تبدیل شیمیایی
تبدیل شیمیایی
حجت الله اکبری؛ فاطمه راوری؛ قاسم اسدپور؛ اشرف السادات قاسمی
چکیده
سابقه و هدف: افزودن برخی مواد شیمیایی و همین‌طور برخی اصلاحات (Modify) اجزای تشکیل‌دهنده کاغذ (سلولز و مواد شیمیایی افزودنی) عاملی مهم برای تغییر یا تقویت پیوندهای بین‌مولکولی کاغذ میشود، به‌نحوی‌که عامل بروز ویژگی‌هایی میگردد که کاربردهای متنوع و خاصی را برای ترکیبات سلولزی فراهم میکند. بیشتر افزودنی‌های مقاومتی عمدتاً بر ...
بیشتر
سابقه و هدف: افزودن برخی مواد شیمیایی و همین‌طور برخی اصلاحات (Modify) اجزای تشکیل‌دهنده کاغذ (سلولز و مواد شیمیایی افزودنی) عاملی مهم برای تغییر یا تقویت پیوندهای بین‌مولکولی کاغذ میشود، به‌نحوی‌که عامل بروز ویژگی‌هایی میگردد که کاربردهای متنوع و خاصی را برای ترکیبات سلولزی فراهم میکند. بیشتر افزودنی‌های مقاومتی عمدتاً بر تشکیل پیوندهای هیدروژنی متعدد برای حفظ و اثربخشی خود متکی هستند. سرسین ابریشم ماکرومولکولی طبیعی است و به‌دلیل یک پروتئین «چسب مانند» شناخته میشود. سرسین ماده‌ای آبدوست است که سازگاری عالی با سایر بیوپلیمرهای آبدوست مانند نشاسته، پلی وینیل الکل (PVA) و آلژینات دارد. با توجه به تطبیق‌پذیری و خواص برجسته سرسین، بهطور گسترده‌ای برای تولید اسفنج‌ها، فیلم‌ها و هیدروژل‌ها (Hydrogel) برای استفاده بیشتر در کاربردهای مختلف زیست پزشکی بکار میرود. جایگزینی مواد زیست‌تخریب‌پذیر به‌جای منابع جنگلی در صنایع کاغذسازی اهمیت زیادی دارد. با وجود استفاده گسترده از خمیر بازیافتی، کاهش مقاومت مکانیکی این مواد به دلیل تکرار چرخه‌های بازیافت، چالشی جدی به‌شمار می‌آید. این پژوهش باهدف اصلاح نشاسته و نانوسلولز با سرسین با خواص پلیمری برای ایجاد خواص تقویتی و برخی خواص جدید و بررسی آن، بر بهبود ویژگیهای کاغذ ساخته‌شده از مقوای کنگره‌ای کهنه (OCC) انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش از سرسین، نانوسلولز و نشاسته استفاده شده است. در شرایط آزمایشگاهی هیدروژل نانوسلولز حاوی سرسین تهیه شده است. نانوسلولز و نشاسته با اپی‌کلروهیدرین (ECH) با واکنش گروه‌های هیدروکسیل آن با گروه اپوکسی (ECH) عامل‌دار شده است. نانوسلولز و نشاسته عامل‌دار شده با اپوکسید با این گروه‌ها روی سرسین ابریشم که حاوی اسیدهای آمینه مختلف با گروه‌های جانبی فعال مانند گروه‌های آمین، کربوکسیل و هیدروکسیل کنش می‌دهد و یک پیوند کووالانسی و یا هیدروژنی ایجاد میکند. با پیوند بین گروه‌های آمینی و آمیدی سرسین و گروه‌های هیدروکسی نانوسلولز و نشاسته، پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده و کامپوزیت نهایی ایجاد میشود. نشاسته و نانوسلولز با استفاده از سرسین اصلاح شدند و با استفاده از تجهیزات آنالیز دستگاهی مانند FT-IR و دیگر دستگاه‌های مشابه به وجود آمدن ترکیب جدید نشاسته – سرسین و نانوسلولز- سرسین تأیید شده است و در نسبت‌های مختلف (20/70، 30/70، 40/70 و 50/70) به خمیرکاغذ بازیافتی اضافه شدند (70 نسبت خمیربازیافتی). کاغذهای دست‌ساز با گرماژ g/m² 60 تهیه گردید. ویژگیهای مکانیکی مانند شاخص مقاومت به کشش، طول پارگی، شاخص مقاومت به ترکیدگی، شاخص مقاومت به پارگی و درجه روانی با استفاده از استانداردهای مرتبط بررسی شد.
