Физико-механические свойства упаковочных материалов: Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно – Сибирский государственный технологический университет

Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Физико-механические свойства упаковочных материалов». Составители: к.т.н., ст.преп. Боронцоев А.А., д.т.н., проф. Ханхасаев Г.Ф., к.т.н., и.о. доц. Хадыков М.Т., асп. Беликова Е.В. В учебно-методическом пособии излагаются описание лабораторных установок, программы выполнения работ, порядок выполнения работ. Пособие предназначено для студентов очного и заочного форм обучения специальности 261201 «Технология и дизайн упаковочного производства».

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УПАКОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Утверждено на заседании кафедры Протокол № 7 от « 26 » апреля 2006г.

Рецензент: Ханхунов Ю.М., к.т.н., доц. кафедры ПЭЗЧС Ключевые слова: коэффициент трения, объёмная масса, барьерные свойства, угол естественного откоса, пленка, полимер, полипропилен.

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2006

Редактор Стороженко Т.А. Подписано в печать 13.06.2006 г. Формат 60х84 1/16. Усл.п.л. 3,56, уч. изд.л. 3,0. Тираж 50 экз. Заказ № 85. Издательство ВСГТУ. Г. Улан-Удэ. Ул. Ключевская 40 в © ВСГТУ, 2006г.

Введение Одной из ведущих форм учебных занятий, способствующих развитию у будущих специалистов самостоятельности и творческого подхода к делу, являются лабораторные занятия. Лабораторные работы способствуют углубленному изучению научно-теоретических основ учебных дисциплин и овладению навыками самостоятельной практической работы и экспериментирования. Лабораторные занятия ( от латинского Labor – труд, работа, трудность) активизируют самостоятельную работу студентов. В процессе выполнения лабораторных работ многие теоретические положения, казавшиеся абстрактными и отвлеченными, становятся реальными и существенными. Ни одна из форм учебной аудиторной работы не требует от студентов такого проявления инициативы и самостоятельности, как работа в лаборатории. Лабораторные занятия проводятся в соответствии с образовательным стандартом, учебным планом специальности, программой учебной дисциплины и составляют лабораторный практикум, основной целью которого является формирование у будущих специалистов практических навыков, умения обращаться с изучаемыми объектами, закрепление и углубление теоретических знаний. Выполнение лабораторных работ должно развивать у студентов интерес к научным исследованиям, способствовать освоению методов планирования и проведения экспериментов, обработки и анализа полученных данных и оформления их результатов. 3

Предлагаемое учебно-методическое пособие предназначено для студентов специальности 261201 – технология и дизайн упаковочного производства и может быть полезен для других специальностей, связанных с фасовочно-упаковочным оборудованием и материалами. Пособие содержит необходимые теоретические сведения по каждой теме лабораторных занятий, что позволяет проводить их до прочтения лекций. Организация лабораторных занятий Лабораторные занятия должны проводиться в специализированной лаборатории, оснащенной соответствующим оборудованием и приборами, преподавателями, владеющими методикой выполнения экспериментов и навыками использования предусмотренного пособием оборудования, приборов и вспомогательных средств с привлечением к занятиям подготовленного учебно-вспомогательного персонала. Специфика оснащения лабораторий и тематики лабораторных работ обусловливают необходимость индивидуальнойформы организации лабораторных занятий в составе небольших бригад не более 3 - 4 студентов. При этом каждый студент в бригаде самостоятельно выполняет свою задачу или повторность опытов, повторную настройку и пуск оборудования и т.д. Общая и индивидуальная части лабораторной работы должны быть достаточно полно отражены в отчете о выполненной работе. Все студенты, как правило, должны выполнять все предусмотренные программой работы, причем одновременно студенты работают над различными темами. В то же время могут быть учтены определившиеся научные интересы и склонности отдельных студентов. 4

В зависимости от специфики учебного заведения, направления подготовки специалистов возможно увеличение часов лабораторных занятий. При необходимости объем отдельных лабораторных работ может быть увеличен до 8 часов. В процессе подготовки и выполнения лабораторных работ студенты должны выполнять в рабочей тетради все необходимые записи, схемы, протоколы испытаний или таблицы результатов опытов, которые по окончании работы представляются преподавателю на подпись. После этого непосредственно в лаборатории в течение отведенного на выполнение лабораторной работы времени оформляется и представляется к защите отчет о выполненной лабораторной работе. Обработка результатов и оформление отчета в домашних условиях допускается только в порядке исключения в связи с особенностями выполняемой лабораторной работы. Требования к содержанию и оформлению отчета изложены в методических указаниях к каждой работе. Без защиты оформленного отчета студент не допускается к выполнению очередной работы. Проверенный отчет по каждой работе возвращается студенту с пометкой «зачтено» или «на исправление». Студенты должны допускаться к лабораторным занятиям после проверки подготовки к ним и лишь после инструктажа по технике безопасности с оформлением в специальном журнале. При работе в лаборатории необходимо строго соблюдать правила охраны труда и техники безопасности. Не разрешается в процессе выполнения лабораторной работы производить какие-либо переключения и операции, не предусмотренные методическими указаниями. 5

Выполнение и защита всех предусмотренных планом лабораторных работ автоматически завершается зачетом по учебно-методическому пособию. Обеспечение безопасности при проведении лабораторных занятий Общие требования безопасности к условиям проведения учебных лабораторных работ в высших учебных заведениях установлены системой государственных стандартов безопасности труда. Все проводимые в учебной лаборатории работы должны быть организованы так, чтобы полностью исключить образование взрывоопасных концентраций газо-, паро-, и пылевоздушных смесей в объеме всего помещения и в отдельных рабочих зонах. Температура поверхностей оборудования и трубопроводов, к которым возможны прикосновения людей при проведении лабораторных работ, не должна превышать 45°С. Системы вентиляции и отопления в лабораторном помещении должны обеспечивать параметры микроклимата в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-76. Допустимый уровень вибрации на рабочих местах в учебной лаборатории должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.012-78. Защитные системы (зануление, защитное заземление, защитное отключение и др.) должны обеспечивать напряжение прикосновения не выше: - 42 В - в помещениях без повышенной опасности и с повышенной опасностью; - 12 В - в особо опасных помещениях. Питание лабораторного электрооборудования должно осуществляться от сети напряжением не более 380 В. 6

