Name: Methodenentwicklung für kontaktlose Resonanzhöhlen dielektrische spektroskopische Studien von Cellulosic Paper (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 40 s
Description: Erfahren Sie eine kontaktlose Resonanzkavitäten-Methode zur dielektrischen Spektroskopie von Zellulosepapier. Diese zerstörungsfreie Technik ermöglicht objektive Faseranalysen ohne spezialisierte Schulung.

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United States Government Publishing Office und das National Institute of Standards and Technology.

1. Aufbau der Materialien
<ol><li>Zeichnen Sie alle Produktionsinformationen auf, die mit dem Papiergehalt bereitgestellt werden (z. B. Basisgewicht, beworbener PCW-Inhalt des Herstellers und angekündigte Helligkeit des Herstellers).</li>
	<li>Nehmen Sie durchschnittlich zehn Dickenmessungen entlang eines Blechs aus dem Ream, mit einem Bremssattel.</li>
	<li>Identifizieren Sie die Maschine und Kreuzrichtungen des Blechs (d. h. die Maschinenrichtung ist die lange Dimension).</li>
	<li>Mit einem Winkelmesser identifizieren und schneiden Sie das Papier entlang des gewünschten Streifenwinkels zwischen der Maschine und Querrichtungen.</li>
	<li>Mit einem Drehschneider, Scheibenprüfstreifen 0,5 cm breit und 8 cm lang in der Zielausrichtung für die Probe.</li>
	<li>Beschriften Sie Proben von einem Ende und lagern Sie zwischen Glasmikroskopie-Dias. Lagern Sie bis zur Prüfung unter Stickstoffatmosphäre. HINWEIS: Es ist ratsam, Handschuhe zu tragen und die Handhabung mit einer Pinzette durchzuführen, um Rillen und/oder Verunreinigen der Papierproben zu vermeiden.</li>
</ol>2. Beschleunigte Papierverblassen-Tests
HINWEIS: Papierproben werden bei erhöhter Temperatur bei Umgebungsfeuchtigkeit im Labor unter UV-Licht gereift. Die Alterung erfolgt mit einer beschleunigten Verwitterungskammer, die mit 340 nm UVA-Lampen ausgestattet ist, bei einer Bestrahlungsstärke von 0,72W/m2 bei 50 °C für 169 h, wobei das folgende Protokoll befolgt wird.
<ol><li>Kalibrieren Sie die UV-Sensoren, indem Sie die in der UV-basierten beschleunigten Verwitterungskammer vorprogrammierte Kalibrierradiometerroutine ausführen.</li>
	<li>Kalibrieren Sie die Temperatursensoren, indem Sie das in der Verwitterungskammer vorprogrammierte P4-Kalibrierpanel-Temperaturprogramm ausführen.</li>
	<li>Messen Sie die Voralterungsfarbe der Papierproben mit einem tragbaren Spektralphotometer, das im sichtbaren Wellenbereich von 400 nm bis 800 nm arbeitet.</li>
	<li>Wählen Sie die entsprechenden Standard-Prüfzyklen aus, die in der Verwitterungskammer vorprogrammiert sind.</li>
	<li>Montieren Sie ganze Bogen mit Testpapierauflagen auf dem Flachbildschirm (optional ein Blatt von beiden Seiten des Flachbildschirms montieren).</li>
	<li>Befestigen Sie die Flachplatten an den Probenhaltern mit Druckknöpfen und schieben Sie die Ringe eng an die Platte.</li>
	<li>Installieren Sie die Panel-Halter mit dem Stopp-Pin nach unten.</li>
	<li>Befestigen Sie Aluminiumrohlinge, die in den Plattenhaltern für Kondensation montiert werden.</li>
	<li>Für eine gleichmäßige Exposition die Prüfproben (mindestens fünfmal) während des Testzyklus neu positionieren.</li>
