Совершенствование методов и средств неразрушающего контроля структуры и свойств целлюлозно-бумажных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ямова Мария Михайловна

• Ямова Мария Михайловна
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Ямова Мария Михайловна

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Структура, неоднородность и анизотропия целлюлозно-бумажных материалов

1.1.1 Структура целлюлозно-бумажных материалов

1.1.2 Неоднородность структуры бумаги и её влияние на свойства

1.1.3 Анизотропия механических свойств целлюлозно-бумажных материалов

1.2 Неразрушающие методы оценки неоднородности и анизотропии бумажного волокна

1.3 Применение метода ИК-спектроскопии для оценки состава и свойств целлюлозно-бумажных материалов волокнистого происхождения

1.4 Влияние анизотропии структуры на свойства бумаги

1.4.1 Измерение степени ориентации волокна в структуре бумаги

1.4.2 Влияние анизотропии на механические свойства бумаги

1.4.3 Влияние анизотропии на оптические и барьерные свойства

1.5 Выводы по обзору литературы и постановка задач исследования

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика исследованных образцов

2.2 Измерение свойств растительных волокон в бумажной массе

2.2.1 Микроскопические исследования волокон

2.3 Изготовление лабораторных образцов бумаги

2.3.1 Подготовка бумажной массы

2.3.2 Изготовление стандартных лабораторных образцов бумаги

2.3.3 Изготовление анизотропных лабораторных образцов бумаги

2.3.4 Регулирование степени анизотропии структуры лабораторных образцов бумаги

2.4 Методы измерения характеристик структуры бумаги

2.4.1 Определение стандартных характеристик структуры бумаги

2.4.2 Определение жесткости при растяжении бумаги ультразвуковым методом

2.4.3 Количественная оценка неоднородности структуры бумаги

2.5 Определение прочностных и деформационных характеристик при растяжении

2.6 Исследование структуры целлюлозно-бумажных материалов методом НПВО ИК-спектроскопии

2.6.1 Методика проведения измерений характеристик структуры бумаги методом НПВО ИК- спектроскопии

2.6.2 Оптимизация методики измерения степени анизотропии бумаги методом НПВО ИК- спектроскопии

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Характеристика полей локальной анизотропии структуры и деформационных свойств бумаги

3.1.1 Оценка локальной вариации параметров структуры бумаги

3.1.2 Оценка локальной вариации характеристик деформативности и прочности бумаги

3.1.3 Корреляция параметров локальной вариации структуры и характеристик деформативности и прочности бумаги

3.2 Корреляция характеристик степени анизотропии бумаги, измеренных неразрушающими и разрушающими методами

3.2.1 Влияние степени анизотропии на свойства лабораторных образцов бумаги

3.2.2 Корреляция степени анизотропии свойств бумаги, измеренных разными методами

3.3 Применение ИК-НПВО-спектроскопии для оценки компонентного состава бумаги

3.3.1 Оценка компонентного состава белой бумаги с БХТММ в композиции с применением ИК-НПВО-спектроскопии

3.3.2 Оценка компонентного состава небеленой упаковочной бумаги с бамбуковой целлюлозой в композиции с применением ИК-НПВО-спектроскопии

4 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

135

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов и средств неразрушающего контроля структуры и свойств целлюлозно-бумажных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Целлюлозно-бумажные материалы занимают важное место в современной экономике, находя широкое применение в различных отраслях промышленности: от упаковки и полиграфии до строительства и медицины. Развитие технологий производства и расширение областей использования целлюлозно-бумажных материалов предъявляют все более высокие требования к их качеству и эксплуатационным характеристикам. Обеспечение стабильности и соответствия заданным параметрам струк-

и и и и 1 1

туры и свойств является ключевой задачей, решение которой невозможно без эффективных методов контроля. Традиционные методы контроля, как правило, являются разрушающими и не позволяют получить информацию о состоянии материала в режиме реального времени, а также оценить его неоднородность. В связи с этим, разработка и совершенствование методов и средств неразрушающего контроля структуры и свойств целлюлозно-бумажных материалов представляется актуальной научной и практической задачей, направленной на повышение эффективности производства, снижение издержек и обеспечение высокого качества конечной продукции.

Бумага - это анизотропный и неоднородный материал, состоящий из стохастически расположенных растительных волокон, соединённых межволоконными связями [72]. Эта неоднородность, обусловленная флокуляцией во время производства, приводит к вариациям в таких характеристиках, как масса, толщина, плотность и прочностные свойства на разных участках листа. Различия в размерах, форме и ориентации волокон, а также наличие флокул и промоин усиливают эту неоднородность. Преимущественная ориентация волокон в машинном направлении создаёт анизотропию.

Основные физико-механические свойства бумаги определяются прочностью внутри- и межмолекулярных связей в целлюлозных кристаллитах и межволоконных связях в бумажном листе [65]. Внешняя нагрузка приводит к концентрации напряжений в этих связях, зависящей от количества, площади контактов и ориентации волокон.

Химический состав бумаги, состоящей из целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина, можно эффективно исследовать с помощью ИК-спектроскопии. Этот метод позволяет отличать разные типы целлюлозы (травяная, хлопковая, древесная), определять содержание лигнина, экстрактивных веществ и целлюлозы в сырье и продуктах, а также

изучать деградацию исторических образцов бумаги. Стоит учитывать, что в состав различных бумаг входят различные химические добавки (гидрофобизирующие, связующие, удерживающие и т.д.), эти добавки могут влиять на ИК-спектры [24,86]. Например, гидрофобизирующие добавки могут содержать функциональные группы, которые поглощают ИК-излучение в определенных диапазонах, что может привести к появлению новых пиков в спектре. Связующие вещества могут изменять структуру и взаимодействие волокон, что также может влиять на ИК-спектры, изменяя интенсивность и положение пиков. Эту информацию стоит учитывать при обработке спектров.

Оптическая неоднородность бумаги, обусловленная специфическим расположением целлюлозных волокон, делает ИК-спектроскопию нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) подходящим методом исследования. Метод анализа ИК-НПВО является неразрушающим, нетребовательным к размерам и форме образца, позволяет проводить исследования в присутствии влаги. Спектры ИК-НПВО легко сравнимы со спектрами пропускания.

При изучении структуры полимерных материалов, метод НПВО дополняет спектроскопию пропускания при изучении образцов, обладающих дихроизмом, поскольку он позволяет определить коэффициенты поглощения для всех трех пространственных координат и дает информацию об ориентации молекул в поверхностном слое, независимо от их ориентации в глубоко лежащих слоях [34]. При исследовании процесса молекулярной ориентации в одноосно растянутой пленке полипропилена было обнаружено, что в пределах ошибки опыта ориентация молекул в поверхностном слое согласуется с ориентацией основной массы образца и что коэффициенты поглощения радиально симметричны по отношению к направлению растяжения пленки.

ИК-спектроскопия находит очень широкое применение для анализа состава растительных материалов. Использование ее модификации в НПВО-технологии расширяет ее возможности для исследования волокнистых целлюлозных материалов, однако для анализа структуры бумаги, как волокнистой системы, обладающей анизотропией и неоднородностью структуры, сведений в литературе приводится недостаточно.

Сопоставление данных спектроскопии с традиционными неразрушающими методами (оптическим и ультразвуковым) и установление количественных закономерностей между новыми и традиционными параметрами структуры открывает перспек-

тивы для разработки технологии экспресс-анализа структуры и прогнозирования физико-механических свойств целлюлозно-бумажных материалов.

Целью данной диссертационной работы является установление зависимостей между характеристиками, полученными методом ИК НПВО-спектроскопии и параметрами структуры целлюлозно-бумажных материалов из различных видов растительного сырья и предложить неразрушающий метод экспресс-контроля анизотропии структуры и физико-механических свойств целлюлозно-бумажных материалов.

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

1) разработать методику оценки параметров анизотропной структуры бумаги методом ИК-спектроскопии;

2) дать статистическую оценку локальной вариации параметров структуры и прочности на образцах промышленной бумаги с известной степенью анизотропии;

3) оценить корреляцию локальных параметров структуры и характеристик де-формативности и прочности бумаги, измеренных на локальных участках;

4) выполнить сравнение характеристик анизотропии структурных, деформационных и прочностных свойств бумаги, измеренных неразрушающими и разрушающими методами;

5) исследовать возможность применения ИК-НПВО-спектроскопии для оценки компонентного состава бумаги.

Научная новизна. Установлены величины параметров локальной анизотропии бумаги, измеренных методом ИК-НПВО-спектроскопии на образцах бумаги промышленного и лабораторного изготовления.

По результатам статистической оценки локальной вариации параметров структуры и прочности промышленной бумаги, обладающей неоднородностью просвета и анизотропией, установлены величины и пределы варьирования параметров локальной неоднородности и анизотропии, вызывающих вариацию деформационных и прочностных характеристик бумаги, измеренных на локальных участках.

Показано, что вариация механических характеристик увеличивается при переходе от упругой зоны деформирования к зоне разрушения и максимальна для параметров, интегрально описывающих деформационные и прочностные свойства, таких как работа разрушения.

Установлены корреляционные зависимости между параметрами структуры, измеренными неразрушающими и традиционными методами.

Практическая значимость. Усовершенствована и принята для практического использования методика оценки параметров анизотропной структуры бумаги методом ИК-спектроскопии и показана ее применимость для оценки степени и направления преимущественной ориентации волокон по результатам обработки ИК-спектров целлюлозосодержащих анизотропных листовых материалов.

Разработаны принципы использования методов неразрушающего контроля структуры и свойств листовых материалов на основе растительных волокон для характеристики степени анизотропии структурных, деформационных и прочностных свойств бумаги.

Предложена и апробирована технология применения ИК-НПВО-спектроскопии для оценки компонентного состава бумаги.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили положительную оценку на: II и IV Международной научно-технической конференции молодых ученых, специалистов в области целлюлозно-бумажной промышленности в г. Санкт-Петербург, 2020 и 2023 гг., IX и X Международной конференции «Физико-химия растительных полимеров» в г. Архангельск, 2021, 2023, 2025 г., XIX Международной научно-технической конференции в г. Вологда, 2021 г. VI и VIII Международной научно-технической конференции, посвященной памяти профессора В.И. Комарова «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов» в г. Архангельск, 2021 и 2025 гг., VII Всероссийской научно-технической конференции «Леса России: политика, промышленность, наука, образование» в г. Санкт-Петербург, 2022 г., XII Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ», г. Киров, 2022 г. IV Международной научно-технической конференции молодых учёных и специалистов ЦБП «Современная целлюлозно-бумажная промышленность. Актуальные задачи и перспективные решения» в г. Санкт-Петербург, 2022 г., I и II науч-но-практической-конференции «Экологические аспекты современных технологий в химико-лесном комплексе» г. Архангельск, 2022 и 2024 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных трудов, из них из них 2 статьи в журналах, входящих в международные базы данных Web of Science и

Scopus, и 1 статья в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации.

