ntvНаучно-технический вестник информационных технологий, механики и оптикиScientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics2226-14942500-0373Университет ИТМО10.17586/2226-1494-2022-22-6-1048-1054ntv-286Research ArticleОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИOPTICAL ENGINEERINGПрименение методов инфракрасной спектроскопии в исследовании составов для проклейки бумагиApplication of infrared spectroscopy methods in studying compositions for paper sizinghttps://orcid.org/0000-0002-6956-2824БабахановаХ. А.BabakhanovaKh. A.

Бабаханова Халима Абишевна – доктор технических наук, профессор

Ташкент, 100100

Khalima A. Babakhanova – D. Sc., Full Professor

Tashkent, 100100

sc 57201773008

halima300@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0742-2439СадриддиновА. А.SadriddinovА. А.

Садриддинов Акмал Абдулло ўгли – докторант

Ташкент, 100100

sc 57201773008

Аkmal А. Sadriddinov – Doctoral Student

Tashkent, 100100

sc 57365737500

akmalsadriddin0777@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0099-8312АбдуназаровМ. М.AbdunazarovM. M.

Абдуназаров Мансур Мехриддинович – старший преподаватель

Ташкент, 100100

Mansur M. Abdunazarov – Senior Lecturer

Tashkent, 100100

Abdunazarov.1977@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6832-3373БабахановаМ. А.BabakhanovaМ. А.

Бабаханова Мадина Авазовна – PhD, докторант

Ташкент, 100174

Мadina А. Babakhanova – PhD, Doctoral Student

Tashkent, 100174

sc 57366173600

madina89@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0896-7262ГромыкоИ. Г.GromykoI. G.

Громыко Ирина Григорьевна – кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой

Минск, 220006

Irina G. Gromyko – PhD, Associate Professor, Head of Department

Minsk, 220006

gromyko@belstu.byТашкентский институт текстильной и легкой промышленностиУзбекистанTashkent Institute of Textile and Light IndustryUzbekistanТашкентский государственный технический университет ГУП «Фан ва тараккиет»УзбекистанTashkent State Technical University SUE «Fan va taraqqiyot»UzbekistanБелорусский государственный технологический университетБеларусьBelarusian State Technological UniversityBelarus20221712202422610481054Copyright © Бабаханова Х.А., Садриддинов А.А., Абдуназаров М.М., Бабаханова М.А., Громыко И.Г., 20242024Бабаханова Х.А., Садриддинов А.А., Абдуназаров М.М., Бабаханова М.А., Громыко И.Г.Babakhanova K.A., Sadriddinov А.А., Abdunazarov M.M., Babakhanova М.А., Gromyko I.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ntv.elpub.ru/jour/article/view/286Предмет исследования

Предмет исследования. В работе предложен метод инфракрасной спектроскопии для объективного контроля клеящего состава при производстве бумаги. Для проклейки бумаги с целью повышения механической прочности и снижения водопоглощения используются гидрофобизирующие материалы. Один из наиболее эффективных и используемых гидрофобизирующих материалов – канифоль из сосновой живицы. В работе исследованы свойства нового клея на основе канифоли из живицы черешневого дерева для использования его при проклейке в бумажной массе, с целью расширения номенклатуры проклеивающих веществ и снижения доли импортной составляющей в структуре местного бумажного производства.

Метод

Метод. Для идентификации клея на канифольной основе из живицы черешневого дерева использован метод инфракрасной спектроскопии. Встроенное устройство с алмазным кристаллом универсального и компактного ИК-Фурье спектрометра Nicolet iS50 от Thermo Scientific позволило зарегистрировать спектры в среднем и дальнем инфракрасных диапазонах вплоть до 100 см–1. Эффективность проклейки образцов бумаги исследована по стандартным методикам и оценена по следующим свойствам: плотность, прочность на разрыв при растяжении на разрывной машине, поверхностная впитываемость при одностороннем смачивании.

