RESISTENCIA AL RAYO DEL PAPEL Introducción La resistencia al desgarro es principalmente una propiedad de la estructura interna de la lámina, pero el tratamiento de la superficie a veces afecta los valores en un grado marcado. El contenido de humedad del papel tiene un gran efecto en su resistencia al rasgado, por lo que las muestras de prueba deben acondicionarse cuidadosamente. Un mayor contenido de humedad y una mayor humedad relativa del entorno de prueba en realidad aumentan la resistencia al desgarro. La resistencia al rasgado es la fuerza necesaria para propagar un rasgón a través de una hoja de papel; esta fuerza se mide en unidades de gramo - fuerza. El principal método utilizado para evaluar la resistencia al desgarro es la prueba de rasgado de Elmendorf (llamada así por el inventor del instrumento estándar). El instrumento funciona según el principio de determinar el trabajo realizado al rasgar el papel a una distancia predeterminada al medir la pérdida de energía potencial de un péndulo. La resistencia al desgarro (fuerza) deseada se obtiene dividiendo el trabajo de desgarro por la distancia sobre la que actúa la fuerza de desgarro (trabajo = fuerza distancia). La resistencia al desgarro de los grados de papel y cartón varía en un rango muy amplio, desde valores bastante pequeños en grados de tejidos hasta valores muy grandes en cartón. Para enfrentar el problema de tener que cubrir este amplio rango con un solo instrumento, se han desarrollado y codificado dos procedimientos de prueba diferentes en el Método de prueba TAPPI T 414 y la Norma Internacional ISO 1974. El método de prueba TAPPI T 414 se basa en gran medida en el instrumento estándar de capacidad de 1600 g f . De los dos probadores de lágrimas (Lorentzen y Wettre) disponibles y parados en nuestro laboratorio de pruebas de papel, es el que está a la derecha el que debe usarse con T 414. La principal desventaja del método T 414 es que el número de capas que se rasgan a la vez varía de un grado a otro y se hace excesivamente grande con el papel de seda. Por el contrario, la Norma Internacional ISO 1974 prescribe que siempre se deben arrancar cuatro capas a la vez. (ISO significa "Organización Internacional para la Estandarización".) Este requisito requiere el uso de varios probadores de lágrimas de diferente capacidad. En consecuencia, ambos probadores de lágrimas se utilizarán en este procedimiento. 1 Significado La prueba de rotura tiene una gran importancia en cuanto a los requisitos de papel y cartón que deben someterse a fuerzas de rasgado en la conversión o en el uso real. Esto incluiría documentos de utilidad, tales como bolsas, material de embalaje, papeles de construcción, papel de mapa, papel usado en libros infantiles, y otros. A menudo, los onverters dependen más de la resistencia al desgarro que cualquier otra propiedad individual. La resistencia al desgarro es una propiedad empírica que se usa a menudo como prueba de control en la fabricación. A veces se interpreta que refleja la naturaleza general de la fibra presente en el papel, así como el tratamiento de batido o refinado al que ha sido sometido. Esto se debe a que la prueba depende en cierta medida de la longitud de la fibra y la resistencia de la unión entre las fibras. En términos generales, una lámina densa produce un desgarro menor que una voluminosa del mismo material y peso; y las fibras largas ofrecen mayor resistencia al desgarro que las cortas. IMPORTANTE: NUNCA FUERCE EL INSTRUMENTO. SI NO REACCIONA A UN MANDO COMO ESPERADO, USTED ESTÁ UTILIZANDO UN PROCEDIMIENTO INADECUADO. SIEMPRE PUEDE VOLVER AL INICIO PULSANDO EL BOTÓN RESET, QUE ES EL BOTÓN PULSADOR ROJO DEL PANEL TRASERO. Ocasionalmente, la resistencia al rasgado es mal utilizada por personas que, erróneamente, lo consideran una medida de la capacidad de la hoja de papel en la máquina de papel o en una operación de impresión alimentada por web . La resistencia al desgarro no tiene nada que ver con la facilidad de manejo. Para obtener una medida de la capacidad de funcionamiento, se debe realizar una prueba completamente diferente, y esto se ha denominado " prueba de rasgado en el avión" (ver Van den Akker, Wink y Van Eperen, TAPPI 50 (9), 466 - 470 ( 1967)). Especimenes de prueba Una muestra de prueba se corta en forma rectangular, 63 mm por al menos 53 mm. La dimensión de 63 mm es crítica ya que determina la longitud del desgarro. Utilice el cortador de papel especial diseñado para dar una longitud precisa de 63 mm con bordes paralelos. La otra dimensión (53 mm o mayor) no es crítica. Cortar muestras para pruebas de rasgado en MD (la dimensión de 63 mm es paralela a MD) y en CD (la dimensión de 63 mm es paralela a CD). 