В электроустановках должны быть предусмотрены разделительный трансформатор и защитно-отключающее устройство. Сопротивление изоляции токоведущих частей электроустановок до первого аппарата максимальной токовой защиты ( предохранителя, автомата и др.) должно быть не менее 0,5 Ом, а сопротивление между заземляющим болтом и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью изделия, которая может оказаться под напряжением, — не более 0,1 Ом. Площадь помещений учебной лаборатории на одного студента должна быть не менее 4,5 м2. Помещение лаборатории должно быть оборудовано автоматическими извещателями системы пожарной сигнализации. Конструкции и элементы лабораторного оборудования и аппаратуры, которые могут быть источником опасности , должны быть обозначены сигнальными цветами, а в опасных зонах помещения лаборатории установлены знаки безопасности по ГОСТ 12.4.026-76. В помещении учебной лаборатории должны быть средства оказания первой медицинской помощи с постоянно обновляемыми в установленные сроки медикаментами. Размещение оборудования в помещении учебной лаборатории должно обеспечивать удобство и безопасность выполнения всех видов рабочей деятельности при проведении лабораторных работ. Планировка помещений учебной лаборатории должна обеспечивать освещение рабочих мест студентов естественным светом. Хранение материалов и веществ, используемых при проведении лабораторных работ, должно обеспечиваться с учетом их физических и химических свойств и требований пожарной безопасности. 7

Оборудование, применяемое в учебных лабораториях, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-74 и ГОСТ 12.2.049-80. При выполнении лабораторных работ следует неукоснительно должен соблюдать правила безопасной работы на конкретном оборудовании. Преподавательский состав, проводящий лабораторные занятия, и учебно-вспомогательный персонал, обслуживающий оборудование в лаборатории, должен проходить обучение, инструктаж и проверку знаний правил безопасного выполнения лабораторных работ. Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ только после прохождения инструктажа по безопасности труда и пожарной безопасности в лаборатории в целом и на каждом рабочем месте. В учебной лаборатории должны быть утвержденные инструкции по технике безопасности и пожарной безопасности, а также журналы инструктажа. Статистическая обработка результатов опытов Результаты измерений различных параметров всегда имеют вероятностный характер из-за влияния на эти результаты многих, в том числе и случайных, факторов. Объективная оценка полученных результатов является одной из важнейших задач выполняемых лабораторных работ. Измеряемый параметр принято оценивать числовыми характеристиками статистиками, к числу которых относятся математическое ожидание или среднее значение , дисперсия , среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации измеряемой величины. Принято различать теоретически возможные генеральные характеристики, получаемые на основании 8

генеральной совокупности и так называемые выборочные характеристики, найденные по ограниченной совокупности измерений, являющиеся частью генеральной совокупности и называемой выборкой. Числовые характеристики генеральной и выборочной совокупности измерений принято обозначать различными символами.

Общий отчет по лабораторной работе оформляется бригадой студентов на листах писчей бумаги формата А 4. Допускаются отклонения в размерах листов не более ± 5 мм Бумага должна быть белой, в крайнем случае, можно использовать бумагу в клетку. Титульный лист, заглавный и последующие листы отчета оформляются по соответствующим формам (приложение). Каждый лист должен иметь рамку. Линии рамки должны быть отнесены от края листа с левой стороны на 20 мм., с правой, сверху и снизу – на 5 мм. При написании текста оставляются поля. Расстояние от рамки до границ текста следует оставлять с левой стороны не менее 5 мм., а в конце строк - не менее 3 мм. Расстояние от верхней или нижней рамки должно быть не менее 10 мм. до границ текста. Абзацы в тексте начинают отступом на 17 мм. Текст отчета, включая формулы, графики и таблицы, подписи под рисунком и т.д. должен выполняться чернилами или пастой одного цвета. Допускается использование одного из трех цветов: черного, синего и фиолетового. На одной странице текста допускается не более пяти исправлений, в противном случае страница текста должна быть переписана заново.

Текст отчета допускается писать на обеих сторонах листа. Угловой штамп на оборотной стороне листа должен быть выполнен по форме, приведенной в приложении. Изложение текста должно быть кратким, четким и исключающим возможность различного толкования. Его необходимо вести от первого лица множественного числа или может быть использована неопределенная форма. Отчет при написании делится на разделы, подразделы и пункты. Наименование раздела должно быть кратким, соответствовать содержанию и записывается прописными буквами. Разделы обозначаются арабскими цифрами с точкой в конце номера и должны иметь порядковую нумерацию. Номер подраздела состоит из номера раздела и подраздела, разделенных точкой. Подразделы в свою очередь делятся на пункты, а последние – иногда на подпункты. Так, например, I.I.I ./ первый подпункт, первого пункта, первого подразделения и первого раздела/. Все иллюстрации в отчете (схемы, чертежи, графики и т.д.) называются рисунками. Номер рисунка состоит из раздела и порядкового номера рисунка в пределах раздела, разделенных точкой. Так, например, рис.I.2. ( второй рисунок первого раздела). Все рисунки должны иметь наименование, размещенное за номером после точки. Все формулы нумеруются арабскими цифрами в пределах раздела. Номер формулы состоит из номера раздела и его порядкового номера в пределах данного раздела, разделенных точкой. Номер ставится с правой стороны листа на уровне формулы в круглых скобках. Значения символов, входящих в формулу, должны быть приведены непосредственно под ней. Значение каждого символа дают с новой строки и в той же последовательности, в какой они приведены в формуле.

9

10

Оформление отчета по лабораторной работе

Лабораторная работа 1 Исследование коэффициентов трения сыпучих материалов в движении и в покое

Первая строка расшифровки должна начинаться со слова «где» без двоеточия после него, например: G = mg ,

(1.5)

где m – масса, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2. Весь цифровой материал отчета оформляется в виде таблицы. Заголовок пишется строчными буквами, кроме первой – прописной и располагается над таблицей. Все таблицы нумеруются арабскими цифрами в пределах раздела. Номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера ее в пределах раздела. Наименование граф таблицы начинают с прописных букв, причем, в конце его точка не ставится. Единицы измерения указывают в конце заголовка после запятой, или выносят в отдельную строку в таблице. При отсутствии цифровых данных в какой-либо графе или строке таблицы, в соответствующем месте ставится прочерк. Таблицу в тексте помещают после первого упоминания о ней, при этом слово « таблица» пишется сокращенно, так например: … в табл.I.2. При переносе таблицы на следующую страницу головку таблицы не повторяют. В этом случае нумеруют графы в первой строке таблицы после головки и повторяют нумерацию на следующей странице.

