Композиция из бумаги: Простые поделки с детьми. Объёмная композиция из бумаги «Зима»

Содержание

Простые поделки с детьми. Объёмная композиция из бумаги "Зима"

В этом мастер-классе мы хотим показать, как из бумаги изготовить объемную композицию на зимнюю тему. 

При этом на фотографиях показан только пример, а вы можете сами варьировать наполнение этой зимней поделки.  

Для создания такой объемной поделки мы приготовили:

  • бумагу голубого, белого, зеленого и оранжевого цвета;
  • ножницы;
  • черный маркер;
  • клей.  

Изготовление нашей зимней поделки мы начнем с создания основы, которая будет имитировать снег. Для этого берем белый лист бумаги и начинаем складывать его «гармошкой». Но оставляем при этом немного ровного листа.  

После этого полученную «гармошку» складываем пополам.  

Наносим клей и соединяем две части «гармошки» вместе. Так мы получили основу будущей объемной поделки. 

Теперь выполним боковые части нашей поделки. Для этого на край голубого листа (по его ширине) наносим клей.  

Затем соединяем вместе белую основу с голубым листом.  

Верхний край голубого листа подравниваем ножницами, выполняя полукруглые срезы по бокам.  

В нашей зимней композиции будут присутствовать домики и елочки. Начнем с изготовления домиков. Для этого из голубой бумаги вырезаем пару квадратов.  

Крыши для этих домиков и трубы к ним мы выполним из белой бумаги.  

Окошки делаем из небольших прямоугольников оранжевой бумаги.  

Дополнительно оформим окошки черным маркером.  

Размещаем домики в нашей поделке, фиксируя их клеем.  

Для елочек вырезаем 3 заготовки треугольной формы из зеленой бумаги. 

Рисуем ствол и ветки на них черным маркером.  

Самую большую елочку приклеиваем посередине поделки.  

Две другие елочки размещаем по краям.  

Дополнительно мы решили украсить нашу композицию месяцем и звездами, вырезанными из оранжевой бумаги. Наша объемная поделка «Зима» из бумаги готова.  

ЦВЕТОЧНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ИЗ БУМАГИ | Наука и жизнь

В московском центре внешкольной работы с детьми и подростками "Северное Гольяново" существует коллектив "Мир оригами".
Здесь ребята разного возраста под руководством педагога Ирины Владимировны Богатовой складывают всевозможные фигурки из бумаги. Самые любимые фигурки - цветы. Из них можно составить оригинальные композиции, которые украсят любой интерьер. Взгляните на работы коллектива "Мир оригами", представленные на фотографиях. Может быть, и вам захочется сделать такие.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

На фотографиях - цветочные композиции, выполненные педагогом И. В. Богатовой и учащимися коллектива "Мир оригами".

Наука и жизнь // Иллюстрации

"Двойной квадрат" - базовую форму для лилии и четырехлистника - сложите по линиям сгиба "горой" и "долиной".

Наука и жизнь // Иллюстрации

Складывание цветов из бумаги - занятие увлекательное. А составление композиций из цветов - настоящее творчество, где все зависит от вкуса и фантазии художника. Цветы и листья к ним можно сложить по чертежам, дальнейшее - в ваших руках. В такой композиции передается настроение, восприятие мира, душа. Оригами (но не традиционное, в традиционном не используют клей и стараются обходиться без ножниц) здесь главный помощник.

Композиции, предлагаемые вашему вниманию, сродни искусству икебаны. Это синтез традиции и фантазии, попытка воссоздать из бумаги чудесный уголок живой природы, где цветы и травы растут, буйствуют, а не срезаны и собраны в букет. Опорой растениям и оригинальным декором служат бумажные трубочки (считаю это своей находкой).

Язык цветов, как и язык оригами, международный. Безмолвный, понятный и доступный каждому, он призван дарить людям мир и любовь, добро и взаимопонимание, радость и вдохновение.

Если вам захотелось сотворить чудо-цветы, возьмите клей, ножницы, набор цветной бумаги - и за дело.

Чтобы сложить лилию или четырехлистник, вначале придется освоить базовую форму "двойной квадрат". Это несложно.

Сложите квадрат бумаги пополам, чтобы получился прямоугольник. Разверните лист и поверните его.

Сделайте то же самое еще раз. Вновь разверните лист. Перегните по диагонали.

Переверните лист на другую сторону и перегните по другой диагонали (у вас получится квадрат с линиями сгиба "горой" и линией сгиба "долиной", как на рисунке). Аккуратно разверните лист и нажмите пальцем на центр. Бумага сама сложится в "двойной квадрат".

Заготовка готова, теперь можно идти дальше - складывать цветы. Успехов вам в освоении интереснейшего занятия оригами и в составлении собственных цветочных композиций.

композиция бумаги или картона - это... Что такое композиция бумаги или картона?

композиция бумаги или картона

3.2.31 композиция бумаги или картона: Виды и соотношения волокнистых и неволокнистых компонентов в бумаге или картоне.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • композиция
  • композиция бумажной массы

Смотреть что такое "композиция бумаги или картона" в других словарях:

  • ГОСТ произвощдство*: Производство бумаги и картона. Термины и определения — Терминология ГОСТ произвощдство*: Производство бумаги и картона. Термины и определения: 67. Абразивность бумаги (картона) Свойство поверхности бумаги (картона) нарушать при контакте гладкость поверхности другого тела Определения термина из разных …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • композиция — 3.20 композиция: Гомогенная гранулированная смесь базового полимера (ПЭ), включающая в себя добавки (антиоксиданты, пигменты, стабилизаторы и др.), вводимые на стадии производства композиции, в концентрациях, необходимых для обеспечения… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 53636-2009: Целлюлоза, бумага, картон. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 53636 2009: Целлюлоза, бумага, картон. Термины и определения оригинал документа: 3.4.49 абсолютно сухая масса: Масса бумаги, картона или целлюлозы после высушивания при температуре (105 ± 2) °С до постоянной массы в условиях,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 7.0.3-2006: Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Издания. Основные элементы. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 7.0.3 2006: Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Издания. Основные элементы. Термины и определения оригинал документа: 3.1.5.19 авторский знак: Условное буквенно цифровое обозначение фамилии… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • переработка — (reworking): Обработка промежуточного продукта или АФС, не удовлетворяющих требованиям стандартов или спецификаций, с помощью одной или нескольких технологических стадий, отличающихся от установленного технологического процесса, с целью получения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Сульфатный процесс — Завод компании Metsä Botnia в Финляндии по выпуску целлюлозы сульфатным способом Сульфатный процесс (крафт процесс) один из ведущих промышленных методов …   Википедия

  • структура — (framework): Логическая структура для классификации и организации сложной информации [3]. Источник: ГОСТ Р ИСО/ТС 18308 2008: Информатизация здоровья. Требования к архитектуре электронного учета здоровья 3.38 стру …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ПЛАСТМАССЫ — (пластические массы, пластики). Большой класс полимерных органических легко формуемых материалов, из которых можно изготавливать легкие, жесткие, прочные, коррозионностойкие изделия. Эти вещества состоят в основном из углерода (C), водорода (H),… …   Энциклопедия Кольера

  • Флексографическая печать — Флексографическая печать(флексография, флексопечать)  это способ высокой печати с использованием гибких резиновых форм и быстровысыхающих жидких красок. В основу термина «флексография» были положены латинское слово flexibilis, что значит… …   Википедия

  • Звиринский, Карл Йосифович — Карл Звиринский укр. Карло Йосипович Звіринський Имя при рождении: К …   Википедия

Книги

  • Технология. Бумажные вещицы. 3 класс. Тетрадь для практических работ к учебнику Технология. Твори, выдумывай, пробуй! . ФГОС, Цирулик Наталия Александровна, Хлебникова Софья Ивановна, Цирулик Галина Эрнстовна. Тетрадь для практических работ`Бумажные фантазии`является приложением к учебнику`Технология. Твори, выдумывай, пробуй!`(3 класс) и используется вместе с ним. Заданиятетради продолжают и… Подробнее  Купить за 370 грн (только Украина)
  • Технология. Бумажные вещицы. 3 класс. Тетрадь для практических работ к учебнику "Технология. Твори, выдумывай, пробуй!". ФГОС, Цирулик Н.А.. Тетрадь для практических работ "Бумажные фантазии" является приложением к учебнику" Технология. Твори, выдумывай, пробуй!"(3 класс) и используется вместе с ним. Задания тетради продолжают и… Подробнее  Купить за 254 руб

Арнаутов Олег. «Абстрактная геометрическая композиция». 2019. Бумага, ... | Аукционы

Выбор аукциона:

Вы можете ознакомиться с каталогами всех предстоящих аукционов на этой странице.

Лоты, включенные в каталог аукциона, представлены на наших предаукционных выставках. Предаукционный показ открывается за 7-10 дней до даты торгов. Настоятельно рекомендуем вам перед участием в аукционе посетить выставку и внимательно просмотреть интересующие вас предметы.

Регистрация для участия в торгах:

Вам необходимо зарегистрироваться на те торги, в которых вы хотите принять участие. По вашему желанию вы можете участвовать в аукционе лично или онлайн, также возможно участие через представителя аукционного дома (телефонный звонок во время торгов), или через систему Bidspirit. На сайте Литфонда есть возможность оставить заочную ставку, пройдите, пожалуйста, процедуру регистрации, заполнив форму по ссылке.

Если вы регистрируетесь в первый раз, устроитель аукциона вправе по своему усмотрению затребовать выписки со счетов и другие финансовые документы, подтверждающие платежеспособность участника аукциона.

Способы участия в торгах:

  • Личное участие
    После регистрации и получения номера участника, пройдите в зал.
    Когда интересующий вас лот объявляется аукционистом, необходимо поднять номер участника в знак согласия с запрашиваемой суммой, и продолжать его поднимать до тех пор, пока возрастающие ставки вас устраивают. Победителем становится участник, предложивший наибольшую сумму. Третий удар молотка оповещает о завершении торгов по лоту.
  • Онлайн-участие
    Прямая трансляция на Bidspirit.com позволяет вам принять непосредственное участие в торгах и следить за всем, что происходит во время аукциона с помощью Интернета. Загляните на сайт https://litfund.bidspirit.com/, чтобы узнать больше о системе онлайн-торгов и зарегистрироваться там в качестве участника. Ставки, сделанные на сайте Bidspirit.com, синхронизируются с сайтом Литфонда и отображаются в каталоге аукциона в соответствующем лоте как «Лидирующая ставка»
  • Торги по телефону
    Если вы не можете лично присутствовать на аукционе, у вас есть возможность участвовать в торгах по телефону.
    Наш сотрудник будет к вашим услугам, сообщая вам о ходе торгов по выбранному лоту и принимая ваши ставки. Для регистрации телефонных ставок перейдите, пожалуйста, по данной ссылке.
    Ввиду ограниченного количества телефонныx линий, просим регистрироваться на торги не позднее 15:00 в день проведения аукциона.
  • Заочные торги
    Заполните специальную форму «Максимальная ставка», которую можно найти на странице описания каждого лота каталога. Укажите размер максимальной ставки за каждый интересующий вас лот. Напоминаем, что ставка не может быть ниже указанного эстимейта.
    Максимальная ставка — это макимальная сумма, которую вы готовы потратить на выкуп лота (комиссионный сбор рассчитываетя отдельно при оплате предмета, размер комиссионного сбора указан в правилах проведения аукциона).
    Прием заочных ставок заканчивается за некоторое время до начала аукциона, время окончания приёма ставок указано в подробном описании аукциона. Во время торгов уполномоченный сотрудник Аукционного дома, торгуясь, приобретет для вас лот за минимально возможную цену.  
    Обратите внимание, заочные ставки не отображаются на сайте.

Новогодняя композиция из бумаги своими руками

Во время уборки дома нашелся обычный кусок деревяшки, остаток от чего-то. Глядя на этот деревянный прямоугольник, пришла идея создать простую, но безумно красивую новогоднюю композицию. Шаблоны для создания рисунка были найдены на просторах интернета. Но, так как принтер отказался сегодня печатать, а муза настаивала на работе, то пришлось перерисовывать контуры карандашом.

Если ваш принтер менее капризен, то работа для вас будет намного упрощена. В нашем случае шаблон был несколько увеличен в соответствии с длиной имеющейся дощечки и разделен на 2 части. Таким образом, передняя часть рисунка состоит из двух листов формата А4, задняя часть аналогично. Максимальная высота рисунка 20 см.

Как сделать новогоднюю композицию?

Ниже приведем этапы изготовления нашей новогодней композиции с подробным фотоотчетом.

1. Для изготовления сего великолепия нам понадобятся следующие материалы и инструменты:

• Бумага

• Двухсторонний скотч

• Кусок дерева

• Ножницы

• Карандаш

2. Рисуем карандашом контуры нашей будущей композиции.

3. Вырезаем все шаблоны и склеиваем части между собой.

4. На боковую часть деревянной основы приклеиваем двухсторонний скотч.

5. Снимаем защитную пленку.

6. Приклеиваем одну часть композиции.

7. На вторую сторону заготовки приклеиваем вторую часть рисунка.

8. Ставим внутрь свечи.

При свете дня композиция смотрится неплохо, но во всей красе ее можно увидеть лишь в темноте при зажженных свечах, когда озорные тени маячат на стене и создается ощущение живой лесной картинки. Рекомендуется использовать свечи, работающие от батареек. Не пытайтесь зажечь обычные восковые свечки, это очень опасно. В крайнем случае, вместо свечек можно взять елочную гирлянду или фонарики.

9. Выключаем свет.

10. Любуемся лесным пейзажем.

11. Наслаждаемся сказочной атмосферой, которую создает новогодняя композиция.

Как сделать объемные оригами - пошаговая инструкция, основы и идеи как делать скульптуры из бумаги

Техника оригами напоминает фокусное представление, когда из обычного листка бумаги в руках умелого мастера рождается красивая фигурка, например, животного. При помощи такой техники можно создавать целые произведения искусства и объемные композиции. Этот вид творчества не требует значительных затрат денежных средств. Делать фигурки из бумаги легко и интересно даже маленькому ребенку.

Для того, чтобы результат деятельности превзошел все ожидания, необходимо правильно подобрать материалы. Основной материал для изготовления фигурок оригами – бумага.

Краткое содержимое статьи:

Виды бумаги

  • Бумага для принтера белого цвета – идеальна для оригами. Она плотная, шероховатая и держит форму.
  • Цветная бумага для принтера – не истирается на сгибах, широко применяется при изготовлении фигурок в технике модульное оригами.
  • Стикеры – разноцветные, небольшие листочки, идеально подходят для поделок.
  • Цветная бумага для творчества – не подойдет для фигурок оригами. Она очень тонкая и мягкая, к тому же, белеет на сгибах.
  • Фольгированные листы бумаги – плотные, прочные, подходят для изготовления сложных композиций, для скручивания.
  • Листы журналов – плотные, хорошо поддаются сгибанию и держат форму.
  • Денежные купюры – подойдут для небольших поделок, в качестве презента.
  • Бумага, предназначенная для поделок оригами – продается наборами, бывает разноцветной, с рисунками и разной текстуры.
  • Калька – подходит для простых вариантов оригами для начинающих, в качестве пробного материала.

Виды оригами

Простые поделки для начинающих мастеров. Изготовление фигурок по несложным схемам, например, самолет, кораблик или журавлик.

Модульное оригами – Поделка складывается из нескольких элементов – модулей. Элементы скрепляются путем вложения их друг в друга без использования клея. Используя эту технику, можно придумать множество оригинальных идей объемного оригами.

Кусудама – японская техника изготовления объемных поделок из бумаги. Здесь модули скрепляются клеем или нитками.

Складывание из мокрой бумаги – использование такой техники позволяет делать жесткие поделки с плавными линиями. Не используется для создания геометрических фигур, но подходит для фигурок животных или растений.

Киригами – оригами с использованием ножниц. Эта техника широко распространена в сфере изготовления поздравительных открыток.