نتایج: افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین بهطور معناداری موجب بهبود شاخص مقاومت به کشش، ترکیدگی و پارگی کاغذ شد. بیشترین بهبود با نسبت 20/70 نشاسته اصلاح‌شده مشاهده گردید. افزودن این مواد به خمیرکاغذ، تأثیر مثبتی بر این ویژگیها داشته است. ازآنجاکه افزودن این مواد تغییری در مقاومت ذاتی الیاف ایجاد نمی‌کند، تغییرات مشاهده‌شده در مقاومت کششی کاغذ احتمالاً ناشی از افزایش یا کاهش پیوند بین الیاف است، این افزایش میتواند به دلیل نفوذ مواد اعمال‌شده در فضای بین الیاف باشد. در مقابل، افزایش غلظت سرسین در ترکیبات، در برخی نسبت‌ها موجب کاهش جزئی این ویژگیها شد. شاخص مقاومت به پاره شدن از ویژگیهای مهم در ارزیابیهای کاغذ است. این شاخص عموماً تحت تأثیر عوامل متعددی از قبیل میانگین طول الیاف، مقاومت ذاتی الیاف، میزان پیوند بین الیاف و میزان جهت‌یافتگی الیاف است. در اینجا میزان پیوند بین الیاف و جهت‌یافتگی بیشترین تأثیر را می‌توانند داشته باشند. نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین مقاومت به عبور هوا را افزایش داد و پراکندگی یکنواخت‌تری در ساختار کاغذ ایجاد کرده است، یعنی بهطور غیرمستقیم نشاندهنده ساختار داخلی و کیفیت شکلگیری کاغذ است؛ همین‌طور افزودن نشاسته و نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین باعث کاهش درجه روانی خمیر در نسبت‌های مختلف اشاره شده گردید.
نتیجهگیری: نتایج نشان داد که نشاسته و نانوسلولز با سرسین پیوند داده است و اصلاح در ساختار این دو ماده به وجود آمده است و استفاده از نشاسته و نانوسلولز اصلاح‌شده با سرسین میتواند راهکاری مؤثر و زیست‌سازگار برای بهبود مقاومت مکانیکی کاغذ بازیافتی باشد. این روش نه‌تنها کیفیت کاغذ را بهبود می‌بخشد، بلکه گامی مهم در راستای توسعه پایدار و استفاده از مواد زیستی تجدیدپذیر به‌شمار می‌آید.
مقاله پژوهشی
خمیر کاغذ و کاغذ
سلیمان ظاهری؛ علی قاسمیان؛ محمد رضا دهقانی فیروز آبادی؛ قاسم اسدپور
چکیده
سابقه و هدف: کاغذ سلولزی یک منبع مهم تجدیدپذیر است و از سلولز، همیسلولزها و لیگنین تشکیل شده است. به دلیل مزایای آن در سبکوزن، انعطاف‌پذیری، کمهزینه و دوستدار محیط‌زیست بودن استفاده میشود. بااین‌حال، کاغذ سلولزی بهطور ذاتی قابل‌اشتعال و سوختن است. در نتیجه، اصلاح کاغذ با مواد کندسوزکننده آلی برای کاهش مقدار ...
بیشتر
سابقه و هدف: کاغذ سلولزی یک منبع مهم تجدیدپذیر است و از سلولز، همیسلولزها و لیگنین تشکیل شده است. به دلیل مزایای آن در سبکوزن، انعطاف‌پذیری، کمهزینه و دوستدار محیط‌زیست بودن استفاده میشود. بااین‌حال، کاغذ سلولزی بهطور ذاتی قابل‌اشتعال و سوختن است. در نتیجه، اصلاح کاغذ با مواد کندسوزکننده آلی برای کاهش مقدار بلایای آتش‌سوزی و گسترش دامنه کاربرد کاغذ سلولزی قابل‌توجه است. این مطالعه به بررسی تأثیر دیآمونیوم فسفات و نانو رس به همراه نشاسته کاتیونی بر ویژگیهای کاغذ تولید شده از خمیر سودا باگاس پرداخته است.
مواد و روش‌ها: برای این منظور، کاغذ حاصل ازخمیرسودای باگاس کارخانه پارس با وزن پایه g/m2120 و ضخامت میانگین mm0.185 تهیه شد. سپس محلول‌های مختلف پوشش دهی با دیآمونیوم فسفات و یا نانو رس با غلظت های 10، 20 و30 درصدو و 10درصد نشاسته کاتیونی تهیه شدند. برای پوشش دادن کاغذ از 25 میلی لیتر از هر کدام از محلول ها استفاده شد. عملیات پوششدهی با استفاده از دستگاه Auto Bar Coater انجام شد و نمونهها در آون با دمای 65-60 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 دقیقه خشک شدند. پس از خشک‌شدن، نمونهها به مدت 2 روز در دمای محیط قرار گرفتند. آزمونهای مختلفی مانند مقاومت به نفوذ مایعات (آزمون Cobb)، ضخامت، زاویه تماس، مقاومت به کشش، مقاومت به ترکیدن و مقاومت به پاره شدن بر روی نمونهها انجام شد. همچنین ویژگیهای آتش کاغذ شامل: پایداری حرارتی و سوختن و اشتعالپذیری عمودی نیز بررسی شد. نتایج حاصل از هر مرحله، آنالیز آماری شده و مورد بحث و نتیجهگیری قرار گرفت.
