Name: Sviluppo del metodo per studi spettroscopici distesina di cavità senza contatto della carta cellulosica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 40 s
Description: Scopri un metodo spettroscopico a cavità senza contatto per analizzare il contenuto fibroso della carta cellulosa. Questa tecnica rapida e non distruttiva supera i limiti metrologici dei metodi tradizionali.

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Ufficio editoriale del governo degli Stati Uniti e il National Institute of Standards and Technology.

1. Configurazione dei materiali
<ol><li>Registrare tutte le informazioni di produzione fornite con la risma di carta (ad esempio, il peso di base, il contenuto di PCW pubblicizzato dal produttore e la luminosità pubblicizzata dal produttore).</li>
	<li>Prendere una media di dieci misure di spessore lungo un foglio dalla risma, utilizzando una pinza.</li>
	<li>Identificare la macchina e le direzioni trasversali del foglio (cioè, la direzione della macchina è la dimensione lunga).</li>
	<li>Utilizzando un goniometro identificare e tagliare la carta lungo l'angolo di striscia desiderato tra la macchina e le direzioni trasversali.</li>
	<li>Utilizzando una fresa rotante, affettare strisce di prova di 0,5 cm di larghezza per 8 cm di lunghezza nell'orientamento di destinazione per il campione.</li>
	<li>Etichettare i campioni da un'estremità e conservarli tra i vetrini in vetro. Conservare fino a testare in atmosfera di azoto. NOTA: Si consiglia di indossare guanti ed eseguire la manipolazione con una pinzetta per evitare di piegare e / o contaminare i campioni di carta.</li>
</ol>2. Test di dissolvenza della carta accelerata
NOTA: i campioni di carta sono invecchiati sotto la luce UV a temperature elevate a umidità ambiente di laboratorio. L'invecchiamento viene eseguito utilizzando una camera di agenti atmosferici accelerata dotata di lampadine UVA 340 nm, con un'irradiazione di 0,72 W/m2 a 50 gradi centigradi per 169 h, seguendo il seguente protocollo.
<ol><li>Calibrare i sensori UV, eseguendo la routine del radiometro di calibrazione pre-preprogrammata nella camera di meteorite accelerata basata sui raggi UV.</li>
	<li>Calibrare i sensori di temperatura eseguendo il programma di temperatura del pannello di calibrazione P4 pre-preprogrammato nella camera di intemperie.</li>
	<li>Misurare il colore pre-post-invecchiamento dei campioni di carta utilizzando uno spettrofotometro portatile che opera nella gamma d'onda visibile da 400 nm a 800 nm.</li>
	<li>Selezionare i cicli di prova standard appropriati pre-preprogrammati nella camera di meteorazione.</li>
	<li>Montare interi fogli di carta di prova sul pannello piatto (opzionalmente, montare un foglio su entrambi i lati del pannello piatto).</li>
	<li>Fissare i pannelli piatti ai supporti del campione con anelli a scatto, spingendo gli anelli comodamente contro il pannello.</li>
	<li>Installare i supporti del pannello con il pin di arresto verso il basso.</li>
	<li>Fissare spazi vuoti in alluminio per montare nei supporti del pannello per la condensazione.</li>
	<li>Per un'esposizione uniforme, riposizionare i campioni di prova (almeno cinque volte) durante il ciclo di prova.</li>
	<li>Misurare il colore post-invecchiamento dei campioni di carta utilizzando uno spettrofotometro portatile.</li>
	<li>Tagliare le strisce del campione dai campioni di carta invecchiati per adattarsi alla cavità risonante. L'area tipica del provino è 0,5 cm (larghezza) x 8 cm (lunghezza). NOTA: per questi test, utilizziamo carta da ufficio di 90 g/m2 (gsm) (24 lb) prodotta commercialmente di due diverse composizioni: fibra vergine e 30% di fibre riciclate (cioè 0% e 30% rifiuti post-consumo [PCW] contenuto di fibre riciclate, rispettivamente).</li>
</ol>3. Configurazione dell'apparecchiatura e misurazione della cavità risonante
NOTA: Il dispositivo di prova della cavità risonante è costituito da una guida d'onda rettangolare WR-90 riempita d'aria. La cavità ha una fessura di 10 mm x 1 mm lavorata al centro per l'inserimento del provino. La guida d'onda viene terminata su entrambe le estremità dal WR-90 agli adattatori coassiali che collegano la cavità con un analizzatore di rete a microonde tramite cavi coassiali semi-rigidi. Gli adattatori di accoppiamento sono quasi polarizzati rispetto all'angolo di polarizzazione della guida d'onda, che crea una forte impedimento delle discontinuità alle estremità sia della guida d'onda che di conseguenza delle pareti della cavità. L'angolo di polarizzazione è di circa 87 gradi, che è sufficiente per ottenere un carico di potenza ottimale nella cavità, massimizzando il fattore di qualità. Il fattore di qualità, Q0, e la frequenza di risonanza, f0, della cavità vuota alla terza modalità di risonanza dispari TE103 in cui vengono eseguito le misurazioni sono rispettivamente 3.200 e 7.435 GHz. Le misurazioni vengono eseguite in condizioni di laboratorio ambientale seguendo il protocollo elencato di seguito.
<ol><li>Registrare la temperatura e l'umidità relativa e prendere la lettura iniziale del fattore di qualità Q0e la frequenza di risonanza f0 della cavità vuota.</li>
