جلدهای 4-1402
شناسنامه علمی شماره
مقاله پژوهشی
خمیر کاغذ و کاغذ
سعید مهدوی؛ بهنام غلامپور
چکیده
سابقه و هدف: بازیافت کاغذ علاوه بر کاهش مصرف منابع مختلف مانند آب، انرژی و نیز چوب درختان در کشورهای مختلف، بهدلیل آلایندگی کمتر همواره رو به افزایش است. یکی از نقاط ضعف اصلی خمیرکاغذ کارتن کهنه، ویژگیهای مقاومتی آن است که سبب محدود شدن کاربرد آن در بخشهای مختلف صنعت بستهبندی شده است. در این مطالعه، به بررسی تأثیر استفاده ...
بیشتر
سابقه و هدف: بازیافت کاغذ علاوه بر کاهش مصرف منابع مختلف مانند آب، انرژی و نیز چوب درختان در کشورهای مختلف، بهدلیل آلایندگی کمتر همواره رو به افزایش است. یکی از نقاط ضعف اصلی خمیرکاغذ کارتن کهنه، ویژگیهای مقاومتی آن است که سبب محدود شدن کاربرد آن در بخشهای مختلف صنعت بستهبندی شده است. در این مطالعه، به بررسی تأثیر استفاده از مواد افزودنی برای بهبود ویژگیهای مقاومتی خمیرکاغذ کارتن کهنه در دو حالت تر و خشک به منظور ساخت کاغذ لاینر رویه کارتن پرداخته شده است.مواد و روش ها: خمیرکاغذ کارتن کهنه از کارتنهای تولید داخل کشور تهیه شد. به منظور بررسی عملکرد و تعیین مقدار بهینه مواد افزودنی، ابتدا از نشاسته کاتیونی ذرت (با سطوح 1، 4/1 و 2 درصد)، رزین بهبوددهنده مقاومت تر کاغذ (با سطوح 1، 2 و 3 درصد)، AKD (با سطوح 1، 2 و 3 درصد) و خمیرکاغذ الیاف بلند بازیافتی لفاف چای وارداتی (با سطوح 10، 15 و 20 درصد) بر اساس وزن خشک خمیرکاغذ به‌عنوان مواد افزودنی و بهصورت جداگانه به خمیرکاغذ کارتن کهنه استفاده شد و کاغذهای دستساز آزمایشگاهی با جرم پایه 120 گرم بر مترمربع ساخته شد. برای مقایسه اثر مستقل افزودنیها، مقاومت کششی، مقاومت به ترکیدن و مقاومت به پاره شدن در دو حالت تر و خشک و مقدار جذب آب (کاپ) بر روی نمونههای آزمونی اندازهگیری شد. بر این اساس، سطح بهینه مواد افزودنی مشخص شد و بعد از تیمار ترکیب بهینه شامل خمیر کارتن کهنه و سطوح مناسب همه افزودنیها، کاغذهای دستساز ساخته شد و خواص مختلف آنها مقایسه آماری گردید. نتایج: مقدار جذب آب (کاب) کاغذهای دستساز با افزودن AKD، نسبت به نمونه تا حدود 90 درصد کاهش یافت و این افزودنی توانست مقدار جذب آب کاغذ دستساز تهیه شده از کارتن کنگرهای کهنه را تا محدوده مناسبی (حدود 20 گرم بر مترمربع) کاهش دهد. بیشترین افزایش مقاومت کششی در حالت تر کاغذ با استفاده از 3 درصد رزین مقاومت تر نسبت به شاهد حاصل شد. این رزین مقاومت کششی، ترکیدن و پاره شدن باقیمانده در کاغذ بازیافتی را در حالت تر بهترتیب در حدود 25، 46 و 58 درصد نسبت به حالت خشک حفظ کرده است و عملکرد مناسبی داشته است. نتایج نشان داد که با افزودن نشاسته کاتیونی و خمیرکاغذ الیاف بلند بازیافتی، همه مقاومتهای کاغذ دستساز در حالت خشک نسبت به نمونه