PL242442B1 - Sposób przeprowadzania pomiarów parametrów mechaniczno- wytrzymałościowych tektury falistej - Google Patents

Abstract

Sposób przeprowadzania pomiarów parametrów mechaniczno-wytrzymałościowych tektury falistej charakteryzuje się tym, że wyznaczanie grubości próbki tektury falistej, wyznaczania sztywności jej zginania, wyznaczania sztywności ściskania i wytrzymałości na zgniatanie krawędziowe, wyznaczanie sztywności ścinania próbki, wyznaczania sztywność skręcania próbki, odbywa się równolegle na jednym urządzeniu, przy czym wyznaczania grubości próbki, przebiega w ten sposób, że umieszcza się ją na podstawce (1) przymocowanej do belki tensometrycznej (2) następnie platforma testowa dociska próbkę do elementu kontrolnego (19), dokonując pomiaru przemieszczenia, wyznaczanie sztywności zginania próbki w teście czteropunktowego zginania polega na tym, że próbkę tektury umieszcza się na podporach dolnych (4), następnie platforma testowa dociska próbkę ramieniem obciążającym (3) przymocowanym do czujnika pomiarowego (2), dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia, wyznaczanie sztywności ściskania i wytrzymałości na zgniatanie krawędziowe w kierunku poprzecznym, przebiega w ten sposób, że próbkę tektury falistej, umieszcza się w slocie pomiarowym (5) wyposażonym w płytę dolną oraz płytę górną zamocowaną do elementu pomiarowego w ten sposób, że umieszcza się ją pionowo krótszą krawędzią podtrzymując ją elementami ze stali nierdzewnej o przekroju kwadratowym następnie platforma testowa zjeżdża w dół z prędkością 12.5 mm/s ściskając próbkę, dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia i kończąc test po zgnieceniu próbki i spadku siły o 10% względem maksymalnej odczytanej w trakcie testu siły, wyznaczania sztywności ścinania próbki w teście skręcania ze ścinaniem transwersalnym tektury umieszcza się w slocie pomiarowym (6) wyposażonym w podpory oraz belki tensometryczne pełniące rolę czujników pomiarowych, w ten sposób, że próbkę tektury falistej umieszcza się na podporach w slocie (6), następnie platforma testowa dociska próbkę elementami zamocowanymi do czujników pomiarowych, dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia, wyznaczanie sztywność skręcania próbki w teście skręcania tektury, przebiega w ten sposób, że próbkę umieszcza się w slocie pomiarowym (7) wyposażonym w szczęki dolne i szczęki górne zamontowane na obrotowej platformie oraz element pomiarowy w postaci belki tensometrycznej, w ten sposób, że próbkę tektury falistej wkłada się w szczęki górne i dolne w slocie pomiarowym (7), następnie szczęki zostają zaciśnięte a platforma obrotowa zostaje wprawiona w ruch wykonując obrót o 10 st. w lewą stronę, następnie wracając do pozycji wyjściowej i wykonując obrót o 10° w prawą stronę i ponownie wracając do pozycji wyjściowej, dokonując jednocześnie rejestracji momentu oraz kąta obrotu górnej platformy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przeprowadzania pomiarów parametrów mechaniczno-wytrzymałościowych tektury falistej z wykorzystaniem specjalistycznego urządzenia do wykonywania jednocześnie kilku różnych pomiarów.