	<li>Messen Sie die Nachalterungsfarbe der Papierproben mit einem tragbaren Spektralphotometer.</li>
	<li>Schneiden Sie Probenstreifen aus den gealterten Papierproben, um in die Resonanzhöhle zu passen. Der typische Probenbereich beträgt 0,5 cm (Breite) x 8 cm (Länge). HINWEIS: Für diese Tests verwenden wir kommerziell hergestelltes farbiges 90 g/m2 (gsm) (24 lb) Büropapier mit zwei verschiedenen Zusammensetzungen: native und 30% recycelte Fasern (d. h. 0% bzw. 30% Post-Consumer-Abfall [PCW] recycelten Fasergehalt).</li>
</ol>3. Einrichtung der Ausrüstung und Anklangshohlraummessungen
HINWEIS: Die Resonanzhohlraumprüfvorrichtung besteht aus einem luftgefüllten Standard-Rechteckwellenleiter WR-90. Der Hohlraum verfügt über einen 10 mm x 1 mm Schlitz, der in der Mitte für das Eineinsetzen der Proben bearbeitet wird. Der Wellenleiter wird an beiden Enden durch den WR-90 zu Koaxialadaptern beendet, die den Hohlraum über halbstarre Koaxialkabel mit einem Mikrowellen-Netzwerkanalysator verbinden. Die Kupplungsadapter sind hinsichtlich des Wellenleiterpolarisationswinkels nahezu kreuzpolarisiert, was an beiden Wellenleiterenden und damit an den Hohlraumwänden zu scharfen Impedanzdiskontinuitäten führt. Der Polarisationswinkel beträgt ca. 87°, was ausreicht, um eine optimale Kraftbelastung in den Hohlraum zu erreichen und gleichzeitig den Qualitätsfaktor zu maximieren. Der Qualitätsfaktor Q0und die Resonanzfrequenz, f0, des leeren Hohlraums im dritten ungeraden Resonanzmodus TE103, bei dem wir die Messungen durchführen, beträgt 3.200 bzw. 7.435 GHz. Die Messungen werden unter Umgebungslaborbedingungen durchgeführt, indem das unten aufgeführte Protokoll befolgt wird.
<ol><li>Zeichnen Sie die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit auf und nehmen Sie den ersten Messwert des Qualitätsfaktors Q0und der Resonanzfrequenz f0 des leeren Hohlraums.</li>
	<li>Positionieren Sie die Probe, die im Probenhalter gesichert ist, über dem Schlitz in der Mitte des Hohlraums. Während der Messungen wird die Probe durch diesen Schlitz in Schritten von zunehmendem Volumen Vx = hx w-t, wobei hx die Probenlänge ist, die in den Hohlraum eingeführt wird, und w und t sind die Probenbreite bzw. -dicke.</li>
	<li>Mit dem Vernier-Sättel auf der Probenhalterung legen Sie die Probe in die Kavität um50 m in Schritten und nehmen Sie bei jedem Schritt Messungen des Qualitätsfaktors und der Resonanzfrequenz, bis die Probe 10 mm (1 cm) in den Hohlraum abgesenkt wurde.</li>
	<li>Ziehen Sie die Probe in den gleichen Schritten von 50 m aus dem Innenraum zurück und nehmen Sie Messungen des Qualitätsfaktors und der Resonanzfrequenz, bis die Probe vollständig zurückgezogen wurde.</li>
	<li>Bewahren Sie die Probe zwischen Glasrutschen auf und bringen Sie sie in die Stickstoffatmosphäre zurück.</li>
	<li>Der dielektrische Verlust, n", der Papierproben wird aus dem Slop der Störung gewonnen (Gleichung 1). Optional kann die Dielektrizitätskonstante, ' aus dem gemessenen Vx, und der Resonanzfrequenz fx durch Lösen der Störgleichungen für (' – 1) wie in andernorts beschrieben18, 19,20.</li>
</ol>