شاهد، بهصورت مستقل افزایش یافتند. تیمار ترکیب بهینه براساس نتایج حاصل از استفاده افزودنیها بهطور مستقل در خمیرکاغذ OCC، شامل استفاده از 1 درصد نشاسته کاتیونی، 1 درصد AKD و 3 درصد رزین مقاومت تر براساس ملاحظات فنی- اقتصادی انتخاب شد. استفاده از این تیمار باعث شد که میانگین مقاومتهای کششی و ترکیدن در حالت خشک کاغذهای دستساز، با افزودن 20 درصد خمیرکاغذ الیاف بلند بازیافتی اختلاف معنیداری نداشته باشد و میانگین آنها در یک گروه آماری قرار بگیرد.نتیجه گیری: استفاده از 20 درصد خمیرکاغذ الیاف بلند بازیافتی لفاف چای، موجب بهبود قابل توجه مقاومتهای خمیرکاغذ کارتن کهنه در حالت خشک شده است، اما افزودن 1 درصد نشاسته کاتیونی ذرت موجب بهبود ناچیزی در مقاومتهای خشک خمیرکاغذ کارتن کهنه شد. استفاده از 3 درصد رزین مقاومت تر نیز موجب بهبود معنیدار مقاومتهای خمیرکاغذ کارتن کهنه در حالت تر شده است و افزودن 1 درصد AKD موجب کاهش معنیدار جذب آب خمیرکاغذ کارتن کهنه تا حدود 14 گرم بر مترمربع شد. تیمار بهینه اختلاط افزودنیهای شیمیایی شامل 1 درصد نشاسته کاتیونی ذرت، 1 درصد AKD و 3 درصد رزین مقاومت تر برای بهبود مقاومتهای تر و خشک کاغذ لاینر ساخته شده از خمیرکاغذ کارتن کهنه برای استفاده برای بستهبندی فراوردههای سردخانهای و فریزری توصیه میشود.
مقاله پژوهشی
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.
مقاله پژوهشی
فراورده های مرکب چوب
اکبر مستوری؛ داود افهامی سیسی؛ اصغر طارمیان؛ علیرضا قلی نژاد پیربازاری؛ محمد آزادفلاح
چکیده
سابقه و هدف: اصلاح سطح و پوششدهی یکی از روشهای مؤثر برای افزایش عملکرد و عمر مفید سازههای چوب محسوب میشود. انواع تکنیکهای فوقآبگریزی با زاویه تماس بالای 150 درجه و زاویه لغزش کمتر از 10 درجه، علاوه بر ایجاد آبگریزی بسیار بالا، ماهیت ضد میکروبی و سایر خواص سطحی بستر را نیز بهبود میدهند. مواد فلوره و نانوذرات از رایج‌ترین ...
بیشتر
سابقه و هدف: اصلاح سطح و پوششدهی یکی از روشهای مؤثر برای افزایش عملکرد و عمر مفید سازههای چوب محسوب میشود. انواع تکنیکهای فوقآبگریزی با زاویه تماس بالای 150 درجه و زاویه لغزش کمتر از 10 درجه، علاوه بر ایجاد آبگریزی بسیار بالا، ماهیت ضد میکروبی و سایر خواص سطحی بستر را نیز بهبود میدهند. مواد فلوره و نانوذرات از رایج‌ترین مواد در این زمینه هستند. باوجوداین، مقاومت در برابر تخریب مکانیکی، رطوبتی و مسئله زیست‌محیطی در ارتباط با سطوح فوقآبگریز بسیار حائز اهمیت است. مومهای طبیعی یکی از مواد کارآمد و سالم برای ایجاد پوشش فوق آبگریز بادوام با زیست سازگاری بالا مطرح هستند. در این تحقیق از نانو سیلیکای اصلاح شده با مواد الکیلی غیر فلوئوره در حضور رزین اپوکسی برای ایجاد سطوح فوق آبگریز روی چوب توس (Betula pendula) استفاده شده است. همچنین، از موم گیاهی نخل کارنابا برای افزایش خودتمیزشوندگی و پایداری زاویه تماس در شرایط آسیب مکانیکی، رطوبتی و محیطهای مخرب بهطور مقایسهای استفاده شده است.