	<li>Posizionare il campione fissato nel supporto del campione sopra la fessura al centro della cavità. Durante le misurazioni, il campione viene inserito nella cavità attraverso questo slot in fasi di aumento del volume Vx w-t, dove hx è la lunghezza del provino inserito nella cavità, e w e t sono rispettivamente la larghezza e lo spessore del provino.</li>
	<li>Utilizzando la pinza Vernier sul supporto del campione, inserire il campione nella cavità con incrementidi hx x 50 m e prendere le letture del fattore di qualità e della frequenza di risonanza ad ogni passo fino a quando il campione non è stato abbassato di 10 mm (1 cm) nella cavità.</li>
	<li>Ritirare il campione dall'interno con gli stessi incrementi di 50 m e prendere le letture del fattore di qualità e della frequenza di risonanza fino a quando il campione non è stato completamente ritratto.</li>
	<li>Conservare il campione tra i vetrini di vetro e riportarli all'atmosfera di azoto.</li>
	<li>La perdita dielettrica, ", dei campioni di carta è ottenuta dallo slop della perturbazione (equazione 1). Facoltativamente, la costante dielettrica, s' può essere ottenuta dalla misurata Vx, e la frequenza risonante fx risolvendo le equazioni di perturbazione per (z' – 1) come descritto in altrove18, 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>
<li>Zteeman, P. A. M., van Turnhout, J. Dielectric Protperties of Inhomogenous Media. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZteeman%2C+PAM+%22Broadband+Dielectric+Spectroscopy%22">Broadband Dielectric Spectroscopy</a>. Kremer, F., Schonhals, A. , 495-522 (2003).</li>
<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>
<li>Fenske, K., Misra, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Materials+at+Microwave+Frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microwave+%26+Wireless%22%5BJournal%5D)">Dielectric Materials at Microwave Frequencies.</a> Applied Microwave & Wireless. , 92-100 (2000).</li>
<li>Jonscher, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Relaxation+in+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+D%3A+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Dielectric Relaxation in Solids.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 32 (14), 57-70 (1999).</li>
<li>Simula, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+Dielectric+Properties+of+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Imaging+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Measurement of Dielectric Properties of Paper.</a> Journal of Imaging Science and Technology. 43 (5), 472-477 (1999).</li>
<li>Sundara-Rajan, K., Byrd, L., Mamishev, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moisture+Content+Estimation+in+Paper+Pulp+Using+Fringing+Field+Impedance+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Moisture Content Estimation in Paper Pulp Using Fringing Field Impedance Spectroscopy.</a> TAPPI Journal. 4 (2), 23-27 (2005).</li>
<li>Williams, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moisture+Leveling+in+Paper%2C+Wood%2C+Textiles+and+Other+Mixed+Dielectric+Sheets%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Microwave+Power%22%5BJournal%5D)">Moisture Leveling in Paper, Wood, Textiles and Other Mixed Dielectric Sheets.</a> The Journal of Microwave Power. 1 (3), 73-80 (1966).</li>
<li>Kombolias, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-Destructive+Analysis+of+Printing+Substrates+via+Resonant+Cavity+Broadband+Dielectric+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22254th+American+Chemical+Society+National+Meeting%22%5BJournal%5D)">Non-Destructive Analysis of Printing Substrates via Resonant Cavity Broadband Dielectric Spectroscopy.</a> 254th American Chemical Society National Meeting. , Washington, DC. (2017).</li>
<li>Kombolias, M., Obrzut, J., Montgomery, K., Postek, M., Poster, D., Obeng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Spectroscopic+Studies+of+Biological+Material+Evolution+and+Application+to+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Dielectric Spectroscopic Studies of Biological Material Evolution and Application to Paper.</a> TAPPI Journal. 17 (9), 501-505 (2018).</li>
<li>Kombolias, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+Dielectric+Spectroscopic+Studies+of+Biological+Material+Evolution+and+Application+to+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22PaperCon+2018%22%5BJournal%5D)">Broadband Dielectric Spectroscopic Studies of Biological Material Evolution and Application to Paper.</a> PaperCon 2018. , Charlotte, NC. (2018).</li>
<li>Basics of Measuring the Dielectric Properties of Materials. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Keysight+Technologies%22">Keysight Technologies</a>. 5989-2589, USA. In www.keysight.com, ed Keysight Technologies (2017).</li>
<li>Orloff, N. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+Characterization+by+Microwave+Cavity+Perturbation+Corrected+for+Nonuniform+Fields%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Microwave+Theory+and+Techniques%22%5BJournal%5D)">Dielectric Characterization by Microwave Cavity Perturbation Corrected for Nonuniform Fields.</a> IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 62 (9), 2149-2159 (2014).</li>