<ol><li>Marinissen, E. J., Zorian, Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMarinissen%2C+EJ+%22Test+Conference%2C+2009.+ITC+2009.+International%22">Test Conference, 2009. ITC 2009. International</a>. , 1-11 (2009).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22TAPPI%2FANSI+Method+T+401+om-15%2C+Fiber+analysis+of+paper+and+paperboard%22">TAPPI/ANSI Method T 401 om-15, Fiber analysis of paper and paperboard</a>. , TAPPI Press. (2015).</li>
<li>Jablonsky, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+Fibre+Identification+through+Color+Vectors+of+Stained+Fibre%5BTitle%5D)+AND+%22BioResources%22%5BJournal%5D)">Cellulose Fibre Identification through Color Vectors of Stained Fibre.</a> BioResources. 10 (3), 5845-5862 (2015).</li>
<li>El Omari, H., Zyane, A., Belfkira, A., Taourirte, M., Brouillette, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Properties+of+Paper+Made+from+Pulps+Loaded+with+Ferroelectric+Particles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Dielectric Properties of Paper Made from Pulps Loaded with Ferroelectric Particles.</a> Journal of Nanomaterials. 2016, 1-10 (2016).</li>
<li>Sahin, H. T., Arslan, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Study+on+Physical+and+Chemical+Properties+of+Cellulose+Paper+Immersed+in+Various+Solvent+Mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">A Study on Physical and Chemical Properties of Cellulose Paper Immersed in Various Solvent Mixtures.</a> International Journal of Molecular Sciences. 9, 78-88 (2008).</li>
<li>Einfeldt, J., Kwasniewski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Different+Types+of+Cellulose+by+Dielectric+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Characterization of Different Types of Cellulose by Dielectric Spectroscopy.</a> Cellulose. 9, 225-238 (2002).</li>
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<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Broadband+Dielectric+Spectroscopy%22">Broadband Dielectric Spectroscopy</a>. Kremer, F., Schonhals, A. , Springer-Verlag. New York. (2003).</li>
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Dies ist ein Beitrag des National Institute of Standards and Technology, der nicht dem Urheberrecht unterliegt. In diesem Bericht werden bestimmte kommerzielle Ausrüstungen, Instrumente oder Materialien identifiziert, um das Versuchsverfahren angemessen zu spezifizieren. Diese Identifizierung soll weder eine Empfehlung oder Billigung durch das National Institute of Standards and Technology oder das United States Government Publishing Office implizieren, noch soll sie implizieren, dass die identifizierten Materialien oder Ausrüstungen notwendigerweise das Beste, was für den Zweck zur Verfügung steht. Die Autoren haben nichts zu verraten.

Wir haben an anderer Stelle gezeigt, dass das Vorhandensein von Ligningehalt von Fasern das dielektrische Verhalten von hergestellten Papieren signifikant verändert15. Die Speziation ist nicht nur bei der QS/QC-Prüfung moderner Papiere wichtig, sondern auch bei der Erforschung historischer Papiere, die überwiegend aus nicht-holzpflanzlichen Quellen wie Bambus, Hanf, Flachs und Papyrus hergestellt wurden. Wie in Abbildung 7dargestellt, kann unsere Technik zwischen Nich...