Модульное оригами

Техника модульного оригами используется на территории Европы с середины 20 века. Объемные фигурки получили огромную популярность после плоских. Композиции составляются из отдельных частей – модулей, которые держаться друг за друга за счет шероховатости бумаги.

Для работы используется плотная цветная бумага или обычные бумажные листы для принтера. Количество модулей может быть любым. От него и зависит размер и сложность будущей фигуры.

Если посмотреть на фото объемного модульного оригами, то можно увидеть, что таким образом можно изготовить что угодно – животных, рыб, сказочных героев и даже целые здания.

Инструкция как сделать модуль для объемного оригами

  • Заготовка для модуля должна быть прямоугольной формы.
  • Лист бумаги сгибаем вдоль.
  • Складываем заготовку по горизонтали и разогибаем обратно.
  • Два верхних угла загибаем к центру.
  • Выступающие части загибаем назад и вверх, уголки заправляем внутрь.
  • Сгибаем элемент по вертикальной линии сгиба, оставив кармашек снаружи. Готовый модуль имеет форму треугольника.

Для изготовления объемных композиций модули не должны быть большими. Лист офисной бумаги нужно разрезать минимум на 8 частей, а можно и на 32. Это зависит от ожидаемого результата. Из маленьких модулей можно создать более сложную поделку.

Соединение модулей

Используя готовые схемы и мастер-классы, соединяем получившиеся детали в одно изделие. Модули скрепляются между собой посредством вставки одного элемента в кармашек другого. Детали хорошо держаться за счет трения и последующих рядов.

В классических поделках модульного оригами используется следующий способ крепления: один модуль насаживается на острые углы двух предыдущих модулей кармашком. Для изготовления подвижных деталей используется другой метод сборки.

Мастер-класс по изготовлению фигурки цыпленка

Попробуем сделать объемное оригами из бумаги своими руками. Это несложная работа по созданию вылупившегося цыпленка будет под силу даже начинающим мастерам.

Понадобиться:

  • 221 модуль желтого цвета.
  • 304 модуля белого цвета.
  • 1 модуль красного цвета для клюва.

Инструкция.

Смыкаем круг из 16 желтых модулей. Наращиваем на первый ряд еже 4 из 16 желтых деталей. Далее собираем 6 рядов перевернув модули гипотенузой наружу. Туловище цыпленка мы сделали.

Собираем крылья. Каждое крыло состоит и 6 желтых модулей. Соединяем сначала три модуля, следующий ряд – 2 модуля и последний – 1 модуль.

Крылышки вставляем по бокам туловища на одинаковом расстоянии. В центр туловища, между крылышками, вставляем клюв.

Собираем скорлупу. Смыкаем кольцо из 14 белых элементов. Наращиваем вверх еще 4 ряда из 14 белых модулей. В пятом и шестом ряду прибавляем 7 модулей.

Верхняя часть скорлупы составляется из трех рядов в 8 модуле. Четвертый ряд увеличивается на 16 элементов. Таким образом наращиваем еще 4 ряда.

Вырезаем из бумаги глаза цыпленка и приклеиваем их к туловищу. Прикрепляем скорлупу и наш цыпленок готов!

Фото объемного оригами


Также рекомендуем просмотреть:

Пожалуйста, сделайте репост

Объемные поделки своими руками - пошаговые инструкции для начинающих (видео + 110 фото)

Есть такое выражение: бумага стерпит все. Это о том, что на ней написано. Но бумага также выдержит все детские упражнения с ней: красками, карандашами, ножницами, клеем. Даже порванная на кусочки или скомканная, она может стать частью сюжета задуманной интересной композиции, фигурки зверюшки или шляпки человечка, необычной поздравительной открытки.

Малыши уже с трех лет могут творить бумажные чудеса, сначала с помощью родителей, а вскоре и самостоятельно создавать детские объемные поделки.

Краткое содержимое статьи:

Квиллинг и другие направления

Простые и объемные поделки из бумаги своими руками — завораживающий внимание процесс и не только игра, но и развитие детской моторики, усидчивости, внимания и  всестороннего мышления.

В ряде стран – от Европы до Китая и Японии — выработались интересные методики таких изделий, создались целые школы умельцев общего направлении – паперкрафтинга (плотная бумага): квиллинга и аппликации, оригами и киригами и многих других видов бумажного объемного моделирования.


Некоторым практикам сотни лет, например, квиллингу, или бумагокручению (верчению). Его изобрели западноевропейские монахи в 14-15 столетии, наворачивая полоски позолоченной бумаги, вырезанной из края листов древних книг, на птичье перо, имитируя золотые миниатюры в бедных церквях. А также использовали на различные украшения.

В России на этот процесс обратили внимание лишь в конце 20 века, но и здесь преуспели в создании бумажных красот, сочетая их с национальным колоритом республик или просто определенной местности.

Объемная поделка: цветочная композиция

Попробуйте с ребенком создать по квилингу симпатичную флористическую композицию «Семицветик» (или пятицветик). Нарисуйте тонким карандашом на квадрате неяркого салатного или бежевого цвета размером 15х15 см этот цветок на стебельке с листиком.

Затем полоску оранжевого цвета шириной 7 мм туго скрутите и приклейте в центре цветка. Это будет его сердцевина. Из полосок 5 мм, но гораздо длиннее, скрутите лепестки, и,  немножко распустив их, вытяните на удлиненный овал и острый кончик. Склейте все кончики лепестков, да и их самих, чтобы не раскрутились. Вышла поделка объемные цветы.

Открытка к 8 Марта

Несложная конструкция, но от готовой открытки повеет любовью к маме, бабушке, сестре. По шаблону сгибаете прямоугольник белой плотной бумаги, начертите контур сердца, в результате их выходит два. Вырезаете по контуру, и получается складная открытка в форме двух сердец.

Из красной или алой бумаги, потоньше чем два сердца, вырезаете одновременно три сердечка, но меньших размеров. Их также не разрезаете. Все три на их сгибах аккуратно приклеиваете на внутренней части открытки. Сгиб среднего сердечка должен попасть на сгиб открытки.

Аккуратно первый раз сложите всю открытку, придавите книгой на несколько минут. Можете дарить. На первую обложку можете наложить небольшую цветочную композицию. Когда открытка раскрывается, принимают свой облик и три алых сердечка. Шаблоны объемных поделок из бумаги можно распечатать из Интернета.

Белый лебедь на лугу

Вторая открытка. Это подарок маме за рождение братика или сестрички. Используется лист А4 плотной белой бумаги. Внизу наклейте вырезанную из зеленой бумаги имитацию зеленой лужайки – не более трети листа.

Выше наклейте контур лебедя с изящной шеей. От ее низа туловище заклейте белыми полосками, склеенными в кольца. Полоски – еще один образец объемного паперкрафтинга.

Аппликации

Эти самые простые бумажные поделки под силу детям самого раннего возраста. Могут скатать клочки мягкой бумаги, салфеток – и готовы шарики для композиции на картоне: машин, воздушных шаров на ниточке.


Вырезать кружочки, согнуть пополам, а приклеить надо только одну половинку – это начало для изготовления крыльев бабочки, клювика птиц, листочков деревьев и так далее.

Конусы и цилиндры

Даже не зная нынешних теорий изготовления объемных игрушек, бабушки и дедушки 50 и 100 лет назад мастерили подобные. Конус склеить несложно, как и цилиндр. На их основе создайте целый кукольный театр: зверюшки, птички, карликовые эльфы, человечки.

На конус пойдет треть части круга, высота по вашему замыслу. Аккуратно склейте или соедините выступом с одной стороны и прорезью с другой, чтобы «тело» было устойчивым.

Можете заготовить отдельно на разных тонах бумаги «портрет», «одежду» и наклеить их. Либо раскрасить сам конус по ролевому сюжету. Игрушка готова. В пару ей смастерите и кукол из цилиндра и также украсьте его. Но им приготовьте роль в вашей сказке лежащими.

Трехмерные игрушки

Гармошки, вееры… Дополнив их крылышками, клювиками, усами – получите жучков, пингвинчиков. Сложив бумагу веером, легко собрать бумажную бабочку, петушиный хвост, перья жар-птицы.

Зверюшки получаются колоритнее, особенно если по роли нужен толстячок – хомячок, поросенок. Для объема надо складывать несколько слоев бумаги.

Костюм на карнавал

На изготовленный макет девочки или сказочной феи наденьте большую шляпку, украшенную цветочной композицией. Её верх делайте из разноцветных полос различной длины и ширины. Их скручиваете в виде улиток, завитков из системы квиллинга. Схемы объемных поделок на сайте все четко показывают – как готовить игрушку и как её украшать.

Техника оригами

Её быстрее освоить, если выбирать простые схемы, вырезанные фигурки дорисовывать или доклеивать также вырезанными детальками. По такой схеме из квадрата листа выйдет красивая божья коровка. Если в этом виде или в предыдущих станет что-то не понятно, просмотрите фото объемных поделок и вам станет все ясно.


Фото объемных поделок

Также рекомендуем просмотреть:

Paper Composition - Бумага и производство бумаги

Опубликовано 11.12.2013 автором Administrator

Целлюлозное волокно . Основным сырьем для производства бумаги являются волокна целлюлозы, которые представляют собой короткие нитевидные структуры. Целлюлозное волокно является основным строительным материалом для растений, и его можно извлечь в большом количестве из древесины. Существует четыре основных источника целлюлозного волокна, используемых при производстве бумаги; деревья хвойных пород, деревья твердых пород, переработанное волокно и тряпка (обычно состоящая из обрезков текстиля и хлопка).В качестве пятого варианта для изготовления специальной бумаги иногда используются синтетические волокна. Другие растения, такие как сахарный тростник или бамбук, также используются в качестве источников клетчатки.

Древесина хвойных и лиственных пород является наиболее часто используемым источником волокна для листовой офсетной бумаги. Каждый источник производит волокно с немного разными характеристиками. Деревья лиственных пород, такие как тополь, береза ​​и клен, производят более короткие волокна, около 1 мм в длину. Деревья хвойных пород, такие как ель, сосна и пихта, производят более длинные волокна, около 3 мм в длину.Более длинные волокна древесины хвойных пород придают бумаге большую прочность за счет лучшего сцепления волокон. Более короткие волокна твердой древесины придают бумаге объемность и лучшую гладкость. См. Рисунок 5-2.

Деревья можно пополнять, их легко собирать и легко транспортировать, что делает их идеальным источником целлюлозы в производстве бумаги. Волокна целлюлозы обладают очень высокой прочностью на разрыв и большим сродством к воде, а это означает, что волокна могут быть прочно связаны друг с другом в сеть с образованием бумаги. Размер и форма волокон, которые различаются в зависимости от типа дерева и даже в пределах одного дерева, оказывают важное влияние на свойства бумаги.

Бумага состоит из множества ингредиентов, помимо волокна, включая проклеивающие материалы, минеральные наполнители и красящие вещества.

Калибровка . Проклеивающие материалы включают крахмал и канифоль. Эти ингредиенты могут быть добавлены внутрь, снаружи или вместе. Внутренняя проклейка призвана придать бумаге водостойкость, что является ключевым фактором для бумаги, используемой для литографии.Канифоль и квасцы бумажных производителей - два материала, обычно используемые для внутренней проклейки. Калибровка поверхности контролирует впитывание печатной краски, что позволяет получать более четкие изображения на поверхности бумаги. Калибровка поверхности также снижает выход поверхностных волокон на одеяла, проблема, называемая сбором. Кроме того, проклейка также может служить предварительной обработкой для последующего покрытия бумаги.

Наполнители . Минеральные наполнители (мелкодисперсные, относительно нерастворимые неорганические материалы или минералы) добавляются к волокну перед формированием листа для улучшения гладкости, непрозрачности и цвета.Они также уменьшают зачеркнутый , условие, при котором чернила проникают в бумагу и оказываются на другой стороне. Наполнители также улучшают восприимчивость офсетной бумаги к краске. Бумага, которая была проклеена, но не заполнена, может недостаточно быстро впитывать печатную краску для хорошей начальной настройки, особенно при высоких скоростях печати. Наполнители также уменьшают искажение точек за счет повышенной гладкости поверхности. Кроме того, наполнители уменьшают просвечивание, которое возникает, когда изображение, напечатанное на одной стороне листа, видно с другой стороны из-за недостаточной непрозрачности.Наполнители улучшают яркость (белизну) бумаги, что придает печатным изображениям более «выделяющийся вид». Глина (из очищенной природной каолиновой глины), диоксид титана и карбонат кальция являются наиболее часто используемыми наполнителями.

Пигменты . Цветная бумага требует добавления пигментов и красителей. Цветная бумага довольно распространена в листовой офсетной литографии. Дизайнер полиграфии должен понимать, какое негативное влияние цветная бумага оказывает на цветные чернила и изображения.

Исследование физических и химических свойств целлюлозной бумаги, погруженной в различные смеси растворителей

Abstract

Целлюлозная бумага, обработанная в системах с пропорциональными смесями, показала более высокое поглощение жидкости по сравнению с обработкой только EtOH и MeOH.Оно было примерно на 40–70% и 50–91% выше для бумаги, обработанной EtOH-NaOH и MeOH-NaOH, соответственно. Очевидно, что все условия приводят к снижению прочности бумаги. Самая низкая прочность на разрыв 13,0 Н / мм была обнаружена для образцов, обработанных EtOH и NaOH после повторения стадии смачивания-сушки 5 . Но в некоторых условиях растяжение было примерно на 21–59,5% выше, чем у необработанных образцов. Распределение пор бумаги по размеру оценивали с помощью процедуры окрашивания Саймонса, и экспериментальные результаты обычно включали данные о сорбции.Менее интенсивные колебания CH 2 –CH 2 - (1450–1700 см −1 ) и площади пиков C-C и C-O-C в FTIR-спектрах указывают на снижение водородных связей в сетчатой ​​структуре обработанной растворителем и высушенной бумаги.

Ключевые слова: Бумага, сетка листов, целлюлоза, сорбция, обработка растворителем, пятно Саймонса

1. Введение

Продукт на бумажной основе обычно содержит 90–99% волокон целлюлозы, которые являются основным структурным элементом и наиболее важным компонентом влияющие на свойства конечного использования.Сеть самосвязывающихся целлюлозных волокон внутри сетевой структуры влияет на химические и физические характеристики бумажных изделий. Однако химическая структура целлюлозы в настоящее время хорошо известна и состоит из звеньев β-ангидроглюкозы с преобладающими гидроксильными группами, которые являются подходящими группами для реакций. В основном это связано с наличием одной первичной и двух вторичных гидроксильных групп в каждом мономерном звене в структуре полимера [1, 2]. Каждая из ангидроглюкозных единиц связана вместе β-1-4 гликозидными связями.Благодаря особому химическому строению целлюлозы, она является полностью линейным гомополисахаридом и обладает способностью образовывать обширные внутри- и межмолекулярные водородные связи [1].

Поскольку бумажная сетка состоит из случайно уложенных волокнистых (целлюлоза) и неволокнистых (наполнители) материалов, она содержит сложный набор полых каналов пор с различными размерами капилляров. Следовательно, он легко проницаем для жидкостей. Однако структура бумаги может быть изменена во время контакта с жидкостями, поскольку она разрушает водородные связи, расслабляет волокна и вызывает изменения размеров в порах и капиллярах.Если пренебречь влиянием внешнего давления, можно использовать уравнение Уошберна для описания скорости капиллярного подъема жидкости в бумагу.

dl / dt = (γlv r cos θ) / 4ηl

Где dl / dt - скорость проникновения капилляра, l - расстояние, на которое проникает цилиндрический капилляр радиуса r за время t, угол θ между жидкостью а поверхность - жидкостью с поверхностным натяжением γ lv и вязкостью η [3, 4].