<li>Obrzut, J., Emiroglu, C., Kirilov, O., Yang, Y., Elmquist, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Conductance+of+Graphene+from+Non-Contact+Resonant+Cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement%22%5BJournal%5D)">Surface Conductance of Graphene from Non-Contact Resonant Cavity.</a> Measurement. 87, 146-151 (2016).</li>
<li>IEC. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomanufacturing-Key+control+characteristics+-+Part+6-4%3A+Graphene+-+Surface+conductance+measurement+using+resonant+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22International+Electrotechnical+Commission%3A+2016%22%5BJournal%5D)">Nanomanufacturing-Key control characteristics - Part 6-4: Graphene - Surface conductance measurement using resonant cavity.</a> International Electrotechnical Commission: 2016. , (2016).</li>
<li>Thomas, J., Idris, N. A., Collings, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pontamine+Fast+Scarlet+4B+Bifluorescence+and+Measurement+of+Cellulose+Microfibril+Angles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microscopy%22%5BJournal%5D)">Pontamine Fast Scarlet 4B Bifluorescence and Measurement of Cellulose Microfibril Angles.</a> Journal of Microscopy. 268 (1), 13-27 (2017).</li>
<li>Anderson, C. T., Carroll, A., Akhmetova, L., Somerville, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-Time+Imaging+of+Cellulose+Reorientation+during+Cell+Wall+Expansion+in+Arabdopsis+roots%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiology%22%5BJournal%5D)">Real-Time Imaging of Cellulose Reorientation during Cell Wall Expansion in Arabdopsis roots.</a> Plant Physiology. 152, 787-796 (2010).</li>
<li>Osaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quick+Determination+of+Dielectric+Anisotropy+of+Paper+Sheets+by+Means+of+Microwaves%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">Quick Determination of Dielectric Anisotropy of Paper Sheets by Means of Microwaves.</a> Journal of Applied Polymer Science. 37, 527-540 (1989).</li>
<li>Osaki, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microwaves+Quickly+Determine+the+Fiber+Orientation+of+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Microwaves Quickly Determine the Fiber Orientation of Paper.</a> TAPPI Journal. 70, 105-108 (1987).</li>
<li>Kombolias, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+Dielectric+Spectroscopic+Studies+of+Cellulosic+Paper+Aging%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Broadband Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper Aging.</a> TAPPI Journal. 17 (9), (2018).</li>
<li>Einfeldt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+Dielectric+Relaxation+Spectroscopy+to+the+Characterization+of+Cellulosic+Fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Fibers+International%22%5BJournal%5D)">Application of Dielectric Relaxation Spectroscopy to the Characterization of Cellulosic Fibers.</a> Chemical Fibers International. 51, 281-283 (2001).</li>
<li>Driscoll, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Dielectric+Properties+of+Paper+and+Board+and+Moisture+Profile+Correction+at+Radio+Frequency%5BTitle%5D)+AND+%22Paper+Technology+and+Industry%22%5BJournal%5D)">The Dielectric Properties of Paper and Board and Moisture Profile Correction at Radio Frequency.</a> Paper Technology and Industry. 17 (2), 71-75 (1976).</li>
<li>Havlinova, B., Katuscak, S., Petrovicova, M., Makova, A., Brezova, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Study+of+Mechanical+Properties+of+Papers+Exposed+to+Various+Methods+of+Accelerated+Ageing.+Part+I.+The+Effect+of+Heat+and+Humidity+on+Original+Wood-Pulp+Papers%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cultural+Heritage%22%5BJournal%5D)">A Study of Mechanical Properties of Papers Exposed to Various Methods of Accelerated Ageing. Part I. The Effect of Heat and Humidity on Original Wood-Pulp Papers.</a> Journal of Cultural Heritage. 10, 222-231 (2009).</li>
<li>Zieba-Palus, J., Weselucha-Birczynska, A., Trzcinska, B., Kowalski, R., Moskal, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+Degraded+Papers+by+Infrared+and+Raman+Spectroscopy+for+Forensic+Purposes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+Structure%22%5BJournal%5D)">Analysis of Degraded Papers by Infrared and Raman Spectroscopy for Forensic Purposes.</a> Journal of Molecular Structure. 1140, 154-162 (2017).</li>
<li>Capitani, D., Di Tullio, V., Proietti, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+Magnetic+Resonance+to+Characterize+and+Monitor+Cultural+Heritage%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Nuclear+Resonance+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Nuclear Magnetic Resonance to Characterize and Monitor Cultural Heritage.</a> Progress in Nuclear Resonance Spectroscopy. 64, (2012).</li>
<li>Bajpai, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBajpai%2C+P+%22Recycling+and+deinking+of+recovered+paper.+1st+edn%22">Recycling and deinking of recovered paper. 1st edn</a>. , Elsevier. (2014).</li>
<li>Fernandes Diniz, J. M. B., Gil, M. H., Castro, J. A. A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hornification-its+origin+and+interpretation+in+wood+pulps%5BTitle%5D)+AND+%22Wood+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Hornification-its origin and interpretation in wood pulps.</a> Wood Science and Technology. 37, 489-494 (2004).</li>
