Strony od PP04_2016 - Przegląd Papierniczy

PRACE NAUKOWO-BADAWCZE
Wp ływ w ybran yc h c zy nn i kó w t e c hn o lo g i c zn ych
n a statyc zny w s p ó ł c zy nn i k t a r c i a p a p i e r u
Impact of selected technological factors
on static friction coefficient of paper
K O N R A D O L E J N I K , M I C H A Ł L I P C Z Y K , A N N A S TA N I S Ł A W S K A
DOI: 10.15199/54.2016.4.1
Wprowadzenie
W artykule omówiono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących
wpływu różnych czynników technologicznych na współczynnik tarcia statycznego papieru. Zbadano takie parametry, jak: rodzaj masy
włóknistej, stopień jej zmielenia, skład frakcyjny masy włóknistej,
dodatek środka zaklejającego oraz wypełniacza. Zestawiono też
wartości współczynnika tarcia w odniesieniu do szorstkości powierzchni papieru. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że istotnym czynnikiem wpływającym na współczynnik tarcia
papieru jest sposób wytwarzania masy włóknistej. Współczynnik
tarcia był wyższy dla mas drzewnych niż bezdrzewnych. Na skutek
postępu procesu mielenia masy włóknistej współczynnik tarcia
wytwarzanych próbek papieru malał, natomiast zarówno dodatek
wypełniacza, jak i środka zaklejającego powodował wzrost tego
parametru. Stwierdzono również, że szorstkość powierzchni papieru nie jest jednoznacznie skorelowana ze współczynnikiem tarcia,
zatem nie powinna być stosowana jako jego prosty zamiennik.
Słowa kluczowe: papier, współczynnik tarcia, mielenie, zaklejanie, wypełnianie, Bauer-McNett frakcjonowanie, szorstkość
powierzchni
Tarcie jest nieodłącznym zjawiskiem występującym w układach
rzeczywistych, związanym ze wzajemnym oddziaływaniem między poruszającymi się względem siebie i będącymi w kontakcie
obiektami. W trakcie tego ruchu, między tymi obiektami występuje
pewna siła, która przeciwdziała sile powodującej ruch. Jeżeli rozważania będą dotyczyły dwóch różnych obiektów, pojawiająca się
siła oporu określana jest ogólnym mianem tarcia zewnętrznego.
W przypadku ruchu elementów w obrębie jednego obiektu (np.
podczas deformacji ciała stałego lub wzajemnego przemieszczania
się warstw cieczy podczas przepływu), pojawiającą się siłę oporu
definiujemy jako tarcie wewnętrzne. W przypadku cieczy, miarą
tarcia wewnętrznego jest lepkość tej cieczy.
Niezależnie od rodzaju tarcia, zawsze jest ono związane
z rozpraszaniem energii – zamianą energii kinetycznej na energię cieplną. Mimo szerokiego rozpowszechnienia tego zjawiska
The effect of various technological parameters on static friction
coefficient is discussed, based on laboratory scale study. The
following parameters have been tested: pulp type, refining degree,
pulp fraction composition, addition of internal sizing agent and
addition of filler. Values of friction coefficient of examined papers
are also compared to paper surface roughness. It has been found
that pulping method affects friction coefficient of paper significantly. In general, friction coefficient of wood-containing papers
has been found to be higher than that of wood-free papers. Upon
pulp refining, friction coefficient of paper has been lowered. On the
other hand, addition of both filler and sizing agent have resulted
in increased friction coefficient of examined papers. Additionally,
it has been shown that paper roughness and friction coefficient
cannot be directly correlated and, hence, they must not be used
synonymously.
Keywords: paper, friction coefficient, refining, sizing, filling,
Bauer-McNett classification, surface roughness
PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 72 · KWIECIEŃ 2016
w przyrodzie (tarcie występuje niemal na każdym kroku i dzięki
niemu na Ziemi może istnieć życie w obecnej postaci) nie jest to
zjawisko do końca wyjaśnione. Ogólnie przyjmuje się, że mianem
tarcia określa się ogół efektów występujących zarówno w skali
makroskopowej, związanej np. z nierównomiernością powierzchni,
jak i w skali mikroskopowej – na poziomie oddziaływań atomowych. Potwierdzeniem tego jest choćby znana zależność zmian
współczynnika tarcia na skutek rosnącej gładkości powierzchni
(rys. 1). Początkowo współczynnik ten maleje wraz z rosnącą gładkością powierzchni, ale po przekroczeniu pewnej granicy gładkości
Dr hab. inż. K. Olejnik ([email protected]), student M. Lipczyk,
dr inż. A. Stanisławska ([email protected]), Politechnika
Łódzka, Instytut Papiernictwa i Poligrafii, ul. Wólczańska 223, 90-924 Łódź
237