Основные результаты

Основные результаты. По инфракрасным спектрам на основании близости химического состава выявлена идентичность проклеивающего вещества из живицы черешневого дерева клею из сосновой живицы, используемого для сравнения. Сравнительный анализ механических и поверхностных свойств образцов бумаги подтвердил возможность использования исследуемого проклеивающего вещества, так как получены значения свойств, близкие к клею, примененному для сравнения. При этом целесообразным является добавление в предлагаемое вещество сухого целлюлозного сырья в пределах от 1 до 1,5 г на 100 г.

Практическая значимость

Практическая значимость. Применение метода инфракрасной спектроскопии для экспресс-анализа состава проклеивающего вещества является перспективным, так как появляется возможность управления технологическим процессом и создание проклеенных видов бумажной продукции с заданными свойствами, обеспечивающими качество печати без потерь мелких деталей изображения.

The paper proposes a method of infrared spectroscopy for objective control of the adhesive composition in the production of paper. For sizing paper, in order to increase mechanical strength and reduce water absorption, water-repellent materials are used. One of the most effective and used water-repellent material is ordinary pine resin rosin which is in short supply for the Republic of Uzbekistan. The paper investigates the properties of a new adhesive based on rosin from cherry resin for use in mass sizing in order to expand the range of sizing agents and reduce the share of imported components in the structure of local paper production. Infrared spectroscopy was used to identify the rosin-based glue from the resin of the cherry tree. The built-in device with a diamond crystal of the universal and compact Thermo Scientific Nicolet iS50 IR Fourier spectrometer made it possible to register spectra in the mid and far IR ranges up to 100 cm–1. The efficiency of sizing paper samples was studied by standard methods and evaluated by the following properties: density, tensile strength at stretching on a tensile machine, surface absorbency with one-sided wetting. Infrared spectra revealed the identity of the sizing agent from the resin of the cherry tree to the glue from the pine resin, taken for comparison, because their chemical composition is the same. A comparative analysis of the mechanical and surface properties of paper samples confirmed the possibility of using the studied sizing agent, since the obtained values are close to each other, while it is advisable to add in the range from 1 to 1.5 g per 100 g of dry cellulose raw materials. The use of infrared spectroscopy for express analysis of the composition of the sizing agent is promising, since it becomes possible to control the technological process and create glued types of paper products with desired properties that ensure print quality without loss of fine image details.

