The failure properties of interfibre bonds are the key for the build-up of strength in fibrous materials such as paper and paperboard. In order to tailor the properties of such materials by chemical or mechanical treatments and to learn how such modifications influence the properties at a microscopic level, direct measurement of individual fibre--fibre crosses are typically performed. However, the state of loading in the interfibre joint, in testing of individual fibre--fibre crosses, is in general very complex and a greater understanding for how to evaluate the mechanical properties of interfibre joints is desirable. In Paper A, a method for manufacturing multiple fibre--fibre cross specimens and a procedure for testing interfibre joints at different modes of loading is presented. The method is applied to investigate the strength of fibre-fibre crosses with different geometry and at two principally different modes of loading. Also, an investigation on the influence of drying pressure, the drying method as well as a comparison of pulp fibres from two different degrees of refining is presented. The force at rupture is scaled in terms of different geometric parameters; nominal overlap area, length and width of the joint region. It is shown that neither of the methods of scaling unambiguously reduced the coefficient of variation of the mean strength and that the force at rupture in a peeling type of loading was about 20% of the ones tested in the conventional shearing type of loading. In Paper B, a procedure for evaluating interfibre joint strength measurements in terms of resultant forces and moments at rupture is presented. The method is applied to investigate the state of loading in fibre-fibre crosses tested in two principally different modes of loading. It is shown that for a typical interfibre joint test, the modes of loading other than pure shear, cannot in general be neglected and is strongly dependent on the structural geometry of the fibre-fibre crosses. Also, the stress state in the interface centroid was estimated in order to quantify how the mode of loading influence the amount of normal stresses that develop in relation to the amount of shear stresses in the interfibre joint. / De brottmekaniska egenskaperna hos fiberfogar är nyckeln för uppbyggnaden av styrka hos fibrösa material såsom papper och kartong. För att effektivt skräddarsy sådana materials egenskaper genom kemisk eller mekanisk behandling och för att förstå hur sådana modifieringar påverkar egenskaperna på en mikroskopisk nivå är provning av individuella fiber-fiber-kors en allmänt använd metod. Belastningen i en fiberfog vid provning av individuella fiber-fiber kors är dock generellt mycket komplicerad och ytterligare kunskap om hur fiberfogars mekaniska egenskaper skall utvärderas är önskvärd. I Artikel A, presenteras en metod för samtidig tillverkning av flera fiber-fiber kors samt en metod för mekanisk provning av dessa med olika typer av belastning. Metoden tillämpades för att studera styrkan av fiber-fiber-kors med olika geometri och vid två olika lastfall. En undersökning av hur torktrycket, torkmetoden samt graden av malning inverkar på fogstyrkan presenteras. De uppmätta brottlasterna skalades med olika karakteristiska längder för fogen; nominell överlapparea samt fogens längd och bredd. Resultaten visade att ingendera av normaliseringsmetoderna reducerade variationskoefficienten (av medelvärdet av styrkan) samt att brottlasten för en globalt fläkande belastning var omkring 20 % av brottlasten för prov utförda med den konventionella skjuvande belastningen. I Artikel B, presenteras en metod för utvärdering av mätningar av styrkan hos fiberfogar med hänseende på kraft- och moment- resultanterna i gränsytan mellan fibrerna. Metoden används för att studera belastningsmoden hos fiber-fiber--kors provade i två principiellt olika lastfall. Resultaten visar att för ett typiskt fiberfogsprov av isolerade fiber-fiber-kors med långa fria fibersegment, så kan inte belastningsmoderna vid sidan av skjuvning försummas och att de är starkt beroende av fiber-fiber-korsets geometri. För att kunna jämföra fiberfogar av olika storlek och kvantifiera förhållandet mellan normal- och skjuvbelastningen i fogen skalades de resulterande krafterna och momenten med tvärsnittsstorheter baserade på en approximation av fogareans utformning. / <p>QC 20130125</p> / BiMaC Innovation
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-116700 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Magnusson, Mikael S. |
| Publisher | KTH, Hållfasthetslära (Inst.), KTH, VinnExcellens Centrum BiMaC Innovation, Sweden |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Trita-HFL. Rapport/ Institutionen för hållfasthetslära, KTH, 1654-1472 ; 0532 |
Page generated in 0.002 seconds