1 Método de prueba TAPPI T 414: Instrucciones de funcionamiento Los dos probadores de rasgado (fabricante: Lorentzen y Wettre, Suecia) parados uno al lado del otro en el laboratorio de pruebas de papel, poseen una computadora de a bordo y muestran los resultados de las pruebas digitalmente. Para el método T 414, use el del lado derecho. 1. Encienda la alimentación del probador de lágrimas girando el interruptor de palanca negro grande en el panel posterior desde su posición de apagado hacia abajo hasta la posición de encendido hacia arriba . 2. En el panel posterior, ubique el pequeño interruptor de palanca de metal directamente debajo del botón rojo de reinicio. Este interruptor es capaz de tres posiciones etiquetadas 1, 2 y 3. Con el péndulo B en su lugar, el interruptor debe estar en la posición 2; De lo contrario, todos los resultados de las pruebas serán incorrectos. 3. Abra la válvula grande en la línea de aire ubicada en la pared detrás del probador de rasgado para admitir presión de aire en el instrumento. En el medidor ubicado en el lado izquierdo de la columna del instrumento, ajuste la lectura de presión de aire (presión de sujeción) a 0.55 MPa en la escala negra. Esto se hace por medio del botón negro en el lado izquierdo del instrumento: saque el anillo de bloqueo rojo, gire el botón negro en el sentido de las agujas del reloj para obtener la lectura de presión requerida, y luego empuje el anillo de bloqueo hasta su posición inicial. 4. La ventana de visualización mostrará "Calibr. Lectura cero", que indica que el instrumento está listo para CALIBRACIÓN CERO, un procedimiento simple que debe llevarse a cabo antes de una serie de pruebas en una nueva muestra. Como parte de la calibración de cero, debe almacenarse el número de capas que se rasgarán simultáneamente en la prueba de rasgado. Sin embargo, con una nueva muestra, al principio no sabemos cuál debe ser ese número n de pliegues. Por lo tanto, realizamos una prueba preliminar con el objetivo de determinar el número óptimo de n de capas que se rasgarán de una vez. 1 5. Para esta prueba preliminar , se elige un número arbitrario de capas. Con papel de seda de peso base relativamente bajo, elija 10 o incluso 20 hojas; Con un tablero de peso base mucho mayor, elija una o dos capas. En el interruptor selector ubicado en la esquina superior izquierda de la ventana de visualización, establezca el número de capas que se rasgarán simultáneamente en la prueba preliminar. Este número se almacena automáticamente en la memoria de la computadora. En principio, se puede utilizar cualquier número del 1 al 64. De estos números, solo 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12 y 16 se pueden configurar directamente con el interruptor selector. Si se puede acceder directamente al número de capas que ha elegido para la prueba preliminar con el interruptor selector, realice CALIBRACIÓN CERO según la subrutina 1; luego continúe con el paso 7. 6. Los números 5, 7, 9, 11, 13, 14, 15 y 17 a 64 no son accesibles con el interruptor selector. Si el numero De las capas elegidas para la prueba preliminar es uno de estos números, realice CALIBRACIÓN CERO según la subrutina 2; luego continúe con el paso 7. 7. A continuación, realice la prueba preliminar de acuerdo con la subrutina 3. El número de capas arrancadas simultáneamente en esta prueba debe coincidir con el número almacenado en la memoria durante la calibración de cero. Tome nota del valor que se muestra en "Str:" en unidades de g f , porque esta es la resistencia al rasgado deseada por capa única. En general, esto es solo un valor aproximado, pero nos permite estimar el número óptimo de capas, n , según 8. Después de estas operaciones preliminares, la prueba de rotura real ahora se llevará a cabo en muestras que comprenden n capas, donde n es el número determinado en el paso 7 de acuerdo con la ecuación (1). Haga solo una prueba por espécimen, cada espécimen consiste en el mismo número n de pliegues. Rasgar cinco especímenes en MD y cinco en CD. (El estándar Tappi T 414 requiere que se rasguen 10 muestras en cada dirección. Para conservar la muestra, solo se rasgan cinco muestras en este curso). Realice pruebas alternativamente con los lados de alambre de todas las capas de una muestra orientada hacia el péndulo, luego alejándola del péndulo. péndulo. Realice estas pruebas como se describe en los pasos 9 a 14. 