проклейка бумагиживица черешневого дереваканифоль из сосновой живицыИК спектроскопиямеханические и поверхностные свойства бумагиpaper sizingcherry tree resinpine resin rosinIR spectroscopymechanical and surface properties of paperReferencesМахотина Л.Г. Современные тенденции в технологии бумаги для печати // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2008. № 3. С. 52–55.Mahotina L.G. The modern trends in the technology of the printing paper production. Celljuloza. Bumaga. Karton, 2008, no. 3, pp. 52–55. (in Russian)CEPI Sustainability Report. Brussels, CEP1, 2005. 36 p.CEPI Sustainability Report. Brussels, CEP1, 2005, 36 p.Пузырев С.С. Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры // ЛесПромИнформ. 2006. № 3(34). С. 104–109.Puzyrev S.S. Resource saving wastepaper recycling technology. LesPromlnform, 2006, no. 3(34), pp. 104–109. (in Russian)Барбаш В.А., Трембус И.В. Органосольвентный способ получения волокнистых полуфабрикатов из отходов сельского хозяйства // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2002. № 6. С. 29–32.Barbash V.A., Trembus I.V. Organosolv method of obtaining fibrous semi-finished products from agricultural waste. Jekotehnologii i resursosberezhenie, 2002, no. 6, pp. 29–32. (in Russian)Рю X., Ким Ч.К., Вон Ж.-М. Способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы. Патент RU 2249636C2. Бюл. 2005. № 10.Rju Kh., Kim Ch.K., Von Z.-M. Method of preparing pulp from corn stems. Patent RU 2249636C2, 2005. (in Russian)Сиегл С. Производство целлюлозы из соломы, тростника и багассы // Natural pulping update and progress. 2002. С. 237–249.Siegl S. Pulp production from straw, reed and bagasse. Natural pulping update and progress, 2002, pp. 237–249.Huang G., Chen Z., Zhang С. Aqueous ammonia-caustic potash pulping of rice straw // Chemistry and Industry of Forest Products. 2002. V. 22. N 4. P. 31–36.Huang G., Chen Z., Zhang С. Aqueous ammonia-caustic potash pulping of rice straw. Chemistry and Industry of Forest Products, 2002, vol. 22, no. 4, pp. 31–36.Lee K.-H., Won J.-M. Process for producing pulp utilizing bamboo and pulp and papers produced using the same. Patent WO2007/004757A1. 2007.Lee K.-H., Won J.-M. Process for producing pulp utilizing bamboo and pulp and papers produced using the same. Patent WO2007/004757A1, 2007.Бабаханова Х.А., Алимова Х.А. К оценке эффекта применения в бумажных изделиях отходов натурального шелка и кенафа // Шелк. 2000. № 2. С. 20–21.Babakhanova Kh.A., Alimova Kh.A. To the assessment of the effect of using natural silk and kenaf waste in paper products. Shelk, 2000, no. 2, pp. 20–21. (in Russian)Мухамадрасулов Ш.Х. Повышение эффективности технологии производства натурального шелка // Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы (SMARTKX). 2015. № 1. С. 216–220.Muxamadrasulov Sh.X. Improving the efficiency of Manufacturing Natural Silk. Fizika voloknistykh materialov: struktura, svoystva. naukoyemkiye tekhnologii i materialy (SMARTEX), 2015, no. 1, pp. 216–220. (in Russian)Babahanova H.А. Papier mit Faserabfaellen aus der Textilindustrie // Textile Problems. 2003. N 4. P. 34–35. (in German)Babakhanova H.А. Papier mit Faserabfaellen aus der Textilindustrie. Textile Problems, 2003, no. 4, pp. 34–35. (in German)Набиев Д.С., Набиева И.А., Бабаханова Х.А., Шахидова Ф.Н. Способ получения целлюлозы. Патент РУз 1AP04879. 2014.Nabiеv O.S., Nabiеva I.A., Babahanova H.A., Shahidova F.N. The Method of Cellulose Production. Patent UZ 1AP04879, 2014. (in Russian)Бабаханова Х.А., Галимова З.К., Абдуназаров М.М. Использование фармоотходов в бумажной отрасли РеспубликиУзбекистан // Химия растительного сырья. 2020. № 3. C. 285–290. https://doi.org/10.14258/Jcprm.2020037298Babakhanova Kh.А., Galimova Z.K., Abdunazarov М.М. Use of pharmaceutical waste in paper industry of the Republic of Uzbekistan. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya, 2020, no. 3, pp. 285–290. https://doi.org/10.14258/Jcprm.2020037298. (in Russian)Бабаханова Х.А., Галимова З.К., Абдуназаров М.М., Исмоилов И.