Papier ist ein bogenförmiges, heterogenes, hergestelltes Produkt, das aus Zellulosefasern, Größenmitteln, anorganischen Füllstoffen, Farbstoffen und Wasser besteht. Die Zellulosefasern können aus einer Vielzahl von Pflanzenquellen stammen; Der Rohstoff wird dann durch eine Kombination physikalischer und/oder chemischer Behandlungen abgebaut, um einen bearbeitbaren Zellstoff herzustellen, der hauptsächlich aus Zellulosefasern besteht. Die Zellulose im Papierprodukt kann auch sekundär oder recyceltfaser1zurückgewonnen werden. Die TAPPI-Methode T 401, "Faseranalyse von Papier und Pappe", ist derzeit die modernste Methode zur Identifizierung von Fasertypen und deren Verhältnissen in einer Papierprobe und wird von vielen Gemeinden verwendet2. Es ist eine manuelle, kolorimetrische Technik, die auf die Sehschärfe eines speziell ausgebildeten menschlichen Analytikers angewiesen ist, um die konstituierenden Fasertypen einer Papierprobe zu unterscheiden. Darüber hinaus ist die Probenvorbereitung für die TAPPI 401-Methode mühsam und zeitaufwändig und erfordert eine physische Zerstörung und chemische Verschlechterung der Papierprobe. Die Färbung mit speziell vorgeschriebenen Reagenzien macht Faserproben den Auswirkungen der Oxidation ausgesetzt, was die Archivierung von Proben für die Konservierung oder das Probenbanking erschwert. Die Ergebnisse der TAPPI-Methode T 401 unterliegen daher der menschlichen Interpretation und hängen unmittelbar von der visuellen Unterscheidung eines einzelnen Analytikers ab, die je nach Erfahrungs- und Ausbildungsniveau dieser Person variiert, was zu inhärenten Fehlern führt. beim Vergleich der Ergebnisse zwischen und innerhalb von Stichprobensätzen. Mehrere Quellen von Ungenauigkeit und Ungenauigkeit sind auch vorhanden3. Darüber hinaus ist die TAPPI-Methode nicht in der Lage, die Menge der Sekundärfaser oder das relative Alter der Papierproben4,5zu bestimmen.
Im Gegensatz dazu bietet die in diesem Artikel beschriebene Resonononon-Hohlraum-Dielektrizitätsspektroskopie (RCDS) analytische Fähigkeiten, die sich für Papieruntersuchungen eignen. Die dielektrische Spektroskopie untersucht die Entspannungsdynamik von Dipolen und mobilen Ladungsträgern innerhalb einer Matrix als Reaktion auf sich schnell verändernde elektromagnetische Felder wie Mikrowellen. Dabei handelt es sich um eine molekulare Rotationsneuausrichtung, wodurch RCDS besonders gut geeignet ist, die Dynamik von Molekülen in engen Räumen zu untersuchen, wie z. B. das Wasser, das auf den in einem Blatt Papier eingebetteten Zellulosefasern adsorbiert wird. Durch die Verwendung von Wasser als Sondenmolekül kann RCDS gleichzeitig Informationen über die chemische Umgebung und die physikalische Konformation des Cellulosepolymers extrahieren.
Die chemische Umgebung der Zellulosefasern beeinflusst das Ausmaß der Wasserstoffbindung mit Wassermolekülen, daher die Leichtigkeit der Bewegung als Reaktion auf die schwankenden elektromagnetischen Felder. Die zelluloseische Umgebung wird zum Teil durch die Konzentrationen von Hemicellulose und Lignin im Papieranalyten bestimmt. Hemicellulose ist ein hydrophilverzweigtes Polymer von Pentosen, während Lignin ein hydrophobes, vernetztes Phenolpolymer ist. Die Mengen an Hemicellulose und Lignin in einer Papierfaser sind eine Folge des Papierherstellungsprozesses. Adsorbiertes Wasser in Papiertrennwänden zwischen den hydrophilen Standorten und die Wasserstoffbindung innerhalb des Cellulosepolymers, insbesondere mit den adsorbierten Wassermolekülen, beeinflusst den Grad der Vernetzung innerhalb der Zellulosestruktur, den Polarisierbarkeit und die Architektur der Poren innerhalb des Cellulosepolymers5. Die gesamte dielektrische Reaktion eines Materials ist eine Vektorsumme aller Dipolmomente innerhalb des Systems und kann durch dielektrische Spektroskopie durch den Einsatz effektiver Mediumtheorien6,7unterschieden werden. Ebenso ist die Kapazität eines dielektrischen Materials umgekehrt proportional zu seiner Dicke; Daher ist die resonante Hohlraum-Dielektrizitätsspektroskopie ideal, um die Reproduzierbarkeit von Proben-zu-Probe-Dicke