خمیر کاغذ و کاغذ
جعفر ابراهیم پور کاسمانی؛ احمد ثمریها؛ علیرضا خاکی فیروز
چکیده
سابقه و هدف: بازیافت کاغذ باطله به عنوان یک صنعت در ایران و جهان رشد کرده است و به محیط‌زیست و انسان‌ها مزایای زیادی ارائه می‌دهد. زباله‌های شهری نیز پس از فرایندهای بازیافت دوباره استفاده می‌شوند. صنعت بازیافت مقوا اهمیت زیست‌محیطی و اقتصادی زیادی دارد و با کمبود منابع چوبی و تقاضای بالا برای محصولات کاغذی، نقش مهمی در توسعه صنایع ...
بیشتر
سابقه و هدف: بازیافت کاغذ باطله به عنوان یک صنعت در ایران و جهان رشد کرده است و به محیط‌زیست و انسان‌ها مزایای زیادی ارائه می‌دهد. زباله‌های شهری نیز پس از فرایندهای بازیافت دوباره استفاده می‌شوند. صنعت بازیافت مقوا اهمیت زیست‌محیطی و اقتصادی زیادی دارد و با کمبود منابع چوبی و تقاضای بالا برای محصولات کاغذی، نقش مهمی در توسعه صنایع مرتبط با کاغذ ایفا می‌کند. بااین‌حال، بازیافت می‌تواند با کاهش ویژگی‌های نوری کاغذ همراه باشد. استفاده از نانوذرات در صنعت کاغذسازی نیز روز به‌روز در حال گسترش است. نانوسیلیکا یکی از مهمترین نانوذرات است که به‌عنوان ماده کمک نگه‌دارنده در صنعت کاغذسازی استفاده می‌شود. به منظور کاهش مصرف الیاف بلند و به‌دست‌آوردن ویژگی‌های نوری مطلوب، استفاده از نانوسیلیکا به‌تنهایی یا در ترکیب با مواد دیگر مانند نشاسته کاتیونی و پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی بررسی می‌شود. هدف از این پژوهش، مقایسه تأثیر استفاده مجزا و ترکیبی از افزودنی‌های نانوسیلیکا، پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی، نشاسته کاتیونی و الیاف بلند بر خواص نوری خمیرکاغذ لاینر سفید است.مواد و روشها: در این مطالعه، برای تهیه کاغذهای دست‌ساز از خمیرکاغذ سفید با روشنی حداقل 78 درصد و براقیت حداقل 45 درصد استفاده شد. خمیرکاغذ شیمیایی الیاف بلند از کرافت سوزنی وارداتی از روسیه با درجه روشنی 89 درصد در آزمایشگاه استفاده گردید. برای افزودنی‌ها، از پودر نانوسیلیس (NanoSiO2) تولیدشده توسط شرکت Degussa آلمان، پلی‌آکریل‌آمید کاتیونی با نام تجاری Farinret K325 تولید شرکت Degussa آلمان و نشاسته کاتیونی از شرکت LyckebyAmylex اسلواکی استفاده شد. تیمارهای مستقل شامل افزودن 10 درصد خمیرکاغذ الیاف بلند پالایش شده، 6 درصد نانوسیلیس، 5/1 درصد نشاسته کاتیونی و 15/0 درصد پلی‌آکریل‌آمید کاتیونی و تیمارهای ترکیبی شامل 6 درصد نانوسیلیس و 5/1 درصد نشاسته کاتیونی و 6 درصد نانوسیلیس و 15/0 درصد پلی‌آکریل‌آمید کاتیونی بود. سپس کاغذهای دست‌ساز 127 گرمی تهیه شده و خواص نوری و میکروسکوپی آنها ارزیابی شد.نتایج: نتایج نشان داد که با افزودن 10% الیاف بلند، روشنی کاهش یافت و با استفاده از 6% نانوسیلیکا، روشنی بیشینه حاصل شد. همچنین، سفیدی کاغذها با 6% نانوسیلیکا کمینه و با 15/0% پلی آکریل آمید کاتیونی بیشینه بود. ماتی بیشترین مقدار خود را با ترکیب 6% نانوسیلیکا و 15/0% پلی آکریل آمید کاتیونی نشان داد. همچنین، با افزایش میزان پلی آکریل آمید و نشاسته کاتیونی، به‌صورت جداگانه یا ترکیبی با نانوسیلیکا، ماتی افزایش یافت. ضریب جذب نور در کاغذهای دارای 6% نانوسیلیکا کمینه و ضریب پخش نور در کاغذهای حاوی 6% نانوسیلیکا و 15/0% پلی آکریل آمید کاتیونی بیشینه بود. از دستگاه رنگ‌سنج برای اندازه‌گیری مؤلفه‌های رنگ استفاده شد و نتایج نشان داد که افزودنی‌ها تأثیری در روشنی و سفیدی کاغذها داشتند. همچنین، تغییرات در طیف رنگی و میزان تغییر رنگ نیز مشاهده شد. افزودنی‌ها موجب افزایش تیرگی و تغییرات در رنگ‌های مختلف شدند.