طول پارگی

در تکنولوژی کاغذ، مدت پارگی یک مقدار محاسبه شده ­ی مهم است. این طول نوار کاغذ می تواند با هر پهنا و ضخامتی باشد، اما فقط به علت وزنش است که موجب پارگی آن می­ شود. طول پارگی L از نیروی استحکام کششی FB کاغذ که در N اندازه گیری شده، عرض نوار w، وزن پایه mA، و شتاب ناشی از جاذبه g ¼ 9.81 m/s2 محاسبه می­ شود. L = FB/m_Awg.

استحکام کششی کاغذ (یا هر ماده­ی دیگر) را می­توان به عنوان طول فرضی کاغذ در نظر گرفت، که هنگامی که انتهایش نگه داشته شده قادر به نحکل وزن خود است. طول پارگی در جلد 1 بخش 9.3 مفصلا همراه با مثال مورد بحث قرار گرفته است،که مقاومت کششی را بدون در نظر گرفتن ضخامت، چگالی یا عرض کاغذ مورد مقایسه قرار می­ دهد. طول شکست اکثر کاغذها بین 2.5 تا 12 کیلومتر متغیر است.

استحکام ترکیدگی

استحکام ترکیدن به احتمال زریاد متداول ترین خصوصیت استحکامی کاغذ است. این آزمایش از زمان قدیم نشات گرفته است، که با ارزیابی کنترل کیفی استحکام کاغذ، سعی در فشار دادن انگشت شست به کاغذ دارد. استحکام ترکیدگی، که به آن استحکام مولن یا پاپ نیز گفته می شود میزان فشار هیدرواستاتیک (که با سرعت مشخص افزایش می یابد) را برای پاره شدن یک قطعه کاغذ اندازه گیری می کند. آزمایش کننده ­ی مولن در شکل 2.13 نشان داده شده است. کاغذ توسط فشار دادن یک دیافراگم لاستیکی به کاغذ به وسیله­ ی گلیسیرین، به صورت یک دایره­ی کوچک (با قطر 30.5 میلیمتر یا 1.20 اینچ) پاره می­ شود. ماکزیمم فشار قبل پارگی در واحد psi یا kPa اندازه گیری می­شود. آزمایش ترکیدگی با استحکام کششی همبستگی زیادی دارد. استاندارد TAPPI T403 این آزمایش را برای کاغذ تشریح می­کند، استاندارد T807 برای مقوا و کاغذ تخته­ای، استاندارد T801 برای ورق آهن آجدار و تخته فیبر است. ترکیدگی را می­توان با واحد نیرو تقسیم بر وزن پایه برای به دست آوردن شاخص ترکیدگی، ضریب ترکیدگی یا نسبت ترکیدگی بیان کرد.

ماده 222 اصل 41 آیین نامه فدرال ایالات متحده، مستلزم استحکام ترکیدگی و وزن پایه­ی ورق آهن آجدار و تخته فیبر در ایالات متحده است. اصلاحات جدیدی که از ژانویه 1991 موثر واقع شده باعث می­شود به جای آن از استحکام خرد شدگی لبه ها استفاده شود (Kroeschell, 1991). بسیاری از مردم فکر می ­کنند که آزمایش فشار آزمایشگاه تحقیقات محصولات جنگلی سوئد (STFI) شاخص بسیار بهتری نسبت به تست ترکیدگی در بسیاری از کاربردها است.

واحد استحکام ترکیدگی در SI پوند در اینچ مربع (lb / in2) یا کیلو پاسکال (kPa) است. امکان تعیین مقادیر MD و CD به دلیل تقارن نمونه­ی آزمایش ها وجود ندارد. با اینحال با مشاهده­ی ماهیت الگوی پارگی در نمونه آزمایش ها، می­توان پی برد که تفاوت های بین خصوصیات MD و CD بر استحکام ترکیدگی تاثیر می­ گذارد. در خصوصیات کاغذهای بسته بندی استحکام ترکیدگی نقش پر اهمیتی دارد.

استحکام فشار لبه ای، STFI

نتایج استحکام فشاری روی یک بخش کوچک از کاغذ (فشار لبه ای) مانند تست خردکردن حلقه ای کاغذ است که در زیر شرح داده شده است. این نتایج با نتایج استحکام کششی و استحکام ترکیدگی مرتبط هستند. بیشبینی اینکه چگونه از یک لاینر بورد (کاغذ بازیافتی) جعبه تولید کنیم بسیار حائز اهمیت است. این تست در حال تبدیل به استانداردی در کاغذهای تخته ای است. این وسیله در شکل 2.14 نشان داده شده و امکان دارد که حاوی یک رطوبت  سنج هم باشد (استاندارد TAPPI  T826).

