Введение
1 Обзор литературы 9
1.1 Структура бумаги и методы ее оценки 9
1.1.1 Свойства и особенности элементов микроструктуры бумаги 10
1.1.2 Макроструктура бумаги и методы ее оценки 14
1.1.3 Изменение структуры бумаги в процессе ее изготовления 17
1.2 Методы и алгоритмы моделирования структуры бумаги 23
1.2.1 Лучевые методы моделирования структуры бумаги 24
1.2.2 Получение 3D-моделей на основе информации о волокне 1.3 Прогнозирование деформационных и прочностных свойств 37
1.4 Выводы по обзору литературы и постановка задач исследования 47
2 Методическая часть 49
2.1 Определение структурно-морфологических характеристик волокна с помощью анализатора L&W FiberTester 49
2.2 Изготовление образцов и подготовка к испытаниям 51
2.3 Определение физических свойств лабораторных образцов 52
2.4 Определение межволоконных сил связи 54
2.5 Определение сопротивлению разрыву при нулевом зазоре 55
2.6 Анализ качества формования бумаги 56
2.7 Определение направления максимальной эластичности волокон 57
2.8 Определение деформационных характеристик при растяжении 60
2.9 Определение удельной поверхности волокон
2.9.1 Подготовка образцов 63
2.9.2 Получение электронных фотографий 64
2.9.3 Измерение на автоматическом анализаторе величины удельной поверхности 65
2.10 Алгоритмы построения 3D-моделей 68
2.10.1 Программные инструменты для построения 3D-моделей 68
Экспериментальная часть 71
3.1 Исследование закономерностей изменения свойств волокнистых материалов при химическом и механическом воздействии в процессах по лучения технической целлюлозы и бумаги 71
3.1.1 Исследование целлюлозных волокон 72
3.1.1.1 Анализ изменения фундаментальных (по Кларку) свойств волокна с различным содержанием лигнина в процессе размола 72
3.1.1.2 Анализ изменения структурно-морфологических характеристик волокна с различным содержанием лигнина в процессе размола 76
3.1.2 Исследование поверхности волокон технической целлюлозы 80
3.1.2.1 Визуальная оценка состояния поверхности волокон с использованием микрофотографий 81
3.1.2.2 Количественная оценка изменения величины удельной по верхности волокон с различным содержанием лигнина при механическом воздействии 87
3.1.3 Установление количественных закономерностей формирования физико-механических характеристик бумаги из растительных волокон с различной степенью разработки 91
3.1.3.1 Характеристика бумаги на уровне макроструктуры с помощью физико-механических характеристик, получаемых не-разрушающими методами 91
3.1.3.2 Характеристика бумаги на уровне листа с помощью физико-механических характеристик, получаемых разрушающими методами 97
3.2 Разработка алгоритмов 3D моделирования волокнистой структуры бумаги 103
3.2.1 Установление законов распределения характеристик отдельных волокон промышленных волокнистых полуфабрикатов 104
3.2.2 Влияние технологических факторов на закономерности изменения параметров распределения характеристик волокон 110
3.2.3 Алгоритм 3D моделирования отдельного волокна 112
3.2.4 Разработка алгоритма моделирования трехмерной структуры бумажного полотна 117
3.2.5 Описание программы для моделирования структуры бумажного листа
3.3 Исследование модели структуры бумажного листа 123
3.4 Прогнозирование механических свойств модельных образцов бумаги 128
4 Общие выводы 133
Список сокращений и условных обозначений 135
Список использованных источников
