Оценка равномерности формования макроструктуры офисной бумаги

УДК

676.017.27

DOI:

10.17238/issn0536-1036.2017.4.172

Аннотация

Проблема качественной и количественной оценки равномерности формования макро- и микроструктуры целлюлозных материалов до настоящего времени находится в стадии решения как с позиций теоретического обоснования и описания, так и в прикладном (производственном) аспекте. Одним из основных направлений исследования взаимосвязей между равномерностью структуры и потребительскими свойствами бумаги становится использование принципов и подходов, объединяющих в себе современные достижения технологии бумаги,  вычислительные методы и информационные технологии. Результаты подобных мультидисциплинарных исследований способствуют разработке и внедрению в практическую деятельность доступных и экономичных методов контроля, анализа и совершенствования равномерности формования бумаги. Цель данной работы – апробация разработанного программного обеспечения PaperForming для визуализации и анализа однородности распределения компонентов в объеме листа. В качестве объектов исследования была выбрана наиболее массовая офисная бумага потребительского формата А4. Очевидно, что равномерность формования структуры такой бумаги является одним из главных параметров, определяющих устойчивую эксплуатацию современной высокопроизводительной офисной техники (принтеров, копировальных аппаратов, сканеров, многофункциональных устройств). Результаты исследования подтверждают необходимость раздельного контроля и регулирования ее потребительских свойств с учетом реальных технологических условий.

Сведения об авторах

В.В. Абрамова¹, соискатель

А.В. Гурьев², канд. техн. наук, доц.

¹ООО «Сухонский картонно-бумажный комбинат», пл. Печаткина, д. 4, г. Сокол, Вологодская обл., Россия, 162135; e-mail: vabramova@ukobf.com

²Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002; e-mail: a.guriev@narfu.ru

Ключевые слова

офисная бумага, макроструктура, формование, визуализация однородности формования, программное обеспечение, контроль потребительских свойств бумаги

Для цитирования

Абрамова В.В., Гурьев А.В. Оценка равномерности формования макроструктуры офисной бумаги // Лесн. журн. 2017. № 4. С. 172–186. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.172

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамова В.В., Гурьев А.В., Попов А.И., Рудалев А.В., Тюпин А.А. Теоретические основы и практическая реализация объемного моделирования равномерности макроструктуры бумаги // Проблемы механики целлюлозно-бумажных материалов: материалы II Междунар. науч.-техн. конф., 10–12 сент. 2013 г. Архангельск: САФУ, 2013. С. 71–75.

2. Белоглазов В.И., Гурьев А.В., Комаров В.И. Анизотропия деформативности и прочности тарного картона и методы ее оценки / под ред. В.И. Комарова. Архангельск: АГТУ, 2005. 252 с.

3. Вайсман Л.М. Структура бумаги и методы ее контроля. М.: Лесн. пром-ть, 1973. 152 с.

4. Галактионов Б.В., Иванова Е.И., Сырников Ю.П., Ферсман И.А., Царев Н.Н. Объективная оценка просвета бумаги // Изв. СПбЛТА. 1995. № 3. С. 117–131.

5. Дероум Э. Современные методы ЯМР для химических исследований: пер. с англ. М.: Мир, 1992. 403 с.

6. Зеленова С.В. Влияние структуры целлюлозно-бумажных материалов на их деформационные и прочностные свойства: дис. ... канд. техн. наук: Архангельск, 2007. 152 с.

7. Зеленова С.В., Казаков Я.В., Комаров В.И. Сравнительная характеристика структурной неоднородности различных видов бумаги и картона // Фундаментальные исследования в технических университетах: материалы X Всерос. конф. по проблемам науки и высш. школы, 18–19 мая 2006 г. СПб.: Политехн. ун-т, 2006.
С. 350–351.

8. Казаков Я.В., Зеленова С.В., Комаров В.И. Влияние неоднородности структуры на характеристики жесткости картонов-лайнеров // Лесн. журн. 2007. № 3. С. 110–121. (Изв. высш. учеб. заведений).

9. Комаров В.И. Деформация и разрушение волокнистых целлюлозно-бумажных материалов. Архангельск: АГТУ, 2002. 440 с.

10. Леонтьев В.Н. Методы и средства совершенствования печатных свойств бумаги в системе «бумага – краска – оттиск»: учеб. пособие. СПб.: СПбГУРП, 2009. 170 с.

11. Николаев Е.С. Влияние процессов массоподготовки и формования на равномерность макроструктуры бумаги: дис. ... канд. техн. наук. СПб., 2015. 184 с.

12. Рудалев А.В., Попов А.И., Тюпин А.А., Гурьев А.В., Абрамова В.В. Программа для визуализации и анализа равномерности формования макроструктуры бумаги и картона (PaperForming): свидетельство о гос. регистрациии № 2013619551. Дата регистр.: 09.10.2013.