Цель работы: Определение коэффициентов трения сыпучих материалов и освоение методики. Теоретическая часть К числу важнейших параметров, характеризующих физико-механические свойства сыпучих продуктов относятся коэффициенты трения в движении и покое. Они используются для определения углов наклона спусков, самотеков, желобов, гравитационных и роликовых конвейеров. Данные коэффициенты выражают связь между частицами сыпучих продуктов и опорной поверхностью или подвижность их на наклонной поверхности. Коэффициенты трения покоя численно равны тангенсу предельного угла наклона плоскости, при котором находящийся на ней продукт приходит в движение. При этом сила трения оказывается равной составляющей силы тяжести, параллельной плоскости (рис.1.). Fтр = f o N = GSinα , N = GCosα , тогда

fGCosα = GSinα ,

(1) (2)

после преобразования получим выражение коэффициента трения в покое: Sinα f0 = = tgα , (3) Cosα

11

где α–угол наклона плоскости. 12

Численное значение коэффициента трения сыпучего продукта в движении определяют расчетным путем. Если предположить, что частица м сыпучего продукта (рис.2) массой mg движется по наклонной плоскости AO длиной l, и происходит только скольжение груза по плоскости без перемещения частиц внутри массы продукта то, пренебрегая сопротивлением воздуха, считаем, что коэффициент трения fd частицы м о плоскость постоянный, тогда уравнение момента сил для начального и конечного положения частицы следующее:

mv12 mv 02 − = (mgSinα 0 − mgfCosα 0 )l . 2 2

(4)

Рис.1. Схема сил, действующих на частицу, расположенную на наклонной плоскости

Такое условие сохраняется тогда, когда ϕ м> α0 >ϕ ∂, где ϕ м – угол внутреннего трения частиц сыпучего продукта; ϕ ∂- угол трения продукта о плоскость в движении. Решая вышеприведенное уравнение относительно V 1 получим: V1 = 2 gl (Sinα 0 − f ∂ Cosα 0 ) + V02 , (5) где V0 – начальная скорость движения частицы по наклонной плоскости; V1 – конечная скорость движения ее по наклонной плоскости (в т.0). Если V0 = 0, тогда V1 = 2 gl (Sinα 0 − f ∂ Cosα 0 ) . 13

(6)

Рис.2. Траектория наклонной плоскости.

движения

14

частицы

при

сходе

с

Рассматривая дальнейшее движение частицы сыпучего продукта с начальной скоростью V1 под действием силы тяжести, найдем координаты ее через t секунд после схода ее с наклонной плоскости.

{x = v1 tCosα 0 gt 2 {y = v1 tSinα 0 + 2

(7)

Исключив из этих уравнений время t, получим: y = xtgα 0 +

gx , 2v Cos 2 α 0

и подставив в данное уравнение полученное выражение V1 , будем иметь: y = xtgα 0 +

gx 2 . 4 gl (Sinα 0 − f ∂ Cosα 0 )Cos 2 α 0

(8) выше

(9)

1 x2 . ⋅ 4l ( y − xtgα 0 )Cos 3α 0

(10)

Таким образом, величина коэффициента трения в движении может быть определено по траектории свободного полета сыпучего продукта, сбрасываемого с наклонной плоскости, по которой он движется.

15

Установка для исследования коэффициентов трения сыпучих продуктов ( рис.3) состоит их наклонной плоскости, которую можно наклонять винтом, бункера укрепленного на ней градуированного сектора, закрепленного на вращающейся опоре, освещаемой координатной сетки, внизу которой установлен приемник для материала. Вся установка портативна и закреплена на стене лаборатории. Порядок выполнения работы

Решая это уравнение относительно f∂ определим: f ∂ = tgα 0 −

1. Ознакомиться с методикой определения коэффициентов трения сыпучих продуктов в движении и покое, а также с конструкцией лабораторной установки. 2. Исследовать коэффициенты трения разных сыпучих продуктов в движении и покое при различных опорных материалах. 3. Обработать результаты исследований и сделать выводы по настоящей работе. Описание лабораторной установки

2

2 1

Программа выполнения работ

Для определения коэффициента трения f 0 исследуемый продукт насыпается ровным слоем толщиной около 3 мм на наклонную плоскость. Затем подъемом винта изменяют наклон плоскости с продуктом, и в момент, когда он приходит в движение записывают угол трения α0. После этого меняют опорную поверхность и снова проводят исследования. На основании трех измерений вычисляют средний угол трения α0 и по нему определяют коэффициент 16

трения в покое f0=tg α0. Для каждого сыпучего продукта и материала опорной поверхности исследования проводят в трехкратной повторности. Для определения коэффициента трения f∂ в движении необходимо сыпучий продукт насыпать в бункер. Затем открыть задвижку и подъемом винта осуществить наклон плоскости с опорным материалом. В момент, когда продукт начнет сыпаться из бункера и скользить по опорной поверхности следует остановить подъем винта. При дальнейшем движении продукта в координатной сетке засечь его координаты y1 и k1, y2 и x2, y3 и x3, и т.д. Исследования провести при трех положениях бункера на наклонной плоскости и при различных опорных материалах. После подстановки полученных данных Yi и Xi в соответствующую формулу следует определить f∂ и среднее значение данного коэффициента. Оформление отчета

Рис.3. Лабораторная установка для исследования коэффициентов трения сыпучих продуктов 1- наклонная плоскость; 2 – винт; 3 – бункер; 4 – градуированный сектор; 5 – координатная сетка; 6- приемник.

17

Отчет о выполненной лабораторной работе оформляется согласно требованиям к отчету о научноисследовательской работе и должен содержать обоснование необходимости выполнения исследований, основные положения теории и методы определения коэффициента трения. Описание используемой в работе испытательной установки, выполняемых подготовительных и исследовательских операций. Должны быть представлены таблица данных измерений и расчетов, статическая обработка полученных результатов. В заключении целесообразно сделать вывод о пригодности исследуемого материала для применения в упаковочных и полиграфических машинах 18

Исследование сыпучего продукта

Название материала опорной поверхности Угол наклона плоскости α0

Коэффициент трения в покое f0

Таблица I Результаты исследований коэффициентов трения в покое и движении

1

2

4

3

Коэффициент трения в движении

Координаты траекторий движения продукта

Коэффициент трения

Y1 X1 Y2 X2 Y3 X3 f∂1 5

6

7

8

9

f∂2 f∂3

4. Какая методика определения коэффициента трения использовалась при выполнении лабораторной работы? 5. Как устроена и работает испытательная установка, использованная в лабораторной работе? 6. Как выполняется подготовка к проведению опытов по определению коэффициента трения? 7. Как проводятся опыты по определению коэффициентов трения в движении и в покое? 8. Как обрабатываются данные измерений для получения значений коэффициентов трения? 9. В чем заключается и как выполняется статистическая обработка результатов измерения коэффициента трения?

f∂ср

10 11 12 13 14

Контрольные вопросы 1. Какой физический смысл имеет коэффициент трения? 2. Как теоретически определяется коэффициент трения? 3.Какие методы могут применяться для экспериментального определения коэффициента трения материалов и как по этим методам производятся измерения коэффициентов трения? 19