Был проведен ряд исследований по разумному объяснению взаимодействия бумаги и жидкости.Однако большинство исследований показали, что химические и физические свойства волокон (целлюлозы) снижаются при повторном смачивании. Соответственно, снижение абсорбционных и прочностных свойств повторно смачиваемых волокон из-за изменений основной структуры во время набухания и снижения потенциала связывания волокон [5–7]. Было высказано предположение, что во время сушки целлюлоза теряет как свободную, так и связанную воду и начинает давать усадку. Он превратился в твердое и жесткое состояние (затвердевание), которое не восстанавливалось должным образом по сравнению с никогда не высыхающим состоянием [8–10]. Механизм отверждения целлюлозы сложен и, вероятно, связан с удалением связанной воды, уменьшением расстояния между микрофибриллами и снижением эластичности фибрилл. В результате этих модификаций поперечные связи водородных связей могут образовываться между соседними микрофибриллами в структуре целлюлозы. Такую специфическую структуру принято называть ороговением волокон целлюлозы [11].

Гидрофильная природа целлюлозы в структуре бумаги очень важна для хорошего сцепления волокна с волокном.Тем не менее, сложные аспекты смачивания бумаги позволяют понять, как увеличить и контролировать смачивание и сцепление волокон. Считается, что повторение смачивания и сушки приводит к необратимым изменениям потенциала связывания целлюлозы. Следовательно, необходимо более четко понимать изменения, происходящие в повторно смачиваемых целлюлозных волокнах [6–9]. Это может открыть возможность увеличить переработку продуктов на основе целлюлозы (например, бумаги и картона). Более того, новые модифицированные процессы, включающие различные типы подходов к варке органосольв, могут также потребоваться более подробная информация о влиянии систем растворителей на химические составляющие клеточной стенки, особенно на целлюлозу.

Целью данного исследования является изучение влияния различных составов растворителей на многократную сушку и смачивание бумаги, состоящей только из целлюлозы, с точки зрения оценки химических и физических свойств. Эксперименты проводились для выяснения влияния различных составов растворителей на абсорбцию жидкости, химические и прочностные свойства, а также капиллярную структуру пор бумаги.

2. Экспериментальная часть

Фильтровальная бумага Whatman, состоящая только из целлюлозных волокон, не содержащая всех добавок и наполнителей, использовалась в качестве источника бумаги в лабораторных условиях.Фильтровальная бумага Whatman (№: 1) и химические вещества с чистотой 97–99%, использованные в этом исследовании, были приобретены у Yildiz Kimya Ltd (Анкара, Турция) и использовались в том виде, в каком они были получены.

Обработка растворителем предназначена для оценки сорбционной способности жидкости посредством химической модификации и распределения пор по размерам в бумажной сетке после непрерывного повторения циклов сушки и смачивания. В обработках использовались четыре различных растворителя и смеси их соответствующих пропорций: вода (H 2 O), этанол (EtOH), метанол (MeOH), гидроксид натрия (NaOH).Состав смесей растворителей, используемых в образцах бумаги, обработанных в атмосферных условиях, представлен в.

Таблица 1.

Химические вещества и их смеси в соответствующих пропорциях (% по объему) для обработки бумаги.

0

0

Образцы H 2 O EtOH MeOH NaOH
0 - - - -
100---
B 100
C 100 100 100
E 50 50
F 75 25
H 50 50
I 25 75
J 75 75 Для оценки некоторых химических и физических свойств бумаги было проведено пять повторяющихся стадий смачивания-сушки. Листы вымачивали в растворителях при атмосферных условиях на 8 часов. В конце каждой стадии смачивания листы сушили в печи при 105 ° C в течение 6 часов.

Сорбционные свойства образцов определялись в соответствии с методом испытаний Таппи T 441. Но для расчета сорбции жидкости, а также прочностных свойств образцов использовалось больше времени. Прочность на растяжение и растяжение были определены на машине для испытания прочности Lloyd-Lrk 5plus в соответствии со стандартами Tappi T-494.

Метод окрашивания Саймонса использовался для оценки капиллярной пористой структуры листов. Этот метод основан на различиях между размером молекул двух типов красителей (Direct Blue I и Fast Orange 15) и сродством к целлюлозе. Красители были приобретены у Pylam Products Co., Inc., Tepme, AZ, под коммерческими названиями Pontamine Fast Sky Blue 6BX и Pontamine Fast Orange 6RN, соответственно. Красители использовали в том виде, в котором они были получены, без дополнительной очистки. 1 г красителя Orange и Blue растворяли в 100 мл дистиллированной воды, затем растворы красителей смешивали в соотношении 1: 1 по объему. Небольшие образцы (1x1 см) сначала вымачивали в растворах красителей на 1 мин, а затем на 1 мин в воде. После этого они были помещены на предметное стекло и высушены при 75 ° C, исследованы под световым микроскопом.

Direct Blue I имеет определенную химическую структуру с диаметром молекулы 1 нм. Краситель Fast Orange 15 представляет собой продукт конденсации 5-нитро-о-толуолсульфоновой кислоты в водном растворе щелочи, и его формула и структура четко не определены. Однако было высказано предположение, что очищенный краситель Fast Orange 15 имеет молекулярный диаметр в диапазоне 5–36 нм, что намного больше, чем размер молекулы Direct Blue I. [13, 14].

ИК-спектрофотометр Shimadzu IR Prestige-21 series был использован для оценки химических групп на необработанной бумаге и бумаге, обработанной растворителем. Данные были собраны в диапазоне 4000–400 см –1 .

3. Результаты и обсуждение

демонстрирует сорбционные свойства бумаги, обработанной водой (A), (безводным) этанолом (B), (безводным) метанолом (C), 1 н. Гидроксидом натрия (D), вплоть до пять повторяющихся этапов сушки и смачивания. Можно выявить, что наибольшая сорбция наблюдается у образца D (230.5% в 1 -м цикле и 179,8% в 5 -м цикле ), за которым следует образец A (182,3% в 1 -м цикле и 170,6% в 5 -м цикле ), образец B (109,4% в 1 -й цикл и 97,6% в 5 -м цикле ), и образец C (101,5% в 1 -м цикле и 84,3% в 5 -м цикле ), соответственно. Однако повторная сушка и смачивание обычно влияет на уменьшение поглощения жидкости листами. Это неудивительно, поскольку ряд исследователей уже сообщили об определенной корреляции между химической обработкой и сорбционными свойствами целлюлозных материалов [6–10].

Впитывающие свойства бумаги, обработанной различными химикатами.

Это уменьшение может быть связано с изменением структуры полимера волокна, например, с образованием поперечных связей водородных связей или устранением участков водородных связей для жидкостей. Потому что все жидкости, использованные в этом исследовании, обладают способностью к образованию водородных связей и могут проникать в сетчатую структуру бумаги с последующим замещением целлюлозы -ОН на водородные связи целлюлозы. Более того, закрытие более крупных пор, которые не открываются повторно при повторном смачивании, может быть результатом действия сил высокого поверхностного натяжения.Этот последующий механизм деформационного упрочнения и силы могут сваривать поры и в некоторой степени противодействовать проникновению жидкости. Это хорошо согласуется с результатами, полученными Wistara (1999) о том, что высушенные волокна с более высокой начальной способностью к набуханию имеют более низкую способность к повторному набуханию [6].

Однако образец (D), обработанный 1 н. Гидроксидом натрия, имеет значительно более высокое значение абсорбции, чем другие. После повторения цикла смачивания-сушки 5 образец D показывает примерно на 6% более высокое поглощение из образца A, 85% из образца B и 114% из образца C, соответственно (). Это может быть связано с переориентацией микрофибрилл и лучшим выравниванием цепей целлюлозы в структуре листовой сети, что способствует появлению дополнительных участков водородных связей для жидкости. Дас и Чакраборти (2006) обнаружили, что во время обработки щелочью происходит преобразование решетки из целлюлозы-I в целлюлозу-II, а гидроксид натрия вносит значительные изменения в кристалличность и угол ориентации в структуре целлюлозы [16]. Это может повлиять на менее кристаллические области в целлюлозе, следовательно, дальнейшее образование водородных связей для жидкостей.

Заметный эффект добавления гидроксида натрия к этанолу (B) с точки зрения сорбции бумаги (E, F и G) отчетливо виден на рис. Наибольшая абсорбция была получена с образцом F (EtOH-NaOH 1: 3 по объему) после цикла смачивание-сушка 1 st (185,7%) и дальнейших обработок, снижающих влияние на сорбцию жидкости бумаги, но они все еще значительно выше, чем только EtOH. и меньшее количество NaOH, включая системы. Образец F показал примерно на 40–70% более высокое поглощение жидкости по сравнению с образцом B (109.4%) на аналогичных стадиях смачивания-сушки (). Казалось, что увеличение поглощения жидкости было тесно связано с содержанием NaOH в системе EtOH и обратно пропорционально стадии смачивания-сушки.

Поглощающие свойства бумаги, обработанной смесями EtOH-NaOH.

Сорбционные свойства бумаги в условиях реакции пропорционального смешения метанола и гидроксида натрия показаны на рис. Подобно системе этанол-щелочь, наивысшее поглощение 162,3% также было обнаружено с образцом I (MeOH-NaOH 1: 3 по объему), но после стадии смачивания-сушки 5 -.Можно также заметить, что длительная сушка-смачивание обычно влияет на 2-10% повышенных свойств абсорбции жидкости для образца I. Однако можно понять, что абсорбция жидкости положительно коррелировала с содержанием гидроксида натрия в метанольной системе.

Поглощающие свойства бумаги, обработанной смесями MeOH-NaOH.

Эти сравнения между обработками и результатами измерений показывают, что реакцию целлюлозы на гидроксид натрия можно довольно хорошо предсказать путем пропорционального смешивания с этанолом () и метанолом ().

Роуэлл сообщил, что взаимодействие между целлюлозами и органическими жидкостями в основном зависит от pH растворителя, молярного размера и способности жидкости связывать водород [15]. Однако переменные сорбционные свойства листов, обработанных смесями этанола и метанола с щелочью, в аналогичных условиях ясно показывают, что поглощение жидкости структурой бумажного листа тесно связано с природой жидкости (pH) и ее поверхностным натяжением, как показано в: .Более того, уже предполагалось, что набухающие и сорбционные свойства бумаги в щелочных условиях были выше, чем в кислых [6–9]. Вероятно, это связано с отверстиями в фибриллах, которые влияют на набухаемость целлюлозы и являются важным фактором для улучшения абсорбционного потенциала волокон.

Ватанабе и его группа предположили, что примерно 3–7 мас.% Адсорбированной воды отвечает за стабилизацию сети водородных связей на поверхности целлюлоза-вода [17].Но все системы растворителей, использованные в этом исследовании, обладают потенциалом водородных связей, и они могут проникать в структуру полотна с последующим замещением целлюлозы -ОН на водородные связи целлюлозы. Следовательно, межцепочечные и внутрицепочечные водородные связи целлюлозы могут образовываться молекулами растворителя во время абсорбции.

Прочность бумаги на растяжение обычно используется в качестве показателя влияния обработки на прочность бумаги, определяемого такими факторами, как прочность волокна и сцепление. Сравнительная прочность на разрыв десяти различных бумаг, обработанных растворителем (A-J), по сравнению с контрольными материалами, прочность которых составляет 37.3 Н / мм. Очевидно, что все условия обработки приводят к снижению прочности бумаги. После стадии смачивания-сушки 1 st наибольшая потеря прочности наблюдалась у образца A (16,8 Н / мм, –54,9%), за которым следовали образец B (18,0 Н / мм, –51,3%), образец F (18,6 Н / мм). мм, –50%) соответственно. Как правило, непрерывное увлажнение-сушка способствует дальнейшей потере прочности бумаги. Однако самая низкая прочность была обнаружена у образцов B и D (13,0 Н / мм, –65%) после повторения стадии смачивания-сушки 5 -.Видно, что условия обработки были слишком суровыми, поэтому прочностные свойства бумаг резко снизились. Более того, добавление щелочи как к этанолу, так и к метанолу (E-J), по-видимому, меньше влияет на потерю прочности бумаги.

Прочность на разрыв бумаги, обработанной системами на смеси растворителей.

Пористая структура листов оказывает большое влияние на проникновение жидкости в сеть. Когда бумага соприкасается с жидкостями, они имеют тенденцию переходить из больших полостей в более мелкие в соответствии с их различным капиллярным давлением.Однако растворители могут быстро проникать в волокно и влиять на разложение целлюлозы. Аталла предположил, что процесс дегидратации целлюлозы, способствующий молекулярной подвижности, может привести к повышению уровней молекулярной организации. Однако такая молекулярная организация ограничивает способность волокон реагировать на стресс в упругом режиме без разрушения [12]. Результаты исследования прочности, полученные для целлюлозной бумаги, основаны на этой информации.

При оценке прочности на разрыв также следует учитывать растяжение бумаги при разрыве (относительное удлинение в%).Это указывает на способность бумаги соответствовать желаемым свойствам при неоднородном растягивающем напряжении. Сравнительное растяжение (как указано, относительное удлинение при разрыве%) образцов (A-J) показано на. Как правило, свойства листов при растяжении обычно противоречат пределу прочности при растяжении. Похоже, что повторное смачивание-сушка в некоторой степени влияет на растяжение либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения в зависимости от типа растворителя и стадии обработки. Это несколько удивительно, учитывая, что прочностные свойства значительно снижаются при всех условиях обработки.

Растяжимость бумаги, обработанной системами на основе смеси растворителей.

После стадии смачивания-сушки 1 st наибольшее улучшение растяжения было обнаружено с образцом G (26,8%), за которым следует образец A (13,2%), и незначительно аналогичные улучшения растяжения с образцами B, C, H, I и J (4–8%) именно в таком порядке. Однако после стадии смачивания-сушки 5 th некоторые виды бумаги показывают значительно более высокое растяжение, чем необработанные и / или менее обработанные образцы. Наибольшее растяжение, следовательно, улучшение наблюдалось у образца E (59.5%), затем образец I (49,8%), образец J (28,7%), образец H (21%) соответственно. Более того, образцы B, C, D и F показывают потерю растяжения примерно 18–27% по сравнению с контролем.

Развитие прочности, а также физическое поведение бумаги очень сложны и зависят от многих факторов, таких как структура целлюлозы, особенно кристаллической области, и водородные связи случайно уложенных сетевых элементов. Но вкратце, очевидно, что прочностные свойства листов значительно снижаются при обработке жидкостью, особенно в кислой среде (B и C), но добавление щелочи (NaOH) как к этанолу, так и к метанольным растворителям, по-видимому, меньше влияет на потерю прочности, даже некоторое улучшение уровня бумаги, реализованное в различных условиях.

Краска Саймонса - это практический метод оценки пористой структуры целлюлозных волокон, особенно в процессах переработки [6, 9] и варки целлюлозы [18]. Это может предоставить дополнительные доказательства модификации макромолекулы целлюлозы. Когда смесь двух красителей (Direct Blue I и Fast Orange 15) наносится на волокна, синий и / или оранжевый краситель может абсорбироваться волокнами с различным размером пор. Для волокон с различным диапазоном распределения пор по размеру цвет окрашенного волокна может зависеть от соотношения площади поверхности, доступной для обоих красителей.Химические структуры обоих красителей приведены в [13, 14].

Химическая структура Fast Sky Blue 6BX (a) и Pontamine Fast Orange 6RN (b).

показывает сводку образцов бумаги, полученных в различных условиях, и их свойства окрашивания под световым микроскопом. Было установлено, что бумага, полученная в различных условиях, показывала различную интенсивность синего и оранжевого пятен. Однако этот рейтинг не отражает каких-либо количественных измерений, и сравнение должно производиться только в пределах каждой экспериментальной группы.

Таблица 2.

Применение метода окрашивания Саймонса к образцам бумаги, обработанным различными смесями растворителей.