نتایج: پژوهش حاضر نشان داد که پوششدهی با دیآمونیوم فسفات و نانو رس در حضور نشاسته کاتیونی، موجب بهبود قابل توجه خواص مکانیکی، کاهش نفوذپذیری آب، و افزایش مقاومت در برابر شعله شد به‌ویژه، استفاده از دیآمونیوم فسفات در غلظت ۳۰ درصد، بازده زغال را به 165/48 درصد رساند که معادل افزایش ۱۳۳ درصدی نسبت به نمونه شاهد و ۱۱۱ درصدی نسبت به نانو رس بود. همچنین، پوششهای دارای نانورس نیز عملکرد مناسبی در کاهش اشتعالپذیری نشان دادند، اگرچه اثربخشی دی آمونیوم فسفات در غلظت‌های بالا چشمگیرتر بود. این نتایج تأیید میکند که اصلاح کاغذ حاصل از خمیر سودای باگاس با این ترکیب، امکان تولید کاغذ با خواص بازدارندگی شعله بالا و ایجاد رفتار خود خاموش شونده گی، بازده زغال مطلوب و بدون انتشار مواد مضری مانند هالوژن یا فرمالدئید را فراهم می‌سازد.
نتیجهگیری: استفاده از دیآمونیوم فسفات و نانو رس در حضور نشاسته کاتیونی به‌عنوان مواد پوششی میتواند ویژگیهای فیزیکی و مقاومتی کاغذ باگاس را بهبود ببخشد و آن را برای کاربردهای مختلف مقاوم به شعله مناسب‌تر سازد. بهطور کلی کاغذهای پوششداده شده با دیآمونیوم فسفات در مقایسه با نانورس، ویژگیهای نسبتا بهتری را نشان دادند. لذا نتایج پژوهش حاضر تأیید میکند که با این اصلاح میتوان کاغذ حاصل از خمیر کاغذ سودای باگاس را با ویژگیهای مقاومت به آتش بسیار خوب، بازده بالای بازدارندگی شعله و بدون انتشار هالوژن یا فرمالدئید تولید کرد.
مقاله پژوهشی
حفاظت و اصلاح چوب
مصطفی ملکی گلندوز؛ علی بیات کشکولی؛ هادی غلامیان؛ محمود رضا حسینی طباطبایی؛ سعید رضا فرخ پیام
چکیده
سابقه و هدف: نخل خرما، یکی از منابع مهم مواد لیگنوسلولزی در ایران است. ساختار چوب نخل خرما از گیاهان تک‌لپه‌ای و بسیار متمایز از چوب درختان دولپهای است. این ماده اولیه نیاز به مطالعه داشت، ازاین‌رو با رویکرد اصلاح نخل خرما دوستدار محیط‌زیست و رفتار برخی ویژگیهای مکانیکی برای کاربرد در صنعت چوب و مبلمان تحقیق انجام شد.
مواد ...
بیشتر
سابقه و هدف: نخل خرما، یکی از منابع مهم مواد لیگنوسلولزی در ایران است. ساختار چوب نخل خرما از گیاهان تک‌لپه‌ای و بسیار متمایز از چوب درختان دولپهای است. این ماده اولیه نیاز به مطالعه داشت، ازاین‌رو با رویکرد اصلاح نخل خرما دوستدار محیط‌زیست و رفتار برخی ویژگیهای مکانیکی برای کاربرد در صنعت چوب و مبلمان تحقیق انجام شد.
مواد و روش‌ها: چهار نفر نخل خرما از استان سیستان و بلوچستان در شهر زابل تهیه شد. تنهها در امتداد تنه به چهار قسمت دو متری برای سبکی و سهولت جابجایی در کارگاه برش چوب دانشکده منابع طبیعی دانشگاه زابل قطع‌زنی شد. نمونههای آزمونی از موقعیتهای مختلف در امتداد مقاطع عرضی و در ارتفاعات مختلف درون تنه تهیه گردید. نمونههای مذکور برای آزمون مکانیکی و اصلاح حرارتی تهیه و آماده شد. برای تعیین خواص مکانیکی قبل از اصلاح، آزمونهای مقاومت کشش موازی بستههای آوندی، مقاومت کشش عمود بر بستههای آوندی، مقاومت برشی موازی بستههای آوندی و مقاومت فشار موازی بستههای آوندی انجام شد. نمونههای آزمونی برای تیمار حرارتی در محفظه حرارتی (آون) در 11 دمای متفاوت (120 تا°C ۲۱۰) با حفظ دمای ثابت به مدت 2 ساعت و زمان یکسان اصلاح شد. رفتار برخی ویژگیها ازجمله مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، زبری‌سنج و آزمون مقاومت به پیچ و میخ بعد و قبل از عملیات اصلاح حرارتی برای قابلیت در صنعت مبلمان آزمایش شد. تجزیه‌وتحلیل واریانس تیمار حرارتی در دماهای مختلف انجام شد.
