В любом варианте фальцовки при получении первого сгиба бумага подвергается деформации изгиба. В зависимости от типа фальцевальных аппаратов сгиб образуется или на воронке, или на лезвии ножа, или в кассете, после чего формируется и уплотняется клапаном и колодкой или фальцваликами, для чего зазор в фальцваликах устанавливается несколько меньше суммарной толщины долей фальцуемого листа. При изгибе листа толщиной d (рис. 3.9, а) по окружности радиусом R наружные по отношению к нейтральной линии слои бумаги подвергаются деформации растяжения, а внутренние — деформации сжатия. Относительная деформация растяжения при этом будет равна (3.6) где lн — длина нейтральной линии листа; lд — длина деформиро ванных слоев листа. Относительная деформация сжатия eс внутренней поверхности листа такая же по модулю, но имеет отрицательное значение. Длина полуокружности нейтральной линии в зоне деформации lн = p(R + d/2), а деформированных поверхностных слоев lд = p(R ± d). Абсолютная деформация растяжения и сжатия поверхностных слоев Dl = lд -lн = d/2, а внутренних слоев понижается до нуля при приближении к нейтральной линии. Это означает, что при изгибе кроме деформаций растяжения и сжатия, вызывающих в бумаге повышение пористости и уплотнение, неизбежны значительные деформации сдвига, сопровождающиеся относительным смещением волокон, нарушением связей между ними и потерей прочности.
Рис. 3.9. Схема деформирования листов при фальцовке: а — под действием силы тяжести; б — геометрически правильного сгиба; в — реального сгиба при поперечном раскрое Характерно , что лист бумаги может быть сложен пополам под действием очень малой силы (например, силы тяжести mg своей верхней доли, см. рис. 3.9, а), способной вызвать значитель ные деформации благодаря большому соотношению плеч СО:АО и СО:ВО действующих моментов сил. Расчеты показывают, что сила тяжести верхней доли листа всего в 0,1 Н (~10 гс) вызывает напряжение у линий фальца около 2,5 МПа (25 кгс/см2), убывающее по линейному закону и падающее до нуля на нейтральной линии. Чтобы получить четкий и стойкий сгиб, в процессе фальцовки необходимо приложить давление около 5 МПа (кгс/см2) перпендикулярно поверхности сложенного листа в зоне фальца. Такое давление у стопы несфальцованных листов вызывает сравнительно небольшую деформацию сжатия (около 30%), но при фальцовке она значительно выше. Если бы удалось получить геометрически правильный сгиб, как показано на рис. 3.9, б, то при первом сгибе относительные деформации растяжения и сжатия оказались бы равными 100%: при R = 0 e = 1,00 = 100%. Такие деформации, особенно деформации сжатия, нереальны даже теоретически, так как материя в точке В (рис. 3.9, б) не может исчезнуть. Известно, что относительное удлинение бумаги при растяжении не превышает 4,2%. Это означает, что без разрушения структуры бумаги можно получить сгиб по радиусу R = 11, 4d » 0,8 мм для обычной печатной бумаги. При сжатии печатной бумаги машинной гладкости, пористость которой достигает 60%, при давлении 5 МПа (50 кгс/см2) вытеснить весь воздух и максимально уплотнить структуру не удается; дальнейшее повышение давления приводит к относительному сдвигу волокон, нарушению молекулярных связей между ними и значительному снижению прочности бумаги. В реальных условиях фальцовки падение прочности разных видов печатной бумаги по сгибу в зависимости от направления раскроя не превышает 30%, ожидаемого 2-3-кратного уменьшения прочности не происходит: очевидно, деформация растяжения и сжатия распространяется на более широкую область листа. При этом концы соседних волокон у наружного сгиба расходятся на значительные расстояния лишь близ поверхности бумаги поперечного раскроя, а во внутренней части сгиба волокна набегают друг на друга, образуя утолщения и многочисленные мелкие складки вдоль линии сгиба (рис. 3.9, в), которые при фальцовке толстой бумаги заметны даже невооруженным глазом. Характер и величина разрушения связей между волокнами в сгибе различны в тетрадях с долевым и поперечным раскроем. Если сгиб происходит по машинному направлению бумаги, то в зону перегиба попадают в основном боковые разветвления волокон целлюлозы и древесной массы и небольшое количество волокон, оказавшихся под каким-либо углом к машинному направлению из-за сотрясательного движения сетки бумагодела тельной машины. Сгиб в этом случае получается довольно четким, стойким, со сравнительно гладким фальцем, без изломов и искривлений. Если же сгиб перпендикулярен машинному направлению бумаги, то в зону перегиба листа попадает основная масса целлюлозных волокон, ориентированных по машинному направлению. Наружная поверхность фальца при этом получается шероховатой, так как концы волокон освобождаются от молекуляр ных связей друг с другом, внутреннее утолщение бывает заметно большим, а линия сгиба — неровной. Сам фальц, несмотря на разрушения около 30% толщины листа, стремится вернуть свою первоначальную форму.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Деформации при первом сгибе» з дисципліни «Технологія брошуровочно-палітурних процесів»