13. Смолин А.С. Макроструктура бумаги – измерение, формирование, влия-
ние // Целлюлоза. Бумага. Картон. 1999. № 7-8. С. 26–28.

14. Сташкявичус Ю.-А.Ю. Непосредственное исследование структуры бумаги и картона // Целлюлоза. Бумага. Картон. 1976. № 4. С. 15.

15. Сташкявичус Ю.-А.Ю. Анизотропия прочности бумаги и методы ее оценки: дис. … д-ра техн. наук. Л., 1984. 210 с.

16. Финкельштейн Г.Э. Неоднородность бумаги и потребительские свойства // Бум. пром-сть. 1972. № 10. С. 21–22.

17. Финкельштейн Г.Э., Фляте Д.М. Структура бумаги: [науч.-техн. инф.] /
М-во ЦБП СССР, ЦНИИТЭИлеспром. М.: ЦНИИТЭИлеспром , 1969. – 52 с.

18. Фляте Д.М. Свойства бумаги. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Лесн. пром-сть, 1986. 680 с.

19. Ambertec Beta Formation Tester. Ambertec OY, Espoo, Finland, 1990.

20. Bernie J.P., Douglas W.J.M. Local Grammage Distribution and Formation of Paper by Light Transmission Image Analysis // Tappi Journal. 1996. Vol. 79, no. 1.
Рp. 193‒202.

21. Bernie J.P., Romanetti J.L., Douglas W.J.M. Use of Components of Formation for Predicting Print Quality and Physical Properties of Newsprint // Proc. 86th Annual Meeting Pulp and Paper Technical Association of Canada. Montreal, Que, Canada, 2000, Рp. A285–A291.

22. Cresson T., Luner P. The Characterization of Paper Formation. Part 2: The Texture Analysis of Paper Formation // Tappi Journal. 1990. Vol. 73(12). Рp. 175–184.

23. Cresson T., Luner P. The Characterization of Paper Formation. Part 3: The Use of Texture Maps to Describe Paper Formation // Tappi Journal. 1991. Vol. 74(2). Рp. 167–175.

24. Cresson T., Tomimasu H., Luner P. The Characterization of Paper Formation. Part 1: Sensing Paper Formation // Tappi Journal. 1990. Vol. 73(7). Рp. 153–159.

25. Kajanto I.M., Komppa A., Ritala R.K. How Formation Should be Measured and Characterized // Nordic Pulp and Paper Research Journal. 1989. Vol. 4, no. 3. Рp. 219–228.

26. Kallmes O.J., Ayer J.A. Light Scanning System Provides Qualitative Formation Measurement // Pulp & Paper. 1987. Vol. 61(4). Рp. 99‒105.

27. Kallmes O., Bernier G., Perez M. A Mechanistic Theory for the Load Elongation Properties of Paper // Paper Technology and Industry. 1977. Vol. 18(7). Рp. 222–228;
Vol. 18(8). Pp. 243–245; Vol. 18(9). Pp. 283–285; Vol. 18(10). Рp. 328–331.

28. Komppa A., Ebeling K. Correlation between the Areal Mass and Optical Densities in Paper // The Role of Fundamental Research in Papermaking: Proc. 7th Fund. Res. Symp. Ed. by J. Brander. London, UK, 1983. Vol. 2. Рp. 603–633.

29. Nikolaev E. Formation Potential of Different Type Pulps and Paper Processes // PaPSaT Yearbook. 2007. Рp. 49–53.

30. Zhao R.H., Kerekes R.J. Pressure Distribution between Forming Fabrics in Blade Gap Formers: Thin Blades. Proc. 80th Annual Meeting, Technical Section, CPPA. Montreal, Canada, 1994. Vol. A. Рp. A31‒A38.

Поступила 25.04.17

Ссылка на английскую версию:

Evaluation of Macrostructure Forming Uniformity of Copy Paper

UDC 676.017.27

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.172

Evaluation of Macrostructure Forming Uniformity of Copy Paper  

V.V. Abramova¹, Candidate for a Degree

A.V. Gur'ev², Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

¹Sukhon Cardboard and Paper Mill, pl. Pechatkina, 4, Sokol, Vologda region, 162135, Russian Federation; e-mail: vabramova@ukobf.com

²Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation; e-mail: a.guriev@narfu.ru 

The problem of qualitative and quantitative evaluation of uniformity of the macro- and microstructure forming of cellulosic materials is still being solved both from the standpoint of theoretical justification and description, and in the applied (production) aspect. One of the areas of research of the interrelations between the uniformity of the structure and consumer properties of paper is the use of principles and approaches combining modern paper technology achievements, computational methods and information technologies. The results of such multidisciplinary research contribute to the development and implementation in practice of affordable, cost-effective methods of monitoring, analyzing and improving the uniformity of paper forming. This work objective is the testing of the developed software PaperForming for visualization and analysis of the homogeneity of components distribution in the sheet volume. As the objects of research, we have chosen the most popular copy paper of the use standard A size. The uniformity of the structure forming of such paper is one of the main parameters determining the stable operation of modern high-performance office equipment (printers, copiers, scanners, multifunction devices). The results of the study confirm the need for separate control and regulation of its consumer properties taking into account the real technological conditions.