9. Para comenzar la prueba de rotura real , presione el botón RESETEAR. Este es el botón rojo en el panel trasero. El instrumento regresa al principio, con la ventana que muestra "Calibración cero lectura". 1 10. Haga CALIBRACIÓN CERO e ingrese el número n , determinado en el paso 7, siguiendo los pasos descritos en la subrutina 1 o la subrutina 2. Al completar estos pasos, tenemos n capas en las pinzas, se realizó el corte inicial y la ventana muestra "n B Prueba no: 1,0" 11. Presione la tecla PEND para poner el péndulo en movimiento. Atrapa el péndulo en su columpio de vuelta. Presione la tecla PEND para restablecer la parada del péndulo. La ventana muestra "Str: xx.xg f D: + xx OK!" 12. El operador ACEPTA o NO ACEPTA este valor. ACEPTA simplemente sujetando un nuevo espécimen y haciendo el corte inicial. El último espécimen (es decir, el quinto) se acepta presionando SÍ. NO SE ACEPTA una prueba presionando NO. Entonces, la computadora no lo utilizará en el cálculo final de la media y la desviación estándar. 13. Haz cinco pruebas aceptables. Luego, para concluir, presione SÍ, luego NO. La pantalla será, por ejemplo: "Significa: 38.0 g f S: 3.5 g f " donde S es la desviación estándar. Presione YES para obtener la pantalla "M: 40.5 g f m: 35.5 g," donde M es el mayor y m es el valor más pequeño medido. 14. Presione SÍ para terminar esta serie, la ventana que muestra "n B Prueba no: 1; 0" 1 SUBROUTINA 1 CALIBRACION CERO. EL NÚMERO DE PLIES se puede ajustar por SELECTOR CAMBIAR • La ventana de visualización debe mostrar "Calibración cero lectura". • Establezca el número de capas que se rasgarán de una vez con el interruptor selector. Sin nada en las pinzas, suelte el péndulo presionando y luego soltando la tecla PEND. El tope del péndulo retrocede y el péndulo comienza a girar hacia la derecha. Atrapa el péndulo con la mano izquierda cuando se balancea hacia atrás. Manténgalo a la izquierda de la parada del péndulo. • Presione, luego suelte la tecla PEND una vez más para levantar el tope del péndulo. Lenta y suavemente levanta el péndulo contra el tope. • En este punto, la ventana de visualización mostrará el siguiente tipo de información: "1451 248 mm 131 grados" Repita este procedimiento al menos tres veces. • Presione la tecla CAL. La ventana muestra algo así como "1455 calibrado!" y las pinzas se abren automáticamente. Esto completa la calibración cero. Ninguno de los números mostrados durante Vale la pena señalar este procedimiento. Se almacenan automáticamente en la memoria de la computadora y se usan internamente en la posterior manipulación de datos. • Para preparar el instrumento para una prueba de rotura, coloque el número adecuado de capas en las abrazaderas. Supongamos, por ejemplo, que habíamos seleccionado 8. • Presione la tecla CLAMP. Las pinzas se cierran, agarrando la muestra. • Presione la palanca de la cuchilla lo más abajo posible. La pantalla ahora mostrará: "8 B Prueba no: 1; 0" Esto indica que se deben desgarrar 8 capas simultáneamente; que se está utilizando el péndulo B; que el instrumento está listo para la prueba 1; y que no se han aceptado pruebas previas. • Regrese a “Método de prueba e instrucciones de operación” y continúe con el paso 7 si está haciendo la prueba preliminar o con el paso 11 si está haciendo la prueba real . 1 SUBROUTINA 2 CALIBRACION CERO. EL NÚMERO DE PLASAS NO PUEDE SER FIJADO POR EL INTERRUPTOR SELECTOR • La ventana muestra "Calibración cero lectura". Supongamos que desea utilizar 20 capas. Primero, coloque el interruptor selector en N. • Sin nada en las pinzas, suelte el péndulo presionando y luego soltando la tecla PEND. El péndulo oscila hacia la derecha. En el giro hacia la izquierda, sujete el péndulo con su mano de 1 pie. Manténgalo a la izquierda de la parada del péndulo. Presione y suelte nuevamente la tecla PEND para subir el tope del péndulo. Lenta y suavemente levanta el péndulo contra el tope. • En este punto, la ventana muestra información de este tipo: "1451 248 mm 131 grados" Repita este procedimiento al menos tres veces. • Presione la tecla CAL. La ventana muestra "Número de pliegues: 1". Más