<li>Cao, B., Tschirner, U., Ramaswamy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+pulp+chemical+composition+on+recycling%5BTitle%5D)+AND+%22TAPPI+Journal%22%5BJournal%5D)">Impact of pulp chemical composition on recycling.</a> TAPPI Journal. 81 (12), 119-127 (1998).</li>
<li>Saukkonen, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+the+carbohydrate+composition+of+bleached+kraft+pulp+on+the+dielectric+and+electrical+properties+of+paper%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Effect of the carbohydrate composition of bleached kraft pulp on the dielectric and electrical properties of paper.</a> Cellulose. 22 (2), 1003-1017 (2015).</li>
<li>Wu, B., Taylor, C. M., Knappe, D. R. U., Nanny, M. A., Barlaz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+Controlling+Alkylbenzene+Sorption+to+Municipal+Solid+Waste%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Factors Controlling Alkylbenzene Sorption to Municipal Solid Waste.</a> Environmental Science & Technology. 35 (22), 4569-4576 (2001).</li>
<li>Ho, R., Mai, K. W., Horowitz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+future+of+wires%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+IEEE%22%5BJournal%5D)">The future of wires.</a> Proceedings of the IEEE. 89 (4), 490-504 (2001).</li>
<li>Aoki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Evaluation+of+back+end+of+line+structures+underneath+wirebond+pads+in+ultra+low-k+device%5BTitle%5D)+AND+%22Electronic+Components+and+Technology+Conference+%28ECTC%29%2C+IEEE+62nd%22%5BJournal%5D)">In Evaluation of back end of line structures underneath wirebond pads in ultra low-k device.</a> Electronic Components and Technology Conference (ECTC), IEEE 62nd. , 1097-1102 (2012).</li>
<li>Rantanen, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identificaiton+of+Secondary+Fiber+in+Paper%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Paper+Recycling%22%5BJournal%5D)">Identificaiton of Secondary Fiber in Paper.</a> Progress in Paper Recycling. , 77-79 (1994).</li>
<li>Topol, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+integrated+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22IBM+Journal+of+Research+and+Development%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional integrated circuits.</a> IBM Journal of Research and Development. 50 (4.5), 491-506 (2006).</li>
<li>Jones, K., Benson, S., Roux, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+forensic+analysis+of+office+paper+using+carbon+isotope+ratio+mass+spectrometry+-+Part+1%3A+Understanding+the+background+population+and+homogeneity+of+paper+for+the+comparison+and+discrimination+of+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">The forensic analysis of office paper using carbon isotope ratio mass spectrometry - Part 1: Understanding the background population and homogeneity of paper for the comparison and discrimination of samples.</a> Forensic Science International. 231, 354-363 (2013).</li>
<li>Jones, K., Benson, S., Roux, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+forensic+analysis+of+office+paper+using+oxygen+isotope+ratio+mass+spectrometry.+Part+1%3A+Understanding+the+background+population+and+homogeneity+of+paper+for+the+comparison+and+discrimination+of+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Forensic+Science+International%22%5BJournal%5D)">The forensic analysis of office paper using oxygen isotope ratio mass spectrometry. Part 1: Understanding the background population and homogeneity of paper for the comparison and discrimination of samples.</a> Forensic Science International. 262, 97-107 (2016).</li>
<li>Recycled Paper Research at the Library of Congress. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Library+of+Congress%22">Library of Congress</a>. , Washington, DC. (2014).</li>
<li>TAPPI 550 om-13: Determination of Equilibrium Moisture in Pulp, Paper and Paperboard for Chemical Analysis. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22TAPPI%22">TAPPI</a>. , (2013).</li>
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Questo è un contributo del National Institute of Standards and Technology, e non soggetto al diritto d'autore. Nella presente relazione sono identificati alcuni strumenti, strumenti o materiali commerciali per specificare adeguatamente la procedura sperimentale. Tale identificazione non intende implicare raccomandazioni o approvazioni da parte del National Institute of Standards and Technology o dell'ufficio editoriale del governo degli Stati Uniti, né è inteso a implicare che i materiali o le attrezzature identificati siano necessariamente il migliore disponibile per lo scopo. Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Abbiamo dimostrato altrove che la presenza di contenuto di lignina di fibre altera significativamente il comportamento dielettrico delle carte prodotte15. La speciazione non è importante solo nel test QA/QC di articoli moderni, ma di grande interesse per lo studio di documenti storici che sono stati fabbricati prevalentemente da fonti vegetali non legnose, come bambù, canapa, lino e pavero. Come mostrato nella Figura 7, la nostra tecnica è in grado di distinguere tra ...

