ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИСОКОТЕХНОЛІЧНИХ ПРИЛАДІВ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ПАПЕРУ В ПРОЦЕСІ ШТУЧНОГО СТАРІННЯ

Тези доповіді

УДК 676.2.017:620.17.05-027.236
Затока Любов Петрівна,
ORCID 0000-0002-7970-1875
науковий співробітник,
Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського,
Київ, Україна
е-mail:lubsat@ukr.net
Остапенко Аліна Анатоліївна,
ORCID 0000-0002-5289-8196
кандидат технічних наук,
молодший науковий співробітник,
Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського,
Київ, Україна
е-mail:alina-ostapenko@ukr.net

ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИСОКОТЕХНОЛІЧНИХ ПРИЛАДІВ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ПАПЕРУ В ПРОЦЕСІ ШТУЧНОГО СТАРІННЯ

Розглянуто прилади для визначення основних фізико-механічних властивостей паперу для друку під час штучного старіння.

Ключові слова: штучне старіння, руйнівне зусилля, розривна довжина.

Папір є композиційним матеріалом, який має складну капілярно-пористу структуру, що залежить від виду і властивостей складових її волокон. Структура, форма і розміри волокон, а також їх взаємне просторове розташування визначають фізико-механічні та деформаційні властивості паперу і, зазвичай, його призначення. Вивчення зміни структури і розмірів волокон у процесі штучного старіння важливо не тільки для виробництва довговічних видів паперу, але і для прогнозування збереження властивостей волокон під час повторного використання, а також забезпечення збереження документів у бібліотеках та архівах.
У процесі старіння під дією тепла і вологи відбувається набухання целюлозних волокон, а по завершенні цього процесу – усадка волокон, що супроводжується збільшенням міжволоконних просторів і розшаруванням паперу. Крім цього, у процесі старіння відбувається окислювальна і гідролітична деструкція геміцелюлоз і невпорядкованих областей целюлози, що збільшує кількість та величину субмікроскопічних капілярів в оболонках волокон. Залежно від тривалості старіння змінюється склад і ступінь руйнування клітинної оболонки волокон в папері, що знижує міцність індивідуальних волокон.
Підвищена кислотність паперу є одним з основних факторів, що сприяють прискореному старінню паперу. Показник рН паперу залежить від вмісту в ній різних видів целюлози. Явище пожовтіння як одна з зовнішніх ознак старіння паперу є складним процесом, тож швидше за все, крім функціональних карбоксильних і карбонільних груп целюлози, в ньому беруть участь також домішки. Отже, зміна структури паперу в процесі старіння характеризується такими показниками як: білість, капілярна вбирність, повітропроникність, гладкість.
Згідно стандарту з консервації документів під час оцінки впливу факторів старіння на папір, на разі й штучного старіння, відбувається зміна таких фізико-механічних показників як міцність на злом під час багаторазових перегинів, опір роздиранню, руйнівне зусилля та розривна довжина.
Для визначення показників, що характеризують процеси старіння паперу, їх глибину та інтенсивність використовуються прилади, які застосовуються у целюлозно-паперовій галузі для контролю якості продукції, зокрема фізико-механічних досліджень. Прилади, які можуть використовуватися у наш час також для характеристики процесів старіння паперу, можна умовно поділити на три групи: прилади для підготовки зразків аркушевих видів паперу та картону для дослідження, безпосередньо прилади для визначення фізико-хімічних показників зразків, а також прилади для визначення друкарських властивостей. Показники для визначення друкарських властивостей зразків також можуть побічно характеризувати процеси старіння паперу у процесі подальшого використання досліджених матеріалів. Відтворення результатів досліджень значною мірою залежить від якості підготовки зразків, тому до пристроїв для їх підготовки висуваються не менш високі вимоги ніж до самих приладів для виконання досліджень. Так, для підготовки зразків необхідного розміру можуть використовуватися спеціальні ножі з ручним чи пневматичним приводом: ножі циркулярні з трьома чи чотирма лезами, ножі за типом вирубного пресу для підготовки зразків з метою визначення маси одного метра квадратного, а також ножі з двома лезами для підготовки зразків у вигляді смужок різної довжини. Безпосередньо для фізико-хімічних досліджень, про які не раз йшлося у наших роботах, можуть застосовуватися: вертикальна розривна машина для дослідження в діапазоні навантажень до 1000 Н, яка має одну вертикальну колону з сило вимірювальним датчиком (з управлінням персональним комп’ютером); горизонтальна розривна машина для дослідження в діапазоні навантажень до 1000 Н, з поворотним екраном, кольоровим сенсорним дисплеєм та багатомовним інтерфейсом; автоматичні прилади для визначення опору продавлюванню за принципом вимірювання надлишкового тиску, що діє на зразок через діафрагму; прилад для визначення опору роздиранню за методом Ельмендорфа з маятником, що роздирає зразок під час руху до положення рівноваги; прилад для визначення опору згинанню зразка на встановлений кут за визначеної довжини його відрізку; електронний прилад для визначення міжволоконних зв’язків (прилад Скотта); цифрові товщиноміри тощо. Серед приладів для оцінки здатності паперу до переробки, що ґрунтуються на методах оцінки динамічних деформаційних властивостей під час зволоження та нагрівання, для характеристики показників довговічності можна використовувати аналізатор динамічного розтягування паперу під час зволоження та аналізатор динамічної температурної усадки. Серед приладів, які застосовуються для визначення друкарських властивостей паперу і які можуть бути корисними для експериментів зі штучного старіння різних видів паперу, є прилад для визначення пилимості. В приладі реалізовано швидкий та простий метод збирання слабозв’язаних часток з поверхні паперового зразка за допомогою клейкої стрічки в стандартних умовах, зображення яких фіксується цифровою камерою та обробляється за допомогою спеціальної програми. Насамкінець слід додати, що зазначені високотехнологічні прилади є ефективними для експериментальних досліджень різноманітних рослинних композитів, на разі й модельних зразків різних видів паперу, що відображають широкий спектр паперів, застосованих у якості матеріальної основи бібліотечних документів.

UDC 676.2.017:620.17.05-027.236
Zatoka Liubov,
ORCID 0000-0002-7970-1875
Research Worker,
V. I. Vernadskyi National Library of Ukraine,
Kyiv, Ukraine
е-mail: lubsat@ukr.net
Alina Ostapenko,
ORCID 0000-0002-5289-8196
Candidate of Engineering Sciences,
Junior staff scientist,
V. I. Vernadskyi National Library of Ukraine,
Kyiv, Ukraine
е-mail:alina-ostapenko@ukr.net

EFFICIENCY OF HIGH-TECH APPLIANCES FOR DETERMINATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL INDICATORS OF PAPER IN THE ACCELERATED AGEING

Devices for determining the basic physical and mechanical properties of printing paper during accelerated ageing are considered.

Keywords: accelerated ageing, breaking force, breaking length