Оценка микроструктуры бумажного волокна от продолжительности его хранения

Бумага — это тонкие и ровные листы или ленты материала, состоящего в основном из целлюлозных волокон (древесная целлюлоза, древесная масса, волокна хлопка, льна, макулатурная масса и некоторые другие вспомогательные добавки). Длина растительных волокон, из которых создана бумага — 1–2 мм при диаметре около 25 мкм. Масса одного квадратного метра бумаги достигает 250 грамм. По определению, бумага — это пористо-капиллярный плоскостной ненатурально созданный материал, доступный для проникновения воздуха, влаги и красок. При размачивании в воде обыкновенные сорта бумаги лишаются своей механической прочности. Свойства бумаги зависят от волокнистого состава, природы растительных волокон, характера их обработки, содержания наполнителя, проклейки, а также технологии отлива и отделки, благодаря чему бумага удается с различными свойствами [1, 2].

В производстве бумаги для печати как один из важных показателей качества рассматривается долговечность. Периодические печатные издания, которые хранятся в библиотеках много лет, требуют внедрения технологий для увеличения срока службы этих документов для читателя. Решение проблемы повышения долговечности возможно с помощью разработки особых покрытий, которые повысят устойчивость бумаги к старению. Но на первоначальной стадии необходимо изучить, исследовать, оценить и проанализировать микроструктуру бумажного волокна, из которого состоят периодические печатные изделия, о сохранности которых и пойдет речь в данной работе.

Цель: Теоретическое и практическое обоснование строения микроструктуры бумажного волокна разных годов периодических печатных изданий, а также влияние внешних факторов на сохранность периодических печатных изданий.

Задачи:

-        Изучить состав и свойства бумажного волокна печатных и бумажных изданий.

-        Выявить основные физико-химические факторы влияющие на срок службы документа

-        Изучить возможность исследования поверхности с помощью оптического и атомно-силового микроскопов (АСМ).

-        Измерить размеры волокон с помощью АСМ периодических печатных изданий, выпущенных до и после 1945 года.

Гипотеза: Плотность печатных изданий военных лет должна быть меньше плотности печатных изданий выпуска после 1945 года.

Использованное оборудование: школьный оптический микроскоп с цифровой камерой, АСМ «Наноэдьюкатор II» [3], образцы печатных изданий 1943,1945,1974,1980,1985 годов.

Метод исследования волокон с помощью оптического микроскопа даёт возможность определить некоторые свойства бумажных волокон. Данные свойства по годам печатных изданий представлены в таблице 1.

Таблица 1

Свойства исследуемых образцов бумаги

За эталон для сравнения были взяты параметры современных печатных изданий газета «Правда», издательство «Детская литература», Книжное Хабаровское издательство, которое выпускало книги серии «Мужество».

Таблица 2

Структура исследуемых образцов

По данным визуального исследования образцов разных годов печатных изданий можно сделать вывод, что более плотная и подверженная к механическим воздействиям бумага газеты военных лет (таб. 2). Имеются предположения, что бумага делалась не только из древесного волокна, но и с добавлением тряпичной массы о чем говорит толщина волокна и плотность бумаги. Образцы издательства «Детская литература» с годами улучшили свойства бумажного волокна т. к. оно стало плотнее и более гладкое с характерным матовым блеском. Хабаровское книжное издательство прекратило свою работу в 1998 году, поэтому образец за эталон был взят именно этого года. Образцы периода 1980–1985 года показали хорошее качество по сравнению с современным образцом.

Результаты исследования некоторых образцов с помощью атомно-силового микроскопа показаны в таблице 3.

Типографская бумага 1945, отличается более стандартными размерами волокон в структуре, но при этом геометрические форма и размеры варьируются достаточно в широких пределах, что может повлиять на неоднородность плотности и, соответственно других свойств, по площади бумажного листа.

Таблица 3

Топография поверхности образцов бумаги

По полученным данным можно сделать вывод, что газетные издания 1943года были сделаны из древесины и тряпичной массы на снимках видны крупные волокна. Это говорит о том, что некоторые газеты военных лет делались в «кустарных» условиях поэтому плотность бумаги уступает типографским печатным изданиям 1945 года. Бумага 1980,1985 годов имеет в составе химические вещества, которые размягчают волокна древесины поэтому сканированная поверхность имеет более стандартную структуру волокон. Метод оптического микроскопа менее точен для определения размера бумажных волокон, но дает визуальное представление о расположении волокон в образце. Методом атомно-силовой микроскопии возможно исследовать морфологию поверхности различного типа бумаги. Данный метод дает возможность измерить ширину и толщину углублений в образце и тем самым определить среднюю плотность образца по всему объему. Микроструктура бумажного волокна зависит от продолжительности хранения и от условий хранения. Периодические печатные издания, изданные до 1945 года, обладают прочностью, и учитывая возраст волокна, менее подвержены к воздействию внешних факторов, как видимое излучение и повышенная или пониженная влажность.

Литература:

1.      Сквернюков П. Ф. «Слово о бумаге», Москва: Московский рабочий, 1980. — 224 с.

2.      Ищенко Е. П., Топорков А. А. “Криминалистика”, ИНФРА-М, 2010.-784 с.

3.      Миронов В. Л. “Основы сканирующей зондовой микроскопии”, Российская Академия Наук Институт Физики Микроструктур, г. Нижний Новгород, — 2004.-114 с.