نتایج: نتایج نشان داد میانگین خواص مکانیکی قبل از اصلاح، آزمونهای مقاومت کششی موازی بستههای آوندی، مقاومت کششی عمود بر بستههای آوندی، مقاومت برشی موازی بستههای آوندی و مقاومت فشار بر موازی بستههای آوندی به ترتیب با میانگین 07/85، 31/1، 58/3 و 79/19 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﻲﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ تعیین شد. در عملیات اصلاح، دود روشن و بوی بسیار معطر با رایحه خوشبو در آزمایشگاه پخش شد. این پدیده یکی از علائم تغییرات خواص نخل خرما بعد از اصلاح بود. همچنین رفتار برخی ویژگیها ازجمله مقاومت خمشی (MOR) نمونههای اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده نخل خرما، به ترتیب با میانگین 109/39 و 719/70 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﻲﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ ثبت شد. بالاترین عدد میانگین مدول الاستیسیته (MOE) به ترتیب برابر با 38/ 2356 و 57/2677 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﻲﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ شد. فرایند اصلاح در دماهای مختلف نشان داد، در محدوده دمایی oC160 افزایش MOR و افزایش MOE رخ داده است. ولی با افزایش دمای تیمار حرارتی در نمونههای بعدی مقدار MOR و MOE کاهش نشان داد. در تیمار oC210 نمونهها تقریباً حالت سوختگی سطحی داشت. همچنین آزمون مقاومت به پیچ نسبت به میخ بعد از اصلاح افزایش مقاومت نشان داد. نتایج آزمون زبری‌سنج بعد از اصلاح، در محدوده دمایی oC150 و 160 شاهد میزان تغییرات سطوح کم و نرمی ایجاد کرده بود.
نتیجهگیری: با اشاره به این تحقیق سرآغاز ورود به ایجاد دانش اساسی برای اصلاح حرارتی چوب نخل خرما است. به‌طورکلی، راه‌های امیدوارکننده‌ای برای تطبیق ویژگیهای این ماده لیگنوسلولزی برای مطابقت با کاربردهای مختلف و درعین‌حال حفظ طبیعت تجدیدپذیر و سازگار با محیط‌زیست آن ارائه می‌دهد. استقبال از این پیشرفتها ممکن است راه را برای توسعه این مواد نوآورانه و پایدار در سالهای آینده در صنعت چوب، مبلمان و پوششهای داخلی منزل هموار نماید.
مقاله پژوهشی
شیمی چوب
محدثه حسینی صومعه؛ مهرناز آزادی بویاغچی؛ کامبیز پورطهماسی؛ مریم افشارپور؛ صمد نژاد ابراهیمی
چکیده
سابقه و هدف: شناسایی کاغذهای تاریخی یکی از مراحل مهم مطالعه بر روی آثار آرشیوی و کاغذی است و حفاظت صحیح از آن را تضمین میکند. ازآنجاکه خمیرکاغذهای تاریخی متشکل از الیاف گیاهان غیرچوبی است و ترکیبات آلی کربوهیدرات مانند سلولز، همی‌سلولز و لیگنین‌ها در ساختار این الیاف وجود دارد، روش‌های آنالیز دستگاهی تجزیه‌ای مانند طیف‌سنجی ...
بیشتر
سابقه و هدف: شناسایی کاغذهای تاریخی یکی از مراحل مهم مطالعه بر روی آثار آرشیوی و کاغذی است و حفاظت صحیح از آن را تضمین میکند. ازآنجاکه خمیرکاغذهای تاریخی متشکل از الیاف گیاهان غیرچوبی است و ترکیبات آلی کربوهیدرات مانند سلولز، همی‌سلولز و لیگنین‌ها در ساختار این الیاف وجود دارد، روش‌های آنالیز دستگاهی تجزیه‌ای مانند طیف‌سنجی مادون‌قرمز- تبدیل فوریه مجهز به طیف‌بینی بازتاب کلی تضعیف شده برای شناسایی آنان مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش، شناسایی مقادیر اصلی ذکر شده ارزیابی و براساس نقاط داده و کسر حاصل از شدت این ترکیبات اصلی محاسبه شده است؛ اما عواملی مانند لیگنین در ساختار درونی و آهار در ساختار بیرونی کاغذهای تاریخی وجود دارند که به مرور زمان نه‌تنها منجر به آسیب بلکه در شناسایی با این روش دستگاهی مؤثر هستند. بنابراین اهمیت این پژوهش در آن است تا تأثیر تغییرات پیرشدگی و آهار را بر روی دو دسته از کاغذهای تاریخی معروف به سمرقندی و دولت‌آبادی با این روش دستگاهی بررسی نماید و نتایج شناسایی با این روش دستگاهی را ارزیابی کند.