Соответствие диссертационной работы паспорту научной специальности. Результаты, выносимые на защиту, соответствует пунктам 2 «Полимерные материалы и изделия: пластмассы, волокна, каучуки, резины, пленки, покрытия, нетканые материалы, натуральные, искусственные и синтетические кожи, клеи, компаунды, композиты, бумага, картон, целлюлозные и прочие композиционные материалы» и п.6 «Разработка и совершенствование методов исследования и контроля структуры; испытание и определение физико-механических и эксплуатационных характеристик синтетических и природных полимерных материалов и изделий;» паспорта научной специальности 2.6.11 Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов.

Положения, выносимые на защиту:

1) Методика оценки параметров анизотропной структуры бумаги методом ИК-спектроскопии.

2) Результаты статистической оценки локальной вариации параметров структуры и прочности на образцах промышленной бумаги с известной степенью анизотропии.

3) Установленные корреляционные зависимости между параметрами структуры, измеренными неразрушающими и традиционными методами.

4) Технология применения ИК-НПВО-спектроскопии для количественной оценки компонентного состава бумаги при известном качественном.

1 АНАЛИТИЧЕСКИМ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Структура, неоднородность и анизотропия целлюлозно-бумажных материалов

Целлюлозно-бумажные материалы представляют собой сложные многокомпонентные системы, структура которых определяется природой исходного сырья, технологией переработки и условиями формования. Основой этих материалов является целлюлоза - природный полимер, который, благодаря своим уникальным свойствам, обеспечивает прочность и устойчивость целлюлозно-бумажных изделий. Одной из ключевых характеристик таких материалов является неоднородность их структуры, обусловленная особенностями организации волокон и наполнителей в листе. Данная неоднородность проявляется на различных уровнях - от молекулярного до макроскопического, что в свою очередь определяет механические, оптические и барьерные свойства бумаги и картона [100].

1.1.1 Структура целлюлозно-бумажных материалов

Целлюлоза, как основной компонент бумажных материалов, представляет собой линейный полисахарид, состоящий из повторяющихся звеньев Р-Б-глюкопиранозы, соединенных 1,4-гликозидными связями. Структурная формула целлюлозы показана на рисунке 1.1. Уникальная структура целлюлозных волокон, включающая чередование кристаллических и аморфных областей, предопределяет их механические свойства, гидрофильность и взаимодействие с другими компонентами бумаги [120]. Помимо целлюлозы, в состав целлюлозных волокон входят гемицеллю-лозы и лигнин, которые оказывают значительное влияние на свойства конечного материала. Например, наличие лигнина повышает жёсткость и гидрофобность, но снижает светостойкость и белизну [122].

Рисунок 1.1 - Структурная формула целлюлозы

Структурная организация бумаги определяется способом её формирования (Рисунок 1.2). Водный суспензионный метод приводит к случайному распределению волокон, что формирует анизотропные свойства материала, выраженные в различии прочностных характеристик вдоль и поперек направления формования листа [107]. В процессе прессования и сушки происходит дальнейшая ориентация волокон, что усиливает механическую анизотропию бумаги [111].

Рисунок 1.2 - Микрофотография образца бумажного листа с анизотропной структурой, полученная с помощью электронного микроскопа

Структуру можно воспринимать как связующее звено между технологическим процессом производства бумаги и её потребительскими свойствами. Поведение бумаги в процессе переработки и использования зависит от её физических характеристик, которые связаны со структурой, а структура, в свою очередь, формируется сложными многофакторными технологическими условиями производства.

Неоднородность структуры появляется в процессе производства целлюлозно-бумажных материалов, в особенности в процессе формования бумажного полотна. Важным аспектом является контроль за параметрами формования, такими как скорость подачи массы, давление и температура, которые влияют на распределение волокон и, соответственно, на физико-механические свойства готового продукта.

Для производства целлюлозно-бумажных материалов используются волокнистые полуфабрикаты преимущественно органического происхождения (древесные и недревесные). В основном структура бумаги состоит из древесных волокон, связанных вместе в единую сеть. На рисунке 1.3 показаны уровни оценки характеристик, определяющие механические свойства бумаги [81].

После формования начинается процесс удаления избыточной влаги, который осуществляется с помощью механических и термических методов. Это позволяет не только улучшить прочность полотна, но и задать его текстуру и плотность.

Рисунок 1.3 - Уровни оценки структуры бумаги [81]

Понятие структуры как определенной взаимосвязи и взаиморасположения составных частей, обуславливающих строение материала, в данном случае бумаги, включает такие характеристики, как объем, размеры, анизотропию, типы связи отдельных структурных элементов, а также влияние среды, из которой создается бумага, и ее внешний вид [10]. Таким образом, структуру бумаги можно рассматривать как своего рода связующее звено между технологией производства бумаги и ее потребительскими свойствами. Поведение бумаги при переработке и применении зависит от ее физических свойств, характер которых связан со структурой бумаги, а последняя в свою очередь обусловлена сложным и многофакторным технологическим режимом изготовления.

1.1.2 Неоднородность структуры бумаги и её влияние на свойства

Неоднородность бумаги проявляется на нескольких уровнях - от микро- до макроуровня. Основными факторами, определяющими неоднородность, являются варьирование состава волокон, наличие пустот, неоднородное распределение связующих веществ и наполнителей. Исследования показали, что степень неоднородности бумаги оказывает существенное влияние на её прочностные характеристики, особенно в условиях влажности и механических нагрузок [97].

Например, вариации в толщине и плотности бумаги могут вызывать локальные концентрации напряжений, что способствует образованию микротрещин и снижению общей механической прочности материала [87]. Влажностная неоднородность также играет важную роль: участки с различной способностью к водопоглощению ведут к неравномерному разбуханию волокон, что приводит к деформациям и короблению бумаги [126].

Во время удаления воды из водной целлюлозной суспензии на сетке бумагоделательной машины и увеличения концентрации, на определенном этапе происходит формирование коагуляционных контактов между волокнами, что ведет к образованию пространственной сетчатой структуры бумаги. Эта первичная коагуляционная структура обладает специфическими механическими свойствами и служит основой ее геометрического строения.

Формирование первичной коагуляционной структуры бумажного полотна, вероятно, предполагает наличие определённых геометрических изменений, связанных с перераспределением массы целлюлозных волокон и их ориентацией в листе бумаги. Полученная на этом этапе структура характеризуется слоистым распределением волокон по толщине листа, преимущественно параллельно его поверхности. В ходе последующего обезвоживания формируется промежуточный тип структуры, который можно охарактеризовать как коагуляционную структуру переплетения. Эта структура отличается более выраженными связями между элементами, пространственное расположение которых было задано на предыдущем этапе. Данное взаимодействие определяется силами Ван-дер-Ваальса и слабыми силами трения.

На этапе прессования и сушки структура переплетения преобразуется в прочную коагуляционно-адгезионную структуру срастания, где взаимодействие волокон уже определяется сформировавшимися водородными связями и другими силами адге-

зии и когезии. В процессе интенсивной сушки дополнительное упрочнение структуры бумаги обеспечивается действиями сил капиллярной контракции. По мере удаления влаги прочность бумаги непрерывно возрастает, начиная с определённого этапа структурирования, деформация бумаги уменьшается. Примеры различной структуры образцов целлюлозно-бумажной продукции показаны на рисунке 1.4.

в г

Рисунок 1.4 - Примеры различной структуры образцов целлюлозно-бумажной продукции: а - газетная бумага, б - топ-лайнер, в - крафт-лайнер, г - тест-лайнер

1.1.3 Анизотропия механических свойств целлюлозно-бумажных материалов

Анизотропия в бумажных материалах проявляется в различии механических свойств вдоль и поперек направления формования волокон. Основными факторами, влияющими на степень анизотропии, являются скорость осаждения волокон в водной суспензии, интенсивность механического прессования и термические условия сушки [109].

Одним из ключевых показателей анизотропии является соотношение прочности на разрыв вдоль и поперек направления формования. Экспериментальные исследования показали, что у высококачественных бумаг это соотношение может достигать 2:1 или выше, тогда как у менее ориентированных материалов оно приближается к 1,2:1 [93].

Кроме того, анизотропия влияет на жесткость бумаги. В направлении волокон жесткость бумаги выше, что объясняется лучшей ориентацией волокон и большим количеством межволоконных связей [106]. В поперечном направлении бумага демонстрирует более низкую жесткость, что делает её менее устойчивой к механическим деформациям при обработке и эксплуатации.

Анизотропия оказывает значительное влияние на технологические процессы переработки целлюлозно-бумажных материалов, включая печать, ламинирование и склеивание. В процессе печати бумага с выраженной анизотропией может демонстрировать неоднородное впитывание чернил, что приводит к вариациям в качестве изображения и снижению четкости линий [91].

При ламинировании и нанесении покрытий различие в усадке бумаги по направлениям может вызывать деформации, такие как коробление и волнистость, что снижает качество конечного продукта [126]. Для минимизации этих эффектов применяют технологические приёмы, такие как оптимизация направления формования, добавление специальных наполнителей и использование многослойных структур, которые позволяют компенсировать разницу в механических свойствах.

С точки зрения прочности, анизотропия играет решающую роль в поведении бумаги при разрыве и изгибе. Исследования, выполненные Paavilainen L. показали, что материалы с высокой степенью ориентации волокон обладают большей сопротивляемостью к разрывным нагрузкам вдоль направления формования, но более подвержены разрывам в поперечном направлении [109]. Этот фактор особенно важен при производстве упаковочных материалов, где требуется баланс между прочностью и гибкостью.

Для детального анализа структуры и анизотропии целлюлозно-бумажных материалов используются современные инструментальные методы. Одним из наиболее информативных методов является рентгеновская дифракция (ХЯС), позволяющая определить степень кристалличности целлюлозных волокон [112]. Также применяет-

ся сканирующая электронная микроскопия (SEM), обеспечивающая визуализацию микроструктуры бумаги и распределения волокон [117].

Дополнительно широко используются методы компьютерной томографии и спектрального анализа, позволяющие количественно оценить неоднородность структуры материала [89]. Инновационные подходы, такие как моделирование волоконных структур с помощью численных методов, также находят применение в исследовании и оптимизации свойств бумаги [118].

Формирование анизотропии бумаги во многом определяется технологическими параметрами производства, включая скорость формования, интенсивность прессования и режимы сушки. Исследования показали, что увеличение скорости формования приводит к большей ориентации волокон в направлении движения сетки, что усиливает механическую анизотропию материала [109]. При этом более интенсивное прессование способствует увеличению межволоконных контактов и повышению прочности бумаги вдоль направления формования [107].