99599 Д 9009 9 E

0

+ 90 099 I
Цвет окрашенного волокна *
Образцы Темно-синий Голубо-оранжевый Промежуточный оранжевый Темно-оранжевый
0

+++



1 st цикл смачивания-сушки

9102
+++
B ++ + +
C +++ +++
+ ++
F ++ ++
G ++ + ++
H +++
I ++ ++
03 J 999


+++


5 th цикл смачивания-сушки

A ++ + +++
C ++ +
D ++ ++ ++ ++
E + ++
F ++ ++ +
G ++
H ++ +
++ + +
J ++ +

После 1 стадия сушки, кроме стадии смачивания образец B, другие образцы, обработанные одним растворителем (A, C, D), имеют интенсивный светло-сине-оранжевый цвет.Кроме того, образцы бумаги, обработанные пропорциональными смесями EtOH, MeOH и NaOH (E-J), имеют различный промежуточный цвет от оранжевого до темно-оранжевого. Это явное свидетельство того, что добавление щелочи в кислую среду влияет на увеличение размера пор волокон. Поскольку Direct Blue I имеет меньший размер молекулы (примерно 1 нм) и более слабое сродство к целлюлозе по сравнению с Direct Orange 15, который имеет больший размер молекулы (5–36 нм) и более сильное сродство. Но после стадии смачивания-сушки 5 большинство образцов окрасились от темно-синего до светло-сине-оранжевого цвета, за исключением образца F (EtOH-NaOH, 1: 3 по объему), волокна которого окрашиваются в промежуточный оранжевый и слегка темный цвет. апельсин.Это явное свидетельство того, что увеличение концентрации щелочи в кислотных растворителях может привести к восстановлению размера пор волокна и к меньшему разрушению при непрерывной сушке и смачивании. Выше уже говорилось, что молекулы Direct Orange 15 могут предпочтительно адсорбироваться на поверхности волокна, где размер пор является подходящим (например,> 5 нм) для доступа к молекулам Direct Orange 15. Для небольших капиллярных пор (например, <5 нм), где молекулы Direct Orange 15 недоступны, молекулы Direct Blue I. могут адсорбироваться.Следовательно, ожидается, что отношение адсорбированного Direct Orange 15 к адсорбированному Direct Blue I будет служить индикатором структуры пор, в частности, распределения размера пор в бумаге. Результаты окрашивания по Саймонсу обычно коррелируют с прочностью и сорбционными свойствами бумаги (-).

FTIR-спектры образцов бумаги, обработанных растворителем, были получены в диапазоне 400–4000 см –1 . Однако характерный спектр концентратов целлюлозной структуры в диапазоне 800–2000 см, –1 и основные пики в этом диапазоне не были идентифицированы.Сравнительные FTIR-спектры бумаги, обработанной различными растворителями, после повторной стадии сушки-смачивания 5 th показаны на (a – g).

Сравнительные FTIR-спектры бумаг, обработанных системами на основе смеси растворителей.

Во всех спектрах наблюдается мультимодальное поглощение в области 600–1000 см, –1 , обусловленное группами –ОН в целлюлозе. Вибрация C-H вне плоскости была назначена на уровне 750 см −1 . Полоса при 900–1150 см –1 приписывается растяжению C – C вне плоскости, растяжению C – C – O при 1060 см –1 ; C-O-C симметричное растяжение 1150 см −1 ().Однако спектры образцов, обработанных растворителем (–f), демонстрируют большее поглощение в области 800–1200 см, –1 по сравнению с необработанной целлюлозой, где преобладает более сложное колебание ОН в плоскости. Однако менее интенсивные колебания CH 2 –CH 2 - (1450–1700 см −1 ) и площади пиков CC и COC (, d, g) указывают на генерацию новой химии поверхности, которая связана с модификация цепи, индуцированная растворителем / высушенная. Янг (1994) и Вайсе и Паулапуро (1996) обнаружили, что сушка влияет на уменьшение расстояния между микрофибриллами и поперечными связями в структуре целлюлозы [8, 10].Эта модификация может влиять на уровень водородных связей в целлюлозе. Результаты, полученные с помощью FTIR-оценки листов целлюлозы, обработанных различными растворителями, и циклов непрерывной сушки-смачивания, подтверждают эту информацию. На основании измерений FTIR был сделан вывод, что во время диффузии растворителя произошла некоторая модификация, а в структуре целлюлозы произошла модификация цепи, вызванная растворителем.

Исследование физических и химических свойств целлюлозной бумаги, погруженной в различные смеси растворителей

Abstract

Целлюлозная бумага, обработанная в системах с пропорциональными смесями, показала более высокое поглощение жидкости по сравнению с обработкой только EtOH и MeOH.Оно было примерно на 40–70% и 50–91% выше для бумаги, обработанной EtOH-NaOH и MeOH-NaOH, соответственно. Очевидно, что все условия приводят к снижению прочности бумаги. Самая низкая прочность на разрыв 13,0 Н / мм была обнаружена для образцов, обработанных EtOH и NaOH после повторения стадии смачивания-сушки 5 . Но в некоторых условиях растяжение было примерно на 21–59,5% выше, чем у необработанных образцов. Распределение пор бумаги по размеру оценивали с помощью процедуры окрашивания Саймонса, и экспериментальные результаты обычно включали данные о сорбции.Менее интенсивные колебания CH 2 –CH 2 - (1450–1700 см −1 ) и площади пиков C-C и C-O-C в FTIR-спектрах указывают на снижение водородных связей в сетчатой ​​структуре обработанной растворителем и высушенной бумаги.

Ключевые слова: Бумага, сетка листов, целлюлоза, сорбция, обработка растворителем, пятно Саймонса

1. Введение

Продукт на бумажной основе обычно содержит 90–99% волокон целлюлозы, которые являются основным структурным элементом и наиболее важным компонентом влияющие на свойства конечного использования.Сеть самосвязывающихся целлюлозных волокон внутри сетевой структуры влияет на химические и физические характеристики бумажных изделий. Однако химическая структура целлюлозы в настоящее время хорошо известна и состоит из звеньев β-ангидроглюкозы с преобладающими гидроксильными группами, которые являются подходящими группами для реакций. В основном это связано с наличием одной первичной и двух вторичных гидроксильных групп в каждом мономерном звене в структуре полимера [1, 2]. Каждая из ангидроглюкозных единиц связана вместе β-1-4 гликозидными связями.Благодаря особому химическому строению целлюлозы, она является полностью линейным гомополисахаридом и обладает способностью образовывать обширные внутри- и межмолекулярные водородные связи [1].

Поскольку бумажная сетка состоит из случайно уложенных волокнистых (целлюлоза) и неволокнистых (наполнители) материалов, она содержит сложный набор полых каналов пор с различными размерами капилляров. Следовательно, он легко проницаем для жидкостей. Однако структура бумаги может быть изменена во время контакта с жидкостями, поскольку она разрушает водородные связи, расслабляет волокна и вызывает изменения размеров в порах и капиллярах.Если пренебречь влиянием внешнего давления, можно использовать уравнение Уошберна для описания скорости капиллярного подъема жидкости в бумагу.

dl / dt = (γlv r cos θ) / 4ηl

Где dl / dt - скорость проникновения капилляра, l - расстояние, на которое проникает цилиндрический капилляр радиуса r за время t, угол θ между жидкостью а поверхность - жидкостью с поверхностным натяжением γ lv и вязкостью η [3, 4].

Был проведен ряд исследований по разумному объяснению взаимодействия бумаги и жидкости.Однако большинство исследований показали, что химические и физические свойства волокон (целлюлозы) снижаются при повторном смачивании. Соответственно, снижение абсорбционных и прочностных свойств повторно смачиваемых волокон из-за изменений основной структуры во время набухания и снижения потенциала связывания волокон [5–7]. Было высказано предположение, что во время сушки целлюлоза теряет как свободную, так и связанную воду и начинает давать усадку. Он превратился в твердое и жесткое состояние (затвердевание), которое не восстанавливалось должным образом по сравнению с никогда не высыхающим состоянием [8–10].Механизм отверждения целлюлозы сложен и, вероятно, связан с удалением связанной воды, уменьшением расстояния между микрофибриллами и снижением эластичности фибрилл. В результате этих модификаций поперечные связи водородных связей могут образовываться между соседними микрофибриллами в структуре целлюлозы. Такую специфическую структуру принято называть ороговением волокон целлюлозы [11].

Гидрофильная природа целлюлозы в структуре бумаги очень важна для хорошего сцепления волокна с волокном.Тем не менее, сложные аспекты смачивания бумаги позволяют понять, как увеличить и контролировать смачивание и сцепление волокон. Считается, что повторение смачивания и сушки приводит к необратимым изменениям потенциала связывания целлюлозы. Следовательно, необходимо более четко понимать изменения, происходящие в повторно смачиваемых целлюлозных волокнах [6–9]. Это может открыть возможность увеличить переработку продуктов на основе целлюлозы (например, бумаги и картона). Более того, новые модифицированные процессы, включающие различные типы подходов к варке органосольв, могут также потребоваться более подробная информация о влиянии систем растворителей на химические составляющие клеточной стенки, особенно на целлюлозу.

Целью данного исследования является изучение влияния различных составов растворителей на многократную сушку и смачивание бумаги, состоящей только из целлюлозы, с точки зрения оценки химических и физических свойств. Эксперименты проводились для выяснения влияния различных составов растворителей на абсорбцию жидкости, химические и прочностные свойства, а также капиллярную структуру пор бумаги.

2. Экспериментальная часть

Фильтровальная бумага Whatman, состоящая только из целлюлозных волокон, не содержащая всех добавок и наполнителей, использовалась в качестве источника бумаги в лабораторных условиях.Фильтровальная бумага Whatman (№: 1) и химические вещества с чистотой 97–99%, использованные в этом исследовании, были приобретены у Yildiz Kimya Ltd (Анкара, Турция) и использовались в том виде, в каком они были получены.

Обработка растворителем предназначена для оценки сорбционной способности жидкости посредством химической модификации и распределения пор по размерам в бумажной сетке после непрерывного повторения циклов сушки и смачивания. В обработках использовались четыре различных растворителя и смеси их соответствующих пропорций: вода (H 2 O), этанол (EtOH), метанол (MeOH), гидроксид натрия (NaOH).Состав смесей растворителей, используемых в образцах бумаги, обработанных в атмосферных условиях, представлен в.

Таблица 1.

Химические вещества и их смеси в соответствующих пропорциях (% по объему) для обработки бумаги.

0

0

Образцы H 2 O EtOH MeOH NaOH
0 - - - -
100---
B 100
C 100 100 100
E 50 50
F 75 25
H 50 50
I 25 75
J 75 75 Для оценки некоторых химических и физических свойств бумаги было проведено пять повторяющихся стадий смачивания-сушки.Листы вымачивали в растворителях при атмосферных условиях на 8 часов. В конце каждой стадии смачивания листы сушили в печи при 105 ° C в течение 6 часов.

Сорбционные свойства образцов определялись в соответствии с методом испытаний Таппи T 441. Но для расчета сорбции жидкости, а также прочностных свойств образцов использовалось больше времени. Прочность на растяжение и растяжение были определены на машине для испытания прочности Lloyd-Lrk 5plus в соответствии со стандартами Tappi T-494.

Метод окрашивания Саймонса использовался для оценки капиллярной пористой структуры листов. Этот метод основан на различиях между размером молекул двух типов красителей (Direct Blue I и Fast Orange 15) и сродством к целлюлозе. Красители были приобретены у Pylam Products Co., Inc., Tepme, AZ, под коммерческими названиями Pontamine Fast Sky Blue 6BX и Pontamine Fast Orange 6RN, соответственно. Красители использовали в том виде, в котором они были получены, без дополнительной очистки. 1 г красителя Orange и Blue растворяли в 100 мл дистиллированной воды, затем растворы красителей смешивали в соотношении 1: 1 по объему.Небольшие образцы (1x1 см) сначала вымачивали в растворах красителей на 1 мин, а затем на 1 мин в воде. После этого они были помещены на предметное стекло и высушены при 75 ° C, исследованы под световым микроскопом.

Direct Blue I имеет определенную химическую структуру с диаметром молекулы 1 нм. Краситель Fast Orange 15 представляет собой продукт конденсации 5-нитро-о-толуолсульфоновой кислоты в водном растворе щелочи, и его формула и структура четко не определены. Однако было высказано предположение, что очищенный краситель Fast Orange 15 имеет молекулярный диаметр в диапазоне 5–36 нм, что намного больше, чем размер молекулы Direct Blue I. [13, 14].

ИК-спектрофотометр Shimadzu IR Prestige-21 series был использован для оценки химических групп на необработанной бумаге и бумаге, обработанной растворителем. Данные были собраны в диапазоне 4000–400 см –1 .

3. Результаты и обсуждение

демонстрирует сорбционные свойства бумаги, обработанной водой (A), (безводным) этанолом (B), (безводным) метанолом (C), 1 н. Гидроксидом натрия (D), вплоть до пять повторяющихся этапов сушки и смачивания. Можно выявить, что наибольшая сорбция наблюдается у образца D (230.5% в 1 -м цикле и 179,8% в 5 -м цикле ), за которым следует образец A (182,3% в 1 -м цикле и 170,6% в 5 -м цикле ), образец B (109,4% в 1 -й цикл и 97,6% в 5 -м цикле ), и образец C (101,5% в 1 -м цикле и 84,3% в 5 -м цикле ), соответственно. Однако повторная сушка и смачивание обычно влияет на уменьшение поглощения жидкости листами. Это неудивительно, поскольку ряд исследователей уже сообщили об определенной корреляции между химической обработкой и сорбционными свойствами целлюлозных материалов [6–10].

Впитывающие свойства бумаги, обработанной различными химикатами.

Это уменьшение может быть связано с изменением структуры полимера волокна, например, с образованием поперечных связей водородных связей или устранением участков водородных связей для жидкостей. Потому что все жидкости, использованные в этом исследовании, обладают способностью к образованию водородных связей и могут проникать в сетчатую структуру бумаги с последующим замещением целлюлозы -ОН на водородные связи целлюлозы. Более того, закрытие более крупных пор, которые не открываются повторно при повторном смачивании, может быть результатом действия сил высокого поверхностного натяжения.Этот последующий механизм деформационного упрочнения и силы могут сваривать поры и в некоторой степени противодействовать проникновению жидкости. Это хорошо согласуется с результатами, полученными Wistara (1999) о том, что высушенные волокна с более высокой начальной способностью к набуханию имеют более низкую способность к повторному набуханию [6].

Однако образец (D), обработанный 1 н. Гидроксидом натрия, имеет значительно более высокое значение абсорбции, чем другие. После повторения цикла смачивания-сушки 5 образец D показывает примерно на 6% более высокое поглощение из образца A, 85% из образца B и 114% из образца C, соответственно ().Это может быть связано с переориентацией микрофибрилл и лучшим выравниванием цепей целлюлозы в структуре листовой сети, что способствует появлению дополнительных участков водородных связей для жидкости. Дас и Чакраборти (2006) обнаружили, что во время обработки щелочью происходит преобразование решетки из целлюлозы-I в целлюлозу-II, а гидроксид натрия вносит значительные изменения в кристалличность и угол ориентации в структуре целлюлозы [16]. Это может повлиять на менее кристаллические области в целлюлозе, следовательно, дальнейшее образование водородных связей для жидкостей.

Заметный эффект добавления гидроксида натрия к этанолу (B) с точки зрения сорбции бумаги (E, F и G) отчетливо виден на рис. Наибольшая абсорбция была получена с образцом F (EtOH-NaOH 1: 3 по объему) после цикла смачивание-сушка 1 st (185,7%) и дальнейших обработок, снижающих влияние на сорбцию жидкости бумаги, но они все еще значительно выше, чем только EtOH. и меньшее количество NaOH, включая системы. Образец F показал примерно на 40–70% более высокое поглощение жидкости по сравнению с образцом B (109.4%) на аналогичных стадиях смачивания-сушки (). Казалось, что увеличение поглощения жидкости было тесно связано с содержанием NaOH в системе EtOH и обратно пропорционально стадии смачивания-сушки.

Поглощающие свойства бумаги, обработанной смесями EtOH-NaOH.

