Оценка микроструктуры бумажного волокна от продолжительности его хранения | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 февраля, печатный экземпляр отправим 5 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Физика

Опубликовано в Юный учёный №2 (2) май 2015 г.

Дата публикации: 28.04.2015

Статья просмотрена: 4 раза

Библиографическое описание:

Мартыненко В. В., Терскова Л. Н. Оценка микроструктуры бумажного волокна от продолжительности его хранения // Юный ученый. — 2015. — №2. — С. 104-107. — URL https://moluch.ru/young/archive/2/124/ (дата обращения: 23.01.2020).

Бумага — это тонкие и ровные листы или ленты материала, состоящего в основном из целлюлозных волокон (древесная целлюлоза, древесная масса, волокна хлопка, льна, макулатурная масса и некоторые другие вспомогательные добавки). Длина растительных волокон, из которых создана бумага — 1–2 мм при диаметре около 25 мкм. Масса одного квадратного метра бумаги достигает 250 грамм. По определению, бумага — это пористо-капиллярный плоскостной ненатурально созданный материал, доступный для проникновения воздуха, влаги и красок. При размачивании в воде обыкновенные сорта бумаги лишаются своей механической прочности. Свойства бумаги зависят от волокнистого состава, природы растительных волокон, характера их обработки, содержания наполнителя, проклейки, а также технологии отлива и отделки, благодаря чему бумага удается с различными свойствами [1, 2].

В производстве бумаги для печати как один из важных показателей качества рассматривается долговечность. Периодические печатные издания, которые хранятся в библиотеках много лет, требуют внедрения технологий для увеличения срока службы этих документов для читателя. Решение проблемы повышения долговечности возможно с помощью разработки особых покрытий, которые повысят устойчивость бумаги к старению. Но на первоначальной стадии необходимо изучить, исследовать, оценить и проанализировать микроструктуру бумажного волокна, из которого состоят периодические печатные изделия, о сохранности которых и пойдет речь в данной работе.

Цель: Теоретическое и практическое обоснование строения микроструктуры бумажного волокна разных годов периодических печатных изданий, а также влияние внешних факторов на сохранность периодических печатных изданий.

Задачи:

-        Изучить состав и свойства бумажного волокна печатных и бумажных изданий.

-        Выявить основные физико-химические факторы влияющие на срок службы документа

-        Изучить возможность исследования поверхности с помощью оптического и атомно-силового микроскопов (АСМ).

-        Измерить размеры волокон с помощью АСМ периодических печатных изданий, выпущенных до и после 1945 года.

Гипотеза: Плотность печатных изданий военных лет должна быть меньше плотности печатных изданий выпуска после 1945 года.

Использованное оборудование: школьный оптический микроскоп с цифровой камерой, АСМ «Наноэдьюкатор II» [3], образцы печатных изданий 1943,1945,1974,1980,1985 годов.

Метод исследования волокон с помощью оптического микроскопа даёт возможность определить некоторые свойства бумажных волокон. Данные свойства по годам печатных изданий представлены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства исследуемых образцов бумаги

Образец

Прочность

Упругость

Гладкость

Белизна

Печатное издательство газеты «Известия»

Эталон 2015 года

Хорошая

(волокна тонкие расположены плотно к друг другу)

Нормальная

(бумага при деформации частично возвращала свою форму)

Шероховатая поверхность

Белая

Образец 1943 года

Хорошая

(волокна более широкие в сравнении с образцом находятся плотно друг другу)

Нормальная

(бумага при деформации частично возвращала свою форму)

Шероховатая поверхность, но уступает эталонному образцу

Темно-желтая с медным отливом

Образец 1945 года

Нормальная

(волокна тоньше эталона, располагаются менее плотно)

Плохая

(бумага при деформации не возвращала свою форму)

Очень шероховатая

Темно-желтая

Издательство «Детская литература»

Эталон 2010 года

Очень хорошая

(волокна тонкие и переплетены в разных направлениях, очень плотные)

Хорошая

(разрыв был с усилием при деформации бумага пыталась вернуть свою форму)

Гладкая поверхность

(микрогеометрия бумаги выглядит ровной)

Белая

Образец

1974 года

Плохая

(имеются просветы и пустоты между волокнами)

Плохая

(разрыв был с минимальным усилием. Образец при деформации плохо возвращал форму)

Шероховатая поверхность

(микрогеометрия поверхности нарушена)

Желтый цвет

Хабаровское Книжное издательство серия книг «Мужество»

Эталон 1998 года

Плохая

(волокна тонкие направление переплета разное, имеются просветы среди волокон)