مواد و روشها: از دودسیلتری کلروسیلان در حضور حلال تولوئن برای عامل‌دار و هیدروفوب کردن نانو سیلیکا استفاده شد. از فرمولاسیون حاوی 2 درصد نانو سیلیکای اصلاح شده و مقداری رزین اپوکسی به روش اسپره برای پوششدهی و فوقآبگریز کردن چوب توس استفاده گردید. همچنین، از مقدار بهینه موم نخل برزیلی کارنابا (موم گیاهی) به عنوان عامل تقویت‌کننده و مقاومساز برای ساخت پوشش نانوهیبریدی استفاده شد. دوام و پایداری به تخریب مکانیکی (سایش سمباده، ضربه آب) و شرایط پرمخاطره (اسیدی، قلیایی، اشعه فرابنفش و حلال) بررسی گردید. در نهایت ظرفیت خودتمیزشوندگی سطوح چوبی فراوری شده، به روشهای متفاوت کیفی (سطح شیب‌دار) و کمی (قطره‌گذاری) با استفاده از مایعات مصرفی خوراکی ارزیابی شد.یافتهها: هر دو نوع نانو پوشش کامپوزیتی (بدون موم) و هیبریدی (حاوی موم) سبب ایجاد ماهیت فوق آبگریزی روی چوب توس شدند. افزودن مقدار بهینه از موم کارنابا به ساختار نانو پوشش بر پایه اپوکسی، منجر به زاویه تماس 170 درجه و زاویه لغزش کمتر از 3 درجه قطره آب میشود. علاوه بر این، افزودن موم کارنابا سبب پایداری و استحکام سطوح فوق آبگریز در شرایط پرمخاطره آبی و مکانیکی (سایش سمباده) شد. بالاترین میزان پایداری در محیطهای پرمخاطره مربوط به نانو پوشش هیبریدی بود. بالاترین میزان زاویه تماس برای آب انار و کمترین برای شیر مشاهده شد. همچنین، ظرفیت خودتمیزشوندگی با انواع نوشیدنی نوشابه زرد و مشکی بر روی سطح فوق آبگریز موفقیت‌آمیز بود.نتیجهگیری: استفاده از موم کارنابا سبب افزایش زاویه تماس و کاهش زاویه لغزش شد. استفاده از موم کارنابا سبب بهبود چشمگیر خواص مکانیکی و ضدآبی پوشش فوق آبگریز شد. ماهیت شیمیایی موم درون پوشش نانو هیبریدی دلیل برتری پوشش فوق آبگریز روی چوب است. سطح فوقآبگریز ساخته شده با پوشش نانوهیبریدی در حضور موم کارنابا دارای ظرفیت خودتمیزشوندگی، زیست سازگاری و پایداری در شرایط سرویس بوده و برای حفاظت از انواع سطوح عمومی در زمینه مواد غذایی، به‌ویژه مواد لیگنوسلولزی مانند چوب و کاغذ میتواند استفاده شود.
مقاله پژوهشی
خمیر کاغذ و کاغذ
مصطفی خواجه محمودی؛ مهرناز آزادی بویاغچی؛ محسن محمدی آچاچلویی؛ مجید قهرمان افشار
چکیده
سابقه و هدف: سفیدکاری کاغذ دغدغه بسیاری از حفاظت‌گران است. تحقیقاتی با هدف ارزیابی برخی مواد سفید‌کننده سنتی مورد استفاده در حفاظت اسناد و کتابها مانند پراکسید هیدروژن و بوروهیدرید سدیم انجام شده است که نشان میدهد این مواد در خصوصیات مکانیکی کاغذهای تاریخی بهبود قابل توجهی ایجاد نمیکند. همچنین بررسی تأثیر احیاء کنندهها ...