Сорбционные свойства бумаги в условиях реакции пропорционального смешения метанола и гидроксида натрия показаны на рис. Подобно системе этанол-щелочь, наивысшее поглощение 162,3% также было обнаружено с образцом I (MeOH-NaOH 1: 3 по объему), но после стадии смачивания-сушки 5 -.Можно также заметить, что длительная сушка-смачивание обычно влияет на 2-10% повышенных свойств абсорбции жидкости для образца I. Однако можно понять, что абсорбция жидкости положительно коррелировала с содержанием гидроксида натрия в метанольной системе.

Поглощающие свойства бумаги, обработанной смесями MeOH-NaOH.

Эти сравнения между обработками и результатами измерений показывают, что реакцию целлюлозы на гидроксид натрия можно довольно хорошо предсказать путем пропорционального смешивания с этанолом () и метанолом ().

Роуэлл сообщил, что взаимодействие между целлюлозами и органическими жидкостями в основном зависит от pH растворителя, молярного размера и способности жидкости связывать водород [15]. Однако переменные сорбционные свойства листов, обработанных смесями этанола и метанола с щелочью, в аналогичных условиях ясно показывают, что поглощение жидкости структурой бумажного листа тесно связано с природой жидкости (pH) и ее поверхностным натяжением, как показано в: .Более того, уже предполагалось, что набухающие и сорбционные свойства бумаги в щелочных условиях были выше, чем в кислых [6–9]. Вероятно, это связано с отверстиями в фибриллах, которые влияют на набухаемость целлюлозы и являются важным фактором для улучшения абсорбционного потенциала волокон.

Ватанабе и его группа предположили, что примерно 3–7 мас.% Адсорбированной воды отвечает за стабилизацию сети водородных связей на поверхности целлюлоза-вода [17].Но все системы растворителей, использованные в этом исследовании, обладают потенциалом водородных связей, и они могут проникать в структуру полотна с последующим замещением целлюлозы -ОН на водородные связи целлюлозы. Следовательно, межцепочечные и внутрицепочечные водородные связи целлюлозы могут образовываться молекулами растворителя во время абсорбции.

Прочность бумаги на растяжение обычно используется в качестве показателя влияния обработки на прочность бумаги, определяемого такими факторами, как прочность волокна и сцепление. Сравнительная прочность на разрыв десяти различных бумаг, обработанных растворителем (A-J), по сравнению с контрольными материалами, прочность которых составляет 37.3 Н / мм. Очевидно, что все условия обработки приводят к снижению прочности бумаги. После стадии смачивания-сушки 1 st наибольшая потеря прочности наблюдалась у образца A (16,8 Н / мм, –54,9%), за которым следовали образец B (18,0 Н / мм, –51,3%), образец F (18,6 Н / мм). мм, –50%) соответственно. Как правило, непрерывное увлажнение-сушка способствует дальнейшей потере прочности бумаги. Однако самая низкая прочность была обнаружена у образцов B и D (13,0 Н / мм, –65%) после повторения стадии смачивания-сушки 5 -.Видно, что условия обработки были слишком суровыми, поэтому прочностные свойства бумаг резко снизились. Более того, добавление щелочи как к этанолу, так и к метанолу (E-J), по-видимому, меньше влияет на потерю прочности бумаги.

Прочность на разрыв бумаги, обработанной системами на смеси растворителей.

Пористая структура листов оказывает большое влияние на проникновение жидкости в сеть. Когда бумага соприкасается с жидкостями, они имеют тенденцию переходить из больших полостей в более мелкие в соответствии с их различным капиллярным давлением.Однако растворители могут быстро проникать в волокно и влиять на разложение целлюлозы. Аталла предположил, что процесс дегидратации целлюлозы, способствующий молекулярной подвижности, может привести к повышению уровней молекулярной организации. Однако такая молекулярная организация ограничивает способность волокон реагировать на стресс в упругом режиме без разрушения [12]. Результаты исследования прочности, полученные для целлюлозной бумаги, основаны на этой информации.

При оценке прочности на разрыв также следует учитывать растяжение бумаги при разрыве (относительное удлинение в%).Это указывает на способность бумаги соответствовать желаемым свойствам при неоднородном растягивающем напряжении. Сравнительное растяжение (как указано, относительное удлинение при разрыве%) образцов (A-J) показано на. Как правило, свойства листов при растяжении обычно противоречат пределу прочности при растяжении. Похоже, что повторное смачивание-сушка в некоторой степени влияет на растяжение либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения в зависимости от типа растворителя и стадии обработки. Это несколько удивительно, учитывая, что прочностные свойства значительно снижаются при всех условиях обработки.

Растяжимость бумаги, обработанной системами на основе смеси растворителей.

После стадии смачивания-сушки 1 st наибольшее улучшение растяжения было обнаружено с образцом G (26,8%), за которым следует образец A (13,2%), и незначительно аналогичные улучшения растяжения с образцами B, C, H, I и J (4–8%) именно в таком порядке. Однако после стадии смачивания-сушки 5 th некоторые виды бумаги показывают значительно более высокое растяжение, чем необработанные и / или менее обработанные образцы. Наибольшее растяжение, следовательно, улучшение наблюдалось у образца E (59.5%), затем образец I (49,8%), образец J (28,7%), образец H (21%) соответственно. Более того, образцы B, C, D и F показывают потерю растяжения примерно 18–27% по сравнению с контролем.

Развитие прочности, а также физическое поведение бумаги очень сложны и зависят от многих факторов, таких как структура целлюлозы, особенно кристаллической области, и водородные связи случайно уложенных сетевых элементов. Но вкратце, очевидно, что прочностные свойства листов значительно снижаются при обработке жидкостью, особенно в кислой среде (B и C), но добавление щелочи (NaOH) как к этанолу, так и к метанольным растворителям, по-видимому, меньше влияет на потерю прочности, даже некоторое улучшение уровня бумаги, реализованное в различных условиях.

Краска Саймонса - это практический метод оценки пористой структуры целлюлозных волокон, особенно в процессах переработки [6, 9] и варки целлюлозы [18]. Это может предоставить дополнительные доказательства модификации макромолекулы целлюлозы. Когда смесь двух красителей (Direct Blue I и Fast Orange 15) наносится на волокна, синий и / или оранжевый краситель может абсорбироваться волокнами с различным размером пор. Для волокон с различным диапазоном распределения пор по размеру цвет окрашенного волокна может зависеть от соотношения площади поверхности, доступной для обоих красителей.Химические структуры обоих красителей приведены в [13, 14].

Химическая структура Fast Sky Blue 6BX (a) и Pontamine Fast Orange 6RN (b).

показывает сводку образцов бумаги, полученных в различных условиях, и их свойства окрашивания под световым микроскопом. Было установлено, что бумага, полученная в различных условиях, показывала различную интенсивность синего и оранжевого пятен. Однако этот рейтинг не отражает каких-либо количественных измерений, и сравнение должно производиться только в пределах каждой экспериментальной группы.

Таблица 2.

Применение метода окрашивания Саймонса к образцам бумаги, обработанным различными смесями растворителей.

99599 Д 9009 9 E

0

+ 90 099 I
Цвет окрашенного волокна *
Образцы Темно-синий Голубо-оранжевый Промежуточный оранжевый Темно-оранжевый
0

+++



1 st цикл смачивания-сушки

9102
+++
B ++ + +
C +++ +++
+ ++
F ++ ++
G ++ + ++
H +++
I ++ ++
03 J 999


+++


5 th цикл смачивания-сушки

A ++ + +++
C ++ +
D ++ ++ ++ ++
E + ++
F ++ ++ +
G ++
H ++ +
++ + +
J ++ +

После 1 стадия сушки, кроме стадии смачивания образец B, другие образцы, обработанные одним растворителем (A, C, D), имеют интенсивный светло-сине-оранжевый цвет.Кроме того, образцы бумаги, обработанные пропорциональными смесями EtOH, MeOH и NaOH (E-J), имеют различный промежуточный цвет от оранжевого до темно-оранжевого. Это явное свидетельство того, что добавление щелочи в кислую среду влияет на увеличение размера пор волокон. Поскольку Direct Blue I имеет меньший размер молекулы (примерно 1 нм) и более слабое сродство к целлюлозе по сравнению с Direct Orange 15, который имеет больший размер молекулы (5–36 нм) и более сильное сродство. Но после стадии смачивания-сушки 5 большинство образцов окрасились от темно-синего до светло-сине-оранжевого цвета, за исключением образца F (EtOH-NaOH, 1: 3 по объему), волокна которого окрашиваются в промежуточный оранжевый и слегка темный цвет. апельсин.Это явное свидетельство того, что увеличение концентрации щелочи в кислотных растворителях может привести к восстановлению размера пор волокна и к меньшему разрушению при непрерывной сушке и смачивании. Выше уже говорилось, что молекулы Direct Orange 15 могут предпочтительно адсорбироваться на поверхности волокна, где размер пор является подходящим (например,> 5 нм) для доступа к молекулам Direct Orange 15. Для небольших капиллярных пор (например, <5 нм), где молекулы Direct Orange 15 недоступны, молекулы Direct Blue I. могут адсорбироваться.Следовательно, ожидается, что отношение адсорбированного Direct Orange 15 к адсорбированному Direct Blue I будет служить индикатором структуры пор, в частности, распределения размера пор в бумаге. Результаты окрашивания по Саймонсу обычно коррелируют с прочностью и сорбционными свойствами бумаги (-).

FTIR-спектры образцов бумаги, обработанных растворителем, были получены в диапазоне 400–4000 см –1 . Однако характерный спектр концентратов целлюлозной структуры в диапазоне 800–2000 см, –1 и основные пики в этом диапазоне не были идентифицированы.Сравнительные FTIR-спектры бумаги, обработанной различными растворителями, после повторной стадии сушки-смачивания 5 th показаны на (a – g).

Сравнительные FTIR-спектры бумаг, обработанных системами на основе смеси растворителей.

Во всех спектрах наблюдается мультимодальное поглощение в области 600–1000 см, –1 , обусловленное группами –ОН в целлюлозе. Вибрация C-H вне плоскости была назначена на уровне 750 см −1 . Полоса при 900–1150 см –1 приписывается растяжению C – C вне плоскости, растяжению C – C – O при 1060 см –1 ; C-O-C симметричное растяжение 1150 см −1 ().Однако спектры образцов, обработанных растворителем (–f), демонстрируют большее поглощение в области 800–1200 см, –1 по сравнению с необработанной целлюлозой, где преобладает более сложное колебание ОН в плоскости. Однако менее интенсивные колебания CH 2 –CH 2 - (1450–1700 см −1 ) и площади пиков CC и COC (, d, g) указывают на генерацию новой химии поверхности, которая связана с модификация цепи, индуцированная растворителем / высушенная. Янг (1994) и Вайсе и Паулапуро (1996) обнаружили, что сушка влияет на уменьшение расстояния между микрофибриллами и поперечными связями в структуре целлюлозы [8, 10].Эта модификация может влиять на уровень водородных связей в целлюлозе. Результаты, полученные с помощью FTIR-оценки листов целлюлозы, обработанных различными растворителями, и циклов непрерывной сушки-смачивания, подтверждают эту информацию. На основании измерений FTIR был сделан вывод, что во время диффузии растворителя произошла некоторая модификация, а в структуре целлюлозы произошла модификация цепи, вызванная растворителем.

Исследование физических и химических свойств целлюлозной бумаги, погруженной в различные смеси растворителей

Abstract

Целлюлозная бумага, обработанная в системах с пропорциональными смесями, показала более высокое поглощение жидкости по сравнению с обработкой только EtOH и MeOH.Оно было примерно на 40–70% и 50–91% выше для бумаги, обработанной EtOH-NaOH и MeOH-NaOH, соответственно. Очевидно, что все условия приводят к снижению прочности бумаги. Самая низкая прочность на разрыв 13,0 Н / мм была обнаружена для образцов, обработанных EtOH и NaOH после повторения стадии смачивания-сушки 5 . Но в некоторых условиях растяжение было примерно на 21–59,5% выше, чем у необработанных образцов. Распределение пор бумаги по размеру оценивали с помощью процедуры окрашивания Саймонса, и экспериментальные результаты обычно включали данные о сорбции.Менее интенсивные колебания CH 2 –CH 2 - (1450–1700 см −1 ) и площади пиков C-C и C-O-C в FTIR-спектрах указывают на снижение водородных связей в сетчатой ​​структуре обработанной растворителем и высушенной бумаги.

Ключевые слова: Бумага, сетка листов, целлюлоза, сорбция, обработка растворителем, пятно Саймонса

1. Введение

Продукт на бумажной основе обычно содержит 90–99% волокон целлюлозы, которые являются основным структурным элементом и наиболее важным компонентом влияющие на свойства конечного использования.Сеть самосвязывающихся целлюлозных волокон внутри сетевой структуры влияет на химические и физические характеристики бумажных изделий. Однако химическая структура целлюлозы в настоящее время хорошо известна и состоит из звеньев β-ангидроглюкозы с преобладающими гидроксильными группами, которые являются подходящими группами для реакций. В основном это связано с наличием одной первичной и двух вторичных гидроксильных групп в каждом мономерном звене в структуре полимера [1, 2]. Каждая из ангидроглюкозных единиц связана вместе β-1-4 гликозидными связями.Благодаря особому химическому строению целлюлозы, она является полностью линейным гомополисахаридом и обладает способностью образовывать обширные внутри- и межмолекулярные водородные связи [1].

Поскольку бумажная сетка состоит из случайно уложенных волокнистых (целлюлоза) и неволокнистых (наполнители) материалов, она содержит сложный набор полых каналов пор с различными размерами капилляров. Следовательно, он легко проницаем для жидкостей. Однако структура бумаги может быть изменена во время контакта с жидкостями, поскольку она разрушает водородные связи, расслабляет волокна и вызывает изменения размеров в порах и капиллярах.Если пренебречь влиянием внешнего давления, можно использовать уравнение Уошберна для описания скорости капиллярного подъема жидкости в бумагу.

dl / dt = (γlv r cos θ) / 4ηl

Где dl / dt - скорость проникновения капилляра, l - расстояние, на которое проникает цилиндрический капилляр радиуса r за время t, угол θ между жидкостью а поверхность - жидкостью с поверхностным натяжением γ lv и вязкостью η [3, 4].

Был проведен ряд исследований по разумному объяснению взаимодействия бумаги и жидкости.Однако большинство исследований показали, что химические и физические свойства волокон (целлюлозы) снижаются при повторном смачивании. Соответственно, снижение абсорбционных и прочностных свойств повторно смачиваемых волокон из-за изменений основной структуры во время набухания и снижения потенциала связывания волокон [5–7]. Было высказано предположение, что во время сушки целлюлоза теряет как свободную, так и связанную воду и начинает давать усадку. Он превратился в твердое и жесткое состояние (затвердевание), которое не восстанавливалось должным образом по сравнению с никогда не высыхающим состоянием [8–10].Механизм отверждения целлюлозы сложен и, вероятно, связан с удалением связанной воды, уменьшением расстояния между микрофибриллами и снижением эластичности фибрилл. В результате этих модификаций поперечные связи водородных связей могут образовываться между соседними микрофибриллами в структуре целлюлозы. Такую специфическую структуру принято называть ороговением волокон целлюлозы [11].

Гидрофильная природа целлюлозы в структуре бумаги очень важна для хорошего сцепления волокна с волокном.Тем не менее, сложные аспекты смачивания бумаги позволяют понять, как увеличить и контролировать смачивание и сцепление волокон. Считается, что повторение смачивания и сушки приводит к необратимым изменениям потенциала связывания целлюлозы. Следовательно, необходимо более четко понимать изменения, происходящие в повторно смачиваемых целлюлозных волокнах [6–9]. Это может открыть возможность увеличить переработку продуктов на основе целлюлозы (например, бумаги и картона). Более того, новые модифицированные процессы, включающие различные типы подходов к варке органосольв, могут также потребоваться более подробная информация о влиянии систем растворителей на химические составляющие клеточной стенки, особенно на целлюлозу.

Целью данного исследования является изучение влияния различных составов растворителей на многократную сушку и смачивание бумаги, состоящей только из целлюлозы, с точки зрения оценки химических и физических свойств. Эксперименты проводились для выяснения влияния различных составов растворителей на абсорбцию жидкости, химические и прочностные свойства, а также капиллярную структуру пор бумаги.

