Differences between Creped Tissue Paper and Uncreped Paper Loaded to the Point of Rupture : Origin of the Initial Rupture and Crack Growth

På Södra Innovations avdelning för forskning om fiber och massa har man uppmärksammat ett avvikande beteende på kraft-töjningskurvorna hos kräppat tissue-papper. Kurvan beter sig styvt där det i teorin borde vara töjbar och vice versa. Man vill därför veta vad det är i materialet som bidrar till att detta beteende uppstår och få en förklaring på vad som händer i materialet efter att det har belastats till brott. Detta vill man göra för att fortsatt kunna konkurrera med sin pappersmassa på marknaden och hjälpa sina kunder med deras utveckling av framtidens produkter. Projektet har gått ut på att utföra mätningar i dragprovare på kräppat tissue-papper, tillverkat i fabrik, och jämföra dessa mätningar med prover på okräppat papper, som tillverkas i laboratorium. Mätningarna har spelats in med ett ljusmikroskop för att lättare se vad som händer i materialet när det utsätts för last; vart den initierande sprickan uppstår och hur den tillväxer. Efter att ha analyserat mätdatat från dessa prover kunde man se att den största påverkande faktorn ligger i tillverkningsprocessen. Under tillverkningen sprutas fiberlösningen med fibrer och vatten på en viraduk som skapar papprets struktur. Denna struktur har svagare områden där det finns färre antal fibrer än i andra områden på pappret. Det är i dessa svagare områden som sprickan börjar i och senare tillväxer till fullbordat brott. Labbarket har däremot ingen sådan struktur utan här uppstår istället en jämn spricka. Projektet är en uppstart som ligger till grund för ett större projekt. Södra kommer efter projektets slut att forska vidare i detta ämne.Södra Innovations department for research on fiber and pulp has noticed an aberrant behavior on the stress-strain curves of creped tissue paper. In short the curves behave elastically where it theoretically should be rigid and vice versa. Södra would therefore like to know why this aberrant behavior occurs and an explanation of what happens in the material after it is loaded to the point of rupture. Södra wants to investigate this further to be able to continue to compete with their pulp on the market and help their customers with developing of future products. During this project we have performed tensile tests for factory manufactured creped tissue paper and compared the measurements with strain samples of laboratory-made paper. The measurements were recorded using a light microscope to help see what is happening in the material when subjected to loads; where the crack occurs and how the crack grows to complete rupture. As it turns out, the biggest influencing factor lies in the manufacturing process. During manufacturing, the fiber solution is sprayed on a forming fabric to create the papers structure. This structure creates weak areas where the concentration of fibers is lower than in other areas on the paper. It is in these weaker areas that cracks are believed to occur and later to grow. The laboratory-made paper does not have this significant structure which instead gives it an even breakdown. This project is the beginning of a larger research project that Södra will continue to do further studies on after the completion of this project