REVISTA OFICIAL de la Asociación de Corrugadores del Caribe, Centro y Suramérica (ACCCSA)
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Definición de rigidez a la tracción con el método de tracción

Considérese una curva de fuerza/deformación del papel sometido a tensión tal como está en la Figura 5.1.

Por debajo de un cierto nivel de esfuerzo, el límite proporcional o límite elástico, se asume que el material se deforma elásticamente y obedece la ley de Hooke, donde la deformación (6) es proporcional linealmente al esfuerzo aplicado (a), denominándose módulo elástico (E) a la constante de proporcionalidad:

El aspecto general de la característica fuerza/deformación del papel en la tracción y la compresión se ilustra en la Figura 5.1. La pendiente del tramo inicial lineal de la curva de tracción, esto es, la rigidez a la tracción, es la misma que el tramo análogo en la compresión. Esto significa que la capacidad inicial de resistencia a la carga es la misma en la tracción que en la compresión, a pesar de que obviamente existe un límite elástico anterior y un menor esfuerzo y deformación en el modo de compresión.

Ensayo de rigidez a la tracción con el método de ultrasonidos

La determinación de la rigidez a la tracción mediante el método de ultrasonidos es una alternativa que ahorra tiempo frente al medidor de tracción convencional. Los ultrasonidos se encuentran en una frecuencia por encima del alcance del oído humano, en general entre 20kHz y 100GHz. El principio del método es que el sonido se propaga en el material a una velocidad que depende de las propiedades elásticas del material. En un material rígido, el sonido se propaga más rápido que en un material de poca rigidez. El índice de rigidez a la tracción (TSI, Tensile Stiffness Index) de un material dado es proporcional al cuadrado de esta velocidad del sonido en el material. De una forma simplificada, la relación puede describirse por la fórmula:

La rigidez a la tracción se calcula mediante la multiplicación con el gramaje real. La rigidez a la tracción obtenida mediante la técnica de ultrasonidos es siempre superior debido principalmente a la relajación del papel y a la relación de Poisson. En general es de esperar una lectura 1,4 veces mayor con el método de ultrasonidos.

El método de ultrasonidos ofrece un cierto número de ventajas, la más interesante de las cuales es que se trata de un método no destructivo y que puede ser llevado a cabo directamente sobre las hojas. El tiempo consumido por la operación de corte de los liners de prueba queda eliminado. El método de medición es rápido y abre nuevas perspectivas para la medición en diferentes direcciones de la rigidez a la tracción, además de las direcciones principales ya clásicas, MD y CD (dirección de la máquina y dirección transversal a la máquina, respectivamente).

La importancia de la rigidez a la tracción de los componentes del papel en la rigidez a la flexión del cartón corrugado

Considérese un cartón corrugado sujeto a un momento de flexión, M, tal como se muestra en la Figura 5.2. El cartón corrugado se dobla con un radio de curvatura R. Durante el doblado según las direcciones MD o CD, se generan esfuerzos de tracción en las liners en el lado convexo, y esfuerzos de compresión en el lado cóncavo. Durante el doblado en la dirección CD, también se desarrollan esfuerzos en el corrugado intermedio.

A través del entendimiento de la importancia de la rigidez a la flexión para la resistencia de compresión de la caja (BCT) en la caja acabada de cartón corrugado, se confirma cada vez más que la rigidez a la tracción es un parámetro importante para la calidad básicamente en el liner, pero también para el fluting, en la dirección CD. Deberá observarse, por tanto, en el momento de la elección de los componentes del papel, el hecho de que los liners y flutings posean diferentes valores de rigidez a la tracción.

Ensayo de rigidez a la tracción

La medición de la rigidez a la tracción con los medidores de tracción tradicionales ha representado un proceso complicado y de un gran consumo de tiempo. Tampoco ha sido el método de ensayo tan preciso como se desea, dependiendo de la certeza de los instrumentos de prueba y en la influencia subjetiva de la evaluación dependiente del operador que realizará la operación en cada caso. Afortunadamente, ya no es este el caso. Con la moderna tecnología basada en la microinformática, puede determinarse la rigidez a la tracción de una forma racional y con una precisión considerable. El medidor de resistencia a la tracción mostrado en la Figura 5.3 mide no solo la rigidez a la tracción, sino también la resistencia a la tracción, el estiramiento a la rotura, la absorción de energía de tracción y la energía de ruptura.

Resumen

Con el fin de obtener un cartón corrugado con una elevada rigidez a la flexión, es de una importancia decisiva obtener una combinación de una elevada rigidez a la tracción de los liners y flutings con un espesor elevado del cartón corrugado.

La rigidez a la flexión de un cartón corrugado es proporcional aproximadamente a la rigidez a la tracción de los liners y flutings y en la dirección CD también del corrugado intermedio, y proporcional al cuadrado del espesor. La rigidez a la tracción es por tanto una importante propiedad de calidad para observar en la elección de los papeles.

La rigidez a la flexión puede medirse de una forma precisa y racional con un equipo como el medidor de tracción SE 062 de L&W, o con el medidor por ultrasonidos TSO SE 150 de L&W.

5.4 Medidor TSO de L&W

5.5 La pieza para ensayo se coloca entre el par de mordazas del medidor de tracción, las cuales se cierran automáticamente cuando la pieza para ensayo se encuentra en la posición adecuada. La pieza para ensayo se estira hasta la rotura, evaluándose las diferentes propiedades, y genera el informe correspondiente.

Referencias:

Roy E Benson. Effects of Relative Humidity L1/111 Temperature on Tensile Stress-Strain Properties of Kraft Linerboard. Tappi 54 (1971) No 5, pp 699-703

Fellers and Carlsson. Handbook of Physical 4w,1 Mechanical Testing of Paper and Paperboard, volume 1 (edited by Richard E Mark).

Alfred H Nissan. The effect of water on Youngs modulus of paper. Tappi 60 (1977) Nos 10, pp 98-101

Billerud Handbook. Testing of corrugated board and its components.

Lorentzen & Wettre Handbook

Nordlinder Technical News SCA

 
 

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