La carta è un prodotto rivestito, eterogeneo, composto da fibre cellulosiche, agenti di dimensionamento, riempitivi inorganici, coloranti e acqua. Le fibre di cellulosa possono provenire da una varietà di fonti vegetali; la materia prima viene quindi scomposta attraverso una combinazione di trattamenti fisici e/o chimici per produrre una polpa lavorabile costituita principalmente da fibre di cellulosa. La cellulosa nel prodotto della carta può anche essere recuperata in fibra secondaria o riciclata1. Il metodo TAPPI T 401, "Analisi della fibra di carta e cartone", è attualmente il metodo all'avanguardia per identificare i tipi di fibre e i loro rapporti presenti all'interno di un campione di carta ed è utilizzato da molte comunità2. Si tratta di una tecnica manuale e colorimetrica che si basa sull'acuità visiva di un analista umano appositamente addestrato per discernere i tipi di fibra costitutivi di un campione di carta. Inoltre, la preparazione del campione per il metodo TAPPI 401 è laboriosa e dispendiosa in termini di tempo, richiedendo la distruzione fisica e la degradazione chimica del campione di carta. La colorazione con reagenti appositamente prescritti rende i campioni di fibra soggetti agli effetti dell'ossidazione, rendendo difficile archiviare i campioni per la conservazione o per le banche di campioni. Pertanto, i risultati del metodo T 401 T 401 sono soggetti a interpretazione umana e dipendono direttamente dal discernimento visivo di un singolo analista, che varia in base al livello di esperienza e formazione di quell'individuo, portando a errori intrinseci quando si confrontano i risultati tra e all'interno di set di campioni. Sono presenti anche molteplici fonti di imprecisione e imprecisione3. Inoltre, il metodo TAPPI non è in grado di determinare la quantità di fibra secondaria o l'età relativa dei campioni di carta4,5.
Al contrario, la tecnica di spettroscopia dielettrica a cavità risonante (RCDS) che descriviamo in questo articolo offre funzionalità analitiche adatte per gli esami cartacei. La spettroscopia diselettrica sonda la dinamica di rilassamento dei dipoli e dei vettori di carica mobile all'interno di una matrice in risposta ai campi elettromagnetici in rapida evoluzione, come le microonde. Si tratta di un riorientamento rotazionale molecolare, rendendo l'RCDS particolarmente adatto per esaminare la dinamica delle molecole in spazi ristretti, come l'adsorbito d'acqua sulle fibre di cellulosa incastonato all'interno di un foglio di carta. Utilizzando l'acqua come molecola sonda, gli RCDS possono estrarre simultaneamente informazioni sull'ambiente chimico e sulla conformazione fisica del polimero di cellulosa.
L'ambiente chimico delle fibre di cellulosa influenza l'estensione del legame dell'idrogeno con le molecole d'acqua, da qui la facilità di movimento in risposta ai campi elettromagnetici fluttuanti. L'ambiente cellulosico è determinato, in parte, dalle concentrazioni di emicellulosa e lignina nell'analita carta. L'emicellulosa è un polimero icfilo ramificato di pentosi, mentre la lignina è un polimero fenobico, incrociato e fenolico. Le quantità di emicellulosa e lignina in una fibra di carta sono una conseguenza del processo di fabbricazione della carta. L'acqua adsorbita nelle partizioni di carta tra i siti idrofili e il legame di idrogeno all'interno del polimero di cellulosa, in particolare con le molecole d'acqua assorbenata, influenza il livello di collegamento incrociato all'interno della struttura della cellulosa, il livello di polarizzabilità, e l'architettura dei pori all'interno del polimero di cellulosa5. La risposta dielettrica totale di un materiale è una somma vettoriale di tutti i momenti del dipolo all'interno del sistema e può essere distinta attraverso la spettroscopia dielettrica attraverso l'uso di teorie medie efficaci6,7. Allo stesso modo, la capacità di un materiale dielettrico è inversamente proporzionale al suo spessore; quindi, la spettroscopia dielettrica a cavità risonante è ideale per studiare la riproducibilità dello spessore campione-campione di