20

Лабораторная работа 2 Определение коэффициента трения упаковочных материалов Цель работы: Освоение методики и оценка пригодности упаковочного материала для применения в упаковочных и полиграфических машинах, определение коэффициентов трения упаковочных сыпучих материалов по различным поверхностям Теоретическая часть В технике принято различать следующие виды трения: - трение скольжения проявляется при скольжении тела по некоторой поверхности. - трение качения имеет место в том случае, когда тело, катится по поверхности. - трение покоя проявляется в том случае, когда тело, находится в неподвижном состоянии, приводится в движение. Этот вид трения характеризуется статическим коэффициентом трения. - трение движения проявляется во время движения тела по некоторой поверхности. Это трение характеризуется динамическим коэффициентом трения, который всегда меньше статического. Коэффициент трения скольжения определяет усилие, которое требуется для скольжения поверхности одного материала по некоторой поверхности. Так пленка полимерного упаковочного материала, которая легко скользит по другим поверхностям, имеет низкий коэффициент трения (0,35-0,5) не позволяет материалу легко скользить по формующей трубе автомата и не дает ему развивать оптимальную скорость. 21

Слишком низкий коэффициент трения, т.е. слишком высокое скольжение, приводит к другим неудобствам пленка оказывается слишком скользкой. Практика эксплуатации фасовочно-упаковочного оборудования показала, что оптимальным для их нормальной работы является коэффициент трения скольжения полимерных материалов равный примерно 0,25. Самым простым методом измерения коэффициента трения является использование наклонной плоскости (рис.1).

Рис.1. Движение тела по наклонной плоскости Движению тела по наклонной плоскости под действием составляющей F силы тяжести mg препятствует сила трения Fтр, появляющаяся от действия второй составляющей силы тяжести N – нормального давления. Эти силы зависят от угла наклона плоскости и величины силы тяжести: F = mg ⋅ sin α , N = mg ⋅ cos α , (1) Fтр = f ⋅ N , где f – коэффициент трения скольжения материала тела по 22

данной поверхности. Тело начнет движение по наклонной плоскости при угле наклона α, при котором сила F достигает величины Fтр, т.е. в этот момент сила трения: Fтр = F = mg ⋅ sin α .

(2) f =

Следовательно, коэффициент трения скольжения: f =

Fтр N

=

mg ⋅ sin α = tgα mg ⋅ cosα

(3)

Коэффициент трения равен тангенсу угла наклона плоскости и зависит от материала и состояния поверхности. Существуют и другие методы измерения коэффициента трения. Для определения коэффициента трения скольжения конструкционных пластмасс по стальной плоскости по ГОСТ 11629-75 используется испытательная машина 2110 ТП с вращающимся в вертикальной плоскости стальным диском (контролером), к которому прижимаются 2-3 испытуемых образца с удельной нагрузкой 0,3 МПа при скорости скольжения образцов относительно диска 0,3-0,05 м/сек. Согласно международному стандарту AS ТМ 1894-63 для измерения коэффициента трения полимерной пленки рекомендуется использовать стол или наклонную плоскость. В качестве подвижного груза применяется металлический брусок массой 200 г., покрытый вспененной резиной толщиной 3 мм. Этот груз обматывается испытуемой полимерной пленкой и помещается на стол или наклонную плоскость, предварительно покрытие 23

материалом, по которому определяется коэффициентом трения. Стол или груз приводится в движение с постоянной скоростью 150 мм/мин. Горизонтальная сила, действующая на груз, измеряется прижимным динамометром Fc, соответствующий статистическому коэффициенту трения: Fc , mg

(4)

где m – масса подвижного груза, кг. Программа выполнения работ 1. Подготовить образцы исследуемого упаковочного материала для закрепления на нагрузочном бруске. 2. Подготовить образцы материала для закрепления на наклонной плоскости. 3. Зафиксировать исследуемые образцы на наклонной плоскости и нагрузочном бруске. 4. Выполнить измерения угла наклона наклонной плоскости в моменты движения нагрузочного бруска при измерении статического коэффициента трения. 5. Выполнить измерения угла наклона наклонной плоскости в моменты остановки движения нагрузочного бруска при измерении динамического коэффициента трения. 6. Повторить эксперименты с другими контактными материалами. 7. Определить значения коэффициента трения и выполнить математическую обработку результатов измерений 24

Описание лабораторной установки Установка для исследования коэффициентов трения упаковочных материалов состоит их наклонной плоскости с изменяемым углом наклона, нагрузочного металлического бруска, измерителя угла наклона наклонной плоскости, режущего инструмента для вырезания образцов из исследуемого материала. Порядок выполнения работы Методика измерения коэффициента трения скольжения статического и динамического по ГОСТ 1035482 рекомендуется использовать испытательную установку с виде наклонной плоскости, изображенной на рис. 2. Для измерений необходимо подготовить по 3-5 образцов размерами 100 х320 мм и 60 х120 мм так чтобы длина образцов совпадала с продольным направлением

Рис.2. Испытание установка с наклонной плоскостью. 1 – плита установочная; 2 – плита наклонная; 3 – механизм подъёмный со шкалой угла поворота плиты; 4 – нагрузочный брусок.

25

материала. При определении коэффициента трения упаковочного полимерного материала по этому же материалу подготовленный образец размером 100 х320 мм помещается вдоль наклонной плоскости, нижний край образца изгибается к нижней кромке плиты и фиксируется зажимами. На нагрузочном бруске двумя зажимами закрепляется образец размером 60х120 мм. Для измерения коэффициента трения полимерной пленки по другим материалам образцы размером 100 х320 мм готовятся из этих материалов. Определение коэффициента трения по стали можно выполнить непосредственно на предварительно тщательно очищенной поверхности наклонной плиты. Испытания рекомендуется проводить при температуре 23,0-2,0 0С и относительной влажности воздуха 50-5,0%. При отклонениях, более значительных от указанных выше перед испытаниями следует проводить кондиционирование образцов. Перед проведением испытаний плита прибора устанавливается в горизонтальное положение по уровню, шкала угла поворота на отметку «0». На плиту помещается нагрузочный брусок, обернутый исследуемой пленкой, и медленным вращением диска плита приводится в наклонное положение. В момент начала движения бруска по наклонной плоскости по шкале фиксируется угол наклона плиты, соответствующий статическому коэффициенту трения: f СТ = tgα , (5) За окончательный результат принимается среднее арифметическое значение полученных измерений. Динамический коэффициент трения определяется по углу наклона плоскости, зафиксированному в момент 26

остановки нагрузочного бруска, движущегося по наклонной плоскости, при уменьшении угла её наклона. Данные измерений следует занести в таблицу. Таблица 1 Данные измерений коэффициента трения упаковочного материала ____________по поверхности ___________

опыты

(наименование, марка)

( наименование)

статический коэффициент трения fст =tqα ∟α, º fст

динамический коэффициент трения fд =tqα ∟α, º fд

1 2 Оформление отчета Отчет о выполненной лабораторной работе оформляется согласно требованиям к отчету о научноисследовательской работе и должен содержать обоснование необходимости выполнения исследований, основные положения теории и методы определения коэффициента трения. Описание используемой в работе испытательной установки, выполняемых подготовительных и исследовательских операций. Должны быть представлены таблица данных измерений и расчетов, статическая обработка полученных результатов. В заключении целесообразно сделать вывод о пригодности исследуемого материала для применения в упаковочных и полиграфических машинах.