Режимы сушки также играют ключевую роль в формировании структуры бумаги. Неравномерность усадки волокон во время сушки приводит к внутренним напряжениям, влияющим на механические свойства и анизотропию материала. Например, быстрая сушка способствует большей жесткости бумаги, но также усиливает её склонность к короблению [93].

Исследования количественной оценки неоднородности макроструктуры бумаги и картона проводятся с использованием автоматического анализатора формования PTA-Line Formation Tester. При обработке цифровых снимков в программном обеспечении анализатора используется метод амплитудно-частотного анализа Фурье. Оценка структуры бумаги и картона осуществляется на основе цифрового изображения определенного участка образца, полученного при прохождении поляризованного света через него с помощью встроенного стробоскопа, который служит источником светового потока. На рисунке 1.5 представлены фотографии различных видов бумаги и картона, полученные на анализаторе. На примерах можно четко рассмотреть неоднородность различных образцов.

а

I

г

*

' "ДОЖ

г«к ■wStffWl ve/A-* f A&TESH^^

hK щ

f \ - 5

•zT ^tf- ¿ыг? ' # -

К

A

ШШ

i.

If

f T*

71 •

¥B

% r,

Mjrj

*

с

Рисунок 1.5 - Примеры структуры бумаги и картона, полученных в проходящем

поляризованном свете на анализаторе формования PTI Formation Tester: а - газетная бумага, /ф=77, б - офсетная бумага, 1ф=109, в - картон топ-лайнер, /ф=255, г - картон крафт-лайнер, 1ф=345

В таблице 1.1 представлена сводная информация о ключевых характеристиках, определяющих физические и механические свойства целлюлозно-бумажных материалов. В таблице приведены значения таких параметров, как плотность, пористость, прочность на сжатие, водопоглощение и другие. Эти данные могут варьироваться в зависимости от типа целлюлозы, технологии производства и добавленных компонентов. Эти показатели важны для оценки качества и применения материалов в различных отраслях, так как они влияют на прочность, воздухопроницаемость и другие эксплуатационные характеристики.

в

г

Таблица 1.1 - Типичные значения параметров структуры целлюлозно-бумажных материалов_____

Образец Офсетная Газетная Топ-лайнер Крафт-лайнер

Толщина, мкм 83±0,7 70±0,7 165±2,7 216±1,9

Масса 1 м2 60,0±0,4 43,7±0,4 127,6±1,9 141±1,5

Плотность, г/см3 0,717±0,006 0,619±0,006 0,774±0,015 0,651±0,007

Индекс формования 109±5 77±3 244±7 345±24

Пористость, мл/мин 1054±83 282±70 371±68 329±48

Воздухонепроницаемость (Герлей), сек 11,5±0,8 44,7±11,1 33,5±6,6 37±5

TSIMD 12,0±0,1 8,1±0,1 14,5±0,35 13,2±0,33

TSICD 5,0±0,08 2,3±0,03 5,8±0,37 4,5±0,08

TSIмD/CD 2,38±0,04 3,56±0,06 2,55±0,11 2,88±0,07

TSOangle -0,72±1,4 2,27±2,2 -0,36±2,9 0,92±1,4

С целью улучшения эксплуатационных характеристик бумаги разработаны методы регулирования её структуры. Одним из таких подходов является использование химических добавок, таких как крахмал и латексные дисперсии, которые способствуют равномерному распределению связей между волокнами [97]. Также эффективным методом является введение коротковолокнистой целлюлозы, способствующей улучшению связности бумаги и снижению её неоднородности [120].

Другим направлением является оптимизация технологических параметров, таких, как контроль влажности на различных этапах производства. Регулирование влажностного режима позволяет минимизировать различия в усадке бумаги и снизить её анизотропию [91]. Кроме того, использование многослойных структур с различными типами волокон позволяет контролировать распределение механических характеристик по толщине материала [117].

Исследования в области структуры, неоднородности и анизотропии целлюлозно-бумажных материалов продолжают развиваться, открывая новые возможности для оптимизации свойств и разработки инновационных материалов, соответствующих требованиям устойчивого развития и циркулярной экономики.

1.2 Неразрушающие методы оценки неоднородности и анизотропии бумажного волокна

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ямова Мария Михайловна, 2026 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Абрамова В.В. Оценка равномерности формования макроструктуры офисной бумаги / В.В. Абрамова, А.В. Гурьев // Изв. Вузов. Лесн. журн. - 2017. № 4. - С. 172-186. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238^п0536-1036.2017.4.172.

2 Актуальные проблемы экономики и управления: сборник статей Одиннадцатой всероссийской научно-практической конференции с международным участием (г. Екатеринбург, 19-20 октября 2023 года) / отв. ред. д.э.н., доц. Л.А. Мочало-ва, к.э.н., доц. В.Н. Подкорытов; Урал. гос. горный ун-т. - Екатеринбург: Изд-во УГ-ГУ. - 2023. - 297 с.

3 Алешина Л.А., Мелех Н.В., Фофанов А.Д. Исследование структуры целлюлоз и лигнинов различного происхождения // Химия растительного сырья. - 2005. № 3. - С. 31-59.

4 Алимпиев Э.Л. Опыт использования оптических методов измерения ориентации волокна для контроля качества крафт-лайнера // В сб. «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов»: матер. III Междунар. науч.-техн. конф., посвя-щённой памяти профессора В.И. Комарова, Архангельск, 2015. - Сев. (Арктич.) фе-дер. ун-т им. М.В. Ломоносова. Архангельск: САФУ. - 2015. - С. 316-320.

5 Бабаханова Х.А. Применение методов инфракрасной спектроскопии в исследовании составов для проклейки бумаги / Х. А. Бабаханова, А. А. Садриддинов, М.М. Абдуназаров и др. // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2022. - Т. 22, № 6. - С. 1048-1054.

6 Базарнова Н.Г. Методы исследования древесины и ее производных: учебное пособие / Н.Г. Базарнова, Е.В. Карпова, И.Б. Катраков и др.; под ред. Н.Г. Ба-зарновой. - Барнаул: Изд-во Алт. гос. ун-та. - 2002. - 160 с.

7 Белоглазов В.И. Анизотропия деформативности и прочности тарного картона и методы его оценки / В.И. Белоглазов, А.В. Гурьев, В.И. Комаров. - Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та. - 2005. - 252 с.

8 Белопухов С.Л. Применение термического анализа для экспертной оценки разных видов бумаги / С.Л. Белопухов и др. // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2019. - № 12. - С. 263-268.

9 Беляев О.С. Использование неразрушающих методов контроля качества крафт-лайнера / О.С. Беляев, Я. В. Казаков // Изв. Вузов. Лесн. журн. - 2016. - № 3. -С. 157-170. (Изв. высш. учеб. заведений)

10 Вайсман Л.М. Структура бумаги и методы ее контроля / Л.М. Вайсман. -М.: Лесн. пром-сть. - 1973. — 152 с.

11 Варепо Л.Г. Исследование свойств бумаг методом ИК спектроскопии / Л.Г. Варепо // Фундаментальные исследования. - 2007. - № 12-3. - С. 463-464.

12 Галактионов Б.В. Объективная оценка просвета бумаги / Б.В. Галактионов, Е.И. Иванова, Ю.П. Сырников, И.А. Ферсман, Н.Н. Царев // Известия Санкт-Петербургской ЛТА. СПб. 1993. С.117 - 131. Galaktionov B.V. Objective assessment of paper lumen / B.V. Galaktionov, E.I. Ivanova, Yu.P. Syrnikov, I.A. Fersman, N.N. Tsarev // News of the St. Petersburg LTA. SPb. 1993. pp. 117 - 131.

13 Гисматулина Ю.А. Сравнение целлюлоз, выделенных из мискантуса, с хлопковой целлюлозой методом ИК-фурье спектроскопии / Ю.А. Гисматулина, В.В. Будаева // Ползуновский вестник. - 2014 - № 3. - С. 177-181.

14 Гляд В.М., Пономарев Д.А., Политова Н.К. Характеристика остаточного лигнина сульфатной целлюлозы // Химия растительного сырья. - 2010. - № 4. С. 5156.

15 ГОСТ 9571-89. Целлюлоза сульфатная беленая из хвойной древесины. Технические условия. Дата актуализации 01.07.2023. - 6 с.

16 ГОСТ 28172-89. Целлюлоза сульфатная беленая из смеси лиственных пород древесины. Технические условия. - Введ. 29.06.1989. - 6 с.

17 ГОСТ 14363.4-89 (ИСО 5264-3-79, ИСО 5269-2-80) Целлюлоза. Метод подготовки проб к физико-механическим испытаниям. - Введ. 01.01.1991. - 14 с.

18 ГОСТ Р ИСО 187-2012. Целлюлоза, бумага, картон. Стандартная атмосфера для кондиционирования и испытания. Метод контроля за атмосферой и условиями кондиционирования. - Введ. 01.01.2014. - 16 с.

19 ГОСТ 13199-88 Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон Метод определения массы продукции площадью 1 м2. - Введ. 01.01.1990. - 6 с.

20 ГОСТ 27015-86 Бумага и картон методы определения толщины, плотности и удельного объёма. Дата актуализации 01.01.2021. - 4с.

21 ГОСТ 13525.8-86 Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Метод определения сопротивления продавливанию (с Изменением N 1). - Введ. 01.01.1988. -6 с.

22 ГОСТ Р ИСО 9895-2013 Бумага и картон. Определение сопротивления сжатию. Метод испытания на коротком расстоянии между зажимами. - Введ. 01.01.2015. - 12 с.

23 Гурьев А.В. Практикум по технологии бумаги: Учебное пособие / А.В. Гурьев, Я.В. Казаков, В.И. Комаров, В.В. Хованский; под ред. проф. В.И. Комарова. — Архангельск: Изд-во АГТУ. - 2001. - 112 с.

24 Деркачева О.Ю. Анализ ИК-спектров отражения исторических бумаг // Фотография. Изображение. Документ. - 2013. - № 4 (4). - С. 23-31.

25 Деркачева О.Ю. Молекулярная спектроскопия как основа экспертной системы различных типов бумаги / О.Ю. Деркачева, Д.А. Сухов, Д.М. Хейфец // Фотография. Изображение. Документ. - 2011. - № 2 (2). - С. 66-71.

26 Деркачева О.Ю. Определение структуры волокон целлюлозы по инфракрасным спектрам отражения бумаги // Журнал прикладной спектроскопии. - 2014. -Т. 81, № 6. - С. 947-953

27 Динамический листоотливной аппарат: руководство по эксплуатации / перевод ООО «РТА - Санкт-Петербург». — [б. м.], 45 с.