Keywords: copy paper, macrostructure, forming, visualization of forming uniformity, software, control of consumer properties of paper.

REFERENCES

1. Abramova V.V., Gur'ev A.V., Popov A.I., Rudalev A.V., Tyupin A.A. Teoreticheskie osnovy i prakticheskaya realizatsiya ob"emnogo modelirovaniya ravnomernosti makrostruktury bumagi [Theoretical Foundations and Practical Realization of Volumetric Modeling of the Macrostructure Uniformity of Paper]. Problemy mekhaniki tsellyulozno-bumazhnykh materialov: materialy II Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf., 10–12 sent. 2013 g. [Problems of Mechanics of Pulp and Paper Materials: Proc. 2nd Intern. Sci. Eng. Conf., 10‒12 September 2013]. Arkhangelsk, 2013, pp. 71–75.

2. Beloglazov V.I., Gur'ev A.V., Komarov V.I. Anizotropiya deformativnosti i prochnosti tarnogo kartona i metody ee otsenki [Anisotropy of Deformation and Strength of Container Board and Methods for Its Evaluation]. Ed. by V.I. Komarov. Arkhangelsk, 2005. 252 p.

3. Vaysman L.M. Struktura bumagi i metody ee kontrolya [Paper Structure and Methods of Its Control]. Moscow, 1973. 152 p.

4. Galaktionov B.V, Ivanova E.I., Syrnikov Yu.P., Fersman I.A., Tsarev N.N. Ob"ektivnaya otsenka prosveta bumagi [An Objective Estimate of Paper Formation Light]. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii (Izvestia SPbLTA), 1995, no. 3,
pp. 117–131.

5. Derome A.E. Modern NMR Techniques for Chemistry Research. Oxford, UK, 1987. 295 p.

6. Zelenova S.V. Vliyanie struktury tsellyulozno-bumazhnykh materialov na ikh deformatsionnye i prochnostnye svoystva: dis. ... kand. tekhn. nauk [Influence of the Structure of Cellulose and Paper Materials on Their Deformation and Strength Properties: Cand. Eng. Sci. Diss.]. Arkhangelsk, 2007. 152 p.

7. Zelenova S.V., Kazakov Ya.V., Komarov V.I. Sravnitel'naya kharakteristika strukturnoy neodnorodnosti razlichnykh vidov bumagi i kartona [Comparative Characteristics of the Structural Uniformity of Various Types of Paper and Paperboard]. Fundamental'nye issledovaniya v tekhnicheskih universitetakh: materialy X Vseros. konf. po problemam nauki i vyssh. shkoly, 18‒19 maya 2006 g. [Fundamental Research at the Technical Universities: Proc. 10th All-Russ. Conf. on Problems of Sci. and System of Higher Education, May 18‒19, 2006]. Saint Petersburg, 2006, pp. 350–351.

8. Kazakov Ya.V., Zelenova S.V., Komarov V.I. Vliyanie neodnorodnosti struktury na kharakteristiki zhestkosti kartonov-laynerov [Influence of Structural Nonuniformity on Stiffness Characteristics of Linerboard]. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2007, no. 3,
pp. 110–121.

9. Komarov V.I. Deformatsiya i razrushenie voloknistykh tsellyulozno-bumazhnykh materialov [Deformation and Destruction of Fibrous Cellulose and Paper Materials]. Arkhangelsk, 2002. 440 p.

10. Leont'ev V.N. Metody i sredstva sovershenstvovaniya pechatnykh svoystv bumagi v sisteme «bumaga – kraska ‒ ottisk»: ucheb. posobie [Methods and Means of Improving the Printed Properties of Paper in the System “Paper ‒ Paint ‒ Print”]. Saint Petersburg, 2009. 170 p.

11. Nikolaev E.S. Vliyanie protsessov massopodgotovki i formovaniya na ravnomernost' makrostruktury bumagi: dis. ... kand. tekhn. nauk [Effect of Mass Preparation and Forming on the Uniformity of the Paper Macrostructure: Cand. Eng. Sci. Diss.]. Saint Petersburg, 2015. 184 p.

