Resumen

AGUIRRE, D.; ALDACO, J.  y  HINOJOSA, M.. Microestructura, propagación y emisión acústica de grietas en dos papeles de celulosa. Rev. mex. fis. [online]. 2015, vol.61, n.4, pp.254-260. ISSN 0035-001X.

Se realiza un estudio comparativo de la propagación de grietas en dos tipos de papel, monitoreando el avance de las grietas así como la señal de emisión acústica, considerando el posible efecto de la estructura del material. Los papeles estudiados fueron una variante de papel Bond identificada como "papel Alrey" y un papel tratado químicamente que se conoce comercialmente como "papel Calca". Se caracterizó la microestructura encontrando que en el primer caso está consistió en microfibras relativamente largas mientras que en el segundo, cómo resultado del tratamiento químico en su manufactura, las microfibras fueron más pequeñas y unidas de manera continua, estas diferencias generaban que el Alrey fuera más poroso y menos homogéneo que el Calca. El análisis de imágenes de la fractura generada por tracción en estos papeles, en muestras con muesca, facilitó apreciar, en las puntas de las grietas, dos diferentes escenarios: En el Alrey, se produjeron microagrietamientos que ocasionalmente originaban ramificaciones de la grieta principal, en tanto que en el Calca prácticamente no se generaron grietas secundarias. La dinámica de crecimiento en ambos casos inicia con una pronunciada aceleración de la grieta, seguida de un período de crecimiento controlado, finalizando con otra prominente aceleración. Este comportamiento se ajusta al modelo de haces de fibras (Fiber Bundle Model), aunque se observa un comportamiento con mayor dispersión en el papel Alrey respecto del Calca, que se puede asociar al efecto de la estructura, ya que en el papel Calca, la estructura más continua y menos aleatoria hace que no se presenten grietas secundarias en forma significativa. El análisis estadístico de los parámetros del tiempo de espera entre los eventos de emisión acústica, wt_EA, y de la energía de los eventos de emisión acústica, s_EA, generados por la deformación y posterior fractura del Alrey y del Calca, permitió corroborar que se tenían comportamientos típicos de leyes de potencia: Tipo Omori para los tiempos de espera, con α = 1.46 ± 0.05 y α = 1.27 ± 0.05, para el papel Alrey y Calca, respectivamente; y tipo Gutenberg-Richter para la energía de los eventos de EA, con β=1.8 ± 0.2 y β=2 ± 0.2 para el papel Alrey y Calca, respectivamente. Los valores significativamente diferentes de α en la ley de Omori, parecen reflejar el efecto de las diferencias en los mecanismos de fractura como resultado de las diferencias microestructurales, sobre la estadística de los tiempos de espera. Por otra parte, no es claro que exista un efecto de la microstructura en el exponente β de la ley de Gutenberg-Richter.

Palabras llave : Propagación de grietas; fractura bidimensional; estructura del papel; emisión acústica; ley de Omori; ley de Gutenberg-Richter.

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