27

Контрольные вопросы 1. Какое влияние оказывает коэффициент трения упаковочных материалов на качественную работу упаковочного и полиграфического оборудования? 2. Какие виды трения проявляются в технике? 3. Какой физический смысл имеет коэффициент трения? 4. Как теоретически определяется коэффициент трения? 5.Какие методы могут применяться для экспериментального определения коэффициента трения материалов и как по этим методам производятся измерения коэффициентов трения? 6. Какое испытательное оборудование может применяться для экспериментального определения коэффициентов трения материалов? 7. Какая методика определения коэффициента трения использовалась при выполнении лабораторной работы? 8. Как устроена и работает испытательная установка, использованная в лабораторной работе? 9. Как выполняется подготовка к проведению опытов по определению коэффициента трения? 10. Как проводятся опыты по определению статического и динамического коэффициентов трения? 11. Как обрабатываются данные измерений для получения значений коэффициентов трения? 12. В чем заключается и как выполняется статистическая обработка результатов измерения коэффициента трения?

28

Лабораторная работа 3 Исследование угла естественного откоса сыпучих материалов Цель работы: Определение угла естественного откоса сыпучих материалов и освоение методики Теоретическая часть Угол естественного откоса относится к числу важных характеристик сыпучих продуктов. Углом естественного откоса называется угол между внешней поверхностью сыпучего материала и горизонтальной плоскостью ( рис.1.). Он характеризует относительную подвижность частиц сыпучего материала на его внешней поверхности. Относительное взаимное движение частиц его зависит от сил сцепления между отдельными частицами материала, которые в свою очередь, зависят от формы и величины частиц, шероховатости поверхности частиц, влажности материала и т.д. Углы обрушения и насыпания сыпучего продукта образуются при высыпании его через щель (рис.2).

Рис.1. Угол естественного откоса.

Программа выполнения работы 1. Ознакомиться методикой определения углов естественного откоса сыпучих продуктов, конструкцией лабораторных установок и привести их в рабочее состояние. 2. Исследовать углы естественного откоса, обрушения и насыпания сыпучих продуктов при различных опорных материалах. 3. Обработать полученные результаты, проанализировать их и сделать выводы по работе. 29

Рис.2. Углы насыпания и обрушения.

30

Рис. 3. Установка для определения углов обрушения и насыпания сыпучих продуктов. 1 – верхнее отделение; 2- нижнее отделение; 3 – дно верхнего отделения; 4 – щель; 5 – подвижные плоскости; 6 – ходовые винты; 7 – рукоятки; 8 – шкала; 9 – створки; 10 – рычажный механизм; 11 – подвижное днище; 12 – замок; 13 – рычаг; 14 - сборник

Рис.4. Установка для исследования зависимости угла естественного откоса сыпучих продуктов от материала опорной поверхности. 1 – бункер; 2 – наклонное днище; 3 – измерительная камера; 4 – регулируемая заслонка; 5 – ходовой винт; 6 – рукоятка; 7, 8 – шкала; 9 – опорная поверхность; 10 – сборник материала; 11 – рукоятка.

31

32

Описание лабораторных установок

Порядок выполнения работы

Установка для исследования углов обрушения и насыпания сыпучих продуктов состоит из двух отделений, расположенных друг над другом и объединенных в один корпус. Передняя и задняя стенки сделаны из прозрачного стекла. Дно верхнего отделения имеет щель для выпуска, исследуемого продукта. Ширину ее можно регулировать подвижными плоскостями. Последние перемещаются при помощи ходовых винтов на концах, которых имеются рукоятки. Положение их определяется шкалами. Щель закрывается снизу створками. Открытие и закрытие створок осуществляется рычажными механизмами. Нижнее отделение имеет подвижное днище, которое удерживается в горизонтальном положении замком, и возврат их в данное положение осуществляется рычагом. На самой нижней части установки установлен сборник материала. Вся установка прикреплена к стене. Установка для исследования зависимости угла естественного откоса сыпучих продуктов от материала опорной поверхности состоит из бункера с наклонным днищем, соединенного измерительной камерой, регулируемой заслонки, приводимой в движение при помощи ходового винта и рукоятки шкал прикрепленных к граням измерительной камеры, опорной поверхности, установленной на дне данной камеры, сборника материала, присоединенного снизу к установке и рукоятке, предназначенного для изменения наклонного днища. Для удобства визуального наблюдения опытов обе стенки ее изготовлены из прозрачного стекла. Вся установка малогабаритна и смонтирована на столе.

Подвижное днище нижнего отделения установки устанавливают в горизонтальное положение. Подвижные плоскости в днище верхнего отделения устанавливают на ширину щели, равной 40 + 50 мм., затем закрывают створками. После этого в верхнее отделение засыпают слой исследуемого продукта высотой не менее 150 мм. При этом поверхность должна быть ровной и без выступов. Потом осторожно, без всяких сотрясений открывают створки рычажным механизмом. Часть сыпучего продукта высыпается при этом через щель на днище нижнего отделения. После окончания движения сыпучего материала и образования стабильных поверхностей обрушения, и насыпания производят замеры следующих параметров: высота (h), основание (a), откоса соответственно для левой и правой поверхности обрушения, высоты (hн) и ширины (b) насыпи, и в заключении весь продукт необходимо переместить из верхнего отделения в нижнее отделение, а из него затем удаляют в сборную емкость при помощи замка. Опыты следует произвести в трехкратной повторности с каждым сыпучим продуктом. Результаты опыта по исследованию углов обрушения и насыпания заносятся в соответствующие столбцы таблицы I. Численную величину угла обрушения в единичном опыте рассчитывают по формуле :

33

h а h a α об = arctg  л п п л  2а л а п

  

,

(1)

где hл, h п – высота откоса, соответственно слева и справа от щели, мм; 34

ал, ап – основание откоса, соответственно слева и справа от щели, мм. Среднюю величину определяют по формуле: α об =

1 n ∑ α обi , n i =1

(2)

где n – число опытов. Численное выражение угла насыпания в единичном опыте определяют  2h  (3) α н = arctg  н  , l −b  где hн – высота насыпи, мм; l - длина насыпи, мм; b - ширина щели, мм. Среднюю величину рассчитывают так же, предыдущем опыте 1 n α н = ∑ α нi . n i =1

как в (4)