Ważnym kryterium wyboru tektury falistej jest jej odporność na tzw. przebicie punktowe. PET wyraża wartość energii w dżulach [J], jaką należy użyć, aby przebić tekturę trójkątnym ostrosłupem, który przymocowuje się na wahadle. Odporność na przebicie punktowe pozwala na oszacowanie, czy opakowanie wykonane z tektury zagwarantuje odpowiednią ochronę transportowanego produktu. Na ostateczną odporność na przebicie tektury falistej (w praktyce) mają duże znaczenie także warunki fizyczne, a w tym przede wszystkim wilgotność powietrza. ECT to wskaźnik odporności tektury falistej na zgniatanie krawędziowe [inaczej także kolumnowe]. To drugi najważniejszy parametr określający z jakiej klasy produktem mamy do czynienia. ECT wyraża się w kN/m i w zależności od rynku, badanie ECT może mieć nieco inny przebieg. Norma PN-EN ISO 3037:2000 wskazuje jednak, że pomiar sprowadza się do umieszczenia tektury falistej między dwoma płytami zgniatającymi (tektura położona prostopadle do płyt zgniatających) aż do chwili, w której arkusz papieru ulega załamaniu. ECT wyraża w praktyce maksymalną siłę zgniatania, w jakiej nie dochodzi do trwałego odkształcenia - zniszczenia tektury. Kluczowy wpływ na wartość ECT ma klasa papieru wykorzystana do produkcji. Można przyjąć za regułę, że niższą odporność na zgniatanie kolumnowe - krawędziowe wykazuje tektura falista, do której wykorzystano arkusze papieru z recyklingu (włókien obróbki wtórnej). Odporność na zgniatanie płaskie [FCT]. Tekturę falistą bada się także pod względem odporności na zgniatanie płaskie (samą tekturę, a także gotowe produkty, np. opakowania). Tekturę układa się równolegle do prasy i zgniata aż do chwili, kiedy fale zostaną złamane. FCT wyraża się w Pa. Płaskość leżenia tektury falistej [inaczej: wygięcie]. Przez pojęcie płaskości leżenia należy rozumieć relację wysokości maksymalnego wychylenia - wygięcia tektury falistej do jej długości. Im niższa wartość płaskości, z tym lepszym produktem mamy do czynienia (tektura o lepszej gramaturze, złożona z wielu warstw ma niższą tendencję do wyginania pod własnym ciężarem). Przyjmuje się, że płaskość leżenia nie powinna być wyższa niż 3 do 4%.

Znany jest Test BCT (Box Compression Test); jest to metoda badania odporności na ściskanie gotowego, uformowanego pudła. Metoda ta pozwala określić: maksymalny nacisk jaki jest w stanie wytrzymać gotowe pudło, ilość warstw, w jakich pudła z zawartością mogą być składowane. Badane pudło, umieszcza się pomiędzy dwiema płytami ściskającymi. W przypadku testu ściskania zwiększa się nacisk płyt, aż do momentu wystąpienia odkształceń powodujących utratę wytrzymałości. W przypadku testu składowania aplikuje się określony nacisk na określony czas lub do momentu wystąpienia odkształceń. Również test BCT jest bardzo dobrą metodą optymalizacji kosztów opakowania. Okazuje się, że z tych samych rodzajów papieru można uzyskać pudła o różnych wartościach wytrzymałościowych. Decydujące znaczenie ma technologia produkcji tektury. Optymalne opakowanie to takie, które wymaganą wytrzymałość {BCT} uzyskuje po jak najniższych kosztach. Z kolei test FCT (Flat Crush Test) polega na tym, że okrągłą próbkę tektury umieszcza się płasko pomiędzy płytami ściskającymi. Nacisk zwiększa się do momentu wystąpienia odkształcenia fali. Wyniki podawane są w kilo Pascalach (kPa). Metodę tą stosuje się do badania tylko tektury dwu- i trójwarstwowej. Także parametr FCT wpływa na odporność zgniatanej tektury np. na maszynach przetwórczych. Im jest większy, tym uszkodzenie konstrukcji tektury podczas jej obróbki jest trudniejsze. W przypadku ewentualnego uszkodzenia konstrukcji tektury (zgniecenia fali) następuje drastyczne obniżenie.