مواد و روش‌ها: از میان کاغذهای تاریخی 8 نمونه بهطور تصادفی انتخاب شد. این نمونهها همگی با ویژگی خود رنگ بودن و آهار یکسان نشاسته انتخاب و برای این منظور با استفاده از آزمون لوگل سنجیده شدند. برای بررسی تغییرات انجام شده در ساختار درونی کاغذها و آهار موجود در سطح کاغذهای تاریخی، از آزمون پیرسازی مصنوعی که روشی تسریعی در تخریب ساختار مولکولی مواد آلی کاغذ است استفاده شد. برای آمادهسازی نمونهها، حدود g5 از دو نمونه کاغذ تاریخی D2 و S4 برداشته شد و به مدت h 24 ساعت در شرایط °C23 و در رطوبت نسبی 50% قرار گرفتند. سپس برای آزمون پیرسازی تسریعی در حرارت °C80 و رطوبت نسبی 65٪ به مدت 24 روز به انکوباتور منتقل شدند. از دستگاهFTIR Spectrometer مدل TENSOR 27ساخت شرکتBruker آلمان در دانشگاه هنر تهران، با سطح آنالیزور کریستال ZnSe و به روش انعکاس کلی ضعیف شده در محدوده cm-1 400 تا cm-1 4000 استفاده شد.
یافته‌های تحقیق: پس از گذشت دو دوره 12 روزه (576 ساعت و تقریباً برابر 50 سال) مقادیر اسیدیته در دو نمونه کاغذ تاریخی، کاهش میزان عدد pH را نشان می‌دهند. این مقادیر اکسیداسیون سلولز را آشکار می‌کنند که ناشی از فرایند همزمان پیرسازی تسریعی حرارتی و رطوبتی می‌باشند. نتایج افزایش اسیدی شدن کاغذها پیک‌های واضحی را در ناحیه cm -1 1730 ظاهر و یا به شدت آنان افزودند. این نوارهای جذبی مربوط به پیوندهای C=O در گروه‌های کربونیل هستند که در مقایسه با نمونههای قبل از پیرسازی وجود نداشتند و پس‌ازآن آشکار شدند. مقایسه میان دو کاغذ تاریخی پیرسازی شده به مدت 50 سال بیشتر از نمونههای کاغذ اصلی در طیف‌سنجی FTIR- ATR نشان می‌دهند که پس از پیرسازی، شدت مقادیر سلولزی و ترکیبات آلی در مقایسه با مقادیر لیگنین کاهش یافته است و با افزایش شدت پیک لیگنین در ناحیه cm -1 1595 خود را آشکار کرده است؛ این دو نمونه نسبت به نمونه کاغذهای اصلی خود در ارتفاع دورتر و بالاتری قرارگرفته‌اند که به دلیل افزایش مقادیر لیگنین به نسبت مقادیر سلولز و ترکیبات آلی است؛ بنابراین نقش پیرسازی و تغییر اسیدیته را در تغییر نقاط شناسایی الیاف با توجه به نمودار گارسید با خطا مواجه می‌کنند. همچنین تأثیر عامل خارجی آهار نشاسته نیز با تغییر در اعداد موجی و شدت آنان در نقاط اصلی cm -1 1595، cm -1 1105 و cm-1 2900 نمود می‌یابد. در طیف‌سنجی کاغذ اصلی کاهش شدت پیک کاملاً مشهود است و این نشان می‌دهد که آهار منجر به پوشش سطح کاغذ و درنهایت کاهش شدت طیف شده است؛ بنابراین با شستن کاغذها، شدت‌ها تغییر کرده و اندکی از میزان لیگنین کاسته شده است اما بر میزان ترکیبات آلی و سلولز افزوده شده است.