2. Экспериментальная часть

Фильтровальная бумага Whatman, состоящая только из целлюлозных волокон, не содержащая всех добавок и наполнителей, использовалась в качестве источника бумаги в лабораторных условиях.Фильтровальная бумага Whatman (№: 1) и химические вещества с чистотой 97–99%, использованные в этом исследовании, были приобретены у Yildiz Kimya Ltd (Анкара, Турция) и использовались в том виде, в каком они были получены.

Обработка растворителем предназначена для оценки сорбционной способности жидкости посредством химической модификации и распределения пор по размерам в бумажной сетке после непрерывного повторения циклов сушки и смачивания. В обработках использовались четыре различных растворителя и смеси их соответствующих пропорций: вода (H 2 O), этанол (EtOH), метанол (MeOH), гидроксид натрия (NaOH).Состав смесей растворителей, используемых в образцах бумаги, обработанных в атмосферных условиях, представлен в.

Таблица 1.

Химические вещества и их смеси в соответствующих пропорциях (% по объему) для обработки бумаги.

0

0

Образцы H 2 O EtOH MeOH NaOH
0 - - - -
100---
B 100
C 100 100 100
E 50 50
F 75 25
H 50 50
I 25 75
J 75 75 Для оценки некоторых химических и физических свойств бумаги было проведено пять повторяющихся стадий смачивания-сушки.Листы вымачивали в растворителях при атмосферных условиях на 8 часов. В конце каждой стадии смачивания листы сушили в печи при 105 ° C в течение 6 часов.

Сорбционные свойства образцов определялись в соответствии с методом испытаний Таппи T 441. Но для расчета сорбции жидкости, а также прочностных свойств образцов использовалось больше времени. Прочность на растяжение и растяжение были определены на машине для испытания прочности Lloyd-Lrk 5plus в соответствии со стандартами Tappi T-494.

Метод окрашивания Саймонса использовался для оценки капиллярной пористой структуры листов. Этот метод основан на различиях между размером молекул двух типов красителей (Direct Blue I и Fast Orange 15) и сродством к целлюлозе. Красители были приобретены у Pylam Products Co., Inc., Tepme, AZ, под коммерческими названиями Pontamine Fast Sky Blue 6BX и Pontamine Fast Orange 6RN, соответственно. Красители использовали в том виде, в котором они были получены, без дополнительной очистки. 1 г красителя Orange и Blue растворяли в 100 мл дистиллированной воды, затем растворы красителей смешивали в соотношении 1: 1 по объему.Небольшие образцы (1x1 см) сначала вымачивали в растворах красителей на 1 мин, а затем на 1 мин в воде. После этого они были помещены на предметное стекло и высушены при 75 ° C, исследованы под световым микроскопом.

Direct Blue I имеет определенную химическую структуру с диаметром молекулы 1 нм. Краситель Fast Orange 15 представляет собой продукт конденсации 5-нитро-о-толуолсульфоновой кислоты в водном растворе щелочи, и его формула и структура четко не определены. Однако было высказано предположение, что очищенный краситель Fast Orange 15 имеет молекулярный диаметр в диапазоне 5–36 нм, что намного больше, чем размер молекулы Direct Blue I. [13, 14].

ИК-спектрофотометр Shimadzu IR Prestige-21 series был использован для оценки химических групп на необработанной бумаге и бумаге, обработанной растворителем. Данные были собраны в диапазоне 4000–400 см –1 .

3. Результаты и обсуждение

демонстрирует сорбционные свойства бумаги, обработанной водой (A), (безводным) этанолом (B), (безводным) метанолом (C), 1 н. Гидроксидом натрия (D), вплоть до пять повторяющихся этапов сушки и смачивания. Можно выявить, что наибольшая сорбция наблюдается у образца D (230.5% в 1 -м цикле и 179,8% в 5 -м цикле ), за которым следует образец A (182,3% в 1 -м цикле и 170,6% в 5 -м цикле ), образец B (109,4% в 1 -й цикл и 97,6% в 5 -м цикле ), и образец C (101,5% в 1 -м цикле и 84,3% в 5 -м цикле ), соответственно. Однако повторная сушка и смачивание обычно влияет на уменьшение поглощения жидкости листами. Это неудивительно, поскольку ряд исследователей уже сообщили об определенной корреляции между химической обработкой и сорбционными свойствами целлюлозных материалов [6–10].

Впитывающие свойства бумаги, обработанной различными химикатами.

Это уменьшение может быть связано с изменением структуры полимера волокна, например, с образованием поперечных связей водородных связей или устранением участков водородных связей для жидкостей. Потому что все жидкости, использованные в этом исследовании, обладают способностью к образованию водородных связей и могут проникать в сетчатую структуру бумаги с последующим замещением целлюлозы -ОН на водородные связи целлюлозы. Более того, закрытие более крупных пор, которые не открываются повторно при повторном смачивании, может быть результатом действия сил высокого поверхностного натяжения.Этот последующий механизм деформационного упрочнения и силы могут сваривать поры и в некоторой степени противодействовать проникновению жидкости. Это хорошо согласуется с результатами, полученными Wistara (1999) о том, что высушенные волокна с более высокой начальной способностью к набуханию имеют более низкую способность к повторному набуханию [6].

Однако образец (D), обработанный 1 н. Гидроксидом натрия, имеет значительно более высокое значение абсорбции, чем другие. После повторения цикла смачивания-сушки 5 образец D показывает примерно на 6% более высокое поглощение из образца A, 85% из образца B и 114% из образца C, соответственно ().Это может быть связано с переориентацией микрофибрилл и лучшим выравниванием цепей целлюлозы в структуре листовой сети, что способствует появлению дополнительных участков водородных связей для жидкости. Дас и Чакраборти (2006) обнаружили, что во время обработки щелочью происходит преобразование решетки из целлюлозы-I в целлюлозу-II, а гидроксид натрия вносит значительные изменения в кристалличность и угол ориентации в структуре целлюлозы [16]. Это может повлиять на менее кристаллические области в целлюлозе, следовательно, дальнейшее образование водородных связей для жидкостей.

Заметный эффект добавления гидроксида натрия к этанолу (B) с точки зрения сорбции бумаги (E, F и G) отчетливо виден на рис. Наибольшая абсорбция была получена с образцом F (EtOH-NaOH 1: 3 по объему) после цикла смачивание-сушка 1 st (185,7%) и дальнейших обработок, снижающих влияние на сорбцию жидкости бумаги, но они все еще значительно выше, чем только EtOH. и меньшее количество NaOH, включая системы. Образец F показал примерно на 40–70% более высокое поглощение жидкости по сравнению с образцом B (109.4%) на аналогичных стадиях смачивания-сушки (). Казалось, что увеличение поглощения жидкости было тесно связано с содержанием NaOH в системе EtOH и обратно пропорционально стадии смачивания-сушки.

Поглощающие свойства бумаги, обработанной смесями EtOH-NaOH.

Сорбционные свойства бумаги в условиях реакции пропорционального смешения метанола и гидроксида натрия показаны на рис. Подобно системе этанол-щелочь, наивысшее поглощение 162,3% также было обнаружено с образцом I (MeOH-NaOH 1: 3 по объему), но после стадии смачивания-сушки 5 -.Можно также заметить, что длительная сушка-смачивание обычно влияет на 2-10% повышенных свойств абсорбции жидкости для образца I. Однако можно понять, что абсорбция жидкости положительно коррелировала с содержанием гидроксида натрия в метанольной системе.

Поглощающие свойства бумаги, обработанной смесями MeOH-NaOH.

Эти сравнения между обработками и результатами измерений показывают, что реакцию целлюлозы на гидроксид натрия можно довольно хорошо предсказать путем пропорционального смешивания с этанолом () и метанолом ().

Роуэлл сообщил, что взаимодействие между целлюлозами и органическими жидкостями в основном зависит от pH растворителя, молярного размера и способности жидкости связывать водород [15]. Однако переменные сорбционные свойства листов, обработанных смесями этанола и метанола с щелочью, в аналогичных условиях ясно показывают, что поглощение жидкости структурой бумажного листа тесно связано с природой жидкости (pH) и ее поверхностным натяжением, как показано в: .Более того, уже предполагалось, что набухающие и сорбционные свойства бумаги в щелочных условиях были выше, чем в кислых [6–9]. Вероятно, это связано с отверстиями в фибриллах, которые влияют на набухаемость целлюлозы и являются важным фактором для улучшения абсорбционного потенциала волокон.

Ватанабе и его группа предположили, что примерно 3–7 мас.% Адсорбированной воды отвечает за стабилизацию сети водородных связей на поверхности целлюлоза-вода [17].Но все системы растворителей, использованные в этом исследовании, обладают потенциалом водородных связей, и они могут проникать в структуру полотна с последующим замещением целлюлозы -ОН на водородные связи целлюлозы. Следовательно, межцепочечные и внутрицепочечные водородные связи целлюлозы могут образовываться молекулами растворителя во время абсорбции.

Прочность бумаги на растяжение обычно используется в качестве показателя влияния обработки на прочность бумаги, определяемого такими факторами, как прочность волокна и сцепление. Сравнительная прочность на разрыв десяти различных бумаг, обработанных растворителем (A-J), по сравнению с контрольными материалами, прочность которых составляет 37.3 Н / мм. Очевидно, что все условия обработки приводят к снижению прочности бумаги. После стадии смачивания-сушки 1 st наибольшая потеря прочности наблюдалась у образца A (16,8 Н / мм, –54,9%), за которым следовали образец B (18,0 Н / мм, –51,3%), образец F (18,6 Н / мм). мм, –50%) соответственно. Как правило, непрерывное увлажнение-сушка способствует дальнейшей потере прочности бумаги. Однако самая низкая прочность была обнаружена у образцов B и D (13,0 Н / мм, –65%) после повторения стадии смачивания-сушки 5 -.Видно, что условия обработки были слишком суровыми, поэтому прочностные свойства бумаг резко снизились. Более того, добавление щелочи как к этанолу, так и к метанолу (E-J), по-видимому, меньше влияет на потерю прочности бумаги.

Прочность на разрыв бумаги, обработанной системами на смеси растворителей.

Пористая структура листов оказывает большое влияние на проникновение жидкости в сеть. Когда бумага соприкасается с жидкостями, они имеют тенденцию переходить из больших полостей в более мелкие в соответствии с их различным капиллярным давлением.Однако растворители могут быстро проникать в волокно и влиять на разложение целлюлозы. Аталла предположил, что процесс дегидратации целлюлозы, способствующий молекулярной подвижности, может привести к повышению уровней молекулярной организации. Однако такая молекулярная организация ограничивает способность волокон реагировать на стресс в упругом режиме без разрушения [12]. Результаты исследования прочности, полученные для целлюлозной бумаги, основаны на этой информации.

При оценке прочности на разрыв также следует учитывать растяжение бумаги при разрыве (относительное удлинение в%).Это указывает на способность бумаги соответствовать желаемым свойствам при неоднородном растягивающем напряжении. Сравнительное растяжение (как указано, относительное удлинение при разрыве%) образцов (A-J) показано на. Как правило, свойства листов при растяжении обычно противоречат пределу прочности при растяжении. Похоже, что повторное смачивание-сушка в некоторой степени влияет на растяжение либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения в зависимости от типа растворителя и стадии обработки. Это несколько удивительно, учитывая, что прочностные свойства значительно снижаются при всех условиях обработки.

Растяжимость бумаги, обработанной системами на основе смеси растворителей.

После стадии смачивания-сушки 1 st наибольшее улучшение растяжения было обнаружено с образцом G (26,8%), за которым следует образец A (13,2%), и незначительно аналогичные улучшения растяжения с образцами B, C, H, I и J (4–8%) именно в таком порядке. Однако после стадии смачивания-сушки 5 th некоторые виды бумаги показывают значительно более высокое растяжение, чем необработанные и / или менее обработанные образцы. Наибольшее растяжение, следовательно, улучшение наблюдалось у образца E (59.5%), затем образец I (49,8%), образец J (28,7%), образец H (21%) соответственно. Более того, образцы B, C, D и F показывают потерю растяжения примерно 18–27% по сравнению с контролем.

Развитие прочности, а также физическое поведение бумаги очень сложны и зависят от многих факторов, таких как структура целлюлозы, особенно кристаллической области, и водородные связи случайно уложенных сетевых элементов. Но вкратце, очевидно, что прочностные свойства листов значительно снижаются при обработке жидкостью, особенно в кислой среде (B и C), но добавление щелочи (NaOH) как к этанолу, так и к метанольным растворителям, по-видимому, меньше влияет на потерю прочности, даже некоторое улучшение уровня бумаги, реализованное в различных условиях.

Краска Саймонса - это практический метод оценки пористой структуры целлюлозных волокон, особенно в процессах переработки [6, 9] и варки целлюлозы [18]. Это может предоставить дополнительные доказательства модификации макромолекулы целлюлозы. Когда смесь двух красителей (Direct Blue I и Fast Orange 15) наносится на волокна, синий и / или оранжевый краситель может абсорбироваться волокнами с различным размером пор. Для волокон с различным диапазоном распределения пор по размеру цвет окрашенного волокна может зависеть от соотношения площади поверхности, доступной для обоих красителей.Химические структуры обоих красителей приведены в [13, 14].

Химическая структура Fast Sky Blue 6BX (a) и Pontamine Fast Orange 6RN (b).

показывает сводку образцов бумаги, полученных в различных условиях, и их свойства окрашивания под световым микроскопом. Было установлено, что бумага, полученная в различных условиях, показывала различную интенсивность синего и оранжевого пятен. Однако этот рейтинг не отражает каких-либо количественных измерений, и сравнение должно производиться только в пределах каждой экспериментальной группы.

Таблица 2.

Применение метода окрашивания Саймонса к образцам бумаги, обработанным различными смесями растворителей.

99599 Д 9009 9 E

0

+ 90 099 I
Цвет окрашенного волокна *
Образцы Темно-синий Голубо-оранжевый Промежуточный оранжевый Темно-оранжевый
0

+++



1 st цикл смачивания-сушки

9102
+++
B ++ + +
C +++ +++
+ ++
F ++ ++
G ++ + ++
H +++
I ++ ++
03 J 999


+++


5 th цикл смачивания-сушки

A ++ + +++
C ++ +
D ++ ++ ++ ++
E + ++
F ++ ++ +
G ++
H ++ +
++ + +
J ++ +

После 1 стадия сушки, кроме стадии смачивания образец B, другие образцы, обработанные одним растворителем (A, C, D), имеют интенсивный светло-сине-оранжевый цвет.Кроме того, образцы бумаги, обработанные пропорциональными смесями EtOH, MeOH и NaOH (E-J), имеют различный промежуточный цвет от оранжевого до темно-оранжевого. Это явное свидетельство того, что добавление щелочи в кислую среду влияет на увеличение размера пор волокон. Поскольку Direct Blue I имеет меньший размер молекулы (примерно 1 нм) и более слабое сродство к целлюлозе по сравнению с Direct Orange 15, который имеет больший размер молекулы (5–36 нм) и более сильное сродство. Но после стадии смачивания-сушки 5 большинство образцов окрасились от темно-синего до светло-сине-оранжевого цвета, за исключением образца F (EtOH-NaOH, 1: 3 по объему), волокна которого окрашиваются в промежуточный оранжевый и слегка темный цвет. апельсин.Это явное свидетельство того, что увеличение концентрации щелочи в кислотных растворителях может привести к восстановлению размера пор волокна и к меньшему разрушению при непрерывной сушке и смачивании. Выше уже говорилось, что молекулы Direct Orange 15 могут предпочтительно адсорбироваться на поверхности волокна, где размер пор является подходящим (например,> 5 нм) для доступа к молекулам Direct Orange 15. Для небольших капиллярных пор (например, <5 нм), где молекулы Direct Orange 15 недоступны, молекулы Direct Blue I. могут адсорбироваться.Следовательно, ожидается, что отношение адсорбированного Direct Orange 15 к адсорбированному Direct Blue I будет служить индикатором структуры пор, в частности, распределения размера пор в бумаге. Результаты окрашивания по Саймонсу обычно коррелируют с прочностью и сорбционными свойствами бумаги (-).