von Ultradünnen Folienmaterialien wie Papier8,9,10zu untersuchen. Zwar gibt es eine bedeutende Arbeit im Zusammenhang mit der Verwendung von dielektrischen Spektroskopie-Techniken zur Untersuchung von Holz- und Zelluloseprodukten, doch wurde der Umfang dieser Studien auf die Frage der Papierherstofakturabilität beschränkt11,12 ,13. Wir haben die anisotrope Natur von Papier genutzt, um die Anwendung von RCDS auf die Prüfung von Papier jenseits von Feuchtigkeit und mechanischen Eigenschaften zu demonstrieren14,15,16 und um zu zeigen, dass es nachgibt numerische Daten, die in Qualitätssicherungstechniken wie Messfähigkeitsstudien und statistischer Prozesskontrolle (SPC) in Echtzeit verwendet werden können. Die Methode verfügt auch über forensische Fähigkeiten und kann verwendet werden, um umweltschonende Bedenken der ökologischen Nachhaltigkeit zu bekämpfen, wirtschaftliche Interessen zu unterstützen und veränderte und gefälschte Dokumente aufzudecken.
Resonante Hohlraum-Dielektrische Spektroskopie (RCDS) Theorie und Technik RCDS ist eine von mehreren dielektrischen Spektroskopie-Techniken zur Verfügung17; es wurde speziell gewählt, weil es berührungslos, nicht-destruktiv und experimentell einfach im Vergleich zu anderen Methoden der dielektrischen Spektroskopie ist. Im Gegensatz zu anderen Analysetechniken, die zur Untersuchung der Eigenschaften von Papier verwendet werden, macht RCDS doppelte Messsätze überflüssig, um die beiden Seiten eines Probenblatts zu berücksichtigen18. Die resonante Mikrowellen-Hohlraumtechnik hat den Vorteil, dass sie sowohl auf die Oberflächen- als auch auf die Massenleitfähigkeit empfindlich ist. Beispielsweise wird die Oberflächenleitfähigkeit eines Probenmaterials bestimmt, indem eine Änderung des Qualitätsfaktors (Q-Faktor) des Hohlraums nachverfolgt wird, da eine Probe in quantitativer Korrelation mit dem Volumen der Probe schrittweise in den Hohlraum eingeführt wird18 ,19,20. Die Leitfähigkeit kann durch einfache Division der Oberflächenleitfähigkeit durch die Probendicke erreicht werden. Die Oberflächenleitfähigkeit eines dünnen, bogenartigen Materials wie Papier fungiert als Proxy für das dielektrische Profil eines zu prüfenden Materials (MUT), da es unmittelbar proportional zum Dielektrizitätsverlust ist, 20. Dielektrizitätsverlust ist ein Hinweis darauf, wie viel Wärme von einem dielektrischen Material abgeführt wird, wenn ein elektrisches Feld darauf aufgebracht wird; Materialien mit einer höheren Leitfähigkeit haben einen höheren dielektrischen Verlustwert als weniger leitfähige Materialien.
Experimentell wird der dielektrische Verlust, der mit der Oberfläche der Probe verbunden ist, aus der Abnahmerate des Hohlraumresonanzqualitätsfaktors (Q) (d. h. Energieverlust) mit zunehmendem Volumen der Probe19extrahiert. Die Q wird bei der Resonanzfrequenz f aus der Breite von 3 dB,f, der Resonanzspitze bei der Resonanzfrequenz f, Q =f /fbestimmt. Diese Beziehung ist quantitativ korreliert mit der Steigung <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq1.jpg"> der Linie, die in Gleichung 1 unten angegeben ist, wobei die Differenz <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq2.jpg"> des Gegenwerts des Q-Faktors der Probe vom Q-Faktor des leeren Hohlraums darstellt, ist das Verhältnis des Volumens der die eingefügte Probe auf das Volumen des leeren Hohlraums und der Leitungsabfang, b", berücksichtigt das ungleichmäßige Feld in der Probe, wie in Abbildung 119dargestellt.
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq3.jpg">(Gleichung 1)
In diesem Artikel veranschaulichen wir den breiten Nutzen dieser Technik, indem wir die Verhältnisse von Faserarten (Speziation), das relative Alter natürlicher und künstlich gealterten Papiere bestimmen und den Recyclingfasergehalt von weißen Bürokopierern quantifizieren. Papieranalyten. Während die RCDS-Technik für die Untersuchung anderer Themen geeignet sein mag, wie z. B. Alterungsfragen bei der Papierisolierung in elektrischen Energiegeräten, fallen solche Studien nicht in den Rahmen der aktuellen Arbeit, wären aber in Zukunft interessant.

