Испытание бумаги и картона

Картон и бумага являются очень распространенными материалами, как в бытовых, так и в промышленных условиях, как в первичном виде, так и в виде готовых изделий. Это всевозможные виды упаковок, книг, журналов. Картон и бумага экологичны, что весьма актуально в нынешнее время. Являются эстетичными материалами, удобными в работе, не дорогими, разнообразными по внешнему виду и текстуре. Как и любой другой материал, перед началом эксплуатации пробы бумаги или картона подвергают различным испытаниям с целью определения физических и механических свойств. Для этого используют специальное оборудование, а именно испытательные прессы, разрывные приборы или универсальные испытательные машины.

!Интересный факт: археологи нашли подтверждения существования картона и бумаги в древнеегипетской промышленной культур (то есть он существовал еще до нашей эры).

Электромеханические приборы разрушающего и неразрушающего контроля ивановского производителя Эталон-Профит являются абсолютно универсальными, так что могут быть применены, в том числе, и для механических испытаний бумаги, картона или производимых из них готовых изделий и промышленных продуктов. Большинство механических испытаний картона или бумаги на входном или выходном контроле осуществляют методом статического приложения силы по векторам растяжения или сжатия, в редких случаях – изгиба. Возможны цикловые динамические испытания изделий из бумаги или картона с целью определения износостойкости и устойчивости к силовым воздействиям. Это оказывается весьма уместно, например, при многоповторных испытаниях картонных коробок на сжатие, которые имитируют реальные условия жизни в случаях перемещения или складирования коробок.

Механические лабораторные испытания бумажных изделий позволяют рассмотреть влияние силового воздействия в различных его проявлениях, количественно или качественно.

Количественные критерии – это конкретные числовые данные, например, относительное разрушающее напряжение при растяжении или сжатии, индексы прочности или работы разрыва, относительное удлинение при разрыве, сопротивление воздействию изгибающих напряжений.

Качественные критерии испытаний бумажных и картонных изделий также являются оценочными, но они заострены больше на внешнюю сторону объекта и визуальный анализ. Например, исследование образования трещин в стенках коробок при сжатии, локальных смятий или прочих нарушений геометрической формы. Качественный анализ позволяет рассмотреть особенности и характеристики испытываемых готовых образцов бумажных или картонных изделий в лабораторных условиях при имитации влияния прямых и косвенных силовых, климатических воздействий, вибрации или других несиловых возмущений.

Как мы установили, бумага или картон подобно другим исследуемым материалам, подвергаются испытаниям на сжатие, изгиб, растяжение, продавливание. Эталон-Профит предлагает использовать разрывные или универсальные испытательные приборы с высокими классами точности метрологических и технических показаний. В частности, в нынешних реалиях, приборы электромеханические универсальные испытательные, напольные или настольные, одноколонные или двухколонные, серий РКМ, РКМ svo, НИМ или X-Pro. При необходимости проведения механических испытаний в условиях воздействия пониженных и повышенных температур целесообразно использование адаптированных к вышеуказанным приборам систем температурных испытаний серии СКС (их еще называют камерами температурных испытаний).

Разрушающие испытания картона или бумаги при растяжении проводят в соответствии с нормами ГОСТ 30436-96, ГОСТ ИСО 1924-1. Данный стандарт регламентирует метод определения прочности при растяжении в режиме нагружения пробы материала с постоянной линейной скоростью перемещения активного захвата или скоростью приложения силы. Скорость растяжения составляет 10 мм/мин при номинальной длине пробы 100 мм между кромками вкладышей удерживающих захватов, или 20 мм/мин при длине пробы между захватами, равной 180 мм. Полная длина испытываемых проб картона или бумаги составляет не менее 250 мм при ширине 15, 25 или 50 мм. Стандарты распространяются на все виды и типы картона или бумаги, за исключением испытаний гофрированного картона или картона со значительным коэффициентом удлинения и деформации. Испытания проводят при стандартных климатических условиях с использованием оснастки в виде тисочных захватов или их конструктивных вариаций. Это механические тисочные захваты Р.ЗТТ, пневматические тисочные захваты Р.ЗТ-П, гидравлические тисочные захваты Р.ЗТ-Г и другие, например, захваты ножничные Р.ЗРК (рычажно-клещевые захваты). Удлинение испытываемой пробы материала и деформацию его рабочего участка (базового отрезка) измеряют посредством механических или автоматических измерителей перемещений серии ИДК. Испытания проб из бумаги или картона до полного разрыва на растяжение проводят в продольном и поперечном направлениях. В ходе испытаний формируется массив данных силы и удлинения, а при разрушении образца фиксируются итоговые значения разрушающей силы и удлинения. В программном обеспечении Prof IT вычисляются параметры работы и прочности разрушения, индекс прочности и относительное удлинение пробы материала, утвержденные стандартом испытания.

