Pomiar przenikania cieczy przez papier metodą analizy obrazu

• Autorzy: Olejnik K. , Pełczyński P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/54.2018.11.1

Warianty tytułu

EN

Measurement of liquid permeability of paper using image analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Papier jest materiałem o strukturze kapilarno-porowatej. Właściwości hydrofilowe włókien celulozowych używanych w produkcji papieru również powodują, że materiały papierowe silnie chłoną wodę zarówno z fazy ciekłej, jak i gazowej. W większości przypadków, nadmierne wchłanianie cieczy przez papier nie jest korzystne, ponieważ prowadzi np. do osłabienia struktury materiału oraz gorszego odwzorowania nadruków. Dlatego znajomość interakcji papieru z cieczami stanowi ważną informację o cechach użytkowych tego materiału. Istnieją liczne metody pomiaru tego zjawiska, jednak w większości przypadków nie są one dostosowane do współczesnych wymagań. Celem niniejszych badań było opracowanie metody pomiaru przenikania cieczy przez materiały papierowe w oparciu o analizę obrazu. W tym celu zbudowano specjalne urządzenie nazwane eXtended Liquid Penetration Analyser (XLPA). Parametrem mierzonym była zmiana jasności powierzchni papieru podczas przenikania cieczy przez jego strukturę. W oparciu o uzyskane wyniki stwierdzono, że zastosowana zasada pomiaru pozwala określić prędkość przenikania cieczy oraz wyznaczyć dyna-mikę tego procesu. Zaobserwowano również, że zastosowanie analizy obrazu pozwala na uzyskanie dodatkowych informacji o naturze badanego zjawiska.

EN

Paper is a material of capillary-porous structure. Hydrophilic properties of cellulose plant fibers used in paper production also result in intensive water absorption in both the liquid and the gas phase. In most cases, this phenomenon is not beneficial for paper quality. Excessive liquid absorption makes paper structure weaker and – during printing, for example – leads to poor reproduction of an applied pattern. As a result, a knowledge of paper-liquid interaction belongs to the most important functional properties of paper pro-ducts. A number of methods related to the measurement of the interaction between water and paper are already used but of them are not corresponding to today’s requirements. The aim of the presented research was to develop the method of measurement of the liquid penetration through paper based on image analysis. Special device named eXtended Liquid Penetration Analyser (XLPA) was built for this purpose. Changes of brightness of permeated paper surface were measured. Based on the obtained results, the method developed allows also to analyse the dynamics of liquid permeation through paper. It was found that image analysis can bring additional information about the investigated phenomenon.

Słowa kluczowe

PL

papier; hydrofobowość papieru; przenikalność cieczy; analiza obrazu

EN

paper; paper hydrophobicity; liquid permeability; image analysis

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Papierniczy
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 11
• Strony: 727--733
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Olejnik K.

• Instytut Papiernictwa i Poligrafii, Politechnika Łódzka, ul. Wólczańska 223, 90-924 (Łódź Institute of Papermaking and Printing, Lodz University of Technology, 90-924 Lodz, Wolczanska 223, Poland)

autor

Pełczyński P.

• Instytut Papiernictwa i Poligrafii, Politechnika Łódzka, ul. Wólczańska 223, 90-924 (Łódź Institute of Papermaking and Printing, Lodz University of Technology, 90-924 Lodz, Wolczanska 223, Poland)

Bibliografia

• [1] Bosanquet, C.H. 1923. “On the flow of liquids into capillary tubes”. Philos. Mag. 45, 525.
• [2] Chen K., Scriven l. 1990. “Liquid penetration into adeformable porous substrate”. Tappi J.73(1) : 151-161.
• [3] Clark N.O., Windle W., Beazley K.M. 1969. “Liquid Migration in Blade coating”. Tappi J.52 (11) : 2191-2202.
• [4] Fabritius, T. 2007. “Optical Method for liquid sorption measurements in paper”. Doctoral disseration, Oulu University Press, Finland.
• [5] Gruner G. 2010. “Penetration dynamics analyzer / surface sizing Tester. Emtec operating instruction”. Emtec Electronic GmbH, Leipzig.
• [6] Hamraoui, A., Nylander, T. 2002. “Analytical approach for the Lucas-Washburn equation”. Journal of Colloid and Interface Science 250 : 415-421.
• [7] Howarth, P., Schindler, M.K. 1985. Papermaking raw materials. Transactions of the eighth Fundamental research symposium held at oxford September 1985, Volume 2. Mechanical engineering Publications limited, London.
• [8] Karppinen T. 2008. “Characterizing Physical Properties of wetting Paper by air coupled Ultrasound and light”. Doctoral disseration, Helsinki University of Technology, Finland.
• [9] Kubelka, P. 1948. “New contributions to the optics of intensely light-scattering materials. Part i:nonhomogeneous layers”. J. Opt. Soc. Am. 38 (5) : 448-457.
• [10] Kubelka, P. 1954. “New contributions to the optics of intensely light-scattering materials. Part II: Nonhomogeneous layers”. J. Opt. Soc. Am. 44 (4) : 330-334.
• [11] Lopes P., Preciso C., Mendes de Sousa A., Ferreira P. 2010. “Sizing evaluation of Uncoated Fine Papers”. XXI TECNICELPA Conference and Exhibition / Viciadicy P 2010 12-15 October 2010, Lisbon, Portugal.
• [12] Lucas, R. 1918. “Ueber das Zeitgesetz des Kapillaren aufstiegs von Flussigkeiten”. Kolloid Z. 23 (15). DOI : 10.1007/bf01461107.
• [13] Price D., Osborn R., Davis J. 1953. “Aliquid penetration test for measuring the sizing of paper”. Tappi J.36 (1) : 42-46.
• [14] Raunio J-P. 2014. “Quality Characterization of Tissue and Newsprint Paper Based on Image Measurements; Possibilities of On-line Iimaging”. Doctoral dissertation, Tampere University of Technology, Finland.
• [15] Sjöstrand J.G. 2004. “Light scattering from Paper surfaces – aray--Tracing approach”. Master’s Thesis in computer science. Royal Institute of Technology.
• [16] Stover J.C. 2012. “Optical scattering: Measurement and analysis”. Third edition. ISBN: 9781628418408.
• [17] Van der Akker J., Wink W. 1969. “Mechanisms of liquid-phase movement of water through paper”. Tappi J. 52 (12) : 2406-2410.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).