Znane jest z europejskiego opisu patentowego EP 2707705 urządzenie do badania właściwości powierzchni i sposób badania właściwości powierzchni. Urządzenie do badania właściwości powierzchni zawierające: obwód mostka AC; zasilacz AC do dostarczania zasilania AC do obwodu mostka AC urządzenie oceniające do dokonywania oceny prawidłowości/wadliwości stanu obróbki powierzchni badanej próbki na podstawie sygnału wyjściowego z obwodu mostka AC; i regulator częstotliwości do regulowania i ustalania częstotliwości zasilania AC doprowadzanego z zasilacza AC; przy czym obwód mostka AC zawiera potencjometr stanowiony tak, że stosunek podziału pomiędzy pierwszym rezystorem i drugim rezystorem jest zmienny, detektor wzorca mający pierwszy czujnik magnetyczny do wykrywania właściwości magnetycznych próbki wzorcowej w dobrym stanie obróbki powierzchni, i detektor roboczy, mający drugi czujnik magnetyczny, oddzielny od pierwszego czujnika magnetycznego, do wykrywania właściwości magnetycznych próbki badanej, dla której ma być przeprowadzone badanie prawidłowości/wadliwości stanu obróbki powierzchni; a pierwszy rezystor, drugi rezystor, detektor wzorca detektor roboczy stanowią obwód mostka; przy czym urządzenie oceniające jest skonfigurowane do oceniania stanu prawidłowości/wadliwości stanu obróbki powierzchni próbki badanej na podstawie sygnału wyjściowego z obwodu mostka AC w stanie, w którym zasilanie AC jest dostarczane do obwodu mostka AC, pierwszy czujnik magnetyczny styka się lub jest bliski próbki wzorcowej, a drugi czujnik magnetyczny styka się lub jest w pobliżu próbki badanej; i znamienny tym, że w stanie w którym pierwszy czujnik magnetyczny wykrywa właściwości magnetyczne próbki wzorcowej, a drugi czujnik magnetyczny wykrywa właściwości magnetyczne próbki o nieobrabianej powierzchni lub próbki referencyjnej, która jest próbką o złym stanie obróbki powierzchniowej, regulator częstotliwości jest skonfigurowany do ustawiania częstotliwości tak, że amplituda sygnału wyjściowego z obwodu mostka AC wzrasta.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu jednoczesnego pomiaru parametrów mechanicznowytrzymałościowych próbek tektury falistej w sposób precyzyjny i w szerokim zakresie badania parametrów.

Sposób wyznaczania grubości próbki tektury falistej, wyznaczania sztywności jej zginania, wyznaczania sztywności ściskania i wytrzymałości na zgniatanie krawędziowe, wyznaczania sztywności ścinania poprzecznego próbki, wyznaczania sztywności skręcania próbki, charakteryzuje się tym, że odbywa się równolegle na jednym urządzeniu, przy czym wyznaczanie grubości próbki, przebiega w ten sposób, że umieszcza się ją na podstawce przymocowanej do belki tensometrycznej następnie platforma testowa dociska próbkę do elementu kontrolnego, dokonując pomiaru przemieszczenia, wyznaczanie sztywności zginania próbki w teście czteropunktowego zginania polega na tym, że próbkę tektury falistej umieszcza się na podporach dolnych, następnie platforma testowa dociska próbkę ramieniem obciążającym przymocowanym do czujnika pomiarowego, dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia, wyznaczanie sztywności ściskania i wytrzymałości na zgniatanie krawędziowe w kierunku poprzecznym, przebiega w ten sposób, że próbkę tektury falistej, umieszcza się w slocie pomiarowym wyposażonym w płytę dociskową dolną oraz płytę dociskową górną zamocowaną do elementu pomiarowego w ten sposób, że umieszcza się ją pionowo krótszą krawędzią podtrzymując ją elementami ze stali nierdzewnej o przekroju kwadratowym, następnie platforma testowa zjeżdża w dół z prędkością 12.5 mm/s ściskając próbkę, dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia i kończąc test po zgnieceniu próbki i spadku sity o 10% względem maksymalnej odczytanej w trakcie testu sity, wyznaczanie sztywności skręcania próbki w teście skręcania ze ścinaniem transwersalnym tektury falistej umieszcza się w slocie pomiarowym wyposażonym w podpory oraz belki tensometryczne pełniące rolę czujników pomiarowych, w ten sposób, że próbkę tektury falistej kładzie się na podporach w slocie, następnie platforma testowa dociska próbkę elementami zamocowanymi do czujników pomiarowych, dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia, wyznaczanie sztywności ścinania poprzecznego próbki w teście skręcania tektury, przebiega w ten sposób, że próbkę umieszcza się w slocie pomiarowym wyposażonym w szczęki dolne i szczęki górne zamontowane na obrotowej platformie oraz element pomiarowy w postaci belki tensometrycznej, w ten sposób, że próbkę tektury falistej wkłada się w szczęki górne i dolne w slocie pomiarowym, następnie szczęki zostają zaciśnięte a platforma obrotowa zostaje wprawiona w ruch wykonując obrót o 10° w lewą stronę, następnie wracając do pozycji wyjściowej i wykonując obrót o 10° w prawą stronę i ponownie wracając do pozycji wyjściowej, dokonując jednocześnie rejestracji momentu oraz kąta obrotu górnej platformy. Ergonomicznie zaprojektowana przestrzeń robocza urządzenia umożliwia równoległe wykonywanie wszystkich testów co zapewnia efektywniejszą pracę prowadzonych pomiarów przez jednego pracownika.