28 Дулькин Д.А. Изменение надмолекулярной структуры волокнистых полуфабрикатов из древесины в процессе размола / Д.А. Дулькин, Л.А. Блинова, О.Н. Блинушова // Химия растительного сырья. - 2007. - № 1. - С. 75-83.

29 Дьякова Е.В., Комаров В.И. Технология механической массы: учеб. пособие; под ред. проф. В.И. Комарова. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2006. - 203 с.

30 Ерыхов Б.П. Неразрушающие методы исследования целлюлозно-бумажных и древесных материалов. - М.: Лесн. пром-сть. - 1977. - 248 с.

31 Жуков М.В. Контроль структуры различных видов бумаги методом атомно-силовой микроскопии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2014. - № 1 (89). - С. 44-49.

32 Зырянов М.А. Исследование процесса производства древесной муки из порубочных остатков / М.А. Зырянов, В.Ю. Швецов, И.Г. Миляева // Наука и бизнес: пути развития. - 2021. - № 3 (117). - С. 27-33.

33 Иванова С.Д. Голография и спектр-интерферометрия: учебник для СПО / С.Д. Иванова. - Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2021. - 117 с.

34 Инфракрасная спектроскопия полимеров. / Под ред. И. Деханта. - ГДР, 1972. — Пер. с нем., под ред. Э.Ф. Олейника. — М.: Химия. - 1976. — 472 с.

35 Казаков Я.В. Влияние анизотропии ориентации волокна на деформационные свойства бумаги / Я.В. Казаков, А.Н. Романова, Д.Г. Чухчин // В сб. «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов»: матер. III Междунар. науч.-техн. конф., Архангельск, 9-11 сентября 2015 г. - Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. Архангельск: САФУ. - 2015. - С. 298-303.

36 Казаков Я.В. Влияние неоднородности структуры на характеристики жесткости картонов-лайнеров / Я.В. Казаков, С.В. Зеленова, В.И. Комаров //Изв. Вузов. Лесн. журн. - 2007. - № 3. - С. 110-121.

37 Казаков Я.В. К вопросу о прогнозировании механических свойств крафт-лайнера по результатам неразрушающего контроля / Я.В. Казаков, О.С. Беляев, И.Б. Филиппов // Целлюлоза. Бумага. Картон. - 2016. - № 1. - С. 68-73.

38 Казаков Я.В. Практика использования характеристик деформативности для оценки качества бумаги и картона // В сб. «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов»: матер. I Междунар. науч.-техн. конф., Архангельск, 2011. -Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. Архангельск: САФУ. - 2011. - С. 88-94

39 Казаков Я.В. Характеристики деформативности как основополагающий критерий в оценке качества целлюлозно-бумажных материалов: дис. ... д-ра техн. наук / Я.В. Казаков; Северный (Арктический) федер. ун-т им. М. В. Ломоносова. -Архангельск: САФУ. - 2015. — 534 с.

40 Карклинь В.Б. ИК-спектроскопия древесины и её основных компонентов / В.Б. Карклинь, А.П. Трейманис, В.С. Громов. - Химия древесины. - 1975. - № 2. -С. 45-52.

41 Карклинь В.Б. ИК-спектроскопия древесины и её основных компонентов. VII. Определение по ИК-спектрам содержания лигнина в препаратах березовой древесины, разрушенной грибом Fomitopsis pinícola / В.Б. Карклинь, З.Н. Крейцберг, М.Я. Екабсоне. - Химия древесины. - 1975. - № 2. - С. 53-57.

42 Карклинь В.Б. ИК-спектроскопия древесины и её основных компонентов / В.Б. Карклинь, М.К. Якобсон, И.А. Столдере. - Химия древесины. - 1975. - № 3. -С.100-107.

43 Карклинь В.Б. ИК-спектроскопия древесины и её основных компонентов / В.Б. Карклинь, Е.Э. Охерина. - Химия древесины. - 1975. - № 4. - С. 49-58.

44 Карклинь В.Б. ИК-спектроскопия древесины и её основных компонентов / В.Б. Карклинь, Я.А. Эйдус, З.Н. Крейцберг. - Химия древесины. - 1977. - № 4. - С. 86-90.

45 Карклинь В.Б. ИК-спектроскопия древесины и ее основных компонентов. V. Количественное сравнение ИК-спектров древесины на основе внешнего стандарта - гексаферрицианида калия / В.Б. Карклинь. - Химия древесины. - 1975. - № 1. - С. 56-62.

46 Комаров В.И. Анализ механического поведения целлюлозно-бумажных материалов при приложении растягивающей нагрузки / В.И. Комаров, Я.В. Казаков. -Лесной вестник МГУЛ. - 2000. - № 3 (12). - С. 52-62.

47 Комаров В.И. Влияние геометрического фактора на механическое поведение образцов флютинга при растяжении / В.И. Комаров, М.Ю. Кузнецова, Я.В. Казаков. - В сб. «Проблемы химической переработки древесного сырья». - С.Пб.: Изд-во ЛТА. - 2000. - С. 124-130.

48 Комаров В.И. Деформация и разрушение волокнистых целлюлозно-бумажных материалов. - Архангельск: Изд-во АГТУ. - 2002. - 440 с.

49 Кондратьев В.А. Компьютерное моделирование потоков волокон в бумагоделательной машине / В.А. Кондратьев, И.П. Смирнов. - Изв. вузов. Лесн. журн. -2018. - № 5. - С. 49-58.

50 Короткая Е.В. Изучение свойств коллодиевых пленок / Е.В. Короткая, А.М. Осинцев. // Техника и технология пищевых производств. - 2010. - № 1 (16). - С. 51-54.

51 Кострюков С.Г., Матьякубов Х.Б., Мастерова Ю.Ю., Козлов А.Ш., Прянич-никова М.К., Пыненков А.А., Хлучина Н.А. Определение лигнина, целлюлозы и ге-мицеллюлозы в растительных материалах с помощью ИК-Фурье спектроскопии // Журнал аналитической химии. - 2023. - Т. 78. № 6. - С. 496-505.

52 Котоменкова О.Г. Использование инфракрасной спектроскопии для оценки качества и безопасности текстильных материалов / О.Г. Котоменкова. -Швейная промышленность. - 2015. - № 4. - С. 17-20.

53 Линдблад Г. Настройка БДМ для оптимизации прочностных свойств картона для плоских слоев гофрированного картона и бумаги для гофрирования с помощью анализа на TSO-тестере // Г. Линдблад, Ю.С. Юха. - В сб. «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов»: матер. I Междунар. науч.-техн. конф. -Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова. - 2011. - С. 78-87.

54 Лысаченкова М.М. Оценка локальной неоднородности структуры образца бумаги неразрушающими методами / М.М. Лысаченкова, Я.В. Казаков, Д.Г. Чухчин // В сб. «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов»: матер. VI Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. памяти профессора В. И. Комарова - Архангельск: САФУ. - 2021. - С. 79-84.

55 Малютина, Д.И. Химико-механическая технология обработки и переработки целлюлозы, бумаги и картона: учебно-методическое пособие / Д.И. Малютина, Е.Г. Смирнова. - СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД. - 2023. — 118 с.

56 Медведев В.С., Брагин Д.Ю., Козачухненко И.Н. Неразрушающий метод контроля размеров и погрешности формы деталей с глубокими отверстиями // В сб. «International Innovation Research»: матер. XV Международной научно-практической конференции. - Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение». - 2018. - С. 53-57.

57 Микроскоп Carl Zeiss Axio Imager M2.m. Инструкция по эксплуатации. -2007. - 48 с.

58 Митропольский А.К. Элементы математической статистики. - Л.: изд-во ЛТА. - 1969. - 273 с.

59 Новожилов Е.В., Синельников И.Г., Аксенов А.С., Чухчин Д.Г., Тышкунова И.В., Рожкова А.М., Осипов Д.О., Зоров И.Н., Синицын А.П. Биокаталитическая конверсия сульфатной целлюлозы с применением комплекса целлюлаз Penicillium verruculosum // Катализ в промышленности. - 2016. - Т. 15. - № 5. - С. 78-83.

60 Нугманов О.К. Структурный анализ травяной целлюлозы / О.К. Нугма-нов, Н.П. Григорьева, Н.А. Лебедев // Химия растительного сырья. - 2013. - № 1. - С. 29-37.

61 Окулова Е.О. Оценка соотношения волокон осины и березы в целлюлозных полуфабрикатах методом ИК-Фурье-спектроскопии / Е.О. Окулова, А.В. Гурьев, М.А. Холмова. - Системы. Методы. Технологии. - 2021. - № 3 (51). - С. 122-128.

62 Осовская И.И. Влияние влажности на бумагообразующие свойства целлюлоз различной надмолекулярной организации в процессе формования бумаги / И.И. Осовская, В.С. Антонова, А.Ю. Добош. - StudNet. - 2020. - Т. 3. - № 7. - С. 179185.

63 Петров Д.В. Перспективы применения наноцеллюлозы в бумажной промышленности / Д.В. Петров, С.Н. Иванов. - Целлюлоза и бумага. - 2020. - № 3. - С. 12-20.

64 Пожидаев В.М. Идентификация породы археологической древесины методом ИК-спектроскопии / В.М. Пожидаев, Я.Э. Сергеева, С.Н. Малахов, Е.Б. Яцишина // Журнал аналитической химии. - 2021. - Т. 76. - № 5. - С. 408-412.

65 Поташева А.Н. Влияние анизотропии структуры на неоднородность деформирования целлюлозно-бумажных материалов : автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.21.03 / Поташева Анастасия Николаевна; [Место защиты: Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова]. — Архангельск. - 2020. - 204 с.

66 Практикум по технологии бумаги: Часть 1. Анализ полуфабрикатов, химикатов и бумажной массы: Учебное пособие / Е.В. Дернова, В.В. Гораздова, А.В. Гурьев, Д.А. Дулькин, А.И. Дернов, Е.О. Окулова. Архангельск: САФУ. - 2022. - 88 с.

67 Романова, А.Н. Измерение степени ориентации волокна в анизотропной структуре бумаги / А.Н. Романова, Я.В. Казаков // Актуальные проблемы метрологического обеспечения научно-практической деятельности: материалы Всерос. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов (21-23 ноября 2016 г.) / Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М. В. Ломоносова. - Архангельск: САФУ. - 2016. - С. 219227.