materiali di pellicola ultrasottile come la carta8,9,10. Sebbene vi sia un notevole lavoro basato sull'uso di tecniche di spettroscopia dielettriche per studiare i prodotti in legno e cellulosa, la portata di tali studi è stata limitata ai problemi di manufattibilità della carta11,12 ,13. Abbiamo approfittato della natura anisotropica della carta per dimostrare l'applicazione di RCDS per testare la carta oltre l'umidità e le proprietà meccaniche14,15,16 e per dimostrare che produce dati numerici che possono essere utilizzati in tecniche di garanzia della qualità come gli studi sulle capacità di misurazione e il controllo dei processi statistici in tempo reale (SPC). Il metodo ha anche capacità forensi intrinseche e può essere utilizzato per affrontare quantitativamente le preoccupazioni di sostenibilità ambientale, sostenere gli interessi economici e rilevare documenti alterati e contraffatti.
Teoria e tecnica della spettroscopia dielettrica a cavità risonante (RCDS) L'RCDS è una delle numerose tecniche di spettroscopia dielettriche disponibili17; è stato scelto specificamente perché non-contatto, non distruttivo, e sperimentalmente semplice rispetto ad altri metodi di spettroscopia dielettrica. A differenza di altre tecniche analitiche utilizzate per studiare le proprietà della carta, RCDS elimina la necessità di set duplicati di misure per tenere conto dei due lati di un foglio campione18. La tecnica della cavità a microonde risonante ha il vantaggio di essere sensibile sia alla superficie che alla conduttività di massa. Ad esempio, la conduttanza superficiale di un materiale campione viene determinata monitorando una variazione del fattore di qualità (Q-Factor) della cavità in quanto un campione viene progressivamente inserito nella cavità nella correlazione quantitativa con il volume del campione18 ,19,20. La conduttività può essere ottenuta semplicemente dividendo la conduttanza superficiale per lo spessore del campione. La conduttanza superficiale di un sottile materiale lasterato come la carta funge da proxy per il profilo dielettrico di un materiale sottoposto a test (MUT), in quanto è direttamente proporzionale alla perdita dielettrica, in bianco", del MUT18,19, 20. La perdita dielettrica è un'indicazione di quanto calore viene dissipato da un materiale dielettrico quando viene applicato un campo elettrico su di esso; materiali con maggiore conduttanza avranno un valore di perdita dielettrica più elevato rispetto ai materiali meno conduttivi.
Sperimentalmente, la perdita dielettrica, ovvero ", associata alla superficie del campione, viene estratta dal tasso di diminuzione del fattore di qualità della risonanza della cavità (Q) (cioè la perdita di energia), con l'aumento del volume del campione19. La Q è determinata alla frequenza risonante f dalla larghezza 3 dB,ovvero f, del picco risonante alla frequenza risonante f, Q ,Q Questa relazione è quantitativamente correlata alla pendenza della retta <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq1.jpg"> data dall'equazione 1 qui sotto, dove rappresenta la differenza del reciproco <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq2.jpg"> del fattore Q del campione dal fattore Q della cavità vuota, è il rapporto del volume di il campione inserito nel volume della cavità vuota, e l'intercettazione di linea, b", rappresenta il campo non uniforme nel provino, come mostrato nella Figura 119.
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59991/59991eq3.jpg">(Equazione 1)
In questo articolo, illustriamo l'ampia utilità di questa tecnica determinando i rapporti delle specie di fibra (speciazione), determinando l'età relativa dei documenti naturalmente e artificialmente invecchiati e quantificando il contenuto di fibre riciclate della fotocopiatrice di bianco ufficio analiti di carta. Mentre la tecnica RCDS può essere adatta per studiare altri argomenti, come i problemi di invecchiamento nell'isolamento della carta negli apparati elettrici, tali studi sono al di fuori dell'ambito del lavoro attuale, ma sarebbe interessante perseguire in futuro.