При определении зависимости угла естественного откоса сыпучих продуктов в зависимости от материала опорной поверхности опыты проводят продуктами, для которых уже определены углы обрушения и насыпания. В измерительную камеру установки между прозрачными стенками укладывают опорную поверхность и опускают на нее подвижную стенку бункера. Затем закрывают наклонное днище бункера и насыпают в бункер исследуемый продукт. При этом последний должен 35

заполнить бункер не менее, чем на 2/3 его объема. После этого поднимают стенку сначала на 70 – 80 мм., а затем увеличивая подъем каждый раз на 20 – 30 мм. Во время остановок подъемной стенки осуществляют замеры величин высоты и длины откоса сыпучего продукта, образующегося на опорной поверхности между стенками измерительной камеры. По окончании замеров открывают наклонное днище бункера и удаляют продукт из установки. Угол естественного откоса сыпучего продукта на каждой из опорной поверхности определяют не менее трех раз. Это необходимо для исключения случайных ошибок при проведении опытов и получении достоверных результатов. Результаты опытов по определению данного угла заносят в таблицу 2. Численное значение угла естественного откоса определяют по выражению: α е.о . = arctg

h , l

(5)

где

h – высота откоса, мм; l - длина откоса, мм Среднюю величину его вычисляют по результатам серии опытов. 1 n α е.о. = ∑ α е.о . . (6) n i =1

После завершения исследований углов сыпучих продуктов следует очистить лабораторные установки и привести их в исходное положение. Категорически запрещается смешивать различные продукты между собой в емкостях. 36

Таблица I Результаты определения углов обрушения и насыпания сыпучих продуктов

Длина насыпи, l, мм

7

8

9

10 11 12 13

Примечание

Высота насыпи, мм. hн

6

Среднее значение, αн

Среднее значение αобр.

5

В единичном опыте, αн

В единичном опыте αобр.

4

Справа n,мм

3

Угол насыпания

Слева ал,мм

2

Слева hn,мм

Номер опыта

1

Основание Угол откоса обрушения

Слева hл,мм

Исследуемый сыпучий продукт

Высота откоса

Длина откоса l, мм

Высота откоса h, мм 3

4

37

5

Среднее значение, αе.о.

2

Угол естественного откоса

В единичном опыте, αе.о.

1

№ опыта

Материал опорной поверхности

Исследуемый сыпучий продукт

Таблица 2 Результаты исследования зависимости угла естественного откоса сыпучих продуктов от материала опорной поверхности

6

7

Оформление отчета Отчет о выполненной лабораторной работе оформляется согласно требованиям к отчету о научноисследовательской работе и должен содержать обоснование необходимости выполнения исследований, основные положения теории и методы определения угла естественного откоса сыпучих материалов. Описание используемой в работе испытательной установки, выполняемых подготовительных и исследовательских операций. Должны быть представлены таблица данных измерений и расчетов, статическая обработка полученных результатов. В заключении целесообразно сделать анализ результатов и вывод о пригодности исследуемого материала для применения в упаковочных и полиграфических машинах Контрольные вопросы 1. Как теоретически определяется угол естественного откоса, углов обрушения и насыпания сыпучих материалов? 2.Какие методы могут применяться для экспериментального определения угла естественного откоса, углов обрушения и насыпания сыпучих материалов и как по этим методам производятся измерения? 3. Какое испытательное оборудование может применяться для экспериментального определения угла естественного откоса, углов обрушения и насыпания сыпучих материалов? 4. Какая методика определения угла естественного откоса, углов обрушения и насыпания использовалась при выполнении лабораторной работы? 38

5. Как устроена и работает испытательная установка, использованная в лабораторной работе? 6. Как выполняется подготовка к проведению опытов по определению угла естественного откоса, углов обрушения и насыпания? 7. Как проводятся опыты по определению угла естественного откоса, углов обрушения и насыпания? 8. Как обрабатываются данные измерений для получения значений угла естественного откоса, углов обрушения и насыпания? 9. В чем заключается и как выполняется статистическая обработка результатов измерения угла естественного откоса, углов обрушения и насыпания?

Лабораторная работа 4 Исследование объёмной массы сыпучих материалов Цель работы: Освоение методики и экспериментальное определение объемной массы сыпучих материалов. Теоретическая часть К важнейшим физико-механическим свойствам сыпучих материалов относится объемная масса. Она представляет собой массу материала, содержащуюся в единице объема с учетом всех пустот между частицами. Объемная масса в международной системе единиц (система СИ) измеряется в кг/м3. Различают объемную массу сыпучих продуктов при свободной засыпке и объемную массу уплотненных сыпучих материалов. При свободной засыпке объемную массу определяют с помощью мерного сосуда, внутренний объем которого известен с высокой точностью. Высота мерного сосуда должна быть равна двум его внутренним диаметрам. Диаметр сосуда должен не менее, чем в 10 раз превышать средний размер частиц сыпучего продукта. Величину объемной массы определяют по формуле: γ =

м , v

где м – масса продукта в сосуде, кг; v – объем сосуда, м3 .

39

40

(1)

Программа выполнения работы 1. Ознакомиться с конструкцией лабораторной установки и привести ее в рабочее состояние. 2. Ознакомиться с методикой определения объемной массы сыпучих материалов. 3. Провести исследования объемной массы нескольких материалов (гранулы полимера, полипропилена и т.п.). 4. Обработать результаты исследований, проанализировать их и сделать соответствующие выводы. Описание лабораторной установки Лабораторная работа по исследованию объемной массы сыпучих материалов выполняется на специальной лабораторной установке, так называемой литровой пурке марки ПX-I (рис.1). Она состоит из мерки, падающего груза, наполнителя, бункера с затвором, весов и разновеса. Мерка представляет собой цилиндрический стакан емкостью один литр. В верхней части мерки находится прорезь для специального ножа, который удаляет излишек материала свыше одного литра. Дно мерки имеет отверстия (или одно отверстие) для выхода воздуха, вытесняемого падающим грузом. Падающий груз имеет цилиндр, диаметр которого равен внутреннему диаметру мерки и свободно входящего в нее. Масса падающего груза – 450 г. Наполнитель выполнен в виде пустотелого, открытого с обеих сторон цилиндра, применяется для равномерного заполнения мерки сыпучих продуктов.

41

Рис.1. Пурка литровая ПХ-1. 1 – мерка; 2 – прорезь; 3 – нож; 4 – падающий груз; 5 – наполнитель; 6 – бункер; 7 – затвор; 8 – весы ВТЛК-500.

42

Таблица 1 Результаты исследований объемной массы сыпучих продуктов Объем мерки, м3

1

2

3

44

Объемная Масса продукта, масса кг.