68 Свид. № 2001610526 Российская Федерация. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ: Программное обеспечение лабораторного испытательного комплекса для оценки деформативности и прочности целлюлозно-бумажных материалов (KOMPLEX) / Я. В. Казаков, В. И. Комаров; заявитель и пра-

вообладатель ГОУ ВПО АГТУ (Яи). - № 2001610250; заявл. 11.03.2001; опубл. 10.05.2001. - Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

69 Свид. № 2011610731 Российская Федерация. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ: Программа для автоматизированного определения фракционного состава бумажной массы по длине волокна (Анализатор волокна) / Я. В. Казаков, Д. Г. Чухчин, И. С. Майоров; заявитель и правообладатель ФГАОУ ВПО САФУ (Яи). - № 2010617124; заявл. 15.11.2010; опубл. 11.01.2011. -Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

70 Свид. № 2012612685 Российская Федерация. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ: Программа для количественной оценки неоднородности структуры бумаги на просвет (Анализатор формования) / Я. В. Казаков, В. В. Абрамова; заявитель и правообладатель ФГАОУ ВПО САФУ (Яи). - № 2012610587; заявл. 02.02.2012; опубл. 15.03.2012. - Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

71 Слободскова А.А. ИК-спектроскопия как метод исследования пищевых продуктов / А.А. Слободскова, Н.М. Латышенок, И.М. Бырылов // Качество в производственных и социально-экономических системах. Сборник научных статей 10-й Международной научно-технической конференции. - Курск. - 2022. - С. 112-119.

72 Смолин А.С., Аксельрод Г.З. Технология формования бумаги и картона. М.: Лесн. пром-сть. - 1984. - 120 с.

73 Структура и физико-химические свойства целлюлоз и нанокомпозитов на их основе : Матер. Второй Всерос. научно-практич. Интернет-конфер. с междунар. участием (6-7 октября, 2016, Карелия, Россия). Красноярск: Научно-инновационный центр. - 2016. - 164 с. DOI: 10.12731/пкга8.ги/8РШ.2016.164.

74 Сташкявичус Ю.-А.Ю. Анизотропия прочности бумаги и методы ее оценки: дисс. ... д-ра. техн. наук. 05.21.03/ Юозапас-Аудвидас Юозович Сташкявичус. Л.: 1984. - 339 с.

75 Судаков, А.Д. Сравнительный анализ методов неразрушающего контроля / А.Д. Судаков, В.В. Неверов // XIV королевские чтения. - 2017. - С. 537-538.

76 Сухов, Д. А. Модель строения физической структуры целлюлозы и ее применения при рассмотрении процессов размола / Д. А. Сухов // I Международная научно-техническая конференция «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов», Архангельск, 13-17 сентября 2011 г. - Архангельск. - 2011. - С. 168-171.

77 Сухов, Д.А. Перспективы инфракрасной Фурье-спектроскопии как не-разрушающего метода анализа предметов искусства и культуры, сделанных с использованием древесины, растительных волокон, целлюлозы / Д.А. Сухов, О.Ю. Деркаче-ва, Д.М. Хейфец, Э.И. Евстигнеев, С.А. Казанский // Теория и практика сохранения памятников культуры: Сб. науч. трудов. - СПб. - 1995. - Вып. 17. - С. 105-110.

78 Тарасевич, Б.Н. Основы ИК спектроскопии с преобразованием Фурье. Подготовка проб в ИК спектроскопии. Пособие к спецпрактикуму по физико-химическим методам для студентов-дипломников кафедры органической химии / Б. Н. Тарасевич. - М. - 2012. - 22 с.

79 Тарасова, Е.А. Применение лазерной интерферометрии для анализа микроструктуры бумаги / Е.А. Тарасова, А.В. Колесников // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - 2019. - № 6. - С. 49-56.

80 Тышкунова И.В. Биокаталитическая конверсия сульфатной целлюлозы с использованием комплекса карбогидраз Pénicillium verruculosum: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.03. Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова. - 2018. - 160 с.

81 Фляте Д.М. Свойства бумаги. - М.: Лесн. пром-сть. - 1986. - 680 с.

82 Хоанг Минь Кхоа. Сравнительная характеристика бумагообразующих свойств целлюлозы из бамбука Bambusa Blumeana и древесины лиственных пород Вьетнама: дис. ... канд. техн. наук: 4.3.4. Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова. - 2023. - 176 с.

83 Чухчин, Д.Г. Применение ИК-спектроскопии для изучения напряженного состояния целлюлозных материалов / Д.Г. Чухчин, Л.В. Майер, Я.В. Казаков, А.В. Ладесов // В сб. «Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов»: матер. IV Междунар. науч.-техн. конф., Архангельск, 14-16 сентября 2017. - Сев. (Арктич.) фе-дер. ун-т им. М. В. Ломоносова. Архангельск: САФУ. - 2017. - С. 86-91.

84 Чухчин, Д.Г. Свид. № 2018661852. Российская Федерация. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа для корреляционного анализа серий ИК-спектров / Д.Г. Чухчин; заявитель и правообладатель ФГАОУ ВПО САФУ (RU). - № 2018616255; заявл. 19.06.2018; опубл. 20.08.2018, Реестр программ для ЭВМ. - 1 с.

85 Шипина, О.Т. ИК-спектроскопческие исследования целлюлозы из травянистых растений / О.Т. Шипина, М.Р. Гараева, А.А. Александров // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - № 6. - С. 148-152.

86 Acquah G.E., Via B.K., Fasina O.O., Eckhardt L.G. Rapid Quantitative Analysis of Forest Biomass Using Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Partial Least Squares Regression. Journal of Analytical Methods in Chemistry 2016. - 2016. - P. 1-10. DOI: 10.1155/2016/1839598

87 Alava M. The physics of paper / M. Alava, K. Niskanen. - Reports on Progress in Physics. - 2006. - Vol. 69, No. 3. - P. 669-723.

88 Al-Hassani, M. Machine Learning for Defect Classification in Paper Products / M. Al-Hassani [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2021. - Т. 1099, № 1, ст. 012028. DOI: 10.1088/1757-899X/1099/1/012028.

89 Bardet, M. NMR and X-ray imaging studies of paper structures / M. Bardet, M. F. Foray, J. L. Gon?alves [et al.] // Cellulose. - 2015. - Vol. 22, № 1. - P. 541-556.

90 Borodulina S. Stress-strain behavior of paper materials: Numerical and experimental analysis / S. Borodulina, A. Kulachenko, J. Tryding // International Journal of Solids and Structures. - 2012. - Т. 49, № 17. - С. 2187-2198.

91 Brecht W. Influence of fiber orientation on printability of paper / W. Brecht, W. Erfurt // Das Papier. - 1995. - Т. 49, № 1. - С. 35-41.

92 Calvini, P. FTIR - Deconvolution Spectra of Paper Documents / P. Calvini, A. Gorassini // Restaurator. - 2002. - P. 48-66.

93 Dodson, C. T. J. The anisotropic permeability of paper. - Journal of Pulp and Paper Science. - 1996. - Vol. 22, No. 7. - P. 250-255.

94 Downes, G. M. Measurement of cellulose content, Kraft pulp yield and basic density in eucalypt woodmeal using multisite and multispecies near infra-red spectroscopic calibrations. - Southern Forests. - 2011. - Vol. 73, No. 3&4. - P. 181-186.

95 Erfurt W. Influence of fiber orientation on printability of paper / W. Brecht, W. Erfurt // Das Papier. - 1995. - Т. 49, № 1. - С. 35-41.

96 Eymin, G. 2D F-sensor: a new tool for the online sheet formation characterization / G. Eymin, P. Tourtollet, D. Rech // 34th Pulp and Paper Annual Congress: ABTCP 2001, Sao Paulo, Brazil, 22-25 Oct. 2001. - Sao Paulo, Brazil: Associacao Brasileira de Cellulose e Papel. - 2001. - CD-Rom, P. 7

97 Gurnagul N. The effect of fiber properties on the strength of paper / N. Gurnagul, D. H. Page, L. Paavilainen. - Journal of Pulp and Paper Science. - 2001. - Vol. 27, No. 4. - P. 110-116.

98 Hirn, U. Evaluating an improved method to determine layered fibre orientation by sheet splitting. - Proc. of the 61st Annual APPITA Conference & Paper Physics Conference. - 2007. - Vol. 2. - P. 71-80.

99 Huang, A. Distinction of three wood species by fourier transform infrared spectroscopy and two-dimensional correlation IR spectroscopy / A. Huang, Q. Zhou, J. Liu, B. Fei, S. Sun // Journal of Molecular Structure. - 2008. - Vol. 883-884, № 1-3. - P. 160166.

100 Hubbe M. A. Cellulosic materials: Structure, chemical composition, and applications / M. A. Hubbe, C. Bowden, E. Ferrer, et al. - BioResources. - 2021. - Vol. 16, No. 3. - P. 4567-4600.

101 Hubbe, M. A. Fillers for papermaking: A review of their properties, impact, and use / M. A. Hubbe, R. A. Gill // BioResources. - 2016. - Vol. 11, № 1. - P. 2886-2963.

102 Kazakov, Ya. Interrelation of formation heterogeneity and stretch deformation heterogeneity of laboratory paper samples. - In: 17th International Symposium in the Field of Pulp, Paper, Packaging and Graphics. Proceedings. Zlatibor. - 2011. - P. 69-73.

103 Lindblad, G. The ultrasonic measuring technology on paper and board. - G. Lindblad, T. Fürst. Lorentzen & Wettre, Elanders Tofters AB. - 2001. - 100 p.

104 Lloyd, M.D. Use of fibre orientation analysis to investigate sheet structural problems during forming/ M.D. Lloyd, I.R. Chalmers // Appita J., - 2001. - Vol. 54, N1. -P. 15-21.

105 Lyne, M. B. The shrinkage and strength of paper / M. B. Lyne, W. Gallay // Tappi Journal. - 1954. - Vol. 37, № 12. - P. 698-704.

106 Mäkelä, P. The influence of fiber orientation and drying restraints on paper-board properties. - P. Mäkelä, S. Östlund, C. Fellers. Nordic Pulp & Paper Research Journal. - 2010. - Vol. 25, No. 3. - P. 269-278.

107 Niskanen, K. Paper Physics / K. Niskanen // Papermaking Science and Technology, Book 16. Finnish Paper Engineers Association and TAPPI, Helsinki, Finland. -1998. - Chapter 5. - P. 138-191.

108 Norman, B. Anisotropy of paper / B. Norman, C. Soremark // Svensk Papper-stidning. - 1972. - Vol. 75, № 15. - P. 507-514.

109 Paavilainen, L. Conformability, flexibility and collapsibility of sulphate pulp fibers // Paperi ja Puu. - 1992. - Т. 74, № 6. - С. 439-450.

110 Page, D. H. A theory for the tensile strength of paper / D. H. Page // Tappi Journal. - 1969. - Vol. 52, № 4. - P. 674-681.

111 Page, D. H. The behavior of fiber-fiber bonds in papermaking. - Tappi Journal. - 1980. - Vol. 63, No. 9. - P. 113-116.