نتیجهگیری: یافته‌ها نشان دادند که میزان اسیدیته که با روند افزایش عمر و با افزایش لیگنین در کاغذهای تاریخی ظاهر میگردد بر روی نقاط شدتِ حاصل از طیف‌سنجی FTIR_ATR تأثیر داشته و آنان را در نمودار گارسید جابجا میکند. همچنین آهار نیز عامل دیگری است که نقش بسزایی در تغییر داده‌های نمودار گارسید در شناسایی الیاف کاغذهای تاریخی دارد و نقاطی متفاوت را نشان می‌دهند؛ بنابراین آهار نشاسته و روند پیرسازی که با تغییر میزان اسیدی شدن کاغذهای تاریخی در ارتباط است بر روی طیف‌سنجی FTIR_ATR تأثیرگذارند.
خمیر کاغذ و کاغذ
خمیر کاغذ و کاغذ
رامین ویسی؛ حسین رسالتی؛ ربیع بهروز
چکیده
سابقه و هدف: در حال حاضر، در ایران خمیرکاغذ CMP و کاغذ روزنامه از حدود 50 درصد غان، 20 درصد صنوبر و حدود 30 درصد مخلوط سایر گونههای چوبی تولید میشود. برای بهبود خصوصیات مقاومتی کاغذ حاصل و بهبود قابلیت حرکت‌پذیری کاغذ در هنگام تولید و چاپ، نیاز به به‌کارگیری حدود 17 درصد الیاف بلند وارداتی است. این خمیرکاغذ وارداتی که معمولاً خمیرکاغذ ...
بیشتر
سابقه و هدف: در حال حاضر، در ایران خمیرکاغذ CMP و کاغذ روزنامه از حدود 50 درصد غان، 20 درصد صنوبر و حدود 30 درصد مخلوط سایر گونههای چوبی تولید میشود. برای بهبود خصوصیات مقاومتی کاغذ حاصل و بهبود قابلیت حرکت‌پذیری کاغذ در هنگام تولید و چاپ، نیاز به به‌کارگیری حدود 17 درصد الیاف بلند وارداتی است. این خمیرکاغذ وارداتی که معمولاً خمیرکاغذ کرافت سوزنی‌برگ است و از سایر کشورها وارد ایران میشود، ضمن ایجاد وابستگی، سالیانه باعث خروج مقادیر زیادی ارز از کشور نیز میگردد. از سوی دیگر، در کارخانه لینتر پاک بهشهر که در فاصله حدود 50 کیلومتری چوب و کاغذ مازندران قرار دارد، سالیانه بیش از 10000 تن لینتر خالص‌سازی شده تولید میگردد که با توجه به قابلیت دسترسی مناسب، سهولت و هزینه پایین حمل‌ونقل مواد، بسیار حائز توجه و اهمیت است. به همین منظور، این تحقیق باهدف امکان استفاده از لینتر پنبه بجای خمیر الیاف بلند وارداتی در کاغذ روزنامه انجام شد.
مواد و روش‌ها: برای انجام این تحقیق، نمونههای آزمونی لینتر پنبه خالص‌سازی شده از کارخانه لینتر پاک بهشهر، خمیر الیاف بلند وارداتی و خمیرکاغذ CMP از کارخانه چوب و کاغذ مازندران به‌صورت تصادفی انتخاب گردید. در مرحله اول، درجه روانی، ردهبندی الیاف و ویژگیهای بیومتری الیاف آنها اندازه‌گیری شد. سپس با استفاده از دستگاه پالاینده آزمایشگاهی PFI mill خمیر الیاف بلند وارداتی و لینتر پنبه تا درجات روانی 500، 450 و 400 میلیلیتر و خمیرکاغذ CMP تا درجات روانی 450، 400 و 350 میلیلیتر پالایش گردید. در مرحله بعد، خمیر پالایش‌شده الیاف بلند وارداتی و لینتر پنبه به‌صورت مخلوط و جداگانه و با نسبت‌های 10، 15، 20 و 25 درصد با خمیرکاغذ CMP کارخانه چوب و کاغذ مازندران مخلوط شد. از نمونههای انتخابی و طبق آزمونهای استاندارد TAPPI کاغذ دست‌ساز با وزن پایه g/m260 تهیه گردید. سپس خواص نوری کاغذهای تهیه شده به‌ویژه درجه روشنی، زردی و ماتی و ویژگیهای مقاومتی به‌ویژه مقاومت به پارگی، ترکیدن، کششی و طول پارگی کاغذهای حاصل با استفاده از آزمونهای استاندارد TAPPI اندازه‌گیری و مقایسه گردید.