4

Среднее значение

№ опыта

В единичном опыте

Сначала взвешивают мерку с опущенным в нее падающим грузом, затем снимают с весов, вынимают из нее падающий груз и устанавливают в предназначенное для нее гнездо на столе. В щель мерки вставляют нож к верху стороной, имеющий номер. На нож кладут падающий груз. На мерку устанавливают наполнитель. Потом насыпают исследуемый продукт ( полимер, полипропилен и т.п.) ровной струей, избегая сотрясений и толчков. Материал засыпают до черты, расположенной на внутренней стенке бункера. В том случае, когда нет черты, бункер подсыпают на 10 мм от верхнего края. После этого устанавливают бункер на наполнитель и осторожным нажатием на рычаг замка затвора открывают заслонку. После полного высыпания материала снимают бункер. Далее быстро, но без сотрясений, вынимают нож из щели мерки. Груз, а за ним и продукт падают в мерку. Нож снова вставляют в щель, отделяя, таким образом, ровно один литр исследуемого продукта. Снимают наполнитель, мерку со вставленными в щель ножами вынимают из гнезда и, переворачивая мерку, высыпают излишек продукта. Вынимают ножи из щели мерки. И в заключении, мерку с материалом взвешивают на весах с точностью до 0,5 г. Опыты производят с одним продуктом не менее трех раз. Результаты опытов заносятся в таблицу в соответствующие графы. Среднюю или действительную величину объемной массы сыпучего продукта по результатам исследований определяют по формуле: 1 n γ ср = ∑ γ i , (2) n i =1 43

где γ i - объемная масса сыпучего продукта, полученная в единичном опыте; n – количество опытов. После проведения исследований необходимо очистить пурку от остатков продукта и вернуть ее в исходное положение.

Исследуемый продукт

Порядок выполнения работы

5

6

Оформление отчета Отчет о выполненной лабораторной работе оформляется согласно требованиям к отчету о научноисследовательской работе и должен содержать обоснование необходимости выполнения исследований, основные положения теории и методы определения объёмной массы сыпучих продуктов. Описание используемой в работе испытательной установки, выполняемых подготовительных и исследовательских операций. Должны быть представлены таблица данных измерений и расчетов, статическая обработка полученных результатов. В заключении целесообразно сделать анализ исследований и вывод о пригодности исследуемого материала для применения в упаковочных и полиграфических машинах

5. Какая методика определения объёмной массы сыпучих материалов использовалась при выполнении лабораторной работы? 6. Как устроена и работает испытательная установка, использованная в лабораторной работе? 7. Как выполняется подготовка к проведению опытов и как проводятся опыты по определению объёмной массы сыпучих материалов? 8. Как обрабатываются данные измерений для получения значений объёмной массы сыпучих материалов?

Контрольные вопросы 1. Какое влияние оказывает объёмная масса сыпучих материалов на качественную работу упаковочного и полиграфического оборудования? 2. Какой физический смысл имеет объёмная масса сыпучих материалов? 3.Какие методы могут применяться для экспериментального определения объёмной массы сыпучих материалов и как по этим методам производятся измерения? 4. Какое испытательное оборудование может применяться для экспериментального определения объёмной массы сыпучих материалов? 45

46

Лабораторная работа 5 Исследование барьерных свойств полимерных упаковочных материалов Цель работы: Овладение методикой и практическими навыками исследований и определение показателей паропроницаемости полимерных упаковочных материалов. Теоретическая часть Барьерные свойства упаковочных материалов имеют исключительно важное значение при выборе наиболее подходящей упаковки для пищевых продуктов, фармацевтических, косметических и многих других товаров. Показателем барьерных свойств упаковочных материалов является проницаемость газов и паров через упаковочный материал. Проницаемость - это процесс переноса веществ через твердое тело. Движущей силой этого процесса является разность давлений или концентраций подобно разности температур в процессе теплопередачи. Различаются два основных вида проницаемости: - диффузионная, обусловленная беспорядочным движением молекул; - капилярная - проницаемость через поры и трещины. В полимерных пленочных материалах проницаемость газов и паров обычно обусловлена диффузионными процессами, описываемыми первым законом Фика, согласно которому количество газов или паров dM, проходящих за время dt через элементарную поверхность пленки dF прямо пропорционально градиенту концентрации dc/dS в направлении толщины пленки S: 47

dM = − D ⋅ dF

dc dt , ds

(1)

где D — коэффициент диффузии. Коэффициент диффузии представляет собой константу, характеризующую способность данного вещества проникать в процессе диффузии в определенную неподвижную среду. Коэффициент диффузии показывает какое количество вещества диффундирует за единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации, равном единице. Размерность коэффициента диффузии:

[]D

 dM ⋅ dS  = =  dc ⋅ dF ⋅ t 

кг ⋅ м    кг / м3 ⋅ м 2 ⋅ сек  =  

 м2   ,  сек 

(2)

Знак минус в правой части закона Фика указывает на то, что молекулярная диффузия всегда протекает в направлении уменьшения концентрации вещества. Значение коэффициента диффузии зависит от свойств вещества, свойств материала, через который оно проникает, температуры и давления. Обычно коэффициент диффузии возрастает с увеличением температуры и понижением давления. Определяется этот коэффициент по опытным данным или эмпирическим формулам. Проницаемость газов и паров через полимерные пленки принято измерять непосредственно в г/м2 за 24 часа. Для этой цели применяются различные методы: мембранный, весовой, манометрическийи другие. Мембранный метод заключается в определении проницаемости по скорости проникновения газов или паров через мембрану при установившемся режиме. 48

По манометрическому методу проницаемость газов и паров через полимерную мембрану определяется по изменению давления. Наиболее простым и распространенным является весовой метод измерения проницаемости материала для газов и паров. Этот метод рекомендован отечественными ГОСТами на испытания полимерных пленочных материалов и используется при выполнении настоящей лабораторной работы. Программа выполнения работы 1.Вырезать образцы для исследований из испытуемого упаковочного материала 2.Подготовить к испытанию приспособление с залитой в его емкость дистиллированной водой и закрепленным образцом. 3.Произвести взвешивание на лабораторных весах подготовленного к испытаниям приспособления и записать результат взвешивания в таблицу. 4.Поместить приспособление в эксикатор с раствором серной кислоты на tHcn часов. 5 По окончании выдержки в эксикаторе произвести взвешивание приспособления и записать результат взвешивания в таблицу. 6. Выполнить статистическую обработку результатов измерения паропроницаемости исследуемого материала

49

Применяемое оборудование, инструмент, материалы и реактивы. 1. Приспособление для исследования паропроницаемости. 2. Прецизионные лабораторные весы ( разрешение 0,1 мг). 3. Эксикатор стандартный по ГОСТ 25336 4. Бюретка вместимостью 25 см3. 5. Инструмент, режущий для вырезания образцов пленки. 6. Шаблон для вырезания образцов пленки. 7. Вода дистиллированная. 8. Раствор серной кислоты с массовой долей 55,0±1,0 %. Порядок выполнения работы Для проведения исследований паропроницаемости из полимерного материала следует вырезать по шаблону скальпелем или лезвием 5-10 образцов пленки диаметром 93,0±0,2 мм. В емкость приспособления, изображенного на рис. 1, наливается 25,0 см3 дистиллированной воды, отмеренной бюреткой. Исследуемый образец помещается между резиновыми прокладками и закрепляется зажимной гайкой. Подготовленное к испытаниям приспособление взвешивается на прецизионных лабораторных весах с точностью до 3- го знака после запятой и помещается в эксикатор с раствором серной кислоты с массовой долей 55,0 ± 1,0%. 50