<table><tbody><tr><td>kommerziell hergestelltes farbiges Büropapier&nbsp;</td><td>Neenah-Papier</td><td></td><td>Gekauft von Staples</td></tr><tr><td>Q-Lab QUV beschleunigte Bewitterungskammer</td><td>Q-Lab Corporation, Westlake, OH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>X-Rite eXact&nbsp;</td><td>X-Rite, Inc., Grand Rapids, MI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agilent N5225A Netzwerkanalysator</td><td>Agilent Technologies, Santa Rosa, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>WR90 rechteckiger Hohlleiter&nbsp;</td><td>Agilent Technologies, Santa Rosa, CA</td><td></td><td>R 100 (a = 10,16 mm, b = 22,86 mm, lz =127,0 mm)&nbsp;</td></tr><tr><td>JMP-Datenanalysesoftware</td><td>SAS, Cary, NC</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

methodenentwicklung für kontaktlose resonanzhöhlen dielektrische spektroskopische studien von cellulosic paper

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

Die aktuellen Analysetechniken zur Charakterisierung von Druck- und Grafiksubstraten sind weitgehend ex situ und destruktiv. Dadurch wird die Datenmenge begrenzt, die aus einer einzelnen Stichprobe gewonnen werden kann, und es wird schwierig, statistisch relevante Daten für einzigartige und seltene Materialien zu erstellen. Die resonante Hohlraum-Dielektrizitätsspektroskopie ist eine zerstörungsfreie, berührungslose Technik, die gleichzeitig beide Seiten eines Bogenmaterials abhören und Messungen liefern kann, die für statistische Interpretationen geeignet sind. Dies bietet Analysten die Möglichkeit, schnell zwischen Bogenmaterialien basierend auf Zusammensetzung und Lagerhistorie zu unterscheiden. In diesem Methodologieartikel zeigen wir, wie kontaktlose resonante Hohlraum-Dielektrizitätsspektroskopie verwendet werden kann, um zwischen Papieranalyten unterschiedlicher Faserartenzusammensetzungen zu unterscheiden, das relative Alter des Papiers zu bestimmen und die Menge des nachdemVerbraucherabfalls (PCW) recycelten Fasergehalts in hergestelltem Büropapier.

Begründung für die Wahl des 60°-Streifenwinkels Die Schnittausrichtung der Testprobe beeinflusst die Größe des dielektrischen Ansprechgangs, wie in Abbildung 2dargestellt. In ersten Experimenten wurden Teststreifen aus den orthogonalen Winkeln des Blattes geschnitten, wie es üblich ist, um physikalische Eigenschaften in der Papierwissenschaft zu messen; Streifen, die aus nichtorthogonalen Winkeln entlang des Papierbogens geschnitten wurden, haben jedoch die größte Auflösu...

Ein Protokoll zur zerstörungsfreien Analyse des Fasergehalts und des relativen Papieralters.

Methodenentwicklung für kontaktlose Resonanzhöhlen dielektrische spektroskopische Studien von Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...

