,617
0,708
0,431
0,521
0,472
0,659
0,777

ry,234
0,597
0,761
0,669
0,652
0,931
0,791
0,769
0,588
0,620
0,731
0,671
0,910

ry,134
0,605
0,783
0,680
0,763
0,937
0,792
0,754
0,641
0,702
0,750
0,666
0,892

ry,1234
0,605
0,789
0,696
0,827
0,940
0,793
0,769
0,689
0,769
0,755
0,678
0,913


Большая величина множественных коэффициентов корреляции (r=0,620-0,940), свидетельствует, о высокой прогнозирующей способности оптических свойств, если рассматривать эти свойства в совокупности, что создает предпосылки к проведению регрессионного анализа.

В отличие от данных, полученных для писче-печатной бумаги, парный корреляционный анализ характеристик каждого вида картона показал низкую тесноту связи. Следовательно, изменения величин жесткости картона при изменении структурных характеристик картона данной марки меньше, чем при изменении композиции или массы 1 м2. Коэффициенты множественной корреляции имеют несколько более высокие значения (таблица 5), однако они существенно ниже, чем в случае писче-печатной бумаги.

Таблица 5 – Коэффициенты множественной корреляции характеристик картона

Вид
картона
y
ry,12
ry,13
ry,14
ry,23
ry,24
ry,34
ry,123
ry,124
ry,234
ry,134
ry,1234

125KTL
Sb, Нм
0,262
0,176
0,153
0,251
0,273
0,149
0,262
0,274
0,273
0,177
0,274

St, кН/м
0,179
0,373
0,095
0,381
0,070
0,368
0,381
0,109
0,401
0,385
0,402

RCT, Н
0,140
0,418
0,132
0,436
0,107
0,398
0,437
0,141
0,437
0,418
0,439

140KU
Sb, Нм
0,190
0,197
0,147
0,230
0,174
0,196
0,249
0,196
0,232
0,220
0,258

St, кН/м
0,222
0,157
0,149
0,214
0,213
0,118
0,227
0,224
0,222
0,158
0,230

RCT, Н
0,297
0,063
0,041
0,132
0,162
0,063
0,305
0,297
0,165
0,079
0,305

150K0
Sb, Нм
0,431
0,355
0,361
0,451
0,458
0,166
0,453
0,458
0,481
0,390
0,481

St, кН/м
0,324
0,304
0,295
0,333
0,325
0,133
0,336
0,332
0,339
0,310
0,345

RCT, Н
0,226
0,231
0,200
0,254
0,225
0,132
0,256
0,228
0,254
0,232
0,257


4 Уравнения связи структурных и физико-механических характеристик бумаги и картона


Для проведения регрессионного анализа использовали линейные уравнения для тех же входных параметров, что и во множественном корреляционном анализе: x1 – W, x2 – σ, x3 – T, x4 – dсред.

Для образцов писче-печатной бумаги производства ОАО «Архангельский ЦБК» для большинства характеристик деформативности и прочности получены уравнения регрессии с хорошими статистическими характеристиками и, следовательно, с высокой прогнозирующей способностью (таблица 6). Низкая величина погрешности полученных уравнений регрессии позволяет использовать их для прогнозирования физико-механических свойств бумаги. Наиболее надежные уравнения регрессии получены для характеристик: жесткость при растяжении St (r=0,980; =1,35 %) и разрывная длина L (r=0,941; =3,99 %).

Таблица 6 – Коэффициенты уравнений регрессии и оценки точности аппроксимации для каландрированной бумаги. Вид уравнения y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4x4

y
b0
b1
b2
b3
b4
r


, г/см3
0,885
-0,0477
-0,0241
0,00329
-0,0216
0,860
1,79

L, м
10951
1972
-1619
218
-1800
0,941
3,99

R, мН
1070
22
-24
-10
-22
0,698
7,91

EI, мНсм2
96
-31
1,42
-3,4
24
0,979
5,98

E1, МПа
3211
-1653
-206
92
152
0,963
2,48

St, кН/м
958
-23
-50
-6,6
-6,6
0,980
1,35

Ap, мДЖ
101
-3,4
-22
1,97
-2,6
0,863
9,08

εp, %
2,3
-0,0179
-0,177
0,0154
-0,1003
0,788
3,90

σp, МПа
93
16
-16
2,05
-16
0,947
4,80

JlC, мДж/м2
1581
73
-175
-5,3
-23
0,838
7,63

Полученные линейные уравнения для прогнозирования жесткости картона по его оптическим характеристикам имеют менее хорошие статистические характеристики, однако невысокая величина погрешности аппроксимации (от 2 до 9 %) позволяет говорить о прогнозирующей способности оптических характеристик для оценки жесткости картона-лайнера при растяжении, сжатии и изгибе.