112 Park, S. Cellulose crystallinity index: Measurement techniques and their impact on interpreting cellulose performance / S. Park, J. O. Baker, M. E. Himmel [et al.] // Biotechnology for Biofuels. - 2010. - Vol. 3, № 1. - P. 1-10.

113 Poke F.S. Predicting Extractives, Lignin, and Cellulose Contents Using Near Infrared Spectroscopy on Solid Wood in Eucalyptus globulus / F.S. Poke, C.A. Raymond. -Journal of Wood Chemistry and Technology. - 2006. - Vol. 26. - P. 187-199.

114 Polovka, M. The application of FTIR spectroscopy on characterization of paper samples, modified by Bookkeeper process / M. Polovka, J. Polovkova, K. Vizarova, S. Kirschnerova, L. Bielikova, M. Vrska // Vibrational Spectroscopy. - 2006. - Vol. 41. - P. 112-117.

115 Raspolli Galletti A.M., D'Alessio A., Licursi D., Antonetti C., Valentini G., Galia A., Di Nasso N.N. Midinfrared FT-IR as a tool for monitoring herbaceous biomass composition and its conversion to furfural // Journal of Spectroscopy 2015. - 2015. - Article 719042. DOI: 10.1155/2015/719042

116 Rech D., Potasheva A.N., Kazakov Ya.V. Regulating the Deformation Properties of Paper by Varying the Degree of Its Anisotropy. // Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Jour-nal]. - 2021. - № 5. - P. 174-184. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-174-184.

117 Retulainen, E. Fiber and paper structure characterization using SEM. - E. Retulainen, N. Salminen, T. Vuorinen. Nordic Pulp & Paper Research Journal. - 2013. -Vol. 28, No. 4. - P. 592-600.

118 Sehaqui, H. Fast preparation procedure for large, flat cellulose and cellulose/inorganic nanopaper structures. - H. Sehaqui, A. Liu, Q. Zhou, L. Berglund. Biom-acromolecules. - 2011. - Vol. 12, No. 10. - P. 3638-3644.

119 Seth, R. S. The effect of fiber length and coarseness on the strength of paper / R. S. Seth // Tappi Journal. - 1995. - Vol. 78, № 3. - P. 99-103.

120 Seth, R. S. The strength and stiffness of paper // Journal of Pulp and Paper Science. - 2020. - Vol. 46, No. 2. - P. 89-102.

121 Shen W. Measuring and controlling model of pulp kappa number with spectroscopy during batch sulfite pulping process / W. Shen, X. Chen. - Ind. Eng. Chem. Res. -2009. - Vol. 48. - P. 8980-8984.

122 Sjostrom E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. - 2-е изд. -San Diego: Academic Press. - 1993. - 293 с.

123 Skoglund, A. On-line spectroscopic measurements of wood chips before a continuous digester / A. Skoglund, W. Kessler, R. W. Kessler, A. Brundin, C.-F. Mandenius // Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. - 2004. - Vol. 70. - P. 129-135.

124 Sonka, M. Image processing, analysis and machine vision / M. Sonka, V. Hlavac, R. Boyle. - Boston: PWS Publishing. - 1998. - 38 p. ISBN 0-534-95393-X.

125 Uesaka, T. An experimental and theoretical investigation of fiber orientation in paper / T. Uesaka, D. Qi // Journal of Pulp and Paper Science. - 1994. - Vol. 20, № 6. -P.J147-J154.

126 Uesaka, T. Moisture-induced dimensional stability of paper and paperboard // Tappi Journal. - 1994. - Т. 77, № 3. - С. 130-135.

127 Uesaka, T. Fiber orientation and its effects on paper properties / T. Uesaka // Nordic Pulp & Paper Research Journal. - 1984. - Vol. 1, № 1. - P. 28-36.

128 Wahlstrom, T. The influence of drying strategies on paper properties / T. Wahlstrom // Journal of Pulp and Paper Science. - 1999. - Vol. 25, № 5. - P. 176-181.

129 Wenhao Shen, Xiaoquan Chen. Measuring and Controlling Model of Pulp Kappa Number with Spectroscopy during Batch Sulfite Pulping Process // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2009. - V. 48. - P. 8980-8984. DOI: 10.1021/ie900421r

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблицы деформационных и прочностных характеристик

Таблица П1- Деформационные и прочностные характеристики

Результаты испытания

Номер точки 9 10 11 12 13 14 15 16

Толщина образца, мкм 5 62 58 61 60 63 55 61 58

Разрушающая нагрузка, Н Р? 103,2 71,3 88,6 64,5 72,3 78,0 74,9 79,9

Удлинение до макс.нагрузки, мм Д1 0,571 0,490 0,502 0,623 0,374 0,421 0,532 0,510

Максимальное напряжение, МПа о? 111,0 81,9 96,8 71,6 76,5 94,6 81,9 91,9

Деформация при макс.нагрузке, % 8? 5,70 4,85 5,02 6,20 3,67 4,20 5,25 5,05

Удельное сопротивление разрыву, кН/м руд 6,88 4,75 5,91 4,30 4,82 5,20 5,00 5,33

Индекс прочности при растяжении, кН м/кг Л 115 79 99 72 80 87 83 89

Работа разрушения, мДж Ар 40,8 22,3 26,8 28,1 18,6 17,4 24,6 22,7

ТЕА, Дж/м2 ТЕА 272 149 179 188 124 116 164 151

Индекс ТЕА, Дж/кг <1теа 4530 2475 2982 3126 2066 1938 2730 2522

Модуль упругости, МПа Е 3669 3541 3655 3566 3377 3713 3309 2943

Жесткость при растяжении, кН/м & 228 205 223 214 213 204 202 171

Нагрузка при макс. жесткости, Н Ft 33,9 36,2 9,1 25,6 23,1 34,3 28,3 27,9

Напряжение при макс. жесткости, МПа Ot 36,5 41,6 9,9 28,5 24,4 41,6 30,9 32,1

Удлинение при макс. жесткости, мм м 0,067 0,150 0,067 0,117 0,032 0,167 0,140 0,137

Деформация при макс.жесткости,% 8t 0,67 1,50 0,67 1,17 0,32 1,67 1,41 1,37

Работа до макс. жесткости, мДж At 1,32 2,18 0,19 0,71 0,31 1,97 1,69 1,66

Модуль упругости в области предразру-шения, МПа Е2 578 175 757 236 983 1135 345 1053

Нагрузка упругости, Н 44,0 41,1 43,7 35,2 33,4 44,2 32,9 35,5

Предел упругости, МПа 01 47,3 47,2 47,8 39,1 35,4 53,6 36,0 40,8

Упругое удлинение, мм й!г 0,101 0,167 0,167 0,150 0,067 0,202 0,157 0,171

Предел упругой деформации, % 81 1,02 1,67 1,67 1,50 0,67 2,02 1,57 1,70

Работа упругости, мДж А1 2,614 2,833 2,829 1,725 1,295 3,342 2,207 2,707

Продолжение таблицы П1

Номер точки 17 18 19 20 21 22 23 24

Толщина образца, мкм 5 60 58 58 59 58 59 63 59

Разрушающая нагрузка, Н Fp 110,1 82,3 94,9 64,1 94,6 77,6 91,8 84,3

Удлинение до макс.нагрузки, мм Д1 0,671 0,432 0,472 0,415 0,440 0,482 0,452 0,491

Максимальное напряжение, МПа Ор 122,3 94,5 109,2 72,4 108,8 87,7 97,1 95,2

Деформация при макс.нагрузке, % 8р 6,71 4,32 4,72 4,15 4,42 4,80 4,52 4,91

Удельное сопротивление разрыву, кН/м ^д 7,34 5,48 6,33 4,27 6,31 5,17 6,12 5,62

Индекс прочности при растяжении, кН м/кг Jp 122 91 105 71 105 86 102 93

Работа разрушения, мДж Ap 51,8 24,7 23,9 15,5 22,4 23,2 20,8 24,6

ТЕА, Дж/м2 ТЕА 345 164 159 103 149 154 138 164

Индекс ТЕА, Дж/кг JтЕА 5757 2739 2650 1722 2491 2580 2309 2737

Модуль упругости, МПа El 4043 4180 3961 3721 4310 3474 4178 3757

Жесткость при растяжении, кН/м 242 242 229 219 250 205 263 221

Нагрузка при макс. жесткости, Н Ft 28,1 19,9 34,9 24,1 38,2 35,1 11,8 41,6

Напряжение при макс. жесткости, МПа 31,2 22,8 40,1 27,2 43,9 39,7 12,4 47,1

Удлинение при макс. жесткости, мм м 0,035 0,032 0,155 0,132 0,157 0,145 0,117 0,172

Деформация при макс.жесткости,% 6t 0,35 0,32 1,55 1,32 1,57 1,45 1,17 1,72

Работа до макс. жесткости, мДж At 0,45 0,28 2,09 1,33 2,45 2,08 0,28 2,89

Модуль упругости в области предразру-шения, МПа E2 335 554 1726 440 1662 436 1018 809

Нагрузка упругости, Н Fl 38,6 37,3 40,1 33,1 44,0 39,7 25,1 46,5

Предел упругости, МПа О1 42,9 42,9 46,1 37,4 50,6 44,9 26,6 52,6

Упругое удлинение, мм АЬ 0,067 0,082 0,172 0,165 0,172 0,162 0,152 0,187

Предел упругой деформации, % 81 0,67 0,82 1,72 1,65 1,72 1,62 1,52 1,87

Работа упругости, мДж Al 1,525 1,718 2,724 2,282 3,064 2,716 0,927 3,546

Номер точки 25 26 27 28 29 30 31 32

Толщина образца, мкм 5 61 61 58 59 63 60 64 61

Разрушающая нагрузка, Н Fp 85,3 63,4 63,1 78,3 50,7 77,9 67,8 77,2

Удлинение до макс.нагрузки, мм Д1 0,405 0,402 0,375 0,437 0,337 0,625 0,351 0,487

Максимальное напряжение, МПа Op 93,2 69,3 72,5 88,5 53,7 86,6 70,6 84,4

Деформация при макс.нагрузке, % £p 4,05 4,02 3,75 4,37 3,37 6,25 3,51 4,87

Удельное сопротивление разрыву, кН/м Руд 5,69 4,23 4,21 5,22 3,38 5,20 4,52 5,15

Индекс прочности при растяжении, кН м/кг Jp 94 70 70 87 56 86 75 85

Работа разрушения, мДж Ap 17,7 14,5 12,9 18,8 10,0 29,0 13,9 21,5

ТЕА, Дж/м2 TEA 117 96 86 125 66 193 92 143

Индекс ТЕА, Дж/кг Jtea 1965 1612 1436 2086 1114 3219 1539 2391

Модуль упругости, МПа Ei 3314 2903 3688 3951 2721 2557 3105 3553

Жесткость при растяжении, кН/м St 202 177 213 233 171 153 198 216

Нагрузка при макс. жесткости, Н Ft 12,9 30,0 21,2 26,7 27,2 24,5 34,3 25,8

Напряжение при макс. жесткости, МПа Ot 14,1 32,8 24,4 30,2 28,7 27,2 35,8 28,2

Удлинение при макс. жесткости, мм Alt 0,087 0,150 0,122 0,135 0,135 0,140 0,132 0,135