Diese Methode bietet eine objektive, maschinenreduzierbare Alternative zur herkömmlichen Faseranalyse von Papier und überschreitet die messtechnischen Grenzen der traditionellen Faseranalyse. Im Gegensatz zur herkömmlichen Faseranalyse ist sie schnell, berührungslos, zerstörungsfrei und erfordert keine spezielle Ausbildung und hängt auch nicht von der Sehschärfe eines einzelnen Analytikers ab. Zeichnen Sie alle Produktionsinformationen auf, die mit dem Papiergehalt bereitgestellt werden, z. B. das Grundgewicht, der vom Hersteller beworbene Inhalt von Post-Consumer-Abfall und die vom Hersteller angekündigte Helligkeit.Tragen Sie Handschuhe und führen Sie die Handhabung mit einer Pinzette durch, um Rillen und Verunreinigen der Papierproben zu vermeiden. Nehmen Sie durchschnittlich 10 Dickenmessungen entlang eines Blattes aus dem Ream, mit einem Bremssattel. Identifizieren Sie die Maschine und kreuzen Sie die Richtung des Blatts.Mit einem Winkelmesser das Papier entlang des gewünschten Streifenwinkels zwischen der Maschine und Querrichtungen identifizieren und schneiden. Mit einem Drehschneider werden in der Zielausrichtung für die Probe eine Länge von 0,5 Zentimetern und acht Zentimetern in Scheibenstreifen verwendet. Beschriften Sie Proben von einem Ende, und lagern Sie zwischen Glasmikroskopie-Folien.Unter Stickstoffatmosphäre bis zur Prüfung aufbewahren. Führen Sie beschleunigte Papierfade-Tests durch, wie im Textprotokoll beschrieben. Schneiden Sie Probenstreifen aus den gealterten Papierproben, um in die Resonanzhöhle zu passen.Die typische Probenfläche beträgt 0,5 mal acht Zentimeter. Die Resonanzhohlraumprüfvorrichtung besteht aus einem luftgefüllten Standard-Rechteckwellenleiter WR-90. Zeichnen Sie die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit auf.Nehmen Sie die erste Messung des Qualitätsfaktors Q-naught und der Resonanzfrequenz, f-naught, des leeren Hohlraums. Positionieren Sie nun die Probe, die im Probenhalter gesichert ist, über dem Schlitz in der Mitte des Hohlraums. Während der Messungen wird die Probe durch den Schlitz in Schritten von zunehmendem Volumen in den Hohlraum eingeführt, wobei das Volumen der Höhe der eingefügten Probe mal mal die Probenbreite mal die Probendicke entspricht.Legen Sie die Probe mit dem Vernier-Sättel auf der Probenhalterung in 50-Mikron-Schritten in den Hohlraum ein. Nehmen Sie die Messwerte des Qualitätsfaktors und der Resonanzfrequenz bei jedem Schritt, bis die Probe 10 Millimeter in den Hohlraum abgesenkt wurde. Ziehen Sie die Probe in den gleichen Schritten von 50 Mikrometern aus dem Innenraum zurück.Nehmen Sie Messungen des Qualitätsfaktors und der Resonanzfrequenz, bis die Probe vollständig zurückgezogen wurde. Bewahren Sie die Probe zwischen Glasrutschen auf und bringen Sie sie in die Stickstoffatmosphäre zurück. Der dielektrische Verlust der Papierproben wird aus der Steigung der Störung gewonnen.Die Schnittausrichtung der Testprobe beeinflusst die Größe des dielektrischen Ansprechgangs. Ein Vergleich des dielektrischen Ansprechs nach Streifenwinkel wird für jungfräuliche, empfangene, blaue, 24-Pfund-Büropapiere vor und nach dem UV-Ausbleichen für 169 Stunden gezeigt. Streifen, die aus nichtorthogonalen Winkeln entlang des Papierblattes geschnitten wurden, haben die größte Auflösung zwischen den Papiertypen geliefert, insbesondere bei den 45-Grad- und 60-Grad-Orientierungen.Dielektrische Verlustprofile von baumwollhaltigen Bond-Papieren, die von der US-Bundesregierung mit 60-Grad-Streifen beschafft wurden, zeigen, dass unterschiedliche Konzentrationen von Baumwollfasern unterschieden werden können. Die Ergebnisse der von der Bundesregierung beschafften 100%baumwollbondpapier-Prüfung wurden mit 46% relativer Luftfeuchtigkeit und 49% relativer Luftfeuchtigkeit verglichen. Nach 169 Stunden UV-beschleunigter Alterung ist der Abbau des Cellulosepolymers erkennbar, da die durchschnittlichen dielektrischen Verlustwerte sowohl für die jungfräulichen als auch für die recycelten Sorten gesunken waren.Es ist bemerkenswert, dass die Technik auch nach der beschleunigten Reifung zwischen den nativen und recycelten Materialien unterscheiden kann. Eine konturdiagrammbasierte lineare Regressionsanpassung zeigt den dielektrischen Verlust von weißem Bürokopierpapier basierend auf der beworbenen Helligkeit des Herstellers und dem recyclingbasierten Altpapiergehalt der Analyten. Das Wichtigste, was Sie beim Versuch dieses Verfahrens beachten sollten, ist die Aufrechterhaltung konsistenter Labortemperatur- und -feuchtigkeitsbedingungen.Diese Methode hat große Versprechen und direkten Nutzen nicht nur für die Zellstoff- und Papierindustrie, sondern auch für die Sicherung von Anmeldeinformationen Herstellung, Forensik, Zolldurchsetzung, Archäologie und KonservierungWissenschaft.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Das Ziel dieser Untersuchung war es, synthetische Pflanzenzellwandgewebe bilden mit Schicht-für-Schicht-Aufbau Nanocellulose-Fibrillen und isolierte Lignin aus verdünnten wässrigen Suspensionen zusammengebaut. Oberflächenmesstechniken der Quarzkristall-Mikrowaage und Rasterkraftmikroskopie wurden verwendet, um die Bildung der Polymer-Polymer-Nanoverbundmaterial zu überwachen.