Нормальная

(бумага при деформации частично возвращала свою форму)

Шероховатая поверхность

Белая

Образец 1980 года

Нормальная

(волокна более тонкие в сравнении с эталоном, расположены более плотно относительно друг друга)

Хорошая

(деформация бумаги требовала больше усилий по сравнению с эталоном)

Шероховатая поверхность

Желтый цвет

Образец 1985 года

Нормальная

(волокна тонкие, расположены плотно к друг другу)

Хорошая

(деформация бумаги требовала больше усилий по сравнению с эталоном)

Шероховатая поверхность

Бежевый

 

За эталон для сравнения были взяты параметры современных печатных изданий газета «Правда», издательство «Детская литература», Книжное Хабаровское издательство, которое выпускало книги серии «Мужество».

Таблица 2

Структура исследуемых образцов

Печатное издательство газеты «Известия»

Эталон 2015 года

Образец

1943 года

Образец

1945 года

Издательство «Детская литература»

Эталон 2010 года

Образец 1974 года

Хабаровское Книжное издательство серия книг «Мужество»

Эталон 1998 года

Образец 1980 года

Образец 1985 года

 

По данным визуального исследования образцов разных годов печатных изданий можно сделать вывод, что более плотная и подверженная к механическим воздействиям бумага газеты военных лет (таб. 2). Имеются предположения, что бумага делалась не только из древесного волокна, но и с добавлением тряпичной массы о чем говорит толщина волокна и плотность бумаги. Образцы издательства «Детская литература» с годами улучшили свойства бумажного волокна т. к. оно стало плотнее и более гладкое с характерным матовым блеском. Хабаровское книжное издательство прекратило свою работу в 1998 году, поэтому образец за эталон был взят именно этого года. Образцы периода 1980–1985 года показали хорошее качество по сравнению с современным образцом.

Результаты исследования некоторых образцов с помощью атомно-силового микроскопа показаны в таблице 3.

Типографская бумага 1945, отличается более стандартными размерами волокон в структуре, но при этом геометрические форма и размеры варьируются достаточно в широких пределах, что может повлиять на неоднородность плотности и, соответственно других свойств, по площади бумажного листа.

Таблица 3

Топография поверхности образцов бумаги

Печатное издательство

Красноармейская газета «Красное знамя 1943 года)

Красноармейская газета «За Родину») 1945года)

Книги из серии «Мужество» 1980 года

Книги из серии «Мужество» 1985 года

АСМ — изображение.

Размер области сканирования — 80x80 мкм

 

По полученным данным можно сделать вывод, что газетные издания 1943года были сделаны из древесины и тряпичной массы на снимках видны крупные волокна. Это говорит о том, что некоторые газеты военных лет делались в «кустарных» условиях поэтому плотность бумаги уступает типографским печатным изданиям 1945 года. Бумага 1980,1985 годов имеет в составе химические вещества, которые размягчают волокна древесины поэтому сканированная поверхность имеет более стандартную структуру волокон. Метод оптического микроскопа менее точен для определения размера бумажных волокон, но дает визуальное представление о расположении волокон в образце. Методом атомно-силовой микроскопии возможно исследовать морфологию поверхности различного типа бумаги. Данный метод дает возможность измерить ширину и толщину углублений в образце и тем самым определить среднюю плотность образца по всему объему. Микроструктура бумажного волокна зависит от продолжительности хранения и от условий хранения. Периодические печатные издания, изданные до 1945 года, обладают прочностью, и учитывая возраст волокна, менее подвержены к воздействию внешних факторов, как видимое излучение и повышенная или пониженная влажность.

 

Литература:

 

1.      Сквернюков П. Ф. «Слово о бумаге», Москва: Московский рабочий, 1980. — 224 с.

2.      Ищенко Е. П., Топорков А. А. “Криминалистика”, ИНФРА-М, 2010.-784 с.

3.      Миронов В. Л. “Основы сканирующей зондовой микроскопии”, Российская Академия Наук Институт Физики Микроструктур, г. Нижний Новгород, — 2004.-114 с.

Основные термины (генерируются автоматически): шероховатая поверхность, бумажное волокно, волокно, бумага, эталон, издание, хабаровское книжное издательство, желтый цвет, красноармейская газета, атомно-силовой микроскоп.


Похожие статьи

Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового...

Атомно силовой микроскоп (рисунок 1) — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения. Используется для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.

Тектиты — состав, свойства, происхождение | Статья в журнале...

Цвет тектитов черный, темно-зеленый, бутылочно-зеленый. буровато-зеленый, желто-коричневый или желтый.