Деформация при макс.жесткости,% 8t 0,87 1,51 1,22 1,35 1,35 1,41 1,32 1,35

Работа до макс. жесткости, мДж At 0,36 1,79 0,97 1,44 1,42 1,33 2,09 1,47

Модуль упругости в области предразру-шения, МПа E2 1442 714 997 1066 436 660 1054 727

Нагрузка упругости, Н Fi 42,9 34,1 31,7 32,1 30,9 34,8 38,7 35,9

Предел упругости, МПа O1 46,8 37,2 36,4 36,3 32,7 38,7 40,3 39,2

Упругое удлинение, мм Ali 0,187 0,167 0,157 0,152 0,152 0,19 0,147 0,167

Предел упругой деформации, % 81 1,87 1,67 1,57 1,52 1,52 1,91 1,47 1,67

Работа упругости, мДж Ai 3,144 2,336 1,897 1,938 1,913 2,832 2,637 2,455

Номер точки 33 34 35 36 37 38 39 40

Толщина образца, мкм 5 64 60 61 61 65 61 61 59

Разрушающая нагрузка, Н Fp 88,3 62,3 71,8 72,9 77,4 54,0 72,9 76,1

Удлинение до макс.нагрузки, мм Д1 0,422 0,422 0,517 0,367 0,482 0,507 0,347 0,372

Максимальное напряжение, МПа О> 92,0 69,2 78,5 79,6 79,4 58,9 79,7 86,0

Деформация при макс.нагрузке, % 8> 4,22 4,22 5,17 3,67 4,82 5,07 3,47 3,72

Удельное сопротивление разрыву, кН/м Руд 5,89 4,15 4,79 4,86 5,16 3,60 4,86 5,07

Индекс прочности при растяжении, кН м/кг Jp 98 69 79 80 86 59 81 84

Работа разрушения, мДж Ap 18,3 16,1 21,4 15,3 19,1 16,5 14,4 17,1

ТЕА, Дж/м2 ТЕА 122 107 142 102 127 109 95 113

Индекс ТЕА, Дж/кг JтЕА 2037 1789 2373 1702 2119 1827 1595 1897

Модуль упругости, МПа Ех 3326 3078 3900 3953 3240 3705 3859 3982

Жесткость при растяжении, кН/м & 212 184 237 241 210 226 235 234

Нагрузка при макс. жесткости, Н Ft 33,9 30,5 28,1 29,7 27,3 18,7 38,7 38,8

Напряжение при макс. жесткости, МПа Оt 35,3 33,9 30,7 32,5 28,0 20,5 42,3 43,9

Удлинение при макс. жесткости, мм А\х 0,172 0,137 0,167 0,132 0,165 0,172 0,145 0,140

Деформация при макс.жесткости,% 8t 1,72 1,37 1,67 1,32 1,65 1,72 1,45 1,37

Работа до макс. жесткости, мДж At 2,23 1,66 1,57 1,65 1,55 0,93 2,29 2,14

Модуль упругости в области предразру-шения, МПа Е2 1629 691 244 601 1232 539 924 711

Нагрузка упругости, Н Р1 43,6 34,7 33,2 47,0 31,9 29,2 44,1 54,3

Предел упругости, МПа О1 45,4 38,6 36,3 51,3 32,8 31,9 48,1 61,3

Упругое удлинение, мм А/1 0,205 0,155 0,182 0,182 0,182 0,205 0,162 0,187

Предел упругой деформации, % 81 2,05 1,550 1,82 1,82 1,82 2,05 1,62 1,87

Работа упругости, мДж А1 3,518 2,212 2,026 3,564 2,053 1,726 2,990 4,470

Номер точки 41 42 43 44 45 46 47 48

Толщина образца, мкм 5 62 59 66 61 60 66 63 65

Разрушающая нагрузка, Н Fp 97,1 75,1 79,1 92,2 75,1 91,1 62,8 94,4

Удлинение до макс.нагрузки, мм Д1 0,472 0,460 0,552 0,522 0,441 0,567 0,472 0,641

Максимальное напряжение, МПа Op 104,4 84,8 79,9 100,7 83,4 92,0 66,4 96,8

Деформация при макс.нагрузке, % £p 4,71 4,62 5,52 5,22 4,40 5,67 4,71 6,42

Удельное сопротивление разрыву, кН/м Руд 6,47 5,01 5,27 6,15 5,01 6,07 4,19 6,29

Индекс прочности при растяжении, кН м/кг Jp 107 83 87 102 83 101 69 105

Работа разрушения, мДж Ap 26,0 19,8 26,8 29,7 20,5 28,2 18,3 37,5

ТЕА, Дж/м2 TEA 173 132 178 197 136 188 122 250

Индекс ТЕА, Дж/кг Jtea 2883 2202 2972 3298 2280 3136 2034 4164

Модуль упругости, МПа Ei 4324 3643 3598 3765 3400 3510 3030 2851

Жесткость при растяжении, кН/м St 268 214 237 229 204 231 190 185

Нагрузка при макс. жесткости, Н Ft 36,0 36,3 27,8 39,4 34,6 27,6 29,3 12,1

Напряжение при макс. жесткости, МПа Ot 38,7 41,1 28,0 43,1 38,4 27,9 31,0 12,4

Удлинение при макс. жесткости, мм Alt 0,152 0,172 0,150 0,152 0,137 0,165 0,152 0,070

Деформация при макс.жесткости,% 8t 1,52 1,72 1,50 1,52 1,37 1,65 1,52 0,71

Работа до макс. жесткости, мДж At 2,08 2,19 1,54 2,38 2,01 1,54 1,54 0,39

Модуль упругости в области предразру-шения, МПа E2 800 632 212 579 620 1080 230 404

Нагрузка упругости, Н Fi 47,7 41,5 39,0 49,8 39,0 33,0 38,8 40,7

Предел упругости, МПа O1 51,2 46,9 39,4 54,4 43,4 33,4 41,0 41,7

Упругое удлинение, мм Ali 0,185 0,190 0,182 0,185 0,155 0,182 0,187 0,171

Предел упругой деформации, % 81 1,85 1,91 1,82 1,85 1,55 1,82 1,87 1,70

Работа упругости, мДж Ai 3,472 2,886 2,612 3,853 2,672 2,054 2,738 3,031

Номер точки 49 50 51 52 53 54 55 56

Толщина образца, мкм 5 64 64 63 64 58 65 59 61

Разрушающая нагрузка, Н Fp 119,2 76,6 105,0 93,6 88,6 91,7 72,4 61,6

Удлинение до макс.нагрузки, мм Д1 0,807 0,402 0,585 0,470 0,472 0,502 0,407 0,485

Максимальное напряжение, МПа °p 124,2 79,8 111,1 97,5 101,9 94,0 81,8 67,3

Деформация при макс.нагрузке, % 8p 8,07 4,02 5,85 4,71 4,72 5,02 4,07 4,85

Удельное сопротивление разрыву, кН/м ^уд 7,95 5,11 7,00 6,24 5,91 6,11 4,83 4,11

Индекс прочности при растяжении, кН м/кг Jp 132 85 117 104 99 102 80 69

Работа разрушения, мДж Ap 55,9 17,0 36,8 24,9 24,8 26,0 17,0 20,3

ТЕА, Дж/м2 TEA 372 113 245 166 165 173 113 135

Индекс ТЕА, Дж/кг Jtea 6212 1891 4088 2771 2755 2889 1887 2256

Модуль упругости, МПа Ex 3099 3346 3720 3417 3925 3648 3289 2995

Жесткость при растяжении, кН/м St 198 214 234 219 228 237 194 183

Нагрузка при макс. жесткости, Н Ft 28,8 28,7 34,9 39,4 34,5 24,6 31,6 28,6

Напряжение при макс. жесткости, МПа Ot 30,0 29,9 36,9 41,0 39,6 25,2 35,7 31,2

Удлинение при макс. жесткости, мм Alt 0,172 0,135 0,150 0,152 0,137 0,135 0,140 0,117

Деформация при макс.жесткости,% 8t 1,72 1,35 1,50 1,52 1,37 1,35 1,40 1,17

Работа до макс. жесткости, мДж At 1,58 1,68 2,04 2,41 2,00 1,35 1,72 1,51

Модуль упругости в области предразру-шения, МПа E2 745 933 408 1187 894 590 544 282

Нагрузка упругости, Н F1 52,0 38,5 40,3 44,0 45,2 35,5 36,1 36,9

Предел упругости, МПа O1 54,2 40,0 42,7 45,7 51,9 36,4 40,8 40,3

Упругое удлинение, мм AI1 0,255 0,167 0,167 0,167 0,171 0,167 0,157 0,150

Предел упругой деформации, % 81 2,55 1,67 1,67 1,67 1,71 1,67 1,57 1,50

Работа упругости, мДж A1 4,941 2,768 2,675 3,037 3,315 2,315 2,290 2,601

Номер точки 57 58 59 60 61 62 63 64

Толщина образца, мкм 5 59 61 61 63 62 63 58 63

Разрушающая нагрузка, Н Fp 97,7 69,8 51,1 80,5 68,2 81,5 79,0 65,5

Удлинение до макс.нагрузки, мм Д1 0,660 0,422 0,371 0,515 0,470 0,542 0,490 0,351

Максимальное напряжение, МПа Op 110,4 76,3 55,8 85,2 73,3 86,2 90,9 69,3

Деформация при макс.нагрузке, % £p 6,60 4,22 3,71 5,15 4,70 5,42 4,90 3,5

Удельное сопротивление разрыву, кН/м Руд 6,51 4,66 3,41 5,37 4,54 5,43 5,27 4,37

Индекс прочности при растяжении, кН м/кг Jp 109 78 57 89 76 91 88 73

Работа разрушения, мДж Ap 38,4 17,4 11,2 23,3 19,2 25,5 17,7 12,6

ТЕА, Дж/м2 TEA 255 115 74 155 128 170 118 84

Индекс ТЕА, Дж/кг Jtea 4266 1931 1248 2593 2133 2833 1966 1402

Модуль упругости, МПа Ei 3638 4096 2934 3765 3667 2963 3869 2869

Жесткость при растяжении, кН/м St 215 250 179 237 227 187 224 181

Нагрузка при макс. жесткости, Н Ft 13,5 14,8 28,4 21,2 18,5 28,4 29,9 29,8

Напряжение при макс. жесткости, МПа Ot 15,2 16,2 31,0 22,4 19,9 30,1 34,3 31,5

Удлинение при макс. жесткости, мм Alt 0,091 0,090 0,152 0,130 0,100 0,140 0,222 0,132