<table><tbody><tr><td>carta da ufficio colorata prodotta commercialmente&nbsp;</td><td>Neenah Paper</td><td></td><td>Acquistato da Staples</td></tr><tr><td>Q-Lab QUV camera di invecchiamento accelerato</td><td>Q-Lab Corporation, Westlake, OH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>X-Rite eXact&nbsp;</td><td>Analizzatore di rete X-Rite, Inc., Grand Rapids, MI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agilent N5225A&nbsp;</td>Guida d'onda rettangolare <td>Agilent Technologies, Santa Rosa, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>WR90</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>Software di analisi dati JMP</td><td>SAS, Cary, NC</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

sviluppo del metodo per studi spettroscopici distesina di cavità senza contatto della carta cellulosica

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

Le attuali tecniche analitiche per caratterizzare i substrati della stampa e delle arti grafiche sono in gran parte ex situ e distruttive. Questo limita la quantità di dati che possono essere ottenuti da un singolo campione e rende difficile produrre dati statisticamente rilevanti per materiali unici e rari. La spettroscopia dielettrica a cavità risonante è una tecnica non distruttiva senza contatto che può interrogare simultaneamente entrambi i lati di un materiale di lamiera e fornire misurazioni adatte per interpretazioni statistiche. Ciò offre agli analisti la possibilità di distinguere rapidamente tra i materiali di lamiera in base alla composizione e alla cronologia di archiviazione. In questo articolo metodologico, dimostriamo come la spettroscopia dielettrica a cavità risonante senza contatto può essere utilizzata per distinguere tra analiti di carta di diverse composizioni di specie di fibre, per determinare l'età relativa della carta e per rilevare e quantificare la quantità di rifiuti post-consumo (PCW) contenuto di fibre riciclate nella carta da ufficio fabbricata.

Razionalità per la scelta dell'angolo di striscia a 60 gradi L'orientamento di taglio del campione di prova influenza la grandezza della risposta dielettrica, come illustrato nel grafico illustrato nella figura 2. Negli esperimenti iniziali, le strisce di prova sono state tagliate dagli angoli ortogonali del foglio, come è prassi standard per misurare le proprietà fisiche nella scienza della carta; tuttavia, le strisce tagliate da angoli non ortogonali lungo il foglio di ...

Un protocollo per l'analisi non distruttiva del contenuto della fibra e dell'età relativa della carta.

Sviluppo del metodo per studi spettroscopici distesina di cavità senza contatto della carta cellulosica