FTIR-спектры образцов бумаги, обработанных растворителем, были получены в диапазоне 400–4000 см –1 . Однако характерный спектр концентратов целлюлозной структуры в диапазоне 800–2000 см, –1 и основные пики в этом диапазоне не были идентифицированы.Сравнительные FTIR-спектры бумаги, обработанной различными растворителями, после повторной стадии сушки-смачивания 5 th показаны на (a – g).

Сравнительные FTIR-спектры бумаг, обработанных системами на основе смеси растворителей.

Во всех спектрах наблюдается мультимодальное поглощение в области 600–1000 см, –1 , обусловленное группами –ОН в целлюлозе. Вибрация C-H вне плоскости была назначена на уровне 750 см −1 . Полоса при 900–1150 см –1 приписывается растяжению C – C вне плоскости, растяжению C – C – O при 1060 см –1 ; C-O-C симметричное растяжение 1150 см −1 ().Однако спектры образцов, обработанных растворителем (–f), демонстрируют большее поглощение в области 800–1200 см, –1 по сравнению с необработанной целлюлозой, где преобладает более сложное колебание ОН в плоскости. Однако менее интенсивные колебания CH 2 –CH 2 - (1450–1700 см −1 ) и площади пиков CC и COC (, d, g) указывают на генерацию новой химии поверхности, которая связана с модификация цепи, индуцированная растворителем / высушенная. Янг (1994) и Вайсе и Паулапуро (1996) обнаружили, что сушка влияет на уменьшение расстояния между микрофибриллами и поперечными связями в структуре целлюлозы [8, 10].Эта модификация может влиять на уровень водородных связей в целлюлозе. Результаты, полученные с помощью FTIR-оценки листов целлюлозы, обработанных различными растворителями, и циклов непрерывной сушки-смачивания, подтверждают эту информацию. На основании измерений FTIR был сделан вывод, что во время диффузии растворителя произошла некоторая модификация, а в структуре целлюлозы произошла модификация цепи, вызванная растворителем.

Исследование физических и химических свойств целлюлозной бумаги, погруженной в различные смеси растворителей

Abstract

Целлюлозная бумага, обработанная в системах с пропорциональными смесями, показала более высокое поглощение жидкости по сравнению с обработкой только EtOH и MeOH.Оно было примерно на 40–70% и 50–91% выше для бумаги, обработанной EtOH-NaOH и MeOH-NaOH, соответственно. Очевидно, что все условия приводят к снижению прочности бумаги. Самая низкая прочность на разрыв 13,0 Н / мм была обнаружена для образцов, обработанных EtOH и NaOH после повторения стадии смачивания-сушки 5 . Но в некоторых условиях растяжение было примерно на 21–59,5% выше, чем у необработанных образцов. Распределение пор бумаги по размеру оценивали с помощью процедуры окрашивания Саймонса, и экспериментальные результаты обычно включали данные о сорбции.Менее интенсивные колебания CH 2 –CH 2 - (1450–1700 см −1 ) и площади пиков C-C и C-O-C в FTIR-спектрах указывают на снижение водородных связей в сетчатой ​​структуре обработанной растворителем и высушенной бумаги.

Ключевые слова: Бумага, сетка листов, целлюлоза, сорбция, обработка растворителем, пятно Саймонса

1. Введение

Продукт на бумажной основе обычно содержит 90–99% волокон целлюлозы, которые являются основным структурным элементом и наиболее важным компонентом влияющие на свойства конечного использования.Сеть самосвязывающихся целлюлозных волокон внутри сетевой структуры влияет на химические и физические характеристики бумажных изделий. Однако химическая структура целлюлозы в настоящее время хорошо известна и состоит из звеньев β-ангидроглюкозы с преобладающими гидроксильными группами, которые являются подходящими группами для реакций. В основном это связано с наличием одной первичной и двух вторичных гидроксильных групп в каждом мономерном звене в структуре полимера [1, 2]. Каждая из ангидроглюкозных единиц связана вместе β-1-4 гликозидными связями.Благодаря особому химическому строению целлюлозы, она является полностью линейным гомополисахаридом и обладает способностью образовывать обширные внутри- и межмолекулярные водородные связи [1].

Поскольку бумажная сетка состоит из случайно уложенных волокнистых (целлюлоза) и неволокнистых (наполнители) материалов, она содержит сложный набор полых каналов пор с различными размерами капилляров. Следовательно, он легко проницаем для жидкостей. Однако структура бумаги может быть изменена во время контакта с жидкостями, поскольку она разрушает водородные связи, расслабляет волокна и вызывает изменения размеров в порах и капиллярах.Если пренебречь влиянием внешнего давления, можно использовать уравнение Уошберна для описания скорости капиллярного подъема жидкости в бумагу.

dl / dt = (γlv r cos θ) / 4ηl

Где dl / dt - скорость проникновения капилляра, l - расстояние, на которое проникает цилиндрический капилляр радиуса r за время t, угол θ между жидкостью а поверхность - жидкостью с поверхностным натяжением γ lv и вязкостью η [3, 4].

Был проведен ряд исследований по разумному объяснению взаимодействия бумаги и жидкости.Однако большинство исследований показали, что химические и физические свойства волокон (целлюлозы) снижаются при повторном смачивании. Соответственно, снижение абсорбционных и прочностных свойств повторно смачиваемых волокон из-за изменений основной структуры во время набухания и снижения потенциала связывания волокон [5–7]. Было высказано предположение, что во время сушки целлюлоза теряет как свободную, так и связанную воду и начинает давать усадку. Он превратился в твердое и жесткое состояние (затвердевание), которое не восстанавливалось должным образом по сравнению с никогда не высыхающим состоянием [8–10].Механизм отверждения целлюлозы сложен и, вероятно, связан с удалением связанной воды, уменьшением расстояния между микрофибриллами и снижением эластичности фибрилл. В результате этих модификаций поперечные связи водородных связей могут образовываться между соседними микрофибриллами в структуре целлюлозы. Такую специфическую структуру принято называть ороговением волокон целлюлозы [11].

Гидрофильная природа целлюлозы в структуре бумаги очень важна для хорошего сцепления волокна с волокном.Тем не менее, сложные аспекты смачивания бумаги позволяют понять, как увеличить и контролировать смачивание и сцепление волокон. Считается, что повторение смачивания и сушки приводит к необратимым изменениям потенциала связывания целлюлозы. Следовательно, необходимо более четко понимать изменения, происходящие в повторно смачиваемых целлюлозных волокнах [6–9]. Это может открыть возможность увеличить переработку продуктов на основе целлюлозы (например, бумаги и картона). Более того, новые модифицированные процессы, включающие различные типы подходов к варке органосольв, могут также потребоваться более подробная информация о влиянии систем растворителей на химические составляющие клеточной стенки, особенно на целлюлозу.

Целью данного исследования является изучение влияния различных составов растворителей на многократную сушку и смачивание бумаги, состоящей только из целлюлозы, с точки зрения оценки химических и физических свойств. Эксперименты проводились для выяснения влияния различных составов растворителей на абсорбцию жидкости, химические и прочностные свойства, а также капиллярную структуру пор бумаги.

2. Экспериментальная часть

Фильтровальная бумага Whatman, состоящая только из целлюлозных волокон, не содержащая всех добавок и наполнителей, использовалась в качестве источника бумаги в лабораторных условиях.Фильтровальная бумага Whatman (№: 1) и химические вещества с чистотой 97–99%, использованные в этом исследовании, были приобретены у Yildiz Kimya Ltd (Анкара, Турция) и использовались в том виде, в каком они были получены.

Обработка растворителем предназначена для оценки сорбционной способности жидкости посредством химической модификации и распределения пор по размерам в бумажной сетке после непрерывного повторения циклов сушки и смачивания. В обработках использовались четыре различных растворителя и смеси их соответствующих пропорций: вода (H 2 O), этанол (EtOH), метанол (MeOH), гидроксид натрия (NaOH).Состав смесей растворителей, используемых в образцах бумаги, обработанных в атмосферных условиях, представлен в.

Таблица 1.

Химические вещества и их смеси в соответствующих пропорциях (% по объему) для обработки бумаги.

0

0

Образцы H 2 O EtOH MeOH NaOH
0 - - - -
100---
B 100
C 100 100 100
E 50 50
F 75 25
H 50 50
I 25 75
J 75 75 Для оценки некоторых химических и физических свойств бумаги было проведено пять повторяющихся стадий смачивания-сушки.Листы вымачивали в растворителях при атмосферных условиях на 8 часов. В конце каждой стадии смачивания листы сушили в печи при 105 ° C в течение 6 часов.

Сорбционные свойства образцов определялись в соответствии с методом испытаний Таппи T 441. Но для расчета сорбции жидкости, а также прочностных свойств образцов использовалось больше времени. Прочность на растяжение и растяжение были определены на машине для испытания прочности Lloyd-Lrk 5plus в соответствии со стандартами Tappi T-494.

Метод окрашивания Саймонса использовался для оценки капиллярной пористой структуры листов. Этот метод основан на различиях между размером молекул двух типов красителей (Direct Blue I и Fast Orange 15) и сродством к целлюлозе. Красители были приобретены у Pylam Products Co., Inc., Tepme, AZ, под коммерческими названиями Pontamine Fast Sky Blue 6BX и Pontamine Fast Orange 6RN, соответственно. Красители использовали в том виде, в котором они были получены, без дополнительной очистки. 1 г красителя Orange и Blue растворяли в 100 мл дистиллированной воды, затем растворы красителей смешивали в соотношении 1: 1 по объему.Небольшие образцы (1x1 см) сначала вымачивали в растворах красителей на 1 мин, а затем на 1 мин в воде. После этого они были помещены на предметное стекло и высушены при 75 ° C, исследованы под световым микроскопом.

Direct Blue I имеет определенную химическую структуру с диаметром молекулы 1 нм. Краситель Fast Orange 15 представляет собой продукт конденсации 5-нитро-о-толуолсульфоновой кислоты в водном растворе щелочи, и его формула и структура четко не определены. Однако было высказано предположение, что очищенный краситель Fast Orange 15 имеет молекулярный диаметр в диапазоне 5–36 нм, что намного больше, чем размер молекулы Direct Blue I. [13, 14].

ИК-спектрофотометр Shimadzu IR Prestige-21 series был использован для оценки химических групп на необработанной бумаге и бумаге, обработанной растворителем. Данные были собраны в диапазоне 4000–400 см –1 .

3. Результаты и обсуждение

демонстрирует сорбционные свойства бумаги, обработанной водой (A), (безводным) этанолом (B), (безводным) метанолом (C), 1 н. Гидроксидом натрия (D), вплоть до пять повторяющихся этапов сушки и смачивания. Можно выявить, что наибольшая сорбция наблюдается у образца D (230.5% в 1 -м цикле и 179,8% в 5 -м цикле ), за которым следует образец A (182,3% в 1 -м цикле и 170,6% в 5 -м цикле ), образец B (109,4% в 1 -й цикл и 97,6% в 5 -м цикле ), и образец C (101,5% в 1 -м цикле и 84,3% в 5 -м цикле ), соответственно. Однако повторная сушка и смачивание обычно влияет на уменьшение поглощения жидкости листами. Это неудивительно, поскольку ряд исследователей уже сообщили об определенной корреляции между химической обработкой и сорбционными свойствами целлюлозных материалов [6–10].

Впитывающие свойства бумаги, обработанной различными химикатами.

Это уменьшение может быть связано с изменением структуры полимера волокна, например, с образованием поперечных связей водородных связей или устранением участков водородных связей для жидкостей. Потому что все жидкости, использованные в этом исследовании, обладают способностью к образованию водородных связей и могут проникать в сетчатую структуру бумаги с последующим замещением целлюлозы -ОН на водородные связи целлюлозы. Более того, закрытие более крупных пор, которые не открываются повторно при повторном смачивании, может быть результатом действия сил высокого поверхностного натяжения.Этот последующий механизм деформационного упрочнения и силы могут сваривать поры и в некоторой степени противодействовать проникновению жидкости. Это хорошо согласуется с результатами, полученными Wistara (1999) о том, что высушенные волокна с более высокой начальной способностью к набуханию имеют более низкую способность к повторному набуханию [6].

Однако образец (D), обработанный 1 н. Гидроксидом натрия, имеет значительно более высокое значение абсорбции, чем другие. После повторения цикла смачивания-сушки 5 образец D показывает примерно на 6% более высокое поглощение из образца A, 85% из образца B и 114% из образца C, соответственно ().Это может быть связано с переориентацией микрофибрилл и лучшим выравниванием цепей целлюлозы в структуре листовой сети, что способствует появлению дополнительных участков водородных связей для жидкости. Дас и Чакраборти (2006) обнаружили, что во время обработки щелочью происходит преобразование решетки из целлюлозы-I в целлюлозу-II, а гидроксид натрия вносит значительные изменения в кристалличность и угол ориентации в структуре целлюлозы [16]. Это может повлиять на менее кристаллические области в целлюлозе, следовательно, дальнейшее образование водородных связей для жидкостей.

Заметный эффект добавления гидроксида натрия к этанолу (B) с точки зрения сорбции бумаги (E, F и G) отчетливо виден на рис. Наибольшая абсорбция была получена с образцом F (EtOH-NaOH 1: 3 по объему) после цикла смачивание-сушка 1 st (185,7%) и дальнейших обработок, снижающих влияние на сорбцию жидкости бумаги, но они все еще значительно выше, чем только EtOH. и меньшее количество NaOH, включая системы. Образец F показал примерно на 40–70% более высокое поглощение жидкости по сравнению с образцом B (109.4%) на аналогичных стадиях смачивания-сушки (). Казалось, что увеличение поглощения жидкости было тесно связано с содержанием NaOH в системе EtOH и обратно пропорционально стадии смачивания-сушки.

Поглощающие свойства бумаги, обработанной смесями EtOH-NaOH.

Сорбционные свойства бумаги в условиях реакции пропорционального смешения метанола и гидроксида натрия показаны на рис. Подобно системе этанол-щелочь, наивысшее поглощение 162,3% также было обнаружено с образцом I (MeOH-NaOH 1: 3 по объему), но после стадии смачивания-сушки 5 -.Можно также заметить, что длительная сушка-смачивание обычно влияет на 2-10% повышенных свойств абсорбции жидкости для образца I. Однако можно понять, что абсорбция жидкости положительно коррелировала с содержанием гидроксида натрия в метанольной системе.

Поглощающие свойства бумаги, обработанной смесями MeOH-NaOH.

Эти сравнения между обработками и результатами измерений показывают, что реакцию целлюлозы на гидроксид натрия можно довольно хорошо предсказать путем пропорционального смешивания с этанолом () и метанолом ().

Роуэлл сообщил, что взаимодействие между целлюлозами и органическими жидкостями в основном зависит от pH растворителя, молярного размера и способности жидкости связывать водород [15]. Однако переменные сорбционные свойства листов, обработанных смесями этанола и метанола с щелочью, в аналогичных условиях ясно показывают, что поглощение жидкости структурой бумажного листа тесно связано с природой жидкости (pH) и ее поверхностным натяжением, как показано в: .Более того, уже предполагалось, что набухающие и сорбционные свойства бумаги в щелочных условиях были выше, чем в кислых [6–9]. Вероятно, это связано с отверстиями в фибриллах, которые влияют на набухаемость целлюлозы и являются важным фактором для улучшения абсорбционного потенциала волокон.

Ватанабе и его группа предположили, что примерно 3–7 мас.% Адсорбированной воды отвечает за стабилизацию сети водородных связей на поверхности целлюлоза-вода [17].Но все системы растворителей, использованные в этом исследовании, обладают потенциалом водородных связей, и они могут проникать в структуру полотна с последующим замещением целлюлозы -ОН на водородные связи целлюлозы. Следовательно, межцепочечные и внутрицепочечные водородные связи целлюлозы могут образовываться молекулами растворителя во время абсорбции.