Стандартной методикой рекомендуется продолжительность выдержки образцов в эксикаторе ровно 24 часа для получения результата испытаний в принятых единицах измерения г/м2 за 24 часа. При выполнении лабораторной работы такая выдержка может оказаться трудно выполнимой. Учитывая прямо пропорциональную зависимость проницаемости от времени можно выдерживать образцы в эксикаторе минимально возможное время - tHcn с последующей корректировкой на 24 часа. После выдержки в эксикаторе приспособление с образцом снова взвешивается . Результаты взвешиваний , продолжительность выдержки в эксикаторе и вычисленные значения паропроницаемости записываются в табл. 1.

51

1 2 … … i … … n

52

Паропроницаемость за 24 часа, Пi , г/м2 за 24 часа

Паропроницаемость за tисп, г/м2

резиновые прокладки; 5 -

Время выдержки в эксикаторе, tисп, час.

исследования

Масса приспособления после выдержки, m2, r

для

Масса приспособления с водой и образцом, начальная,m1, r.

Рис.1. Приспособление паропроницаемости. 1 - емкость, 2 —- вода; 3,4 образец пленки; 6 - гайка зажимная

опыты

Таблица 1 Результатов исследования паропроницаемости _____(полное наименование материала )

Паропроницаемость исследуемой пленки по данным взвешиваний рассчитывается по следующей формуле: Пi

tисп

=

(m1i − m 2i )t исп F

, г / м2 ,

(3)

где F — площадь контакта образца пленки с паром, м2. Пароприницаемость в стандартных единицах измерения г/м2 за 24 часа: tисп 24 (4) П1 = Пi х , г / м 2 за 24часа . tисп Окончательный показатель паропроницаемости исследуемого материала рассчитывается как среднее значение результатов опытов. Математическая обработка данных измерений паропроницаемости должна включать наряду с расчетом среднего значения также нахождение среднего квадратического отклонения данных опытов, оценку точности полученных результатов для выполненного числа опытов и интервальную оценку показателя паропроницаемости исследуемого материала для заданного уровня значимости. Оформление отчета Отчет о лабораторной работе может оформляться согласно требованиям к отчету о научно-исследовательской работе. Отчет должен содержать краткое обоснование необходимости исследований и входного контроля барьерных свойств упаковочных материалов, описание принятой в работе методики исследований, применяемого оборудования, 53

полученных результатов измерений и расчетов паропроницаемости, а также их статистической обработки. Желательно произвести сравнение полученных в работе показателей паропроницаемости со справочными значениями этих показателей для исследуемого материала. Контрольные вопросы 1. Какое значение в упаковочной технике имеют барьерные свойства упаковочных материалов ? 2. Что такое проницаемость материала, что является движущей силой процесса проницаемости и какие виды проницаемости могут иметь место в упаковочных материалах ? 3. Каким законом описывается процесс проницаемости и каково его математическое выражение ? 4. Что характеризует коэффициент диффузии и от каких факторов он зависит ? 5. Какова размерность коэффициента диффузии? 6. Какая размерность проницаемости газов и паров принята для полимерных пленочных материалов ? 7. Какие методы могут применяться для измерения проницаемости газов и паров в полимерных упаковочных материалах 8. Какой метод определения паропроницаемости рекомендован стандартами для полимерных пленок? 9. Какие приборы и приспособления используются для определения паропроницаемости? 10.В какой последовательности проводится исследование паропроницаемости полимерных материалов ? 11.Как рассчитывается показатель паропроницаемости по данным испытаний? 54

12.В чем заключается и как статистическая обработка результатов паропроницаемости?

55

выполняется измерений

Список литературы 1. Бристон Дж.Х., Катан Л.Л. Полимерные пленки /Пер. с англ.; под. ред. Э.В. Донцовой. - М.: Химия, 1993. 384 с. 2. Каверин В.А., Феклин К.П. Выбор, изготовление, испытания тары и упаковки / МГУП. - М., 2002. 260 с. 3. Каверин В.А., Феклин К.П. Упаковочные машины, аппараты, материалы. Лабораторный практикум. МГУП. М., 2004. 164 с. 4. Технические свойства полимерных материалов. Справочник / В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов, А.Д. Пониматченко, Ю.В. Крыжановская. - СПб.: Профессия, 2003. 240 с. 5. Ханхасаев. Г.Ф. Лабораторный практикум по КМПРТС работ на предприятиях пищевой промышленности / ВСТИ, Улан-Удэ. 1994. 79 с. 6. Механические свойства картона // Целюлознобумажная промышленность, № 28. 1976. С. 17-23.

56

Приложение ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Кафедра «Технология и дизайн упаковочного производства» «Зачтено» Преподаватель ____________ ( подпись, дата)

к.т.н., ст.преп. Боронцоев А.А ( уч. степень, должность Ф.И.О)

«____»______________200_ г.

Рис.1. Основная надпись заглавного листа отчета ( форма 2 по ГОСТ 2.104-68)

Лабораторная работа № 2 по дисциплине «Физико-механические свойства упаковочных материалов» по теме: «Определение коэффициента трения упаковочных материалов» (Д 190.99.2хх.КТ-2.00.000 Лр2) Выполнили: студенты группы 190 Иванов И.И. Сидоров С.С. Петров П.П. Улан-Удэ 2006

Рис.2. Основная надпись последующих листов отчета, располагаемая на лицевой стороне листа ( форма 2 а по ГОСТ 2.104-68)

57

58

Содержание Введение…………………………………………………3 Организация лабораторных занятий…………………...4 Обеспечение безопасности при проведении лабораторных занятий ………………………………………..6 Статическая обработка результатов опытов…………..8 Оформление отчета по лабораторной работе…………9 Лабораторная работа 1. Исследование коэффициента трения сыпучих материалов в движении и в покое……….12 Лабораторная работа 2. Определение коэффициента трения упаковочных материалов……………………………21 Лабораторная работа 3. Исследование угла естественного откоса сыпучих материалов………………...29 Лабораторная работа 4. Исследование объёмной массы сыпучих материалов…………………………………………40 Лабораторная работа 5. Исследование барьерных свойств полимерных упаковочных материалов……………47 Список литературы……………………………………56 Приложение…………………………………………….57 Содержание ……………………………………………59

59