При изучении тектитов ученые обращали внимание также на форму рельефа их поверхности — в надежде найти зависимость между ним и процессом их...

Научный журнал «Молодой ученый» №21 (155) май 2017 г.

Юный ученый. Издание книг. Как опубликовать статью.

Применение и перспективы использования легированных оптических волокон в волоконно-оптических устройствах.

Обеспечение деятельности мировых судей на примере Хабаровского края. Горбунов В. С.

Печатно-технические свойства печатных красок, основанных на...

В статье изучены физико-механические свойства набивных тканей и рН среда традиционных и смешанных загустителей, а также печатных красок, которые играют важную роль для печатания хлопчатобумажных тканей.

Производство бумаги из опавших листьев как средство...

Гладкая на ощупь. Слегка шероховатая. Цвет (белизна).

Цвет (белизна): я визуально оценила цвет обоих видов бумаги.

Поступающая на бумажную фабрику макулатура измельчается на гидроразбавителях, т. е. в ваннах с вращающимся внизу ротором.

Атомно-силовая микроскопия слюд | Статья в журнале...

Атомно-силовой микроскоп зондирует поверхность тонкой иглой – зондом, длина которой, как правило, несколько микрометров и радиус закругления иглы порядка 10 нм. Зонд находится на свободном конце кантилевера. Силы взаимодействия между иглой и поверхностью образца...

Расширение функциональных возможностей зондов...

Атомно силовой микроскоп (рисунок 1) — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения.

Методы модификации зондов для атомно-силовой микроскопии углеродными нанотрубками. Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового микроскопа.

Перспективы использования модифицированного крахмала для...

В статье представлен анализ гидрофобизирующих форм модифицированного крахмала, используемого в производстве бумажной упаковки. Рассмотрены способы модификации крахмала.

Физико-химические исследования структуры пигментной печатной...

Рис.2. Пленка закрепленной на целлюлозном волокне; частота, Х · 100 см-1. Использование ацетоноформальдегидной смолы в качестве сщивающего способствует созданию жесткой пространственной сетки, удерживающей в себе частицы пигмента и повышающей адгезионное...

Похожие статьи

Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового...

Атомно силовой микроскоп (рисунок 1) — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения. Используется для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.

Тектиты — состав, свойства, происхождение | Статья в журнале...

Цвет тектитов черный, темно-зеленый, бутылочно-зеленый. буровато-зеленый, желто-коричневый или желтый.

При изучении тектитов ученые обращали внимание также на форму рельефа их поверхности — в надежде найти зависимость между ним и процессом их...

Научный журнал «Молодой ученый» №21 (155) май 2017 г.

Юный ученый. Издание книг. Как опубликовать статью.

Применение и перспективы использования легированных оптических волокон в волоконно-оптических устройствах.

Обеспечение деятельности мировых судей на примере Хабаровского края. Горбунов В. С.

Печатно-технические свойства печатных красок, основанных на...

В статье изучены физико-механические свойства набивных тканей и рН среда традиционных и смешанных загустителей, а также печатных красок, которые играют важную роль для печатания хлопчатобумажных тканей.

Производство бумаги из опавших листьев как средство...

Гладкая на ощупь. Слегка шероховатая. Цвет (белизна).

Цвет (белизна): я визуально оценила цвет обоих видов бумаги.

Поступающая на бумажную фабрику макулатура измельчается на гидроразбавителях, т. е. в ваннах с вращающимся внизу ротором.

Атомно-силовая микроскопия слюд | Статья в журнале...

Атомно-силовой микроскоп зондирует поверхность тонкой иглой – зондом, длина которой, как правило, несколько микрометров и радиус закругления иглы порядка 10 нм. Зонд находится на свободном конце кантилевера. Силы взаимодействия между иглой и поверхностью образца...

Расширение функциональных возможностей зондов...

Атомно силовой микроскоп (рисунок 1) — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения.

Методы модификации зондов для атомно-силовой микроскопии углеродными нанотрубками. Исследование типов поверхности при помощи атомно-силового микроскопа.

Перспективы использования модифицированного крахмала для...

В статье представлен анализ гидрофобизирующих форм модифицированного крахмала, используемого в производстве бумажной упаковки. Рассмотрены способы модификации крахмала.

Физико-химические исследования структуры пигментной печатной...

Рис.2. Пленка закрепленной на целлюлозном волокне; частота, Х · 100 см-1. Использование ацетоноформальдегидной смолы в качестве сщивающего способствует созданию жесткой пространственной сетки, удерживающей в себе частицы пигмента и повышающей адгезионное...

Задать вопрос