خمیر کاغذ و کاغذ
جعفر ابراهیم پور کاسمانی؛ احمد ثمریها
چکیده
سابقه و هدف: مقوای بسته بندی میوه از میوه در برابر ضربه، فشار، خرابی حین حمل و نقل محافظت کرده و باعث حفظ تازگی و کیفیت میوه می گردد. برای اینکه این هدفها تامین گردد باید استحکام مقوا را افزایش داده و ارتباط داخل و خارج مقوا را به حداقل رساند. در عین حال، زیست تخریب پذیر بوده و مقاوم و سازگار با محیط زیست ضروری باشد. کاغذ کرافت به‌عنوان ...
بیشتر
سابقه و هدف: مقوای بسته بندی میوه از میوه در برابر ضربه، فشار، خرابی حین حمل و نقل محافظت کرده و باعث حفظ تازگی و کیفیت میوه می گردد. برای اینکه این هدفها تامین گردد باید استحکام مقوا را افزایش داده و ارتباط داخل و خارج مقوا را به حداقل رساند. در عین حال، زیست تخریب پذیر بوده و مقاوم و سازگار با محیط زیست ضروری باشد. کاغذ کرافت به‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای حفظ کیفیت میوه‌ها شناخته می‌شود. بنابراین در این تحقیق به دنبال بهبود خواص ممانعتی و مکانیکی مقوا با پوشش دهی به وسیله نانوگرافن، فلورین و زئین بصورت مجزا و ترکیبی هستیم تا مقوای با کیفیت‌تر در دسترس مصرف کنندگان قرار گیرد.مواد و روشها: کاغذ لاینر قهوه‌ای با جرم پایه آن 120 گرم از شرکت چوب و کاغذ مازندران تهیه شد. نانوگرافن نوع AO-4 از شرکت گرافن سوپرمارکت آمریکا، پروتئین زئین از شرکت سیگما آلدریچ و فلورین نیز از گروه تولیدی معدن کاوان تأمین شد. به‌منظور پوشش‌دهی، نانوگرافن، زئین و فلورین با درصدهای وزنی مشخص و بسته به شرایط تیمار، به‌مدت 30 دقیقه در دمای 50 درجه سانتی‌گراد با 100 گرم آب مقطر مخلوط شدند. سپس 5/2 گرم لاتکس استایرن بوتادین و 5/0 گرم پراکنده‌ساز D200 به مخلوط افزوده و به‌مدت 20 دقیقه با دور 1500 همگن شدند. محلول نشاسته کاتیونی (5 درصد) نیز به عنوان یک کمک نگهدارنده برای افزایش پوشش استفاده شد. محلول‌های پوششی با استفاده از Auto Bar Coater (GBC - A4 GIST Co., Ltd) روی ورق‌های کاغذ اعمال شد. خواص فیزیکی و مکانیکی مطابق با استانداردهای TAPPI و ISO اندازه‌گیری شد. طرح آزمایشی از نوع کاملاً تصادفی استفاده شد. تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از تجزیه واریانس یک‌طرفه و آزمون دانکن در سطح اعتماد 95 درصد انجام شد.نتایج: آنالیز واریانس یک‌طرفه نشان داد که بین ضخامت، جذب آب و تخلخل ۸ نوع کاغذ در سطح ۵ درصد اختلاف معنی‌دار وجود دارد. بیشترین ضخامت مربوط به کاغذ لاینر قهوه‌ای پوشش‌داده‌شده با گرافن و فلورین و کمترین آن به نمونه شاهد تعلق دارد، اختلاف بین بیشترین و کمترین میزان ضخامت 27 درصد است. کمترین جذب آب در کاغذ لاینر قهوه‌ای پوشش‌داده‌شده با زئین، فلورین و نانوگرافن مشاهده شد. اختلاف بین بیشترین و کمترین میزان جذب آب 5/647 درصد است. همچنین، کمترین تخلخل به کاغذ پوشش‌داده‌شده با نانوگرافن اختصاص دارد. اختلاف بین بیشترین و کمترین میزان تخلخل 8/7365 درصد است. بررسی دانسیته نشان می‌دهد که بالاترین دانسیته در نمونه‌ای که با زئین و نانوگرافن پوشش داده شده، مشاهده می‌شود. اختلاف بین بیشترین و کمترین میزان دانسیته 5/14 درصد است. همچنین، بیشترین صافی سطح در کاغذ پوشش‌دار با نانوگرافن و زئین ثبت شده است. اختلاف بین بیشترین و کمترین میزان صافی سطح 9/23 درصد است. برای شاخص مقاومت در برابر کشش و پاره شدن، اختلاف معنی‌داری در سطح ۵ درصد مشاهده نشد، اختلاف بین بیشترین و کمترین میزان شاخص مقاومت در برابر کشش و پاره شدن به ترتیب 5/15 و 4/26 درصد است. اما برای مقاومت در برابر ترکیدن، کمترین میزان به کاغذ پوشش‌داده‌شده با فلورین و زئین تعلق دارد. اختلاف بین بیشترین و کمترین میزان مقاومت در برابر ترکیدن 2/14 درصد است. در زمینه مقاومت به لهیدگی حلقوی نیز بیشترین مقاومت مربوط به کاغذ پوشش‌داده‌شده با زئین، فلورین و نانوگرافن است. اختلاف بین بیشترین و کمترین میزان مقاومت به لهیدگی حلقوی 1/16 درصد است.نتیجهگیری: هدف از بسته‌بندی مواد غذایی افزایش طول عمر نگهداری و حفاظت از آنها در برابر عوامل فساد است. کاغذ و مقوا به عنوان مواد بسته‌بندی دارای مزایا و معایب خاصی هستند، از جمله عدم مقاومت در برابر رطوبت. این تحقیق به بهبود ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی کاغذ کرافت لاینر بسته‌بندی میوه پرداخته و نشان داده است که پوشش‌دهی باعث افزایش ضخامت و کاهش جذب آب می‌شود. این پوشش‌ها با نفوذ به منافذ کاغذ، ممانعت از جذب آب را بهبود می‌بخشند. عوامل مختلفی بر نفوذپذیری نسبت به آب تأثیر دارد، از جمله ساختار کاغذ و نوع پوشش. استفاده از نانوگرافن و زئین موجب کاهش تخلخل کاغذ و بهبود ویژگی‌های مکانیکی آن می‌شود. در این تحقیق، پوشش‌دهی کاغذ با نانوگرافن و زئین به طور قابل توجهی خواص ممانعتی را افزایش داده و کیفیت کاغذ را بهبود می‌بخشد. همچنین، نتایج نشان می‌دهد که این ترکیبات می‌توانند به کاهش جذب آب و تخلخل کاغذ کمک کنند.
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.
