خمیر کاغذ و کاغذ
آرمان صدفی اردجانی؛ اسماعیل رسولی گرمارودی؛ پیام قربان نزاد سرخکلایی
چکیده
سابقه و هدف: الیاف سلولزی به دلیـل داشـتن گروه‌های اسیدی که در هنگام پخت شـیمیایی و رنگبـری خمیر ایجاد شده است تا حدودی خاصـیت آنیـونی دارند. این گروه‌های اسیدی ممکن است گروه‌های کربوکسیلیک (COOH) باشد که در مقایسه با گروه‌های هیدروکسیل موجود در کربوهیدرات‌های مواد لیگنوسلولزی، از فعالیت و واکنش‌پذیری بیشتری برخوردار می‌باشند. ...
بیشتر
سابقه و هدف: الیاف سلولزی به دلیـل داشـتن گروه‌های اسیدی که در هنگام پخت شـیمیایی و رنگبـری خمیر ایجاد شده است تا حدودی خاصـیت آنیـونی دارند. این گروه‌های اسیدی ممکن است گروه‌های کربوکسیلیک (COOH) باشد که در مقایسه با گروه‌های هیدروکسیل موجود در کربوهیدرات‌های مواد لیگنوسلولزی، از فعالیت و واکنش‌پذیری بیشتری برخوردار می‌باشند. چنانچه بتوان تعداد این گروه‌ها را بر روی سطح الیاف افزایش داد می‌توان در جهت بهبود مقاومت کاغذهای نهایی اقدام نمود. این تحقیق به‌منظور اصلاح ویژگی‌های خمیرکاغذ کرافت شرکت چوکا با استفاده از روش اکسیداسیون اسیدی با کمک ماده شیمیایی پروکسید هیدروژن انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق از خمیرکاغذ کرافت که از کارخانه چوکا تهیه شده بود، به‌عنوان ماده اولیه استفاده شد. در این راستا، ابتدا خمیرهای کرافت با استفاده از پروکسید هیدروژن با نسبت‌های 1، 3، 5 و 10 درصد در دمای 85 درجه سلسیوس، زمان 90 دقیقه، pH=4 و درصد خشکی 5/2 درصد تحت تیمار اکسیداسیون اسیدی قرار گرفتند. در پایان این مرحله، خمیرها با آب مقطر به‌طور کامل شستشو داده شدند و برای مراحل بعدی مورد استفاده قرار گرفتند. سپس ویژگی‌های ساختاری الیاف مانند عدد کاپا، قابلیت نگهداشت آب (WRV)، ویسکوزیته و گروه‌های کربوکسیل هم به روش شیمیایی و هم با آنالیز FT-IR مورد ارزیابی قرار گرفته و با نمونه شاهد کرافت کارخانه مقایسه شدند. برای تجزیه‌وتحلیل آماری این پژوهش از نرم‌افزار SPSS استفاده شد و داده‌ها به‌صورت طرح کاملاً تصادفی با استفاده از تکنیک تجزیه واریانس مورد تجزیه‌وتحلیل آماری قرار گرفتند. مقایسه بین نمونه‌ها و تیمارهای مختلف براساس گروه‌بندی میانگین‌ها و به روش آزمون دانکن در سطح اطمینان 95 درصد انجام شد.
نتایج: نتایج نشان داد که خمیرکاغذهای اکسیدشده تا مصرف 3% پروکسید دارای کمترین عدد کاپا، گروه‌های کربوکسیل و ویسکوزیته و بیشترین WRV بودهاند. افزایش مصرف پروکسید در غلظت بیشتر از 3% باعث افزایش عدد کاپا، گروه‌های کربوکسیل و ویسکوزیته شده است و در عوض WRV آن افت کرده است. این تغییرات توسط ارزیابی‌های FT-IR نیز تأیید گردید. علت کاهش عدد کاپا تا غلظت 3% به دلیل خروج لیگنین از دیواره الیاف و دلیل افزایش آن در غلظت‌های بیشتر از 3% پروکسید، احتمالاً به ایجاد گروه‌های هگزورونیک اسیدی هنگام عملیات اکسیداسیون برمی‌گردد که معمولاً اندازه‌گیری عدد کاپا را با خطا مواجه می‌کنند. بعلاوه خروج لیگنین تا مصرف 3% پروکسید هیدروژن باعث بهبود ویژگی WRV الیاف و بیشتر از آن باعث کاهش این ویژگی شده است. اثر شرایط تیمارهای پروکسید قلیایی و اسیدی بر روی محتوای گروهای کربوکسیل، کم‌وبیش بدون تغییر به نظر می‌رسند که این موضوع در کربن شماره 6 بیشتر آلدئیدها به گروه‌های کربوکسیل تبدیل شده و در کربن‌های 2 و 3 اکسیداسیون غالبا باعث تشکیل کتون‌ها می‌شود. از سوی دیگر، به نظر می‌رسد که افزایش گروه‌های کربوکسیل در تیمارهای بالای 3% منجر به افزایش وزن مولکولی سلولز شده که این موضوع باعث افزایش ویسکوزیته شده است.
نتیجه‌گیری: ارزیابی نتایج نشان داد که اکسیداسیون پروکسید هیدروژن اسیدی باعث اصلاح و بهبود ویژگی‌های خمیرکاغذ کرافت شده که اثرهای آن بر روی ویژگی‌های کاغذهای نهایی، مثبت پیش‌بینی می‌شود. دراین‌ارتباط، تیمارهای 1 و 3 درصد اکسیداسیون اسیدی با پروکسید هیدروژن برای تولید کاغذ، مناسب‌تر به نظر می‌رسد.