نتایج: نتایج ردهبندی الیاف لینتر پنبه، الیاف بلند وارداتی و خمیرکاغذ CMP نشان داد که درصد وزنی الیاف بلند (مشهای 14 و 48) لینتر پنبه و پراکنش آن بیشتر و ذرات ریز (نرمه‌ها) آن کمتر از الیاف بلند وارداتی است. ویژگیهای بیومتری الیاف لینتر پنبه و الیاف بلند وارداتی نشان داد که متوسط طول الیاف، ضرایب درهم‌رفتگی، انعطاف‌پذیری الیاف لینتر پنبه بیشتر و قطر کلی، قطر حفره، ضخامت دو دیواره و ضریب رانکل آن کمتر از الیاف بلند وارداتی است. همچنین، با افزایش دورهای پالایش درجه روانی در الیاف بلند و لینتر پنبه روند کاهشی را نشان داد. با افزایش درصد اختلاط لینتر پنبه و الیاف بلند وارداتی و از 10 تا 25 درصد، روشنی و زردی کاغذ حاصل بهبود و ماتی آن کاهش یافت. با افزودن و اختلاط الیاف بلند، لینتر پنبه و مخلوط لینتر پنبه و الیاف بلند و از 10 تا 25% به خمیرکاغذ CMP، مقاومت کششی، مقاومت به ترکیدن، مقاومت به پارگی و طول پارگی افزایش را نشان داد. این افزایش با افزودن لینتر به خمیرکاغذ CMP، ملایم‌تر است. کاغذ حاصل از افزودن لینتر پنبه به خمیرکاغذ CMP همواره دارای کمترین ویژگیهای مقاومتی و کاغذ حاصل از افزودن الیاف بلند وارداتی به خمیرکاغذ CMP دارای بیشترین ویژگیهای مقاومتی بوده است.
نتیجهگیری: با عنایت به اینکه لینتر پنبه به علت ساختار کریستالین به پالایش واکنش مطلوبی نشان نمیدهد، برای آمادهسازی الیاف لینتر پنبه، بیتر (کوبنده) به علت پالایش طولانی‌تر و ملایم‌تر میتواند مناسب‌تر باشد. دراین‌ارتباط، ویژگیهای مقاومتی کاغذ حاصل از لینتر پنبه همواره کمتر از الیاف بلند وارداتی بوده است. اما استفاده از مخلوط لینتر پنبه + الیاف بلند، به‌ویژه در درجات روانی 400 و 450 میلیلیتر به دلیل داشتن ویژگیهای نوری و مقاومتی مناسب و قابل مقایسه با الیاف بلند وارداتی را میتوان جایگزین بخشی از الیاف بلند وارداتی در کاغذ روزنامه کرد.
خمیر کاغذ و کاغذ
خمیر کاغذ و کاغذ
جعفر ابراهیم پور کاسمانی؛ احمد ثمریها
چکیده
سابقه و هدف: کاغذ و مقوا به‌عنوان یک ماده زیست‌تخریب‌پذیر و سبک در بسته‌بندی صنایع مختلف کاربرد دارد. پوششدهی کاغذ ویژگیهای آن را بهبود بخشیده و کیفیت چاپ را افزایش می‌دهد. پوششهای زیست‌پلیمری به دلیل زیست‌تخریب‌پذیری و غیرسمی بودن، نسبت به پلیمرهای معمولی برتری دارند. هدف این مطالعه آماده کردن یک ورق مقوایی پوشش داده شده ...
بیشتر
سابقه و هدف: کاغذ و مقوا به‌عنوان یک ماده زیست‌تخریب‌پذیر و سبک در بسته‌بندی صنایع مختلف کاربرد دارد. پوششدهی کاغذ ویژگیهای آن را بهبود بخشیده و کیفیت چاپ را افزایش می‌دهد. پوششهای زیست‌پلیمری به دلیل زیست‌تخریب‌پذیری و غیرسمی بودن، نسبت به پلیمرهای معمولی برتری دارند. هدف این مطالعه آماده کردن یک ورق مقوایی پوشش داده شده با نانو مواد و ترکیبات معدنی به‌عنوان یک وسیله برای بسته‌بندی و ارزیابی ویژگیهای فیزیکی و چاپپذیری کاغذ لاینر سفید کارخانه چوب و کاغذ مازندران است. از مقادیر مختلف سه ماده نانو گرافن، پروتئین زئین و فلورین به همراه رزین آکریل آمید برای اندودزنی این کاغذ به روش تیغه‌ای استفاده شد. ویژگیهای مورد بررسی شامل: ضخامت، مقدار خاکستر کاغذ، مقاومت به عبور هوا، زبری، ماتی، سفیدی، روشنی، زردی، براقیت، دانسیته نوری و چسبندگی بودند. هدف این تحقیق ایجاد ممانعتی در برابر عبور هوا از طریق پوششدهی سطح بیرونی کارتن (لاینر رویه) است. این پوشش به‌عنوان اولین لایه کارتن که بهطور مستقیم با بیرون در تماس است، طراحی شده است تا علاوه بر کاهش ارتباط داخل و خارج مقوا، خواص چاپپذیری را نیز بهبود ببخشد.