Przedmiot wynalazku został przybliżony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku schematycznym urządzenia na którym dokonuje się poszczególnych pomiarów parametrów tektury falistej.

Wyznaczanie grubości próbki tektury falistej, wyznaczanie sztywności jej zginania, wyznaczanie sztywności ściskania i wytrzymałości na zgniatanie krawędziowe, wyznaczanie sztywności ścinania poprzecznego próbki, wyznaczanie sztywności skręcania próbki, odbywa się na jednym urządzeniu, jednocześnie przy czym wyznaczanie grubości próbki o wymiarach 20x20 mm, przebiega w ten sposób, że umieszcza się ją na podstawce 1 przymocowanej do belki tensometrycznej 2 następnie platforma testowa dociska próbkę do elementu kontrolnego 19, dokonując pomiaru przemieszczenia, wyznaczanie sztywności zginania próbki w teście czteropunktowego zginania przebiega tak, że próbkę tektury falistej o wymiarach 250x50 mm umieszcza się na podporach dolnych 4, następnie platforma testowa dociska próbkę ramieniem obciążającym 3 przymocowanym do czujnika pomiarowego 2, dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia, wyznaczanie sztywności ściskania i wytrzymałości na zgniatanie krawędziowe w kierunku poprzecznym, przebiega w ten sposób, że próbkę tektury falistej o wymiarach 100x25 mm, umieszcza się w slocie pomiarowym 5 wyposażonym w płytę dociskową dolną oraz płytę dociskową górną zamocowaną do elementu pomiarowego w ten sposób, że umieszcza się ją pionowo krótszą krawędzią podtrzymując ją elementami ze stali nierdzewnej o przekroju kwadratowym 20x20 mm i długości 100 mm, następnie platforma testowa zjeżdża w dół z prędkością 12.5 mm/s ściskając próbkę, dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia i kończąc test po zgnieceniu próbki i spadku siły o 10% względem maksymalnej odczytanej w trakcie testu siły, wyznaczanie sztywności skręcania próbki w teście skręcania ze ścinaniem transwersalnym tektury falistej o wymiarach 150x80 mm umieszcza się w slocie pomiarowym 6 wyposażonym w podpory oraz belki tensometryczne pełniące rolę czujników pomiarowych, w ten sposób, że próbkę tektury falistej umieszcza się na podporach w slocie 6, następnie platforma testowa dociska próbkę elementami zamocowanymi do czujników pomiarowych, dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia, wyznaczanie sztywności ścinania poprzecznego próbki w teście skręcania tektury, przebiega w ten sposób, że próbkę o wymiarach 150x30 mm umieszcza się w slocie pomiarowym 7 wyposażonym w szczęki dolne i szczęki górne zamontowane na obrotowej platformie oraz element pomiarowy w postaci belki tensometrycznej, w ten sposób, że próbkę tektury falistej wkłada się w szczęki górne i dolne w slocie pomiarowym 7, następnie szczęki zostają zaciśnięte a platforma obrotowa zostaje wprawiona w ruch wykonując obrót o 10° w lewą stronę, następnie wracając do pozycji wyjściowej i wykonując obrót o 10° w prawą stronę i ponownie wracając do pozycji wyjściowej, dokonując jednocześnie rejestracji momentu oraz kąta obrotu górnej platformy. Następnie umieszcza się w slotach pomiarowych próbki wycięte w kierunku prostopadłym do poprzednio zbadanego i dokonuje się ponownego badania według pierwotnego przebiegu cyklu pomiarowego. Sposób według wynalazku umożliwia automatyczne określenie parametró w materiałowych na podstawie dokładnych pomiarów dzięki wbudowanym algorytmom odwrotnym i szybkim symulacjom komputerowym. Oprogramowanie pozwala na zbieranie danych pomiarowych z testów zginania, ścinania, skręcania i zgniatania krawędziowego oraz zarządzanie materiałową bazą danych. Pozwala