تعیین استحکام توسط سرعت صوت

یکی از ابزارهای توسعه و پیشرفت (شکل 2.15) استفاده از وسایلی است که سرعت صورت را در کاغذ اندازه گیری ­می­کنند. در این وسایل از امواج فراصوت ینی فرکانس های بالاتر از قدرت شنوایی انسان استفاده شده است. فیزیک به ما می­گوید که سرعت انتشار عمودی یک موج (c) تابعی از جرم در واحد طول (m) و همچنین میزان کشش یا سختی ماده برای یک رشته­ی  کاملا انعطاف پذیر است. این رابطه برای موج عمودی هست:

C = (S/m)^1/2

سرعت صوت در کاغذ تنها به تراز فیبر نسبت داده می‌شود.

شکل 2.15 آزمایش کننده­ ی استحکام فشردگی STFI

سطح نمونه آزمایش رابا راطوبت سنج نشان می­دهد. اصلاح مقدار رطوبت به طور خودکار انجام می ­شود.

در حقیقت سختی تابعی از خشکی تحت فشار و خصوصیات منحصر به فرد فیبرها است و به این مسئله بستگی دارد که آیا آن‌ها تحت فشار خشک شده ‌اند یا خیر. شکل 2.15 دستگاهی را برای اندازه گیری سرعت صدا در کاغذ (با تعدادی نمونه ­ی چاپی) را نشان می دهد. دستگاه به طور خودکار نمونه­ کاغذهایی که قبلا بصورت عرضی شبیه حلقه های فیلم بریده شده بودند را اسکن می کند. سودمندی و فایده­ی این روش را زمان تعیین می ­کند.

آزمایش ­های خرد کردن حلقه ای، کنکورا و سایر تست ها

انواع تست های خرد کردن حلقه­ای و دیگر تست ها در مقوا استفاده می­شود. دستگاه تست برای اندازه گیری استحکام نمونه ها در شکل 2.16 با استفاده از خرد کردن کنکورا نشان داده شده است (استاندارد TAPPI T808). اکثر تست های استاندارد کاغذ مثل کشش، ترکیدگی و پارگی به خوبی چگونگی عمل موج دار (چین دار) کردن را در جعبه های مقوایی نشان نمی­دهد، بنابراین این کاغذها در محیط آزمایشگاه برای تعیین خصوصیات صفحه­ی موجدار به صورت راه راه بریده می ­شوند. Concora مخفف Container Corporation of America است. آزمایشگاه برای تست این نمونه های موج دار به یک دستگاه با آرایش راه راه (شیاردار) نیاز دارد.

خرد کردن حلقه ­ای با استحکام فشار لبه ­ای مرتبط است. این روش در استاندارد TAPPI T818 بدون پشتیبانی از انعطاف ناپذیری (تا نشدن) و در در استاندارد TAPPI T822 با پشتیبانی از انعطاف ناپذیری (تا نشدن) ارائه شده است.

شکل 2.15 دستگاه به طور خوکار سرعت صوت را در کاغذ به عنوان تابعی از زاویه در یک نقطه یا موقعیت در سرتاسر حلقه با نتایج چاپی در یک موقعیت (بالا) و سرتاسر حلقه (پایین) اندازه گیری می ­کند.

سختی

سختی Taber (شکل 2.17) میزان خمیدگی لحظه­ای یک کاغذ 38 میلی متر (1.5 اینچ) که به صورت عمودی در 15 درجه از خط مرکزی اش نگه داشته شده را اندازه گیری می کند (استاندار TAPPI T489). این تست علاوه بر کاغذ برای مواد دیگر نیز مورد استفاده قرار می­گیرد. استحکام Taber در کاغذهای بسته بندی، مصارف ساختمانی و چاپ اهمیت زیادی دارد. استاندار TAPPI T453 آزمایش کننده­ی گورلی را برای اندازه گیری سختی توصیف می­کند. مقاومت انعطاف پذیری کاغذ و مقوای سبک که با آزمایش استحکام کلارک (استاندار TAPPI T451) اندازه گیری می شود بسیار حائز اهمیت است. این سنجش میزان مقاوت کاغذ در برابر خم شوندگی را اندازه می­گیرد که برای مصارفی مثل روزنامه مهم است.

شکل 2.16 آزمایش کننده­ی خرد کردن (بالا) و آزمایش خرد کردن در حال انجام.

شکل 2.17 آزمایش کننده­ی سختی Taberف مکانیکی (چپ) و الکترونیکی (راست)