Применение методов инфракрасной спектроскопии в исследовании составов для проклейки бумаги

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. 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. 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. 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.

1. Махотина Л.Г. Современные тенденции в технологии бумаги для печати // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2008. № 3. С. 52–55.

2. CEPI Sustainability Report. Brussels, CEP1, 2005. 36 p.

3. Пузырев С.С. Ресурсосберегающая технология переработки макулатуры // ЛесПромИнформ. 2006. № 3(34). С. 104–109.

4. Барбаш В.А., Трембус И.В. Органосольвентный способ получения волокнистых полуфабрикатов из отходов сельского хозяйства // Экотехнологии и ресурсосбережение. 2002. № 6. С. 29–32.

5. Рю X., Ким Ч.К., Вон Ж.-М. Способ получения целлюлозной массы из стеблей кукурузы. Патент RU 2249636C2. Бюл. 2005. № 10.

6. Сиегл С. Производство целлюлозы из соломы, тростника и багассы // Natural pulping update and progress. 2002. С. 237–249.

7. 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.

8. Lee K.-H., Won J.-M. Process for producing pulp utilizing bamboo and pulp and papers produced using the same. Patent WO2007/004757A1. 2007.

9. Бабаханова Х.А., Алимова Х.А. К оценке эффекта применения в бумажных изделиях отходов натурального шелка и кенафа // Шелк. 2000. № 2. С. 20–21.

10. Мухамадрасулов Ш.Х. Повышение эффективности технологии производства натурального шелка // Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы (SMARTKX). 2015. № 1. С. 216–220.

11. Babahanova H.А. Papier mit Faserabfaellen aus der Textilindustrie // Textile Problems. 2003. N 4. P. 34–35. (in German)

12. Набиев Д.С., Набиева И.А., Бабаханова Х.А., Шахидова Ф.Н. Способ получения целлюлозы. Патент РУз 1AP04879. 2014.

13. 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.2020037298

14. 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.

15. 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.2020047761

16. 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/10.37482/0536-1036-2020-5-193-200

17. 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/10.18698/2542-1468-2021-5-97-105

18. 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/10.18698/2542-1468-2022-1-84-90

19. 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.

20. 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.

21. Ефимова А.И., Зайцев В.Б., Болдырев Н.Ю., Кошкарев П.К. Инфракрасная Фурье-спектрометрия: учебное пособие. М., 2008. 123 с.

22. Стюард И.Г. Введение в фурье-оптику. М.: Мир, 1985. 182 с.

23. Jansen J. Определение причин возникновения брака полимерных изделий // Пластические массы. 2018. № 9–10. С. 26–29.