Opracowanie metody bezkontaktowych badań spektroskopowych dielektrycznych wnęk rezonansowych papieru celulozowego

Metoda ta stanowi obiektywną, powtarzalną maszynowo alternatywę dla wykonywania tradycyjnej analizy włókien papieru i wykracza poza limity metrologiczne tradycyjnej analizy włókien. W przeciwieństwie do tradycyjnej analizy włókien jest szybka, bezkontaktowa, nieniszcząca i nie wymaga specjalistycznego szkolenia, ani nie jest zależna od ostrości wzroku indywidualnego analityka. Zapisz wszystkie informacje produkcyjne dostarczone z ryzą papieru, takie jak gramatura, reklamowana przez producenta zawartość odpadów pokonsumpcyjnych i reklamowana przez producenta jasność.

Noś rękawiczki i wykonuj manipulację pęsetą, aby uniknąć zagniecenia i zanieczyszczenia próbek papieru. Wykonaj średnio 10 pomiarów grubości wzdłuż arkusza z ryzy za pomocą suwmiarki. Zidentyfikuj maszynę i kierunki poprzeczne arkusza.

Za pomocą kątomierza zidentyfikuj i przytnij papier wzdłuż żądanego kąta paska między maszyną a kierunkami krzyżowania. Za pomocą noża obrotowego pokrój paski testowe o szerokości 0,5 centymetra i długości ośmiu centymetrów w orientacji docelowej dla próbki. Oznacz próbki z jednego końca i przechowuj je między szklanymi szkiełkami mikroskopowymi.

Przechowywać w atmosferze azotu do czasu badania. Wykonaj test przyspieszonego blaknięcia papieru zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Wytnij paski próbek ze starych próbek papieru, aby pasowały do wnęki rezonansowej.

Typowa powierzchnia próbki wynosi 0,5 centymetra na osiem centymetrów. Przyrząd do testowania wnęki rezonansowej składa się ze standardowego prostokątnego falowodu WR-90 wypełnionego powietrzem. Zapisz temperaturę i wilgotność względną.

Weźmy początkowy odczyt współczynnika jakości, Q-naught, i częstotliwości rezonansowej, f-naught, pustej wnęki. Teraz umieść próbkę zabezpieczoną w uchwycie na próbkę nad szczeliną pośrodku wnęki. Podczas pomiarów próbka jest wprowadzana do wnęki przez szczelinę w krokach zwiększających objętość, gdzie objętość jest równa wysokości włożonej próbki pomnożonej przez szerokość próbki razy grubość próbki.

Używając suwmiarki z noniuszem na uchwycie próbki, włóż próbkę do wnęki w odstępach co 50 mikronów. Odczytuj współczynnik jakości i częstotliwość rezonansową na każdym kroku, aż próbka zostanie opuszczona o 10 milimetrów w głąb wnęki. Wycofaj próbkę z wnętrza w tych samych odstępach co 50 mikronów.

Odczytuj współczynnik jakości i częstotliwość rezonansową, aż próbka zostanie całkowicie wycofana. Przechowywać próbkę między szkiełkami podstawowymi i umieścić ją z powrotem w atmosferze azotu. Stratę dielektryczną próbek bibułu uzyskuje się na podstawie nachylenia perturbacji.

Orientacja cięcia badanej próbki wpływa na wielkość odpowiedzi dielektrycznej. Porównanie odpowiedzi dielektrycznej według kąta paska pokazano dla pierwotnych, po otrzymaniu, niebieskich, 24-funtowych papierów biurowych przed i po blaknięciu UV przez 169 godzin. Paski wycięte pod kątem nieortogonalnym wzdłuż arkusza papieru zapewniają największą rozdzielczość między typami papieru, szczególnie w orientacji 45 i 60 stopni.

Profile strat dielektrycznych papierów dokumentowych zawierających bawełnę, zamówionych przez rząd federalny Stanów Zjednoczonych przy użyciu pasków pod kątem 60 stopni, pokazują, że można rozróżnić różne stężenia włókna bawełnianego. Wyniki testów 100% bawełnianego papieru bond zakupionego przez rząd federalny porównano przy wilgotności względnej 46% i wilgotności względnej 49%. Po 169 godzinach starzenia przyspieszonego promieniowaniem UV można zauważyć degradację polimeru celulozowego, ponieważ średnie wartości strat dielektrycznych zmniejszyły się zarówno dla odmian pierwotnych, jak i pochodzących z recyklingu.

Warto zauważyć, że technika ta pozwala na rozróżnienie materiałów pierwotnych i pochodzących z recyklingu nawet po okresie przyspieszonego starzenia. Dopasowanie regresji liniowej opartej na wykresie konturowym pokazuje stratę dielektryczną białego papieru do kopiarek biurowych w oparciu o reklamowaną przez producenta jasność i zawartość makulatury w analitach. Najważniejszą rzeczą, o której należy pamiętać podczas wykonywania tej procedury, jest utrzymanie stałych warunków temperatury i wilgotności w laboratorium.

Metoda ta jest bardzo obiecująca i ma bezpośrednie zastosowanie nie tylko w przemyśle celulozowo-papierniczym, ale także w zabezpieczaniu produkcji poświadczeń, kryminalistyki, egzekwowania przepisów celnych oraz archeologii i nauk konserwatorskich.