Прочность бумаги на растяжение обычно используется в качестве показателя влияния обработки на прочность бумаги, определяемого такими факторами, как прочность волокна и сцепление. Сравнительная прочность на разрыв десяти различных бумаг, обработанных растворителем (A-J), по сравнению с контрольными материалами, прочность которых составляет 37.3 Н / мм. Очевидно, что все условия обработки приводят к снижению прочности бумаги. После стадии смачивания-сушки 1 st наибольшая потеря прочности наблюдалась у образца A (16,8 Н / мм, –54,9%), за которым следовали образец B (18,0 Н / мм, –51,3%), образец F (18,6 Н / мм). мм, –50%) соответственно. Как правило, непрерывное увлажнение-сушка способствует дальнейшей потере прочности бумаги. Однако самая низкая прочность была обнаружена у образцов B и D (13,0 Н / мм, –65%) после повторения стадии смачивания-сушки 5 -.Видно, что условия обработки были слишком суровыми, поэтому прочностные свойства бумаг резко снизились. Более того, добавление щелочи как к этанолу, так и к метанолу (E-J), по-видимому, меньше влияет на потерю прочности бумаги.

Прочность на разрыв бумаги, обработанной системами на смеси растворителей.

Пористая структура листов оказывает большое влияние на проникновение жидкости в сеть. Когда бумага соприкасается с жидкостями, они имеют тенденцию переходить из больших полостей в более мелкие в соответствии с их различным капиллярным давлением.Однако растворители могут быстро проникать в волокно и влиять на разложение целлюлозы. Аталла предположил, что процесс дегидратации целлюлозы, способствующий молекулярной подвижности, может привести к повышению уровней молекулярной организации. Однако такая молекулярная организация ограничивает способность волокон реагировать на стресс в упругом режиме без разрушения [12]. Результаты исследования прочности, полученные для целлюлозной бумаги, основаны на этой информации.

При оценке прочности на разрыв также следует учитывать растяжение бумаги при разрыве (относительное удлинение в%).Это указывает на способность бумаги соответствовать желаемым свойствам при неоднородном растягивающем напряжении. Сравнительное растяжение (как указано, относительное удлинение при разрыве%) образцов (A-J) показано на. Как правило, свойства листов при растяжении обычно противоречат пределу прочности при растяжении. Похоже, что повторное смачивание-сушка в некоторой степени влияет на растяжение либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения в зависимости от типа растворителя и стадии обработки. Это несколько удивительно, учитывая, что прочностные свойства значительно снижаются при всех условиях обработки.

Растяжимость бумаги, обработанной системами на основе смеси растворителей.

После стадии смачивания-сушки 1 st наибольшее улучшение растяжения было обнаружено с образцом G (26,8%), за которым следует образец A (13,2%), и незначительно аналогичные улучшения растяжения с образцами B, C, H, I и J (4–8%) именно в таком порядке. Однако после стадии смачивания-сушки 5 th некоторые виды бумаги показывают значительно более высокое растяжение, чем необработанные и / или менее обработанные образцы. Наибольшее растяжение, следовательно, улучшение наблюдалось у образца E (59.5%), затем образец I (49,8%), образец J (28,7%), образец H (21%) соответственно. Более того, образцы B, C, D и F показывают потерю растяжения примерно 18–27% по сравнению с контролем.

Развитие прочности, а также физическое поведение бумаги очень сложны и зависят от многих факторов, таких как структура целлюлозы, особенно кристаллической области, и водородные связи случайно уложенных сетевых элементов. Но вкратце, очевидно, что прочностные свойства листов значительно снижаются при обработке жидкостью, особенно в кислой среде (B и C), но добавление щелочи (NaOH) как к этанолу, так и к метанольным растворителям, по-видимому, меньше влияет на потерю прочности, даже некоторое улучшение уровня бумаги, реализованное в различных условиях.

Краска Саймонса - это практический метод оценки пористой структуры целлюлозных волокон, особенно в процессах переработки [6, 9] и варки целлюлозы [18]. Это может предоставить дополнительные доказательства модификации макромолекулы целлюлозы. Когда смесь двух красителей (Direct Blue I и Fast Orange 15) наносится на волокна, синий и / или оранжевый краситель может абсорбироваться волокнами с различным размером пор. Для волокон с различным диапазоном распределения пор по размеру цвет окрашенного волокна может зависеть от соотношения площади поверхности, доступной для обоих красителей.Химические структуры обоих красителей приведены в [13, 14].

Химическая структура Fast Sky Blue 6BX (a) и Pontamine Fast Orange 6RN (b).

показывает сводку образцов бумаги, полученных в различных условиях, и их свойства окрашивания под световым микроскопом. Было установлено, что бумага, полученная в различных условиях, показывала различную интенсивность синего и оранжевого пятен. Однако этот рейтинг не отражает каких-либо количественных измерений, и сравнение должно производиться только в пределах каждой экспериментальной группы.

Таблица 2.

Применение метода окрашивания Саймонса к образцам бумаги, обработанным различными смесями растворителей.

99599 Д 9009 9 E

0

+ 90 099 I
Цвет окрашенного волокна *
Образцы Темно-синий Голубо-оранжевый Промежуточный оранжевый Темно-оранжевый
0

+++



1 st цикл смачивания-сушки

9102
+++
B ++ + +
C +++ +++
+ ++
F ++ ++
G ++ + ++
H +++
I ++ ++
03 J 999


+++


5 th цикл смачивания-сушки

A ++ + +++
C ++ +
D ++ ++ ++ ++
E + ++
F ++ ++ +
G ++
H ++ +
++ + +
J ++ +

После 1 стадия сушки, кроме стадии смачивания образец B, другие образцы, обработанные одним растворителем (A, C, D), имеют интенсивный светло-сине-оранжевый цвет.Кроме того, образцы бумаги, обработанные пропорциональными смесями EtOH, MeOH и NaOH (E-J), имеют различный промежуточный цвет от оранжевого до темно-оранжевого. Это явное свидетельство того, что добавление щелочи в кислую среду влияет на увеличение размера пор волокон. Поскольку Direct Blue I имеет меньший размер молекулы (примерно 1 нм) и более слабое сродство к целлюлозе по сравнению с Direct Orange 15, который имеет больший размер молекулы (5–36 нм) и более сильное сродство. Но после стадии смачивания-сушки 5 большинство образцов окрасились от темно-синего до светло-сине-оранжевого цвета, за исключением образца F (EtOH-NaOH, 1: 3 по объему), волокна которого окрашиваются в промежуточный оранжевый и слегка темный цвет. апельсин.Это явное свидетельство того, что увеличение концентрации щелочи в кислотных растворителях может привести к восстановлению размера пор волокна и к меньшему разрушению при непрерывной сушке и смачивании. Выше уже говорилось, что молекулы Direct Orange 15 могут предпочтительно адсорбироваться на поверхности волокна, где размер пор является подходящим (например,> 5 нм) для доступа к молекулам Direct Orange 15. Для небольших капиллярных пор (например, <5 нм), где молекулы Direct Orange 15 недоступны, молекулы Direct Blue I. могут адсорбироваться.Следовательно, ожидается, что отношение адсорбированного Direct Orange 15 к адсорбированному Direct Blue I будет служить индикатором структуры пор, в частности, распределения размера пор в бумаге. Результаты окрашивания по Саймонсу обычно коррелируют с прочностью и сорбционными свойствами бумаги (-).

FTIR-спектры образцов бумаги, обработанных растворителем, были получены в диапазоне 400–4000 см –1 . Однако характерный спектр концентратов целлюлозной структуры в диапазоне 800–2000 см, –1 и основные пики в этом диапазоне не были идентифицированы.Сравнительные FTIR-спектры бумаги, обработанной различными растворителями, после повторной стадии сушки-смачивания 5 th показаны на (a – g).

Сравнительные FTIR-спектры бумаг, обработанных системами на основе смеси растворителей.

Во всех спектрах наблюдается мультимодальное поглощение в области 600–1000 см, –1 , обусловленное группами –ОН в целлюлозе. Вибрация C-H вне плоскости была назначена на уровне 750 см −1 . Полоса при 900–1150 см –1 приписывается растяжению C – C вне плоскости, растяжению C – C – O при 1060 см –1 ; C-O-C симметричное растяжение 1150 см −1 ().Однако спектры образцов, обработанных растворителем (–f), демонстрируют большее поглощение в области 800–1200 см, –1 по сравнению с необработанной целлюлозой, где преобладает более сложное колебание ОН в плоскости. Однако менее интенсивные колебания CH 2 –CH 2 - (1450–1700 см −1 ) и площади пиков CC и COC (, d, g) указывают на генерацию новой химии поверхности, которая связана с модификация цепи, индуцированная растворителем / высушенная. Янг (1994) и Вайсе и Паулапуро (1996) обнаружили, что сушка влияет на уменьшение расстояния между микрофибриллами и поперечными связями в структуре целлюлозы [8, 10].Эта модификация может влиять на уровень водородных связей в целлюлозе. Результаты, полученные с помощью FTIR-оценки листов целлюлозы, обработанных различными растворителями, и циклов непрерывной сушки-смачивания, подтверждают эту информацию. На основании измерений FTIR был сделан вывод, что во время диффузии растворителя произошла некоторая модификация, а в структуре целлюлозы произошла модификация цепи, вызванная растворителем.

www.ChemistryIsLife.com - Химия бумаги

Введение

Одна из вещей, которую в жизни больше всего принимают как должное, - это бумага.Он настолько универсален и полезен, о чем мы забываем. Чтобы убедиться, что бумага дебютирует, вот ее важность в одном месте.

Состав ...

-целлюлоза (C6h20O5)

- [если бумага покрыта] фарфоровая глина (Al2O3SiO22h3O)

- [или другие типы отбеливающих компонентов] перекись водорода (h3O2)

Основные химические вещества, соединения, компоненты

Двумя наиболее важными компонентами бумаги являются целлюлоза и отбеливатель, если и когда он используется.Целлюлоза содержится в растениях и защищена лигнином (C9h20O2). Целлюлоза отлично подходит для изготовления бумаги из-за ее достаточной прочности на разрыв и эластичности или ее гибкости. Не только это, но и волокна, из которых состоит целлюлоза, настолько идеально связываются после смачивания и сушки, что создают то, что мы знаем и используем в качестве бумаги. Отбеливатель, другой важный ингредиент, используется для создания бумаги более высокого качества. Без отбеливателя бумага станет желтой или коричневой из-за следов лигнина. Общество уделяет много внимания внешнему виду, поэтому, когда бумага отбеливается, она автоматически становится лучше.

Роль химии

Чтобы иметь бумагу, нужно использовать химию. Основные способы использования химии при создании бумаги - это когда лигнин растворяется в воде и извлекается из целлюлозы. Следующий способ использования химии - это когда фибриллы целлюлозы связываются вместе, образуя компактную структуру, называемую бумагой. Когда характеристики чего-то меняются, когда оно намокает, а затем снова высыхает, можно догадаться, что здесь дело в химии!

Предпосылки исследования

Первое место в истории, где можно увидеть бумагу, - это Китай около 105 года нашей эры.Человек по имени Цай Лунь создал газету, чтобы помочь правительственной администрации. Идея «бумаги» начинает распространяться по всей Азии. Он достиг Японии в 610 году нашей эры, где его начали делать массовыми порциями. И китайцы, и японцы делали бумагу из внутренней коры тутового дерева. Как только слухи распространились в Восточной Азии, процесс изготовления бумаги стал совершенствоваться. Арабы использовали сетки из тростника на протяжении всего процесса варки целлюлозы, что, в свою очередь, давало лучшую бумагу.

История свидетельствует о первом экспорте бумаги в Европу в 14 веке, и так же, как арабы, итальянцы предприняли несколько шагов в улучшении бумаги, таких как прессование бумаги и сушка бумаги на веревках.Массовое производство и экспорт бумаги распространились по Европе в 15-16 веках.

При таком высоком спросе на бумагу появляется все больше и больше способов улучшения производства. Одним из основных технологических достижений стал «взбиватель Холландера», который помогал в производстве целлюлозы и был создан голландцами. Следующим шагом стало использование дерева вместо соломы или тряпок. После этого машины были усовершенствованы, и производство увеличивалось с каждой минутой. Еще одно достижение было сделано после того, как были опробованы различные методы варки целлюлозы.В результате механического измельчения получается газетная и папиросная бумага, поскольку этот тип варки плохо удаляет лигнин. Производство крафт-целлюлозы было полной противоположностью. Этот вид варки создали немцы. Когда целлюлоза проходит через этот процесс, получается гораздо более прочная и качественная бумага, поскольку большая часть лигнина отфильтровывается. При варке крафт-целлюлозы получаются коричневые бумажные пакеты и бумага, эквивалентная этой прочности. Последним типом варки целлюлозы была химическая масса. Во время этого процесса используются определенные химические вещества, чтобы расщепить лигнин, чтобы можно было извлечь целлюлозу и переработать ее в бумагу.После завершения варки мы перешли к отбеливанию бумаги, чтобы получить бумагу более высокого качества.

Ресурсы

http://www.paperonline.org/history-of-paper/timeline

http://wiki.answers.com/Q/What_is_the_chemical_structure_of_paper

http://en.wikipedia.org / wiki / Paper

http://en.wikipedia.org/wiki/Calcium_carbonate

http://www2.plymouth.ac.uk/science/cornwall/Sites/Site_China_Clay.html

http: // pubs.acs.org/cen/whatstuff/stuff/paper.html#top

http://www.straightdope.com/columns/read/2231/how-is-paper-made

http: //en.wikipedia. org / wiki / Lignin

http://www.paperonweb.com/A1036.htm

Об авторе

Коннер Холл - старший ученик старшей школы в Биллингсе, штат Монтана. Она является активным учеником своей школы, участвует в Национальном обществе почестей, старших адвокатах, легкой атлетике и симфоническом оркестре. Ей нравится учиться и она жаждет новых знаний.Этой осенью Коннер учится в Университете Монтаны Вестерн в Диллоне, штат Монтана, в первом семестре колледжа. Ибо она знает планы, которые Бог приготовил для нее: планы помочь ей преуспеть и не навредить ей; планы на ее будущее. (Иеремия 29:11)

Бумажное сырье - основные ингредиенты бумаги

Вот основные ингредиенты в производстве бумаги:

Базовый компонент волокна - Древесина является основным компонентом всей современной бумажной промышленности, и половина необходимых волокон поступает из древесины, специально вырезанной для этого. цель.Остаток собирается из переработанной бумаги (специально обработанной для удаления чернил, красок и всех других часто вредных добавок). С сотнями Благодаря многолетнему опыту, современная бумажная промышленность теперь может создавать бумагу практически из любого типа бумаги. Породы с более длинными волокнами называются «хвойными породами», и они позволяют создавать более прочную бумагу. Породы с более короткими волокнами называют «твердой древесиной».

Дополнительный компонент волокна - Значительный процент древесной массы содержит волокна, взятые из множества других источников.Эти источники могут быть растительными веществами, древесным волокном из лесопилки, переработанная ткань.

Базовое волокно для высококачественной бумаги - Высококачественная бумага создается из волокон ткани! Хлопок и лен сегодня используются для изготовления всех видов высококачественной бумаги, включая свадебные приглашения. бумага, бумага для рисования и др.

Отбеливатель - Натуральный цвет бумаги - это не белый цвет, поэтому необходимо добавить отбеливатель, чтобы получить точный оттенок белого, который хочет производитель.

Красители и чернила - В смесь добавляются различные красители и чернила, если производитель стремится создать бумагу определенного цвета.

Агенты Sizig - Со всеми различными компонентами, присутствующими в рецепте, промышленные производители бумаги должны добавлять специальные проклеивающие вещества, чтобы сделать структуру прочной и прочной.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

footer logo

© Девчули.РУ 2019 ©

За копирование контента Юля и Инесса разозлятся, поэтому лучше вам этого не делать