Influence of the fibrous raw materials type on the evolution of local deformations in topliner board when tensile testing
Authors: Романова А.Н. , Казаков Я.В. , Малков А.В. 
Published: September 2020

С применением методики количественной оценки распределения локальных деформаций в образце при приложении к одноосной растягивающей нагрузке, установлены закономерности развития локальных растягивающих (продольных),сжимающих (поперечных) и сдвиговых деформаций в образце картона топлайнер из первичного и вторичного волокна. Исследованы промышленные образцы топлайнера с белым покровным слоем, массой 125 и 130 г/м2, различающихся по неоднородности структуры (индекс формования равен 250 и 150) и степени анизотропии (TSIMD/CD равен 2,6 и 2,0), в зависимости от направления ориентации волокон, изменяющихся от 0 до 90 к машинному направлению. Экспериментальные данные получены при испытании на растяжение и фотофиксации образцов размерами 10025 мм с предварительно нанесенной сеткой точек с шагом 44 мм. С применением специального программного обеспечения определены координат узлов сетки и их смещение при растяжении. Анализ данных и вычисление величин локальных деформаций производится с применением алгоритмов метода конечных элементов. Установлено, что независимо от вида волокна, при увеличении угла вырезки образца картона от машинного направления (MD), локальные продольные деформации возрастают, поперечные уменьшаются, а сдвиговые имеют максимум при 45 к MD. При этом увеличение общей деформации приводит к более выраженному характеру зависимостей. Установлено преобладание деформаций сжатия у образцов, вырезанных в MD, что связано с тем, что сжатие происходит перпендикулярно преобладающей оси ориентации волокон в структуре. Большая величина поперечных деформаций у картона из вторичного волокна связана с меньшей степенью анизотропии и меньшей средней длиной волокна, что увеличивает роль межволоконных связей. Показано, что неоднородность локальных деформаций увеличивается с их абсолютной величиной, а тенденции изменения зависят от вида волокна и направления ориентации волокон в структуре образца.

The regularities of propagating the local tensile (longitudinal), compressive (transverse) and shear deformations in a topliner board samples from virgin and recycled fibrous raw materials have been established. To carry the research out the Method of quantitative estimating the distribution of local strains in a sample of pulpandpaper material when uniaxial tensile testing was used. As the test samples the industrially manufactured white topliner board virgin and recycled were chosen. They had basis weight (125 and 130 g/m2), and different structure inhomogeneity (formation index was of 250 and 150) and anisotropy degree (TSIMD/CD was of 2.6 and 2.0). The regularities were established depending on the direction of their fiber orientation (it ranged from 0 to 90 to machine direction MD). Experimental data were obtained while tensile testing and photofixing the samples with dimensions of 100 25 mm and a preapplied dotmatrix with a step of 4 4 mm to their white top. The coordinates of the matrix dots and their displacement when testing were determined by means of using the special software. Data analysis and values calculation of local deformations were performed due to finite element method algorithms. It has been established that, increasing the cutout angle to MD of the samples of topliner board from different type of fibers led to as follows: local longitudinal deformations increased, transverse decreased, and shear had their maximum at 45 to MD. In addition, increasing the total deformation value caused a more pronounced character of dependencies. As it was established, the prevalence of compression deformations in the samples cut in MD (samples of 0) was related to compressing, acted perpendicularly to the predominant axis of the fiber orientation in samples structure. A large amount of transverse deformations in recycled topliner board was associated with a lower degree of anisotropy and a smaller average length of fibers that increased the role of interfiber bonds. It was shown that, the heterogeneity of local strains increased along with their absolute value, and the trends of changes depended on the type of fibers and the direction of their orientation in the sample structure.