И. Свойства бумаги, в составе которой целлюлозная масса из веток тута // Высшая школа: научные исследования: Материалы межвузовского научного конгресса, Москва, 30 апреля 2020 г. Уфа: Инфинити, 2020. С. 118–122.Babakhanova Kh.A., Galimova Z.K., Abdunazarov M.M., Ismoilov I.I. Properties of paper containing pulp from mulberry branches. Inter-University Scientific Congress. Higher school: Scientific recearch. Моskow. 30.04.2020. Ufa, Infiniti, 2020, pp. 118–122 с. (in Russian)Бабаханова Х.А., Галимова З.К., Абдуназаров М.М., Исмоилов И.И. Структура бумаги с добавлением целлюлозной массы из коры веток тутового дерева // Химия растительного сырья. 2020. № 4. С. 261–266. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020047761Babakhanova Kh.А., Galimova Z.K., Abdunazarov М.М., Ismoilov I.I. Texture of paper with the addition of cellulose pulp from the bark of mulberry branches. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya, 2020, no. 4, pp. 261–266. https://doi.org/10.14258/jcprm.2020047761. (in Russian)Бабаханова Х.А., Галимова З.К., Абдуназаров М.М., Исмаилов И.И. Целлюлозная масса из коры веток тутовника для бумажной отрасли // Известия вузов. Лесной журнал. 2020. № 5. С. 193–200. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-5-193-200Babakhanova Kh.А., Galimova Z.K., Abdunazarov М.М., Ismailov I.I. Cellulose pulp from mulberry branch bark for the paper industry. Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal), 2020, no. 5, pp. 193–200. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-5-193-200. (in Russian)Бабаханова Х.А., Галимова З.К., Абдуназаров М.М., Исмаилов И.И. Исследование красковосприятия бумаги с добавлением целлюлозной массы из коры веток тутового дерева // Лесной вестник / Forestry Bulletin. 2021. Т. 25. № 5. С. 97–105. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-5-97-105Babakhanova Kh.А., Galimova Z.K., Abdunazarov М.М., Ismailov I.I. Paper trapping research after adding mulberry tree branches bark cellulose pulp. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2021, vol. 25, no. 5, pp. 97–105. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2021-5-97-105. (in Russian)Бабаханова Х.А., Садриддинов А.А., Галимова З.К., Исмаилов И.И. Исследование микрогеометрии поверхности бумаги из целлюлозы, полученной из коры веток тутового дерева // Лесной вестник / Forestry Bulletin. 2022. Т. 26. № 1. С. 84–90. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2022-1-84-90Babakhanova KH.A., Sadriddinov A.A., Galimova Z.K., Ismаilov I.I. Microgeometry of cellulose paper top made of mulberry tree bark branches. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2022, no. 1, pp. 84–90. https://doi.org/10.18698/2542-1468-2022-1-84-90. (in Russian)Муллина Э.Р., Мишурина О.А., Чупрова Л.В., Ершова О.В. Влияние химической природы проклеивающих компонентов на гидрофильные и гидрофобные свойства целлюлозных материалов // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. C. 250.Мullina E.R., Мishurina О.А., Chuprova L.V., Ershova О.V. Influens of sizing compound chemistry on hydrophilic and hydrophobic properties of cellulosic materials. Modern problems of science and education, 2014, no. 6, pp. 250. (in Russian)Остапенко А.А., Мороз В.Н., Барбаш В.А., Кожевников С.Ю., Дубовый В.К., Ковернинский И.Н. Повышение качества бумаги из макулатуры химическими функциональными веществами // Химия растительного сырья. 2012. № 1. С. 187–190.Ostapenko A.A., Moroz V.N., Barbash V.A., Kozhevnikov S.Iu., Dubovyi V.K., Koverninskii I.N. Inproving the quality of paper from waste paper from paper with chemical functional substances. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya, 2012, no. 1, pp. 187–190. (in Russian)Ефимова А.И., Зайцев В.Б., Болдырев Н.Ю., Кошкарев П.К. Инфракрасная Фурье-спектрометрия: учебное пособие. М., 2008. 123 с.Efimova A.I., Zaitcev V.B., Boldyrev N.Iu., Koshkarev P.K. Infrared Fourier Spectrometry. Tutorial. Moskow, 2008, 123 p. (in Russian)Стюард И.Г. Введение в фурье-оптику. М.: Мир, 1985. 182 с.Steward E.G. Fourier Optics: An Introduction. NY, E. Horwood Publ., 1983, 185 p.Jansen J. Определение причин возникновения брака полимерных изделий // Пластические массы. 2018. № 9–10. С. 26–29.Jansen J. Root cause analysis of a failed plastic cover. Plasticheskie massy, 2018, no. 9-10, pp. 26-29. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.