Крепкая бумага

Актуальность

Известно, что мокрый картон довольно непрочный, его можно легко повредить. Однако полностью сухой картон также может легко рваться. Данная проблема весьма распространена в логистике: большая часть товаров перевозится и хранится в картонных коробках, которые регулярно подвергаются перепадам влажности и температуры, вследствие чего требуется учитывать предел прочности коробок в зависимости от условий хранения.

Цель

Определить зависимость прочности гофрированного картона от его влажности, а также объяснить эту зависимость.

Задачи

1. Найти способ изготовления картона заданной влажности.
2. Измерить прочность образцов.
3. Провести анализ полученных результатов.
4. Дать рекомендации по сохранению прочности изделий из картона.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Вода
• Пульверизатор
• Гигрометр и психрометр
• Термометр, барометр
• Фен
• Жарочный шкаф (лабораторный)
• Прочная нить
• Набор грузов
• Электронные весы
• Пятислойный гофрированный картон, состоящий из трёх плоских (двух наружных и одного внутреннего) и двух гофрированных слоёв
• Персональный компьютер с установленным ПО (Windows, MS Office)

Описание

Этапы работы над проектом

1. Авторы изучили доступную литературу об измерении прочностных характеристик материалов, влажности, а также о зависимости прочности картона от его влажности.
2. Нашли способ изготовления картона заданной влажности.
3. Определили второй способ измерения прочности образца при различных типах нагрузки.

4. Описали используемые методы и теории.
5. Провели исследование прочности образцов.
6. Построили график зависимости прочности от влажности для всех типов нагрузки.
7. Качественно и количественно описали полученную зависимость, сделали вывод.

Результаты работы/выводы

1. Прочность гофрокартона уменьшается при увеличении влажности; при полном намокании гофрокартон практически теряет прочность.
2. Пересушивание образцов даёт потерю прочности, можно предположить, что бумага становится более хрупкой.
3. Физические свойства гофрокартона зависят от расположения гофрополос. Если гофрополосы расположены вдоль образца, то картон выдерживает большие нагрузки при одних и тех же показателях влажности воздуха, температуры и атмосферного давления.

Из представленных экспериментальных результатов следует, что материал в процессе хранения и сбыта должен быть соответствующим образом защищён. Для достижения защищённости при печати, сборке упаковки и её использовании необходимо соблюдать следующие меры:

• при транспортировке и хранении бумагу и картон следует упаковывать во влагонепроницаемый материал;
• перед снятием влагонепроницаемой упаковки необходимо добиться температурного равновесия в материале.

Перспективы использования результатов работы

Для практики работы с бумагой и продуктами её переработки важно учитывать, как изменяется влажность бумаги при многократных циклах изменения влажности воздуха. Важно брать в расчёт «предысторию» существования бумаги или любых целлюлозных продуктов. При циклическом изменении относительной влажности воздуха, например от 30 до 87 % и снова до 30 % происходит изменение влагопоглощения бумаги. 

Чтобы бумага или картон удовлетворяли требованиям производства и применения упаковки, необходимо обеспечить определённые функциональные свойства этих материалов, которые (независимо от того, что именно представляет собой упаковка – пакетик для чая, картонную коробку или транспортную тару) должны обеспечивать прочность, необходимую для сохранения формы упаковки. Прочность материала необходима для физической защиты изделий при сбыте, хранении, реализации и при использовании упаковки потребителем.

Награды/достижения

Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результатам» – участник