بیشتر
سابقه و هدف: سفیدکاری کاغذ دغدغه بسیاری از حفاظت‌گران است. تحقیقاتی با هدف ارزیابی برخی مواد سفید‌کننده سنتی مورد استفاده در حفاظت اسناد و کتابها مانند پراکسید هیدروژن و بوروهیدرید سدیم انجام شده است که نشان میدهد این مواد در خصوصیات مکانیکی کاغذهای تاریخی بهبود قابل توجهی ایجاد نمیکند. همچنین بررسی تأثیر احیاء کنندهها بر کاغذهای اکسید شده، نشان از اثربخشی کمپلکس ترت بوتیل آمین بوران داشته است. در بررسی دیگر، پنج فرایند رنگبری با اکسیدکنندهها (هیپوکلریت کلسیم، پراکسید هیدروژن در دو غلظت، سفیدگری نوری (Light Bleaching) و پرمنگنات پتاسیم) و دو فرایند رنگبری با احیاء کنندهها (بوروهیدرید سدیم و ترت بوتیل آمین بوران) با یکدیگر مقایسه و تأثیر آنها بر روی سلولز خالص (کاغذ صافی واتمن) و دو کاغذ مختلف تاریخی بررسی شده است. نتایج حکایت از آن دارد که تمام روشهای رنگبری آزمایش شده منجر به افزایش روشنی شده‌اند. با توجه به اختلاف‌نظرها، در این پژوهش میزان اثربخشی دو ماده کاهنده بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم بر ویژگیهای ظاهری و ساختاری کاغذ بررسی میگردد.مواد و روشها: در این تحقیق از کاغذ فیلتر واتمن شماره 1 (Whatman Filter Paper No. 1) ساخت کشور انگلستان با ضخامت 180 میکرون، قطر 11 سانتیمتر، وزن پایه 87 گرم بر مترمربع (گرماژ) و درصد خاکستر 06/0 درصد استفاده شده است. معرفهای شیمیایی شامل پرسولفات پتاسیم، بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم در بالاترین خلوص در نوع آزمایشگاهی از شرکت مرک آلمان تهیه شده است.سه محلول شامل پرسولفات پتاسیم (2 درصد وزنی/حجمی)، بوروهیدرید سدیم (1 درصد وزنی/حجمی) و دیتیونیت سدیم (1 درصد وزنی/حجمی) در آب مقطر ( Distilled water, pH; 7)، برای انجام آزمونها بر روی نمونههای کاغذ به شیوه غوطهوری استفاده شده است.نمونههای کاغذ فیلتر واتمن به مدت 2 روز (48 ساعت) تحت اکسیداسیون در محلول 2 درصد پرسولفات پتاسیم در آب مقطر به روش غوطهوری قرار گرفتند و بعد نمونهها شسته شدند. در ادامه، نمونههای اکسید شده بهوسیله دو محلول بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم 1 درصد در آب مقطر در بازههای زمانی 1 تا 5 ساعت، اصلاح شده و بعد در آب مقطر شسته شدند. همچنین، نمونهها تحت کهنهسازی تسریع یافته بر اساس استاندارد ASTM به شماره D4714-96 در درجه حرارت 2±90 سانتیگراد و میزان رطوبت‌نسبی 2 ±50 درصد به مدت 384 ساعت قرار گرفتند. روشهای آزمون شامل پتانسیواستات، رنگسنجی، مقاومت به کشش، pHسنجی، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی مادون‌قرمز است.نتایج: نتایج نشان میدهد اکسید‌کنندهترین محلول در بین سه محلول مورد استفاده در روز اول، پرسولفات پتاسیم است و نشاندهنده کاهنده بودن دو محلول دیتیونیت سدیم و بوروهیدرید سدیم است که با توجه به نتایج آزمون، بوروهیدرید سدیم قدرت کاهندگی بیشتری را نسبت به دیتیونیت سدیم نشان میدهد. نمونه اکسید شده با pH 92/3 پس از کهنهسازی تسریع یافته، با افزایش چند واحدی pH پس از اصلاح با دو ماده کاهنده همراه بوده است. بررسی دادههای حاصل از آزمون مقاومت به کشش نشان میدهد در قیاس با نمونه اکسید شده با شاخص کشش 