Wpływ wstępnych imperfekcji na odporność tektury falistej na zgniatanie krawędziowe

• Autorzy: Garbowski Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/54.2022.6.1

Warianty tytułu

EN

Influence of initial imper fections on edge cr ush resistance of corrugated board

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Papiery makulaturowe o niskiej gramaturze, coraz częściej wykorzystywane do produkcji tektury falistej, są bardzo podatne na wyboczenia. Nawet bez obciążenia wstępnego lub naprężeń produkcyjnych zarówno warstwy płaskie (linery), jak i pofalowane (fluting) są lekko zakrzywione. Dodatkowo każde, nawet niewielkie zgniecenie tektury falistej zmienia nieco kształt warstw falistych i często prowadzi do mikrouszkodzeń i rozwarstwień, czyli zerwania połączeń między włóknami celulozowymi. Początkowe niedoskonałości geometryczne i materiałowe (rozwarstwienie, osłabienie itp.) mają oczywisty wpływ na odporność na zgniatanie krawędziowe tektury falistej. Niestety zbadanie związku między niedoskonałościami a utratą nośności jest dość trudnym zadaniem, zwłaszcza gdy ma być zweryfikowane badaniami laboratoryjnymi. Trudność wynika z braku możliwości obiektywnego zbadania ilości niedoskonałości w próbce, zarówno pod względem materiałowym, jak i geometrycznym. Znacznie łatwiej jest wprowadzić imperfekcje do modelu numerycznego i sprawdzić ich wpływ na obliczoną nośność próbki na ściskanie. W niniejszej pracy zbudowano numeryczny model tektury falistej na podstawie danych uzyskanych z mechanicznych badań laboratoryjnych poszczególnych papierów. Model zweryfikowano badaniami laboratoryjnymi tektury falistej, a następnie sprawdzono wpływ różnych rodzajów i rozmiarów niedoskonałości na wyniki analiz numerycznych. Obserwacje wyraźnie pokazują, że zarówno niedoskonałości materiałowe, jak i geometryczne mają istotny wpływ na odporność na zgniatanie krawędziowe tektury falistej.

EN

Recycled, lightweight papers that are increasingly used in the production of corrugated board are very prone to buckling. Even without preload or production stresses, both the flat layers (liners) and the fluting layers are slightly curved. Additionally, each, even a small, crush of the corrugated board slightly changes the shape of the corrugated layers and often leads to micro-damage and delamination, i.e. breaking the connections between cellulose fibers. Initial geometrical and material imperfections (delamination, weakening, etc.) have an obvious influence on the edge crush resistance of the corrugated board. Unfortunately, examining the relationship between imperfections and the loss of load capacity is quite a difficult task, especially when they are to be verified by laboratory tests. The difficulty stems from the inability to objectively examine the amount of imperfections in the sample, both in terms of material and geometrical ones. It is much easier to introduce imperfections into the numerical model and check their influence on the calculated compressive load capacity of the sample. In this work, a numerical model of the corrugated board was built on the basis of data obtained from mechanical laboratory tests of individual papers. The model was verified with laboratory tests of corrugated board and then the influence of different types and sizes of imperfections on the results of numerical analyzes was checked. The observations clearly show that both material and geometric imperfections have a significant impact on the edge crush resistance of the corrugated board.

Słowa kluczowe

PL

tektura falista; wytrzymałość papieru na ściskanie; wytrzymałość na zgniatanie krawędziowe tektury; imperfekcje

EN

corrugated board; compressive strength of paper; edge crush resistance of corrugated board; imperfection

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Papierniczy
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 6
• Strony: 337--341
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Garbowski Tomasz

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Wydział Inżynierii Środowiska i Inżynierii Mechanicznej, ul. Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznań

• https://orcid.org/0000-0002-9588-2514

Bibliografia

• [1] Baum G.A. 1984. “The elastic properties of paper: A review”. IPC technical paper series nr 145.
• [2] Czechowski L., Kmita-Fudalej G., Szewczyk W., Gralewski J., Bieńkowska M. 2021. “Numerical and experimental study of five-layer non-symmetrical paperboard panel stiffness”. Materials 14, 7453.
• [3] de Borst R., Crisfield M.A., Remmers J.J.C., Verhoosel C.V. 2012. “Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures”. 2nd Edition, Wiley.
• [4] Garbowski T., Andrzejak K. 2022. “Relationship between SCT of paper and ECT of single-wall corrugated board” (“Związek między SCT papieru a ECT jednościennej tektury falistej”). Przegląd Papierniczy 78 (4) : 210-216.
• [5] Garbowski T., Andrzejak K. 2022. “From paper to corrugated board – modeling the edge crush test” („Od papieru do tektury – modelowanie testu zgniatania krawędziowego”). Przegląd Papierniczy 78 (5) : 271-277.
• [6] Garbowski T., Knitter-Piątkowska A. 2022. „Analytical determination of the bending stiffness of a five-layer corrugated cardboard with imperfections”. Materials 15 (2) : 663.
• [7] PN-EN ISO 3037:2013-12 – Tektura falista – Oznaczanie odporności na zgniatanie krawędziowe (metoda nieparafinowanej krawędzi).
• [8] PN-ISO 9895:2002 – Papier i tektura – Odporność na zgniatanie – Badanie przy krótkim wpięciu.
• [9] Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Zhu J.Z. 2013. „The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals”. Butterworth-Heinemann.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).