مواد و روش ها: کاغذ لاینر سفید با گراماژ ۱۱۰ گرم از کارخانه 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 گردید. به‌منظور پوششدهی، نانوگرافن، زئین و فلورین با درصدهای وزنی مشخص توزین و متناسب با شرایط تیمار، به‌مدت ۳۰ دقیقه در دمای ۵۰ درجه سانتی‌گراد با ۱۰۰ گرم آب مقطر مخلوط شدند. سپس 5/2 گرم لاتکس استایرن بوتادین و 5/0 گرم پراکنده‌ساز D200 به مخلوط اضافه شده و به‌مدت ۲۰ دقیقه با دور ۱۵۰۰ همگن گردیدند. برای افزایش پوشش، محلول نشاسته کاتیونی (۵ درصد) به‌عنوان یک کمک نگهدارنده استفاده شد. این فرایند منجر به هشت نوع تیمار مختلف از کاغذ لاینر سفید میشود که هریک بهطور خاص با ترکیبات متفاوت پوششدهی شده‌اند. تیمارها به شرح زیر هستند: تیمار 1، لاینر سفید شاهد (CWL)، تیمار 2، لاینر سفید پوششداده شده با نانوگرافن (WLG)، تیمار 3، لاینر سفید پوششداده شده با زئین (WLZ)، تیمار 4، لاینر سفید پوششداده شده با فلورین (WLF)، تیمار 5، لاینر سفید پوششداده شده با نانوگرافن و زئین (WLZG)، تیمار 6، لاینر سفید پوششداده شده با نانوگرافن و فلورین (WLFG)، تیمار 7، لاینر سفید پوششداده شده با فلورین و زئین (WLFZ)، تیمار 8، لاینر سفید پوششداده شده با نانوگرافن، زئین و فلورین (WLZFG) و خواص فیزیکی و نوری براساس استانداردهای مربوطه اندازه‌گیری شد. طرح آزمایشی از نوع کاملاً تصادفی بوده و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها با استفاده از تجزیه واریانس یک‌طرفه و آزمون دانکن در سطح اعتماد ۹۵ درصد انجام گردید.نتایج: نتایج آنالیز واریانس یک‌طرفه نشان داد که بین ضخامت، خاکستر، مقاومت به عبور هوا، زبری، ماتی، سفیدی، روشنی، زردی، براقیت و دانسیته نوری این کاغذها در سطح احتمال 5% اختلاف معنیداری وجود ندارد. در مورد خاکستر، بیشترین میزان مربوط به کاغذ لاینر سفید پوشش‌دار با فلورین و گرافن بود. در مورد مقاومت به عبور هوا، کاغذ پوشش‌دار با فلورین و نانوگرافن بهترین عملکرد را داشت. نتایج زبری نشان داد که کاغذ لاینر سفید پوشش‌دار با زئین و فلورین دارای بیشترین زبری است. همچنین، کمترین میزان ماتی و سفیدی مربوط به کاغذ لاینر سفید پوشش‌دار با زئین، نانوگرافن و فلورین بود. آزمون چسبندگی نشان داد که لایه‌های پوشش‌دار و مرکب فلکسو به‌خوبی به کاغذ چسبیده‌اند.نتیجه گیری: نتایج به‌دست‌آمده از مطالعات میکروسکوپی نشان داد که افزودن نانو گرافن، زئین و فلورین باعث بهبود کیفیت پوشش الیاف کاغذ میشود. در مورد ضخامت کاغذ، افزایش معنیداری مشاهده شد که به دلیل تغییرات ضخامت کاغذ پایه است. مقاومت به عبور هوا با پوششدهی بهطور قابل‌توجهی افزایش یافته و در برخی موارد این مقاومت به حدی بالا بود که قابل اندازه‌گیری نبود. استفاده از فلورین و زئین منجر به حداکثر زبری شد، در حالی که نانو گرافن کمترین زبری را ایجاد کرد. همچنین، ماتی کاغذها پس از پوششدهی کاهش یافت. به‌علاوه، دانسیته نوری در پوششهای ترکیبی بهبود یافت که نشاندهنده کیفیت بهتر چاپ بود. نتایج نشان می‌دهند که چسبندگی لایه پوشش به مرکب فلکسو عالی بوده و در مقایسه با نمونههای بدون پوشش، میزان کنده شدن کاغذ پایه کمتر بود. درنهایت، این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از نانو مواد و مواد معدنی و پروتئینی زیست‌تخریب‌پذیر میتواند بهبود قابل‌توجهی در ویژگیهای چاپپذیری کاغذهای پوشش‌دار ایجاد کند و این مواد می‌توانند جایگزینی مناسب برای مواد پلاستیکی و پلیمرهای سنتزی باشند.