06/1، نمونههای اصلاح شده با بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم در همه پنج بازه زمانی اصلاح، سبب افزایش شاخص کششی نمونههای کاغذ شده است. بررسی طیف‌سنجی مادون‌قرمز نمونههای اصلاح شده با بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم نشان میدهد این ماده کاهنده، با احیاء پیوندهای C=O به C-O و کاهش جذب در ناحیهcm-1 1640 سبب بهبود ساختار سلولز پس از کهنهسازی تسریع یافته شده است. کاهش باند جذبی در ناحیهcm-1 1640 تقریباً در همه بازههای زمانی اصلاح با این ماده نسبت به طیف نمونه اکسید شده دیده میشود.بر اساس دادهها، نمونههای اصلاح شده با بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم افزایش قابل توجهی (تقریباً 25 واحدی) را در فاکتور L (روشنی-تیرگی) پس از کهنهسازی داشتهاند که نشان میدهد این دو ماده با احیاء ترکیبات رنگی سبب افزایش روشنی نمونهها شده‌اند. در بررسی میکروسکوپی از سطح الیاف، در نمونه اکسید شده با پرسولفات پتاسیم جدایی موضعی الیاف مشاهده میشود. در نمونههای اصلاح شده با بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم، الیاف با قوام و درهم تنیدگی بیشتری مشاهده میگردد.نتیجه گیری: پیوندهای دوگانه و گروههای کربونیل شکل گرفته در نمونه کاغذهای اکسید شده با پرسولفات پتاسیم، مسئول اصلی زردی و تیرگی کاغذ بودهاند. عوامل کاهنده بوروهیدرید سدیم و دیتیونیت سدیم سبب کاهش این آلدهید و کتون به هیدروکربن شده، در نتیجه با از بین رفتن پیوندهای چندگانه مزدوج، جذب نور کاغذ کم شده و این مسئله سبب افزایش روشنی کاغذ شده است. کاهش پیوندهای دوگانه و احیاء آنها سبب بازآرایی دوباره زنجیره سلولز شده که به افزایش مقاومت مکانیکی و استحکام نمونههای کاغذ منجر شده است.
مقاله پژوهشی
خمیر کاغذ و کاغذ
امید اسمعیلی؛ اسماعیل رسولی گرمارودی؛ سید رحمان جعفری پطرودی
چکیده
سابقه و هدف: در تولید خمیرکاغذ از موادی مانند هیپوکلریت سدیم، دی‌اکسید کلر، ازن، پروکسید هیدروژن و ... در فرایند رنگبری استفاده میشود. بعلاوه، از مواد ذکرشده می‌توان به‌عنوان مواد اکسیدکننده و افزایش بار سطحی الیاف استفاده کرد که با حضور بر روی سطح الیاف در کاغذ نهایی میتواند به مقاومت تر کاغذ کمک کند. ازاین‌رو، این تحقیق برای ...
بیشتر
سابقه و هدف: در تولید خمیرکاغذ از موادی مانند هیپوکلریت سدیم، دی‌اکسید کلر، ازن، پروکسید هیدروژن و ... در فرایند رنگبری استفاده میشود. بعلاوه، از مواد ذکرشده می‌توان به‌عنوان مواد اکسیدکننده و افزایش بار سطحی الیاف استفاده کرد که با حضور بر روی سطح الیاف در کاغذ نهایی میتواند به مقاومت تر کاغذ کمک کند. ازاین‌رو، این تحقیق برای بررسی اثر اکسیداسیون الیاف با دو ماده پروکسید هیدروژن و هیپوکلریت سدیم بر ویژگیهای خمیرکاغذهای NSSC و OCC به ترتیب به‌عنوان خمیرکاغذهای بکر و بازیافتی انجام شد.