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

Questo metodo fornisce un'alternativa oggettiva e ripetibile dalla macchina all'esecuzione dell'analisi tradizionale della fibra di carta e supera i limiti metrologici dell'analisi tradizionale delle fibre. A differenza dell'analisi tradizionale delle fibre, è veloce, contactless, non distruttivo e non richiede alcuna formazione specializzata, né dipende dall'acuità visiva di un singolo analista. Registrare tutte le informazioni di produzione fornite con la cucitura della carta, ad esempio il peso di base, il contenuto di rifiuti post-consumo pubblicizzato dal produttore e la luminosità pubblicizzata del produttore.Indossare guanti ed eseguire la manipolazione con una pinzetta per evitare di piegare e contaminare i campioni di carta. Prendere una media di 10 misure di spessore lungo un foglio dalla riammissione, utilizzando una pinza. Identificare la macchina e le direzioni trasversali del foglio.Utilizzando un protrattore, identificare e tagliare la carta lungo l'angolo di striscia desiderato tra la macchina e le direzioni trasversali. Utilizzando una fresa rotante, tagliare strisce di prova larghe 0,5 centimetri per otto centimetri di lunghezza nell'orientamento del bersaglio per il campione. Etichettare i campioni da un'estremità e conservare tra diapositive di microscopia in vetro.Conservare in atmosfera di azoto fino al test. Eseguire test accelerati della dissolvenza della carta come descritto nel protocollo di testo. Tagliare le strisce campione dai campioni di carta invecchiati per adattarsi alla cavità risonante.L'area tipica dell'esemplare è di 0,5 centimetri per otto centimetri. L'apparecchio di prova della cavità risonante è costituito da una guida d'onda rettangolare WR-90 standard riempita d'aria. Registrare la temperatura e l'umidità relativa.Prendi la lettura iniziale del fattore qualità, Q-naught, e la frequenza risonante, f-naught, della cavità vuota. Ora, posizionare il campione fissato nel portacampioni sopra lo slot al centro della cavità. Durante le misurazioni, il campione viene inserito nella cavità attraverso lo slot in fasi di aumento del volume, dove il volume è uguale all'altezza del campione inserito per la larghezza del campione per lo spessore del campione.Utilizzando la pinza Vernier sul supporto del campione, inserire il campione nella cavità con incrementi di 50 micron. Prendere le letture del fattore di qualità e della frequenza risonante ad ogni passaggio fino a quando il campione non è stato abbassato di 10 millimetri nella cavità. Ritrarre il campione dall'interno con gli stessi incrementi di 50 micron.Prendere le letture del fattore di qualità e della frequenza risonante fino a quando il campione non è stato completamente ritirato. Conservare il campione tra gli scivoli di vetro e restituirli all'atmosfera di azoto. La perdita dielettrica dei campioni di carta si ottiene dalla pendenza della perturbazione.L'orientamento al taglio del campione di prova influenza l'entità della risposta dielettrica. Un confronto della risposta dielettrica per angolo di striscia è mostrato per le carte da ufficio vergini, as-received, blu, da 24 libbre prima e dopo lo sbiadimento UV per 169 ore. Le strisce tagliate da angoli non ortogonali lungo il foglio di carta hanno fornito la massima risoluzione tra i tipi di carta, in particolare agli orientamenti a 45 e 60 gradi.I profili di perdita dielettrica delle carte di legame contenenti cotone acquistate dal governo federale degli Stati Uniti utilizzando strisce a 60 gradi mostrano che è possibile distinguere diverse concentrazioni di fibra di cotone. I risultati dei test sulla carta bond di cotone al 100% acquistata dal governo federale sono stati confrontati con il 46% di umidità relativa e il 49% di umidità relativa. Dopo 169 ore di invecchiamento accelerato dai raggi UV, la degradazione del polimero della cellulosa è percepibile poiché i valori medi di perdita dielettrica erano diminuiti sia per le varietà vergini che per le varietà riciclate.È notevole che la tecnica possa distinguere tra materiali vergini e riciclati anche dopo il periodo di invecchiamento accelerato. Un attacco di regressione lineare basato su trama di contorno mostra la perdita dielettrica della carta fotocopiatrice bianca per ufficio basata sulla luminosità pubblicizzata del produttore e sul contenuto di carta straccia riciclata degli aliti. La cosa più importante da ricordare quando si tenta questa procedura è mantenere condizioni di temperatura e umidità di laboratorio coerenti.Questo metodo ha grandi promesse e utilità diretta non solo per l'industria della pasta di legno e della carta, ma anche per garantire la produzione di credenziali, la medicina legale, l'applicazione delle dogane e l'archeologia e la scienza della conservazione.

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Verso Biomimicking Legno: Fabbricato Free-standing Films di Nanocellulose, lignina, e policatione sintetico

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Covalente legame degli anticorpi al cellulosa dischi di carta e le loro applicazioni a occhio nudo colorimetrici Immunoassays

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Sviluppo del metodo per studi spettroscopici distesina di cavità senza contatto della carta cellulosica

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