12. Rudalev A.V., Popov A.I., Tyupin A.A., Gur'ev A.V., Abramova V.V. Programma dlya vizualizatsii i analiza ravnomernosti formovaniya makrostruktury bumagi i kartona (PaperForming) [Program for Visualization and Analysis of the Macrostructure Forming Uniformity of Paper and Cardboard (PaperForming)]. Certificate of the State Registration, no. 2013619551, 2013.

13. Smolin A.S. Makrostruktura bumagi – izmerenie, formirovanie, vliyanie [Macrostructure of Paper ‒ Measurement, Formation, Influence]. Tsellyuloza. Bumaga. Karton [Pulp. Paper. Board], 1999, no. 7‒8, pp. 26–27.

14. Stashkyavichus Yu.-A.Yu. Neposredstvennoe issledovanie struktury bumagi i kartona [A Direct Study of the Structure of Paper and Paperboard]. Tsellyuloza. Bumaga. Karton [Pulp. Paper. Board], 1976, no. 4, p. 15.

15. Stashkyavichus Yu.-A.Yu. Anizotropiya prochnosti bumagi i metody ee otsenki: dis. … d-ra tekhn. nauk [Anisotropy of Paper Strength and Methods of Its Evaluation: Dr. Eng. Sci. Diss.]. Leningrad, 1984. 210 p.

16. Finkel'shteyn G.E. Neodnorodnost' bumagi i potrebitel'skie svoystva [Paper Inhomogeneity and Consumer Properties]. Bumazhnaya promyshlennost', 1972, no. 10,
pp. 21‒22.

17. Finkel'shteyn G.E., Flyate D.M. Struktura bumagi [The Structure of Paper]. Moscow, 1969. 52 p.

18. Flyate D.M. Svoystva bumagi [Paper Properties]. Moscow, 1986. 680 p.

19. Ambertec Beta Formation Tester. Ambertec OY, Espoo, Finland, 1990.

20. Bernie J.P., Douglas W.J.M. Local Grammage Distribution and Formation of Paper by Light Transmission Image Analysis. Tappi Journal, 1996, vol. 79, no. 1, pp. 193‒202.

21. Bernie J.P., Romanetti J.L., Douglas W.J.M. Use of Components of Formation for Predicting Print Quality and Physical Properties of Newsprint. Proc. 86th Annual Meeting Pulp and Paper Technical Association of Canada. Montreal, Que, Canada, 2000, pp. A285–A291.

22. Cresson T., Luner P. The Characterization of Paper Formation. Part 2: The Texture Analysis of Paper Formation. Tappi Journal, 1990, vol. 73(12), pp. 175–184.

23. Cresson T., Luner P. The Characterization of Paper Formation. Part 3: The Use of Texture Maps to Describe Paper Formation. Tappi Journal, 1991, vol. 74(2), pp. 167–175.

24. Cresson T., Tomimasu H., Luner P. The Characterization of Paper Formation. Part 1: Sensing Paper Formation. Tappi Journal, 1990, vol. 73(7), pp. 153–159.

25. Kajanto I.M., Komppa A., Ritala R.K. How Formation Should be Measured and Characterized. Nordic Pulp and Paper Research Journal, 1989, vol. 4, no. 3, pp. 219–228.

26. Kallmes O.J., Ayer J.A. Light Scanning System Provides Qualitative Formation Measurement. Pulp & Paper, 1987, vol. 61(4), pp. 99‒105.

27. Kallmes O., Bernier G., Perez M. A Mechanistic Theory for the Load Elongation Properties of Paper. Paper Technology and Industry, 1977, vol. 18(7), pp. 222–228;
vol. 18(8), pp. 243–245; vol. 18(9), pp. 283–285; vol. 18(10), pp. 328–331.

28. Komppa A., Ebeling K. Correlation between the Areal Mass and Optical Densities in Paper. The Role of Fundamental Research in Papermaking: Proc. 7th Fund. Res. Symp. Ed. by J. Brander. London, UK, 1983, vol. 2, pp. 603–633.

29. Nikolaev E. Formation Potential of Different Type Pulps and Paper Processes. PaPSaT Yearbook, 2007, pp. 49–53.

30. Zhao R.H., Kerekes R.J. Pressure Distribution between Forming Fabrics in Blade Gap Formers: Thin Blades. Proc. 80th Annual Meeting, Technical Section, CPPA. Montreal, Canada, 1994, vol. A, pp. A31‒A38. 

Received on April 25, 2017

---

For citation: Abramova V.V., Gur’ev A.V. Evaluation of Macrostructure Forming Uniformity of Copy Paper. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 4, pp. 172–186. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.4.172