Gegen biomimetischen Holz: Hergestellt Freistehende Filme aus Nanocellulose, Lignin und eines synthetischen Polykation

Eine Mikrovorrichtung mit hoher Durchsatzpotential verwendet wird, um dreidimensionale (3D) Dielektrophorese (DEP) mit neuen Materialien zu demonstrieren. Graphen nanoplatelet Papier und doppelseitiges Klebeband wurden abwechselnd gestapelt; 700 um ein Mikro-Brunnen wurde quer zu den Schichten gebohrt. DEP Verhalten von Polystyrol-Kügelchen in der Mikro-und demonstriert.

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Hier zeigen wir ein neues Verfahren für grüne und nachhaltige Produktion von thermisch hochstabile und carboxylierte Cellulose-Nanokristalle (CNC) und Nanofibrillen (CNF) sehr gut recyclebar feste Dicarbonsäuren mit.

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Dieses Protokoll zielt darauf ab, ein allgemeines Verfahren zur Visualisierung von Lignin, Cellulose und Hemicellulose in Pflanzenzellwänden unter Verwendung von Raman-Bildgebung und multivariater Analyse vorzustellen.

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Dieses Protokoll beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein flexibles Substrat für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung. Diese Methode wurde beim erfolgreichen Nachweis niedriger Konzentrationen von R6G und Thiram eingesetzt.

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Mikroprägung: Ein praktisches Verfahren zur Herstellung von Mikrokanälen auf Mikrofluidik auf Nanozellulosepapier

Erfahren Sie eine kontaktlose Resonanzkavitäten-Methode zur dielektrischen Spektroskopie von Zellulosepapier. Diese zerstörungsfreie Technik ermöglicht objektive Faseranalysen ohne spezialisierte Schulung.

Methodenentwicklung für kontaktlose Resonanzhöhlen dielektrische spektroskopische Studien von Cellulosic Paper

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