مواد و روشها: خمیرکاغذهای مورد نیاز این تحقیق، خمیرکاغذ NSSC بهصورت رنگبری نشده و خمیرکاغذ OCC از کارخانه چوب و کاغذ مازندران تهیه گردید و درصد خشکی، درجه روانی اولیه و روشنی خمیرکاغذها اندازهگیری شد. همچنین، مواد شیمیایی مورد نیاز همگی از درجه صنعتی استفاده شدند که پروکسید هیدروژن (بهصورت مایع 52 درصد) از شرکت کلر پارس تبریز و هیپوکلریت سدیم (بهصورت مایع 4/16 درصد) از شرکت کلران سمنان و سیلیکات سدیم از شرکت باوند شیمی قزوین، کاستیک (سود مایع) با درصد خلوص 47 برای رنگبری با پروکسید از پتروشیمی اروند آبادان و سود پرک (سود جامد) با درصد خلوص 90 برای رنگبری با هیپوکلریت از کلران پارس سمنان تهیه گردید. برای کنترل اثرهای تخریبی فلزات انتقالی، تمام خمیرکاغذها قبل از رنگبری، با 2/0% DTPA، در شرایط 2 درصد خشکی، زمان 30 دقیقه، دمای 90 درجه سلسیوس و 5/5-5pH= تیمار شدند. در پایان این مرحله، خمیرکاغذها با آب مقطر بهطور کامل شستشو داده شده و برای مراحل بعدی مورد استفاده قرار گرفتند. برای اکسیداسیون هر دو نوع خمیرکاغذ با پروکسید هیدروژن از نسبت‌های 3،4 و 5 درصد و هیپوکلریت سدیم برای اکسیداسیون خمیرکاغذ NSSC از نسبت‌های ذکرشده (مشابه پروکسید) و برای خمیرکاغذ OCC از نسبت‌های 0،5، 1 و 1، 5 درصد هیپوکلریت استفاده شد. سپس ویژگیهای ساختاری الیاف مانند درجه روانی، عدد کاپا، قابلیت نگهداری آب، گرانروی و گروههای کربوکسیل بررسی و در پایان خمیرکاغذها بهوسیله طیف‌سنجی FT-I.R ارزیابی شدند.نتایج: نتایج نشان داد با افزایش میزان مصرف هیپوکلریت، در خمیرکاغذ NSSC اکسیدشده درجه روانی افزایش یافته ولی در خمیرکاغذ OCC اکسیدشده روند درجه روانی کاهشی است. این موضوع در مورد استفاده از پروکسید حالت عکس را نشان میدهد. همچنین، اکسیداسیون خمیرکاغذ توسط هیپوکلریت سدیم نسبت به پروکسید، باعث خروج مقدار لیگنین بیشتری شده است و از این نظر، اثرپذیری خمیرکاغذ OCC در مقایسه با خمیرکاغذ NSSC بیشتر بوده است. میزان نگهداری آب در الیاف خمیرکاغذ در تیمارهای خمیرکاغذ NSSC نسبت به خمیرکاغذ شاهد روند افزایشی داشته است و در مورد تیمارهای OCC نسبت به تیمار شاهد آن تغییر معنیدار نداشته و تنها در یک مورد (OC-Na1) کاهش معنیدار داشته است. با افزایش مصرف پروکسید در فرایند اکسیداسیون هر دو نوع خمیرکاغذ NSSC و OCC، با وجود افزایش میزان گرانروی، بین سطوح مختلف مصرف اختلاف معنیداری وجود ندارد. بعلاوه، با افزایش سطح مصرف هیپوکلریت، روند افزایش معنیدار بین گرانروی خمیرکاغذهای ذکرشده مشاهده میشود. مقدار گروههای کربوکسیل خمیرکاغذهای تیمار شده با پروکسید در هر دو نوع خمیرکاغذ NSSC و OCC نسبت به نمونه شاهد افزایش یافت. اثرگذاری هیپوکلریت در مقایسه با پروکسید در ایجاد گروههای کربوکسیل در هر دو نوع خمیرکاغذ بیشتر بوده است. ارزیابی طیف‌سنجی FT-IR هم نشان میدهد که عملیات اکسیداسیون با پروکسید و هیپوکلریت باعث افزایش گروههای کربوکسیل بر روی هر دو نوع خمیرکاغذ نسبت به نمونههای شاهد شده است.نتیجه گیری: اثرگذاری هیپوکلریت در مقایسه با پروکسید در ایجاد گروههای کربوکسیل در هر دو نوع خمیر بیشتر بوده است، به‌طوری‌که به نظر می‌رسد افزایش گروههای کربوکسیل روی زنجیره سلولزی توسط پروکسید بیشتر بر روی C6 و توسط هیپوکلریت بیشتر بر روی C2 و C3 رخ داده است. عملیات اکسیداسیون با افزایش گروههای کربوکسیل و بهدلیل ایجاد وزن مولکولی بالاتر باعث افزایش گرانروی خمیرکاغذها میشود. بعلاوه، افزایش گروههای کربوکسیل به دلیل فعالیت شیمیایی بالاتر، قادر به جذب آب بالاتر و WRV بالاتر می‌باشد.