również na szczegółowe przeglądanie danych testowych określonej jakości tektury. Oprogramowanie oblicza indeks BCT na podstawie dostarczonego (wirtualnego) projektu opakowania oraz parametrów materiałowych próbek tektury (nawet dla wysoce przetworzonych tektur). Pomiary na urządzeniu prowadzi jedna osoba - pomiary wykonywane są jednocześnie w dwóch przebiegach - dla dwóch „kierunków” tektury. Wykonywane cztery testy w jednym cyklu pomiarowym oszczędzają znacząco czas, przy czym jeden cykl może trwać około 30 s, w zależności od właściwości mechanicznych testowanej tektury.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przeprowadzania pomiarów parametrów mechaniczno-wytrzymałościowych tektury falistej polegający na wyznaczaniu grubości próbki tektury falistej, wyznaczaniu sztywności jej zginania, wyznaczaniu sztywności ściskania i wytrzymałości na zgniatanie krawędziowe, wyznaczaniu sztywności ścinania poprzecznego próbki, wyznaczaniu sztywności skręcania próbki, znamienny tym, że badanie odbywa się jednocześnie dla kilku rodzajów pomiarów na jednym urządzeniu przy czym wyznaczanie grubości próbki, przebiega w ten sposób, że umieszcza się ją na podstawce (1) przymocowanej do belki tensometrycznej (2) następnie platforma testowa dociska ją do elementu kontrolnego (19), dokonując pomiaru przemieszczenia, wyznaczanie sztywności zginania próbki w teście czteropunktowego zginania przebiega w ten sposób, że próbkę tektury falistej umieszcza się na podporach dolnych (4), następnie platforma testowa dociska próbkę ramieniem obciążającym (3) przymocowanym do czujnika pomiarowego (2), dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia, z kolei wyznaczanie sztywności ściskania i wytrzymałości na zgniatanie krawędziowe w kierunku poprzecznym, przebiega w ten sposób, że próbkę tektury falistej, umieszcza się w slocie pomiarowym (5) wyposażonym w płytę dociskową dolną oraz płytę dociskową górną zamocowaną do elementu pomiarowego w ten sposób, że umieszcza się ją pionowo krótszą krawędzią podtrzymując ją elementami ze stali nierdzewnej o przekroju kwadratowym, następnie platforma testowa ściska próbkę zjeżdżając w dół z prędkością 12.5 mm/s dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia i kończąc test po zgnieceniu próbki i spadku siły o 10% względem maksymalnej odczytanej w trakcie testu siły, natomiast wyznaczanie sztywności skręcania próbki w teście skręcania ze ścinaniem transwersalnym tektury falistej przebiega w ten sposób, że umieszcza się próbkę na podporach w slocie pomiarowym (6), następnie platforma testowa dociska próbkę elementami zamocowanymi do czujników pomiarowych,

   PL 242442 Β1 dokonując jednocześnie rejestracji siły oraz przemieszczenia, z kolei wyznaczanie sztywności ścinania poprzecznego próbki w teście skręcania tektury, przebiega w ten sposób, że próbkę tektury falistej wkłada się w szczęki górne i dolne w slocie pomiarowym (7), następnie szczęki zostają zaciśnięte a platforma obrotowa zostaje wprawiona w ruch wykonując obrót o 10° w lewą stronę, następnie wracając do pozycji wyjściowej i wykonując obrót o 10° w prawą stronę i ponownie wracając do pozycji wyjściowej, dokonując jednocześnie rejestracji momentu oraz kąta obrotu górnej platformy.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiary wykonywane są w dwóch przebiegach - dla dwóch „kierunków” tektury, po pierwszym cyklu badania próbek wyciętych w jednym kierunku umieszcza się próbki wycięte w drugim kierunku (prostopadłym do poprzedniego kierunku) i następuje tożsame badanie drugiego zestawu próbek tektury falistej.