نتیجهگیری: استفاده از نانوسیلیکا به‌صورت مجزا و در ترکیب با نشاسته و پلی آکریل آمید کاتیونی، باعث افزایش روشنی کاغذها می‌شود. همچنین، استفاده از پلی آکریل آمید کاتیونی به‌صورت مجزا و در ترکیب با نانوسیلیکا، منجر به افزایش سفیدی و ماتی کاغذها می‌شود. عامل روشنی کاغذها که با نماینده مؤلفه L* است، به استثنای افزودن 10% الیاف بلند و 6% نانوسیلیکا، کاهش یافت. میزان تغییر رنگ کلی نیز با ∆E*، در نمونه‌هایی که 5/1% نشاسته کاتیونی داشتند، کمترین و در نمونه‌هایی که 15/0% پلی آکریل آمید کاتیونی داشتند، بیشترین مقدار را داشت. استفاده از برخی تیمارها می‌تواند منجر به کاهش خواص نوری و کاهش کیفیت چاپ‌پذیری لاینر سفید شود که برای رفع این مشکل می‌توان از خمیرکاغذ مکانیکی رنگبری‌شده یا اندود سطح کاغذ استفاده کرد. حضور ذرات نانوسیلیکا در ساختار کاغذ، باعث بهبود سطح پیوند و کاهش خلل و فرج می‌شود که درنتیجه به کاهش ناهمواری سطح و شکست کمتر نور منجر می‌شود و باعث افزایش انعکاس نور و روشنی کاغذ می‌گردد.
تبدیل شیمیایی
محمد نجفیان اشرفی؛ پیام مرادپور؛ احمد جهان لتیباری؛ حمیدرضا عدالت
چکیده
چکیدهچسب پلی‌وینیل استات (PVAC) یکی از مهمترین چسب‌ها در صنعت چوب و مبلمان بوده که مزایای بسیاری مانند هزینه‌کم، دوست‌دار محیط زیست و غیر سمی بودن است. با این وجود، معایبی مانند مقاومت کم در برابر آب و استحکام ضعیف اتصال با این چسب را می توان اشاره کرد. در این مطالعه اثر افزودن نانو سیلیکا (NS) بر روی خواص چسب پلی وینیل استات PVAC مورد ...
بیشتر
چکیدهچسب پلی‌وینیل استات (PVAC) یکی از مهمترین چسب‌ها در صنعت چوب و مبلمان بوده که مزایای بسیاری مانند هزینه‌کم، دوست‌دار محیط زیست و غیر سمی بودن است. با این وجود، معایبی مانند مقاومت کم در برابر آب و استحکام ضعیف اتصال با این چسب را می توان اشاره کرد. در این مطالعه اثر افزودن نانو سیلیکا (NS) بر روی خواص چسب پلی وینیل استات PVAC مورد بررسی قرار گرفت. فرمولاسیون چسب با محتویات مختلف NS به میزان (2، 3 و 4%) به ماتریس PVAC اضافه شد. ساختار نمونههای چسب تهیهشده توسط FT-IR مورد بررسی قرار گرفت. ازچوب گونه افرا شیردار (Acer cappadocicum ) جهت ساخت اتصالات برش استفاده شد. از دو استاندارد ASTM D882 و ASTM D905 به ترتیب برای انجام تستهای کششی و برشی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزودن NS به چسب PVAC، مقاومت کششی فیلمها افزایش یافت. به طور مثال، مقاومت به کشش فیلمهای ساخته شده با 4 درصد NS، حدود 30 درصد افزایش پیدا کرد. به علاوه، آزمایشات برش نشان داد که NS تا میزان مصرف 3 درصد، می‌تواند استحکام پیوند PVAC را بهبود بخشد. نتایج ویسکوزیته نشان داد که با افزایش وزنی NS تا سطح 3 درصد به چسب PVAC، ویسکوزیته افزایش و پس از آن کاهش مییابد.