مقاله پژوهشی
خمیر کاغذ و کاغذ
مهرنوش توکلی؛ علی قاسمیان؛ محمدرضا دهقانی فیروزآبادی؛ ویتک گرژکویاک؛ بارت مازلا
چکیده
سابقه و هدف: اثرات مخرب ناشی از افزایش حرارت در بستر‌های سلولزی که به‌عنوان پایه‌های اصلی صنایع بستهبندی، بسته‌بندی‌های مرغوب بهداشتی و بستهبندی مهمات به‌کار می‌روند، امری بدیهی و ناگزیر است. از این رو، اصلاح ساختار این فرآورده‌های زیستی توسط ترکیبات شیمیائی سبز و دوست‌دار محیط زیست به‌منظور افزایش دوام در برابر حرارت، ...
بیشتر
سابقه و هدف: اثرات مخرب ناشی از افزایش حرارت در بستر‌های سلولزی که به‌عنوان پایه‌های اصلی صنایع بستهبندی، بسته‌بندی‌های مرغوب بهداشتی و بستهبندی مهمات به‌کار می‌روند، امری بدیهی و ناگزیر است. از این رو، اصلاح ساختار این فرآورده‌های زیستی توسط ترکیبات شیمیائی سبز و دوست‌دار محیط زیست به‌منظور افزایش دوام در برابر حرارت، ضروری است. مواد و روشها: در پژوهش حاضر، نانوالیاف سلولزی و نانوکریستال‌های سلولزی اکسید شده با تمپو، بهصورت جداگانه، توسط ترکیبات حاوی مواد کندسوز‌کننده، بهصورت مخلوط دوگانه شامل "مونو‌آمونیوم فسفات و پروتئین آلبومین"، "سیلیکا و متیل-تری‌متوکسی سیلان" و مخلوط چهار‌گانه حاوی هر چهار ماده یاد شده، کندسوز شدند. سپس هر مخلوط بهصورت جداگانه توسط پوشش‌دهنده میله‌ای روی مقوا‌های سلولزی تولیدی، پوششدهی شد. ویژگیهای کندسوزی مقوا‌های حاصل توسط سه آزمون حرارتی شامل: لوله آتش کوچک، درصد شاخص اکسیژن محدود و گرما‌سنج کاهش وزن ارزیابی شدند. نتایج: بر مبنای نتایج مشاهده شده، نقش مونو‌آمونیوم فسفات، به‌سبب حضور گروههای فسفات به‌عنوان عامل پیش‌برنده واکنش زغال‌سازی در حین سوختن، به‌تنهایی در مخلوط دوگانه برجسته‌تر از مخلوط چهار‌گانه پوششدهی، در مقوا‌های پوشش-دهی‌شده بر پایه نانوالیاف سلولزی و مقوا‌های پوشش‌دهی‌شده بر پایه نانوکریستال‌های سلولزی، بود. مقایسه نانوالیاف سلولزی و نانوکریستال‌های سلولزی کندسوز شده، به‌عنوان پایه اصلی فرمول پوششدهی نشان داد که مقوا‌های پوشش‌دهی‌شده با نانوالیاف سلولزی کندسوز شده، به‌سبب دارا بودن بخشهای آمورف و کریستالی، میزان کاهش وزن بسیار کم‌تری در آزمون لوله آتش کوچک، درصد شاخص اکسیژن محدود تقریبا مشابه و حداکثر سرعت آزاد‌سازی گرما و سرعت آزاد‌سازی گرمای تقریبا یکسانی را در آزمون گرما-سنج کاهش وزن، نسبت به مقوا‌های پوشش‌دهی‌شده با نانوکریستال‌های سلولزی کندسوز شده، نشان دادند. نتیجهگیری: بهطور کلی، نانوالیاف سلولزی و نانوکریستال‌های سلولزی کندسوز شده با مونو‌آمونیوم فسفات و آلبومین حتی در غلظت کم، می‌توانند به‌عنوان کندسوز‌کننده موثر و جایگزین کندسوز‌کننده‌های سنتی متداول، برای تولید بسته‌بندی‌های سلولزی باکیفیت استفاده شوند.
)