Сопротивление сжатия экспериментальных проб из картона или бумаги определяют по ГОСТ Р ИСО 9895-2013. Сущность стандарта заключается в определении максимальной сжимающей силы и разрушающего напряжения с использованием специальных зажимов. Для надежной фиксации проб поверхность вкладышей таких зажимов должна иметь большой коэффициент трения. Тогда зажимы будут удерживать образцы испытываемого картона или бумаги в нужном направлении по всей ширине под действием постоянного статического сжимающего усилия. Испытываемые образцы из картона или бумаги не должны повреждаться или деформироваться, выгибаться или проскальзывать между зажимами.

Испытания картона или бумаги на определение сопротивления сжатия проводят по заданной методике. Методика разрабатывается в программном обеспечении New Gost (новый ГОСТ), сопряженным с основным программным обеспечением Prof IT приборов испытательных универсальных электромеханических производства Эталон-Профит. Конечный протокол результатов испытаний с вычисленными значениями прочности и индекса сопротивления сжатию может быть сохранен во внутреннем формате программы или внешних редакторах MS Exel, Word с последующим сохранением в другие возможные форматы.

Также для испытаний картона или бумаги в форме кольца с определением разрушающей силы при сжатии принято работать по требованиям ГОСТ 10711-97. Подобные испытания предполагают использование в составе машин электромеханических испытательных РКМ, РКМ svo, НИМ или X-Pro столов сжатия П.С, столов сплющивания П.СП или других плоскопараллельных гладких сжимающих плит.

Стандарт ГОСТ ИСО 2493-96 устанавливает требования к методу определения сопротивления изгиба испытываемых проб из бумаги или картона. Основан на принципе испытаний балки по ГОСТ 30435-96. В данном случае сопротивление изгибу представляет собой силу, необходимую для сгибания прямоугольной закрепленной консольным образом испытываемой пробы картона.

При подготовке испытываемых проб к механическим испытаниям на изгиб используют специально отобранные листы картона или бумаги. Из них в поперечном и продольном направлениях вырезают пробы шириной 38 мм и длиной не менее 70 мм. Каждая такая испытательная проба из картона или бумаги в ходе испытаний изгибается в обе стороны от исходного положения. Испытательные приборы Эталон-Профит имеют возможность проведения подобных испытаний с активным приложением изгибающего момента силы.

Испытания картона на изгиб по трехточечной схеме выполняются с использованием приспособления ПТИ, разработанного компанией Эталон-Профит. В процессе испытаний на изгиб экспериментальная проба картона устанавливается на двух опорах и нагружается оправкой (пуансоном). При этом расстояние между опорами бесступенчато регулируется посредством перемещения и фиксации опор вдоль пазов в опорной плите. Оправка, опоры могут иметь различную толщину и радиусы закругления рабочей поверхности.

Среди прочих существуют и другие стандарты механических испытаний картона или бумаги:

• ГОСТ 20681-75 с определением сопротивления картона плоскостному сжатию;
• ГОСТ 28686-90 для определения сопротивления торцовому сжатию гофрированного образца (бумага для гофрирования);
• ГОСТ 20682-75 для определения сопротивления плоскостному сжатию гофрированного образца (бумага для гофрирования);
• ГОСТ 22981-78 для определения сопротивления расслаиванию гофрированного картона;
• ГОСТ 13525.8-86 для испытаний картона на сопротивление продавливанию.