Деформация при макс.жесткости,% 8t 0,91 0,87 1,52 1,30 1,02 1,41 2,22 1,32

Работа до макс. жесткости, мДж At 0,39 0,39 1,70 1,10 0,53 1,67 1,67 1,66

Модуль упругости в области предразру-шения, МПа E2 588 798 396 870 680 984 1204 1185

Нагрузка упругости, Н Fi 34,4 27,0 32,4 31,9 28,1 32,8 39,9 34,5

Предел упругости, МПа O1 38,9 29,5 35,4 33,8 30,1 34,7 45,9 36,5

Упругое удлинение, мм Ali 0,161 0,120 0,167 0,162 0,132 0,161 0,255 0,151

Предел упругой деформации, % 81 1,61 1,20 1,67 1,62 1,31 1,57 2,55 1,50

Работа упругости, мДж Ai 2,100 1,070 2,160 1,958 1,220 2,191 2,835 2,240

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Методика оценки параметров анизотропной структуры бумаги ИК-спектрометрическим методом

УТВЕРЖДАЮ

Научный руководитель НОЦ Мирового уровня «Российская Арктика»

доктор физ.-мат. наук, профессор

Внедрения методики оценки парал ИК-спектроме

Настоящий акт подтверждает, что в Центре коллективного пользования научным оборудованием «Арктика» Северного (Арктического) федерального университета внедрена методика оценки структуры бумаги спектрометрическим методом, разработанная профессором Я.В. Казаковым, старшим научным сотрудником Д.Г. Чухчиным и аспирантом М.М. Лысаченковой.

Методика разработана на кафедре целлюлозно-бумажных и лесохимических производств, основана на применении метода ИК НПВО-спектроскопии, и позволяет дать количественную оценку степени и направления преимущественной ориентации волокон листовых волокнистых целлюлозосодержащих материалов.

Программное обеспечение, применяемое для обработки результатов измерений (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018661852. Программа для корреляционного анализа серий ИК-спектров / Д.Г. Чухчин: заявитель и правообладатель ФГАОУ ВО САФУ (ЬШ).) использует оригинальный алгоритм, специально разработанный на основании анализа экспериментальных данных, которые были получены при проведении исследовательских работ в 2018...2024 гг. в ЦКП НО «Арктика».

Использование данной методики открывает возможности для количественной характеристики структуры бумаги неразрушающим спектроскопическим методом.

АКТ составлен и подписан От разработчиков От ЦКП НО «Арктика»

Профессор

Я.В. Казаков

Директор

Д.С. Косяков

Старший научный сотрудник

Д.Г. Чухчин

Начальник Управления инн(>вационного развития САФУ

А.В. Ладесов

Аспирант

М.М. Лысаченкова

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

(ФГАОУ ВО САФУ)

УТВЕРЖДАЮ

Научный руководитель ОЦ Мирового уровня «Российская ктика»

р физ.-мат. наук, профессор М.К. Есеев

МЕТОДИКА

оценки параметров анизотропной структуры бумаги ИК-спектрометрическим методом МВИ 02-2025

СОГЛАСОВАНО

Директор ЦКП НО «Арктика» Северного (Арктического) федерального университета

Д.С. Косяков

РАЗРАБОТАНО

Профессор кафедры ЦБиЛХП высшей школы естественных наук и технологий, д.т.н.

Я.В. Казаков

Старший научный сотрудник, ЦКП НО «Арктика», к.т.н.

_Д.Г. Чухчин

Исполнитель

М.М. Лысаченкова

Архангельск 2025

Настоящая методика выполнения измерений (далее МВИ) устанавливает методы количественной оценки параметров ориентации волокна в структуре бумаги методом ИК-НПВО спектроскопии.

МВИ является методикой определения степени и направления преимущественной ориентации волокон по результатам обработки ИК-спектров целлюлозосодержа-щих анизотропных листовых материалов.

К определяемым характеристикам относятся:

- степень анизотропии (параметр А);

- направление преимущественной ориентации волокна по отношению к продольному направлению бумаги (параметр ф)

1 Требования к показателям точности измерения

1.1 Границы погрешности измерения величины параметра А при применении МВИ составляет от 4,0 до 8 % от средней величины результатов измерения для бумаги различного назначения.

1.2 Границы погрешности установлены в ЦКП НО «Арктика» Северного (Арктического) федерального университета путем математической обработки экспериментальных данных, полученных при измерении НПВО ИК спектров в бумаге различно-

12

го назначения, композиции, массы 1 м2 и с различной степенью анизотропии.

2 Требования к средствам измерений, испытательному и вспомогательному оборудованию, материалам

2.1 При выполнении измерений параметров структуры бумаги с использованием спектроскопических методов применяются средства измерения, испытательное и вспомогательное оборудование, приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Порядковый номер, наименование средств измерений, испытательного и вспомогательного оборудования, нормативных документов Метрологические и технические характеристики

1 Весы лабораторные электронные по ГОСТ 24104 Цена деления 1 мг

2 Кондиционер лабораторный Поддержание постоянных параметров воздуха в помещении: - температура (23±1)°С - относительная влажность (50±2)%

3 Транспортир геодезический по ГОСТ 13494-80 Отклонение длины прямолинейной шкалы от номинального значения, мм, не более, для интервалов: 10 мм - 0,1; 100 мм - 0,15; более 100 мм - 0,20

4 Толщиномер индикаторный по ГОСТ 27015-86 Цена деления 0,001 мм

5 Нож для нарезки образцов бумаги Параллельность краев отрезаемого образца ±0,1 мм

6 Линейка измерительная металлическая по ГОСТ 427-75 Отклонения от номинальных значений длины шкалы и расстояний между любым штрихом и

началом или концом шкалы не должны превышать ±0,1 мм

7 ИК-Фурье-спектрометр Vertex 70 (Braker, Германия) - приставка НПВО GladiATR (Pike Tech., США) - материал кристалла НПВО - искусственный алмаз; - спектральный диапазон измерений, см-1 в пределах 8000-350; -1 - спектральное разрешение измерений, см 1, не более 0,4; - пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерений по шкале волновых чисел (по парам воды в атмосфере на длине волны 1554,353 см-1), см-1 ±0,5; - отношение сигнал/шум (от пика до пика), при регистрации спектров поглощения время накопления 5 с, (разрешение 4 см-1), не менее 7000:1; - максимальная скорость сканирования, мм/с 100; - напряжение питания переменного тока (при частоте от 50 до 60 Гц), В (100-240) ±10 % - минимальная потребляемая мощность, Вт 100

2.2 Допускается применение других средств измерений и испытательного оборудования с метрологическими и техническими характеристиками не ниже представленных в таблице 1.

2.3 При выполнении математической обработки ИК спектров применяется программное обеспечение, представленное в таблице 2.

_Таблица 2_

Порядковый номер, наименование программного обеспечения Сведения о ПО

1 Программное обеспечение спектрометра Vertex 70 OPUS Программное обеспечение управления процедурой измерения и генерирования отчётов о регистрации ИК-спектров

2 Программа для корреляционного анализа серий ИК-спектров IR Spectrum Свид. № 2018661852. Российская Федерация. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа для корреляционного анализа серий ИК-спектров / Д.Г. Чухчин: заявитель и правообладатель ФГАОУ ВО САФУ (RU). №2018616255, заявл. 19.06.2018, опубл. 20.08.2018, Реестр программ для ЭВМ. 1 с.

3 Электронная таблица MS Excel для определения коэффициентов аппроксимирующих гармоник Собственная разработка, используется электронная таблица MS Excel, лицензионный пакет Standard Enrollment 91666614 (MS Windows, MS Office и др.) Правообладатель ФГАОУ ВО САФУ.

3 Метод измерения

Измерения характеристик структуры целлюлозосодержащих материалов производят при математической обработке данных, полученных методом НПВО ИК-спектроскопии; определение коэффициентов А, ф выполняется при аппроксимации зависимости D9зз/D489 от угла поворота образца относительно оптической оси спектрометра гармоникой вида У = А зт(8х+ф)+С.

4 Требования безопасности и охраны окружающей среды

4.1 Работы необходимо проводить в специальном помещении, в котором поддерживаются заданные температура и относительная влажность воздуха.

4.2 Персонал, занятый выполнением измерений, должен быть обеспечен спецодеждой.

4.3 Искусственное освещение в лабораториях должно соответствовать СНиП 23-05-95: освещенность на лабораторных столах должна составлять 500 лк, коэффициент естественной освещенности - 3,5 %.

4.4 При проведении измерений и компьютерной обработке их результатов рабочее место исследователя должно соответствовать требованиям СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

5 Требования к квалификации оператора

К выполнению измерений и обработке их результатов допускаются специалисты, имеющие высшее (неполное высшее) образование по направлению подготовки 18.03.01 «Химическая технология», имеющие опыт регистрации ИК-спектров, и обладающие компетенциями в области использования персонального компьютера.

6 Требования к условиям измерений

При выполнении измерений величин параметров анизотропии структуры бумаги соблюдают следующие условия

6.1 Образцы бумаги должны быть отобраны из одной партии, не иметь видимых дефектов полотна (надрывы, коробление, проколы, волны, заломы, соринки и пр.).

6.2 Размеры образцов для выполнения измерений:

- при проведении испытания: длина - не менее 40 мм; ширина - 15 ±0,5 мм;

6.3 Кондиционирование образцов по ГОСТ 13523 при относительной влажности (50±2)% и температуре (23±1)°С в течение 2 часов.

7 Подготовка к выполнению измерений

7.1 Подготовка проб бумаги к проведению измерений:

При подготовке к выполнению измерений производят следующие работы:

- кондиционирование бумаги в течение 2 часов по ГОСТ 13523-78

- определение машинного и поперечного направлений по ГОСТ 7585.1-94;

- определение толщины бумаги - по ГОСТ 13199-88;

- определение массы 1 м2 бумаги - по ГОСТ 13199-88;

7.2 Порядок подготовки средств измерения, испытательного и вспомогательного оборудования, применяемого для выполнения измерений по данной методике, указан в эксплуатационной документации на соответствующие средства измерений, испытательного и вспомогательного оборудования.

8 Порядок проведения измерений

При выполнении измерений параметров структуры бумаги с использованием спектроскопических методов выполняют следующие операции:

8.1 Отбирают листы бумаги для анализа.

8.2. Обозначают машинное направление (MD).

8.32 Листы нарезают на образцы в виде полос с размерами (140...200) х15 мм, продольная ось образца должна совпадать с машинным направлением (MD). В каждой серии - не менее 3 образцов.