خمیر کاغذ و کاغذ
سبحان جهانشاهلو؛ امیر خسروانی؛ مهدی رحمانی نیا
چکیده
تولید انواع تست لاینر و فلوتینگ از کارتن‌های کنگره‌ای کهنه، یکی از رایجترین فرآیندهای بازیافت کاغذ در ایران می‌باشد. این نوع کاغذ، دارای وزن پایه زیاد و حاوی مقادیر قابل توجهی قطعات ریز لیفی و غیرلیفی است و لذا معمولا آبگیری از این نوع مقوا و نیز ماندگاری ذرات ریز، از معضلات اینگونه کارخانجات به‌حساب می‌آید. از این‌رو در چنین ...
بیشتر
تولید انواع تست لاینر و فلوتینگ از کارتن‌های کنگره‌ای کهنه، یکی از رایجترین فرآیندهای بازیافت کاغذ در ایران می‌باشد. این نوع کاغذ، دارای وزن پایه زیاد و حاوی مقادیر قابل توجهی قطعات ریز لیفی و غیرلیفی است و لذا معمولا آبگیری از این نوع مقوا و نیز ماندگاری ذرات ریز، از معضلات اینگونه کارخانجات به‌حساب می‌آید. از این‌رو در چنین مواردی استفاده از مواد کمک آبگیری/ماندگاری، مانند سیستم‌های برپایه نانوذرات می‌تواند راهگشا باشد. درهمین ارتباط از رایجترین و پرمصرف‌ترین انواع نانوذرات مورد استفاده در صنعت کاغذ، دو نوع نانوذره سیلیکای کلوییدی و بنتونیت هستند که به همراه پلی الکترولیت‌های کاتیونی در پایانه تر کاغذسازی قابل استفاده می‌باشند. بنابراین در این مطالعه، اثر نانوذرات بنتونیت و سیلیکاسل، بطور مقایسه‌ای، بر عملکرد نشاسته‌کاتیونی به لحاظ قابلیت آبگیری، ماندگاری و ویژگی‌های مقاومتی مقوای حاصل از بازیافت کارتن‌های کنگره-ای کهنه مورد بررسی قرارگرفت. نتایج بررسی ابعاد این دو نوع نانوذره نشان داد، هرچند میانگین ضخامت ورقه‌های بنتونیت (حداکثر 22 نانومتر) از میانگین ابعاد نانوذره کروی سیلیکای کلوییدی (کمتر از 50 نانومتر) کوچکتر بوده است اما به لحاظ شاخص ماندگاری، برخلاف نانوسیلیکا، اثر نانوبنتونیت- نشاسته کاتیونی معنی‌دار نبود. در خصوص قابلیت آبگیری، با افزودن هر دو نوع نانوذره نانوسیلیکا و نانوبنتونیت، این ویژگی بهبود قابل ملاحظه‌ای ( حتی تا مقدار 186% در خصوص نانوسیلیکا) داشته است. از سوی دیگر، استفاده از نشاسته کاتیونی در کاغذ دست‌ساز، سبب بهبود شاخص‌‌های مقاومت به کشش و پاره‌شدن گردید، در حالی‌که این ویژگی‌ها با افزودن نانوذرات، کاهش یافت. همچنین مقاومت پیوند درونی کاغذ، با افزودن نشاسته کاتیونی و نانوسیلیکا افزایش فوق‌العاده‌ای (تا 354%) نشان داد. در نهایت به طور کلی، در خمیر کاغذ OCC، سیستم نشاسته کاتیونی- نانوسیلیکا به لحاظ قابلیت آبگیری، ماندگاری ذرات ریز و همچنین ویژگی‌های مقاومتی، عملکرد بهتری نسبت به سیستم نشاسته کاتیونی- نانوبنتونیت داشته است.