diálogo con el instrumento procede de la siguiente manera: PRENSA ESCAPARATE LLAVE Número de capas: 1 SÍ número. Número de capas: 2 Número de capas: 4 Número de capas: 8 SÍ SÍ NO 1. Número de capas: 7 Número de capas: 6 Número de capas: 5 NO NO SÍ COMENTARIO SÍ tiene el efecto de duplicar el NO disminuye el número por Número de capas: 10 SÍ 1 PRENSA ESCAPARATE LLAVE COMENTARIO Número de capas: 20 Obtenemos el número deseado, 20. CALIFORNIA Presionando CAL almacena 20 en la memoria, 20 capas fijas y las pinzas se abren automáticamente. Operador: poner 20 capas en la pinza. ABRAZADERA CUCHILLO abajo hasta el tope. 20 B Prueba no: 1; 0 Las abrazaderas se cierran. Presione la palanca del cuchillo hacia Se muestra el número almacenado 20; B se refiere al péndulo utilizado; la El instrumento está listo para la prueba 1; cero Las pruebas han sido aceptadas hasta ahora. • Se logró la calibración cero, el número 20 se almacenó en la memoria de la computadora y el instrumento está listo para la primera prueba de rotura. • Volver a "Método de prueba e instrucciones de funcionamiento"; continúe con el paso 7 si está haciendo la prueba preliminar y con el paso 11 si está haciendo la prueba real . SUBROUTINA 3 PRUEBA PRELIMINAR DE TEAR • Recuerde que el propósito de esta prueba preliminar es obtener una estimación del número óptimo de pliegues a utilizar para probar nuestra muestra en busca de rasgones. Supongamos que hay un espécimen en las pinzas, el corte inicial se ha realizado y la ventana muestra, por ejemplo: "20 B Prueba no: 1; 0" indicándonos que la muestra consta de 20 capas, se está utilizando el péndulo B y el instrumento está listo para la primera prueba de rasgado. 1 • Presione PEND para soltar el péndulo. Atrape el péndulo en su swing de retorno y presione PEND para reiniciar el tope del péndulo. La ventana muestra, por ejemplo: "Str: 25.3 g f D: +0 OK!" Esto significa que en este caso la resistencia al rasgado por capa es de 25.3 g f ; la diferencia D entre este valor y el valor medio en esta coyuntura es cero; y en la medida en que el instrumento sea capaz de detectar, la prueba es válida. • Una prueba de rasgadura preliminar es suficiente para obtener la estimación deseada de n , y por lo tanto, queremos terminar la prueba preliminar. Termine siguiendo estos tres pasos: Presione la tecla SÍ. La ventana muestra: "Prueba 20 B no. 2; 1" Presione la tecla NO. La ventana muestra: "Significa: 25.3 g f S: **. * G f " Presione la tecla SÍ. La ventana muestra: "M: 25.3 g f m: 25.3 g f ". • Tome nota de esta fuerza de rasgado por capa, en nuestro ejemplo 25.3 g f , y úsela en la ecuación (1) para calcular n . • Presione la tecla SÍ una vez más para concluir esta medición preliminar e iniciar una nueva serie. La ventana muestra "20 B Prueba no: 1; 0". • Regrese a “Método de prueba e instrucciones de funcionamiento”, complete el paso 7 y continúe con el procedimiento de prueba. 1 Norma Internacional ISO 1974 1 Factor de desgarro El instrumento determina la fuerza de rasgado promedio por capa en unidades de g f a partir de las cinco mediciones realizadas en una dirección dada. Divida este valor promedio por el gramaje (peso base en unidades de g f / m 2 ) para obtener el factor de desgarro. Los estándares TAPPI requieren que el factor de desgarro se exprese en unidades de dm 2 . Supongamos, por ejemplo, que la resistencia al desgarro = ag f y que el gramaje = bg f / m 2 . El factor lagrimal es entonces Factor de desgarro = ag f (resistencia al desgarro) / (peso base) m2 100 dm 2 = bg f 1m2 = 100 a / b dm 2 Índice de rasgado El índice de desgarro, como el factor de desgarro, se define como la resistencia al desgarro dividida por el peso base. Sin embargo, el índice de rotura debe expresarse en unidades de mN / (g f / m 2 ). Como antes, suponga que la resistencia al desgarro = ag f y el peso base = bg f / m 2 . El índice de lágrimas es entonces dado por Índice de rasgado = (resistencia al desgarro) / (peso base) ag f = = m2 9.81 mN bg f 1gf 9.81 a / b mN / (g f / m 2 ) Informe 1 Para la dirección de la máquina (MD) y la dirección transversal (CD), informe los valores medios de la resistencia al rasgado en unidades de g f , del factor de rasgado en unidades de dm 2 y del índice de rasgado en unidades de mN / (g f / m 2 ). También determine e informe un intervalo de confianza del 95% para cada media. Referencias ASTM D 689 TAPPI T 411 ISO 1974 1
