نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مقدسه اکبری ¹
• الیاس افرا ²
• محمد رضا دهقانی فیروزآبادی ³
• سید مجید ذبیح‌زاده ⁴

¹ دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

² دانشیار تکنولوژی خمیروکاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، گروه صنایع خمیروکاغذ

³ دانشیار، گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

⁴ گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

سابقه و هدف: بسته‌بندی‌های پلاستیکی، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین منابع ایجاد مشکلات زیست‌محیطی به دلیل تجزیه کند آن، در نظر گرفته می‌شود. برای حل این مسئله، مواد زیستی به‌دلیل تجزیه سریع و تجدید‌پذیری توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. در این زمینه، استفاده از الیاف سلولزی در بسته‌بندی‌ بر پلاستیک ترجیح داده می‌شود. با این‌حال، چالش اصلی استفاده از الیاف سلولزی در تولید بسته‌بندی، مقاومت ضعیف آن در برابر آب است. این مسئله را می‌توان با یک پوشش زیستی مناسب بهبود بخشید که الهام‌بخش مطالعه فعلی است. هدف از این مطالعه، استفاده از یک روش ساده برای تهیه کاغذ آبگریز با پلیمرزیستی بود که سازگار با محیط‌زیست است.
مواد و روش‌ها: ماده اولیه مورد استفاده برای تهیه کاغذهای دست‌ساز، خمیر کرافت سوزنی‌برگان رنگ‌بری شده تهیه شده از کارخانه کاغذ پارس بوده است. درجه‌روانی خمیرکاغذ با پالایش از 750 میلی‌لیتر CSF به 350 میلی‌لیتر CSF کاهش یافت. برای تقویت ویژگی‌های مقاومتی، الیاف با کربوکسی‌متیل‌سلولز (CMC) در حضور الکترولیت (CaCl2) تیمار شد. سوسپانسیونی از الیاف سلولزی تیمار نشده (70 درصد) (LF) و تیمار شده باCMC (30 درصد) (MLF)، برای تهیه کاغذ دست‌ساز با گرماژ g/m2 60 مورد استفاده قرار گرفت. برای تهیه امولسیون، موم‌زنبور‌عسل با غلظت‌های مختلف (1، 5، 10، 15 و 20 درصد) در آب گرم ذوب شد، سپس با استفاده از اولتراسونیک به مدت 9 دقیقه با دامنه 100، در آب پراکنده شد. این کاغذها در هوا‌ خشک‌شده بود، در غلظت‌های مختلف امولسیون موم‌زنبور‌عسل غوطه‌ور شدند و سپس در دماهای مختلف (25، 60، 70، 80 و 90 درجه‌سانتی‌گراد) تحت تیمار حرارتی قرار گرفتند. اثر تیمار حرارتی بر کارایی موم‌زنبور-عسل، با اندازه‌گیری زمان‌جذب‌آب و زاویه‌تماس‌آب برای تمامی این تیمارها بررسی شد، 70 درجه‌سانتی‌گراد به عنوان دمای بهینه شناسایی شد. مرحله بعد ارزیابی تأثیر غلظت‌های مختلف موم‌زنبور‌عسل بر ویژگی‌هایی مانند جذب آب (کاب)، ضخامت، گرماژ، شاخص مقاومت به کشش، درجه‌روشنی و ماتی می‌باشد.
نتایج: در مقایسه با کاغذهای تیمار نشده، زمان‌جذب‌آب و زاویه‌تماس‌آب تمام کاغذهای تیمار شده با غلظت‌های مختلف موم‌زنبور‌عسل در دماهای متفاوت (25، 60، 70، 80 و 90 درجه‌سانتی‌گراد) به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. زاویه-تماس‌ کاغذهای دست‌ساز تیمار شده با موم‌زنبور‌عسل با افزایش دمای تیمار حرارتی، به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافت. بیشترین زاویه‌تماس‌آب از کاغذهای دست‌ساز غوطه‌ور شده در 20 درصد موم‌زنبور‌عسل و در دمای تیمار حرارتی 70 درجه‌سانتی‌گراد بدست آمده است. با‌این‌وجود، افزایش بیشتر دمای بیش از 70 درجه‌سانتی‌گراد، زاویه‌تماس‌آب نمونه‌های کاغذ به‌طور قابل‌توجهی تحت‌تأثیر قرار نگرفته‌اند. جذب آب در کاغذهای LF و MLF به ترتیب g/m2 65/96 و g/m2 7/96 بوده است. تیمار با موم‌زنبور‌عسل جذب آب را در مقایسه با تیمار شاهد در تمامی غلظت‌ها کاهش داده است. پوشش‌دهی کاغذ ضخامت و گرماژ کاغذ را افزایش داد، که با غلظت بیشتر امولسیون موم‌زنبور‌عسل، این افزایش روند صعودی داشته است. شاخص‌مقاومت‌کششی پس از استفاده از الیاف اصلاح‌شده با CMC، در مقایسه با کاغذ LF، افزایش یافته‌است اما پوشش‌دهی با امولسیون موم‌زنبور‌عسل شاخص‌مقاومت‌کششی کاغذ را کاهش داد. تیمار MLF و کاغذهای پوشش‌دهی شده با موم‌زنبور‌عسل، در مقایسه با LF، درجه‌روشنی بیشتری داشتند. غوطه‌وری کاغذ در موم‌زنبور‌عسل کمی ماتی را کاهش داد اما این تغییر به لحاظ آماری معنی‌دار نبوده است.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که ویژگی‌های ممانعتی در نمونه‌های پوشش داده‌شده با موم‌زنبور‌عسل در مقایسه با نمونه شاهد بهبود یافته‌است. این مطالعه تولید کارآمد ، ساده و مقرون به صرفه کاغذ آبگریز را به عنوان یک ماده زیست‌تخریب‌پذیر نشان می دهد. یکی از مزایای اصلی این روش عدم وجود مواد شیمیایی حاوی فلور یا حلال های آلی در آماده‌سازی است که آن را برای کاربردهای صنعتی مناسب می کند و الزامات توسعه پایدار را از طریق استفاده از مواد سبز برآورده می کند.

کلیدواژه‌ها

• کاغذ آبگریز
• موم‌زنبور‌عسل
• خواص ممانعتی
• غوطه‌وری
• روش اولتراسونیک

موضوعات

• خمیر کاغذ و کاغذ